DE3627714A1 - Vorrichtung zur verwendung mit einer schraubenfeder einer fahrzeugaufhaengung - Google Patents
Vorrichtung zur verwendung mit einer schraubenfeder einer fahrzeugaufhaengungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwen
dung mit einer Schraubenfeder an einer Fahrzeugaufhängung.
Kraftfahrzeuge sind normalerweise an den zwei Vorderrädern
und möglicherweise an allen vier Rädern mit Schraubenfe
dern ausgestattet, die die Karosserie und den Rahmen des
Fahrzeugs auf dem Fahrgestell halten, damit die Karosserie
und der Rahmen gegen Stöße und Wellen der Straße isoliert
werden, auf die die Räder treffen. Die Federn haben übli
cherweise eine Steifheit oder Härte, die ein Kompromiß
zwischen einer erschütterungsfreien Fahrt und einem guten
Fahrzeug-Fahrverhalten darstellt. Weiche Federn ergeben
eine abgedämpfte Fahrt bei maximalem Komfort für die
Passagiere auf glatten Straßen, jedoch haben sie keinen
ausreichenden Widerstand gegen Druck, so daß sich die
Fahrzeugkarosserie unter schweren Fahrbedingungen über
mäßig neigen und schrägstellen kann, was die Handhabung,
die Fahrbarkeit und die Sicherheit beeinträchtigt. Steife
Federn halten das Fahrzeug andererseits relativ ruhig
und eben für hohe Belastungen, eine gute Fahrbarkeit und
Handhabung unter schweren Bedingungen, jedoch isolieren
sie die Karosserie nicht zufriedenstellend gegen Straßen
schläge und Wellen.
Wenn nicht eine spezielle Aufhängung eingebaut ist, haben
Kraftfahrzeuge üblicherweise Federn, die eine weiche,
stoßfreie Fahrt ergeben. Ihre Aufhängung ist daher unter
glatten Fahrbedingungen zufriedenstellend, jedoch ist
sie häufig unbefriedigend und möglicherweise sogar gefähr
lich, wenn schwere Bedingungen vorliegen oder wenn das
Fahrzeug schwer beladen ist.
Versuche, weich gefederte Kraftfahrzeugaufhängungen zu
modifizieren, haben sich im allgemeinen als unbefriedigend
erwiesen. Die meisten Modifikationen sind teuer und schwie
rig durchzuführen, und sie verbessern das Fahrverhalten
gewöhnlich nur auf Kosten des Komforts der Passagiere.
Eine Möglichkeit, eine Aufhängung im Hinblick auf ein ver
bessertes Fahrverhalten zu modifizieren, besteht darin,
die ursprünglich eingesetzten Federn durch relativ steife
Federn zu ersetzen. Das Austauschen von Federn ist jedoch
teuer, und steifere Federn führen bei durchschnittlichen
Fahrbedingungen, wenn das Fahrzeug nicht schwer beladen
ist, zu einer unbequemen harten Fahrt. Ein weniger teurer
Weg besteht darin, die ursprünglich verwendeten Stoß
dämpfer durch solche mit Lastausgleich zu ersetzen, die
getrennte Schraubenfedern zur Erhöhung der Fahrzeugfederung
aufweisen, jedoch wird bei dieser Möglichkeit gewöhnlich
die Fahrzeugkarosserie angehoben, was bei durchschnittli
chen Fahrbedingungen zu einer harten Fahrt führt. Es
können auch Druckluft-Stoßdämpfer verwendet werden, je
doch muß der Luftdruck in Abhängigkeit von einer verän
derten Fahrzeugbeladung und von veränderten Straßen
bedingungen variiert werden.
Der billigste Weg, eine Kraftfahrzeugaufhängung steifer
zu machen, besteht darin, zwischen die Windungen der
Schraubenfedern starre Abstandselemente einzusetzen.
Solche Abstandselemente stehen ständig mit den aneinander
angrenzenden Schraubenfederwindungen in Kontakt und sprei
zen diese gewöhnlich auseinander, wobei sie jegliche Bewe
gung dieser Windungen gegeneinander während des Zusammen
drückens des Rests der Feder verhindern. Diesem Verfahren
wird wegen seiner Wirtschaftlichkeit oft der Vorzug ge
geben, jedoch ergibt sich dabei eine harte Fahrt des
Fahrzeugs.
Mit Hilfe der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Ver
bessern der Aufhängung eines Kraftfahrzeugs geschaffen
werden, die ein verbessertes Fahrverhalten, eine verbes
serte Straßentauglichkeit und Belastungsfähigkeit ergibt,
ohne daß der Komfort der Fahrzeuginsassen beeinträchtigt
wird. Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ver
wendung mit einer Schraubenfeder einer Fahrzeugaufhängung,
gekennzeichnet durch einen federnden Körper, der zwischen
zwei benachbarten Windungen der Schraubenfeder angebracht
ist, so daß er bei ausreichendem Druck auf die Schrauben
feder auf die Windungen einwirkt und den Widerstand der
Schraubenfeder gegen ein weiteres Zusammendrücken erhöht,
so daß dadurch die Fahrzeugaufhängung steifer wird, einem
Mittel zum Befestigen einer Seite des Körpers an einer
der Windungen, so daß die andere Seite des Körpers zur
anderen Windung hin gerichtet ist, von dieser jedoch im
Abstand liegt, damit begrenzte Werte der Federkompression
erhalten werden, wobei der Körper schraubenlinienförmig
ist und die andere Seite des Körpers eine Fläche bildet,
die längs des Körpers allgemein zunehmend schräg von
einem Ende des Körpers zum anderen hin verläuft, so daß
der Körper zwischen den Windungen von einem Ende zum
anderen fortlaufend dünner wird, wobei diese Fläche
auch in seitlicher Richtung radial zu einer Mittelachse
des schraubenlinienförmigen Körpers hin längs wenigstens
eines Teils der Länge des Körpers fortlaufend abgeschrägt
verläuft, so daß der Körper wenigstens längs eines Ab
schnitts seiner Länge von seiner radial äußersten Seite
zu seiner radial innersten Seite hin fortlaufend dünner
wird, wodurch der Körper bei einem ausreichenden Zusam
mendrücken der Schraubenfeder den Widerstand der Schrauben
feder gegen ein weiteres Zusammendrücken fortlaufend er
höht und auf die Schraubenfeder Kräfte ausübt, die einem
seitlichen Krümmen der Schraubenfeder entgegenwirken und
die Tendenz haben, die Schraubenfeder auf eine Kompression
längs eines axialen Wegs einzuschränken.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispiels
halber erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schraubenfeder mit einer zwischen deren
Windungen eingelegten Vorrichtung nach der
Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 verwen
deten Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 2,
Fig. 5 einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 3 einer
modifizierten Ausführung der Vorrichtung von
Fig. 2,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung,
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 von Fig. 6,
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 von Fig. 6,
und
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 von Fig. 6.
Mit Hilfe der Erfindung werden elastisch federnde Ab
standsvorrichtungen geschaffen, die zwischen benachbarte
Windungen von Schraubenfedern einer Kraftfahrzeugaufhän
gung eingefügt werden können. Die Vorrichtungen ergeben
eine progressive Versteifung der Aufhängung, sobald aus
reichende und zunehmende Drücke auf die Federn einwirken,
jedoch führen sie nicht zu einer Beeinträchtigung der
Auslegungskenngrößen der Aufhängung, wenn begrenzte
Federdrücke vorliegen. Für die Fahrzeuginsassen ergibt
sich daher bei den in den meisten Fällen vorliegenden
normalen Fahrbedingungen eine sanfte und konfortable
Fahrt, jedoch tritt bei welligen Straßen oder schweren
Bedingungen zur Erzielung einer verbesserten Straßentaug
lichkeit, eines verbesserten Fahrverhaltens und einer er
höhten Sicherheit bei welligen Straßen oder unter schweren
Bedingungen eine progressive Versteifung der Federn ein. Die
Abstandsvorrichtungen sind wirtschaftlich konstruiert
und bequem einzubauen.
Jede Vorrichtung weist einen aus elastischem Material
wie Gummi bestehenden Körper mit einem Durchmesser von
40 bis 110 auf; sie ist vorzugsweise auf einer aktiven
Windung der Feder angebracht und gehalten, beispielsweise
eine oder zwei Windungen vom oberen oder unteren Ende
der Feder entfernt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise so
hoch, daß bei ruhendem Fahrzeug zwischen der Vorrichtung
und der Federwindung ein Abstand vorhanden ist, die der
Windung benachbart liegt, auf der sie angebracht ist.
Der Abstand ist so gewählt, daß die Vorrichtung unter
durchschnittlichen und glatten Fahrbedingungen bei be
grenzten Zusammendrückvorgängen der Feder nicht gleich
zeitig auf beide Windungen einwirkt, so daß sie die Her
stellungshöhe der Feder oder des Fahrzeugs nicht beein
flußt; die Fahrzeugaufhängung arbeitet dadurch in der
vom Konstrukteur beabsichtigten Weise, so daß sich für
die Fahrzeuginsassen eine sanfte und komfortable Fahrt
ergibt. Andererseits ist der Abstand aber auch so bemes
sen, daß bei einem stärkeren Zusammendrücken der Feder,
wie es bei Straßen mit Wellen oder Schlaglöchern, beim
Erhöhen der Geschwindigkeit, während scharfer Brems
oder Beschleunigungsvorgänge oder bei starker Fahrzeug
beladung geschieht, die Vorrichtung beide Windungen be
rührt und einem weiteren Zusammendrücken nachgebend einen
Widerstand entgegensetzt, so daß die Steifigkeit der
Feder progressiv zunimmt und zu einem besseren Fahrver
halten, einer besseren Manövrierbarkeit und einer erhöh
ten Sicherheit des Fahrzeugs führt.
Die Vorrichtungen ermöglichen es somit, daß die Aufhän
gung eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs unter normalen
Fahrbedingungen in der beabsichtigten Art und Weise ar
beitet, jedoch die Eigenschaften einer für starke Belastun
gen und hohe Anforderungen ausgelegten Aufhängung annehmen,
wenn schwere Bedingungen vorliegen. Sie ermöglichen es
den Federn, dem Trägheitsmoment des Fahrzeugchassis und
des Rahmens in variabler Weise entgegenzuwirken, wenn
Löcher in der Straße auftreten, stark gebremst, beschleu
nigt oder um Kurven gefahren wird oder wenn das Fahr
zeug schwer beladen ist, wobei ein allmählicher Übergang
des Widerstandes gegen ein Zusammendrücken der Federn
auftritt, damit die von der Masse des Fahrzeugs ausge
übten Kräfte automatisch kompensiert werden. Wenn die
Vorrichtungen verwendet werden, können die Federn auch
mehr Energie aufnehmen, so daß ein vollständiges Zusam
mendrücken der Federn während des Einfederns verhindert
wird, und das Rückfedern auf ein Ausmaß herabgesetzt wird,
das eine normale Fahrzeugaufhängung hinsichtlich ihrer
Eigenschaften denen eines pneumatischen Systems annähert,
wobei Stoßdämpfer und andere Systemkomponenten zur Er
zielung einer längeren Lebensdauer weniger beansprucht
und abgenutzt werden.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung gekrümmt ausgebildet
und nimmt beim Anbringen auf einer Federwindung eine
schraubenlinienförmige Gestalt an; die Höhe der Vorrich
tung ist so gewählt, daß zwischen ihr und der angrenzen
den Windung ein Abstand für ein begrenztes Zusammen
drücken der Feder aufrechterhalten wird. Die Vorrichtung
ist entlang ihrer Länge in ihrer Höhe abgeschrägt, so daß
der Abstand von einem Ende zum anderen fortlaufend größer
wird. Ein Vorteil der schraubenlinienförmigen Gestalt ist
in der Fähigkeit begründet, eine extrem gleichmäßige
Progression der zunehmenden Federsteifigkeit über einen
erweiterten Bereich einer Windung zu erzielen, wenn die
Feder zusammengedrückt wird. Die schraubenlinienförmige
Vorrichtung ist zwar so dargestellt, daß es sich über
360° der Schraubenwindung erstreckt, doch könnte die
Erstreckung auch größer oder kleiner sein; es können
auch pro Feder mehrere Vorrichtungen verwendet werden.
Wenn eine Vorrichtung nicht ausreicht, der Feder das
gewünschte Ausmaß der Steifigkeit zu verleihen, können
an einer einzigen Feder zwei Vorrichtungen angebracht
werden, beispielsweise auf der letzten oder vorletzten
aktiven Windung an jedem Ende der Feder, damit die
Reaktion der Feder auf ein Zusammendrücken über das Aus
maß hinaus, das mit nur einer Vorrichtung erzielt werden
könnte, versteift wird.
In den Fig. 1 bis 5 ist gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung eine elastische Abstandsvorrichtung 800
dargestellt, die sich über einen Bogen von 360° erstreckt
und die längs ihrer unteren Fläche eine konkave Ausnehmung
802 aufweist, damit ihr Anbringen auf einer Schrauben
feder 803 erleichtert wird. Beim Anbringen auf der Schrau
benfeder mit Hilfe von Verdrillstreifen 804, die in Kanälen
806 in einer oberen Fläche 808 der Vorrichtung aufgenommen
werden, nimmt sie eine schraubenlinienförmige Gestalt an.
Wie am besten aus den Fig. 2 bis 4 hervorgeht, ist die
obere Fläche 808 der Vorrichtung 800 fortlaufend von einem
Ende zum anderen abgeschrägt, so daß ihre Höhe fortlaufend
von einem Ende zum anderen abnimmt. In der gesamten Länge
ist die obere Fläche 808 auch in seitlicher oder radialer
Richtung abgeschrägt ausgebildet, so daß die Vorrichtung
längs ihrer Außenseite höher als längs ihrer Innenseite
ist. Ferner ist beabsichtigt, daß die Fläche 808 zusätz
lich zu der seitlichen Abschrägung geringfügig in ihrer
Länge konkav ausgebildet ist, wie in Fig. 5 dargestellt
ist.
Durch die Abschrägung der Fläche 808 der Vorrichtung 800
sowohl längs ihres Erstreckungsbogens als auch in seit
licher Richtung ergeben sich Vorteile. Während der Kom
pression und der Expansion bewegt sich ein Schrauben
feder einer Fahrzeugaufhängung nicht längs einer echten
axialen Linie. Abhängig von der Beanspruchung, der sie
während der Kompression ausgesetzt ist, hat die Feder
vielmehr eine Tendenz, sich zu krümmen. Da die Fläche
808 jedoch in seitlicher Richtung abgeschrägt ist, übt
die Vorrichtung beim Zusammendrücken der Feder und beim
Einwirken der Fläche auf die angrenzende Federwindung
seitliche oder radiale Kräfte auf die Feder aus, die die
Tendenz haben, die Feder auf eine axiale Bewegungsbahn
einzugrenzen, so daß eine angemessene Nachgiebigkeit ver
fügbar ist, eine Beanspruchung der Feder zu vermeiden
und Seitenbelastungskräfte auf die übrigen Komponenten
der Aufhängung zu beseitigen. Wegen der Abschrägung der
Vorrichtung in Richtung ihrer bogenförmigen Erstreckung
wird bei einem ausreichenden Zusammendrücken der Feder
ein allmählicher und progressiver Kontakt zwischen der
Fläche 808 und der angrenzenden Windung sowohl in seit
licher Richtung als auch in Bogenrichtung erzielt, so daß
die Vorrichtung nicht nur das Krümmen der Feder steuert,
sondern auch zu einer progressiven Verstärkung des Wider
standes der Feder gegen ein weiteres Zusammendrücken
führt, damit die Feder versteift wird und das Fahrver
halten des Fahrzeugs verbessert wird, wenn scharf um die
Kurve gefahren wird oder dergleichen, ohne daß die ge
samte Fahrsteifigkeit des Fahrzeugs merklich erhöht wird.
Die in den Fig. 6 bis 9 dargestellte Ausführungsform
der Abstandsvorrichtung 900 erstreckt sich ebenfalls über
einen Bogen von etwa 360°. Eine Unterfläche der Vorrich
tung weist eine konkave Ausnehmung 902 in ihrer gesamten
Länge auf, damit das Anbringen der Vorrichtung an einer
Windung einer Schraubenfeder mit Hilfe von Verdrillstrei
fen erleichtert wird, die in radial verlaufenden Kanälen
904 aufgenommen werden. Bei dieser Anbringung nimmt die
Vorrichtung eine schraublinienförmige Gestalt an. Die
Vorrichtung weist eine obere Fläche 906 auf, die in ihrer
Bogenlänge von einem Ende zum anderen abgeschrägt ist,
so daß die Vorrichtung von einem Ende zum anderen eine
fortlaufend kleiner werdende Höhe hat. Die obere Fläche
906 ist jedoch nicht in ihrer gesamten Länge in radialer
Richtung abgeschrägt, sondern sie weist einen verdünnten
Bereich 908 mit begrenzter Bogenlänge auf, der in radialer
Richtung abgeschrägt ist, so daß längs dieses verdünnten
Bereichs die Vorrichtung an ihrer Außenseite eine größere
Höhe als an ihrer Innenseite hat.
Beim Anbringen an einer Feder einer Kraftfahrzeugauf
hängung wird die Vorrichtung vorteilhafterweise so ange
ordnet, daß der verdünnte Bereich 908 gegen die Fahrzeug
seite oder gegen den Achsschenkelbolzen oder auch gegen
die Versteifungsplatte der Aufhängung gerichtet ist.
Dadurch kann der außenliegende höhere Punkt des verdünnten
Bereichs bei einem ausreichenden Zusammendrücken der Feder
die Federwindung berühren, die der Windung benachbart ist,
auf der die Vorrichtung angebracht ist, bevor der innen
liegende Abschnitt des verdünnten Bereichs die Windung
berührt, so daß keine übermäßige Beanspruchung der Feder
auftritt und das Fahrzeug ein besseres Übergangsverhalten
und kleinere Schaukelwinkel hat, ohne daß die Feder über
mäßig versteift wird. Da die Vorrichtung von einem Ende
zum anderen in Bogenrichtung abgeschrägt ist, ergibt sich
eine sehr gleichmäßige und progressive Vergrößerung der
Steifigkeit oder des Widerstandes der Feder gegen ein
weiteres Zusammendrücken.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Verwendung mit einer Schraubenfeder
einer Fahrzeugaufhängung, gekennzeichnet durch einen
federnden Körper (800), der zwischen zwei benachbarten
Windungen der Schraubenfeder (803) angebracht ist, so
daß er bei ausreichendem Druck auf die Schraubenfeder
(803) auf die Windungen einwirkt und den Widerstand der
Schraubenfeder (803) gegen ein weiteres Zusammendrücken
erhöht, so daß dadurch die Fahrzeugaufhängung steifer
wird, einem Mittel (804) zum Befestigen einer Seite (802)
des Körpers (800) an einer der Windungen, so daß die an
dere Seite des Körpers (808) zur anderen Windung hin
gerichtet ist, von dieser jedoch im Abstand liegt, damit
begrenzte Werte der Federkompression erhalten werden,
wobei der Körper (800) schraubenlinienförmig ist und
die andere Seite des Körpers eine Fläche (808) bildet,
die längs des Körpers (800) allgemein zunehmend schräg
von einem Ende des Körpers (800) zum anderen hin verläuft,
so daß der Körper (800) zwischen den Windungen von einem
Ende zum anderen fortlaufend dünner wird, wobei diese
Fläche (808) auch in seitlicher Richtung radial zu einer
Mittelachse des schraubenlinienförmigen Körpers (800) hin
längs wenigstens eines Teils der Länge des Körpers (800)
fortlaufend abgeschrägt verläuft, so daß der Körper (800)
wenigstens längs eines Abschnitts seiner Länge von seiner
radial äußersten Seite zu seiner radial innersten Seite
hin fortlaufend dünner wird, wodurch der Körper (800)
bei einem ausreichenden Zusammendrücken der Schraubenfe
der (803) den Widerstand der Schraubenfeder (803) gegen
ein weiteres Zusammendrücken fortlaufend erhöht und auf
die Schraubenfeder (803) Kräfte ausübt, die einem seit
lichen Krümmen der Schraubenfeder (803) entgegenwirken
und die Tendenz haben, die Schraubenfeder (803) auf eine
Kompression längs eines axialen Wegs einzuschränken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper längs seiner gesamten Länge in seitlicher
Richtung abgeschrägt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschrägung in seitlicher Richtung nur über einen
Teil der Länge des Körpers (800) vorliegt und einen ver
dünnten Bereich (908) an der Fläche (906) festlegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fläche (808) des Körpers (800) über die gesamte
Länge des Körpers (800) im radialen Querschnitt im wesent
lichen eben verläuft.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fläche (808) des Körpers (800) in der gesamten
Länge des Körpers (800) im radialen Querschnitt konkav
verläuft.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
radial verlaufende Kanäle (806) in der Fläche (808)
des Körpers (800), wobei die Befestigungsmittel aus
Verdrillstreifen (804) bestehen, die in Kanälen (806)
aufgenommen sind und sich um die eine Windung erstrecken,
wobei die Kanäle (806) die Verdrillstreifen (804) gegen
eine Berührung durch die andere Windung schützen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper (800) längs seiner Länge in einer Seiten
fläche eine konkave Ausnehmung (802) aufweist, die das
Anbringen des Körpers (800) an der einen Windung erleich
tert.
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