DE3627714C2

DE3627714C2 -

Info

Publication number: DE3627714C2
Application number: DE3627714A
Authority: DE
Inventors: James Kane Phoenix Ariz. Us Gaylord
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-16
Filing date: 1986-08-14
Publication date: 1989-12-14
Also published as: CA1263413A; AU6150286A; JPH0222252B2; US4614333A; JPS62118130A; FR2604501A1; FR2604501B1; DE3627714A1; AU580440B2; GB8619939D0; GB2179423B; GB2179423A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastomere Zusatzfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Allgemein liegt die Erfindung auf dem Gebiet der Federung einer Fahrzeugaufhängung mit Hilfe von Schraubenfedern. Solche Aufhängungen sollen einerseits einen guten Fahrkomfort gewähr leisten, aber auch andererseits in der Lage sein, starke, durch Bodenunebenheiten verursachte Stöße aufzunehmen. Diese Forderungen stehen einander entgegen. Weiche Federn sichern auf normaler Straße eine angenehme Fahrt, können jedoch starke Stöße nur ungenügend abdämpfen. Harte Federn fangen auch starke Stöße auf, führen jedoch zu einer deutlichen Beeinträchtigung des Fahrkomforts. Aus dem DE-GM 16 60 341 ist bekannt, die Windungen einer Schraubenfeder ganz oder teilweise mit einer Ummantelung aus elastischem Material zu versehen, wobei zwi schen den ummantelten Windungen noch ein freier Höhenabstand verbleibt. Diese Maßnahmen sind zwar möglicherweise geeignet, starke Stöße besser aufzunehmen als Schraubenfedern, deren Windungen nicht ganz oder teilweise ummantelt sind, jedoch ist nichts zu erkennen, was verhindern könnte, daß die Schrauben feder bei starker Stoßbelastung seitlich ausgelenkt wird.

Weitere Zusatzfedern sind aus der FR-PS 10 46 237, aus der US- PS 28 01 841 und aus der US-PS 36 22 142 bekannt. Diese Zusatz federn sich jedoch so zwischen die Windungen der Schraubenfeder eingefügt, daß sie an beiden Stirnseiten von den jeweiligen Federwindungen berührt werden. Dies bedeutet, daß die Schrauben in ihrem Gesamtverhalten wie eine härtere Feder wirkt, was dem Fahrkomfort sichrlich abträglich ist. Auch sind keine Maßnah men erkennbar, die ein seitliches Auslenken der Schraubenfeder bei hoher Belastungen verhindern könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stetigkeit der im Verlaufe des Federwegs der Schraubenfeder erfolgenden Ände rung der Federeigenschaften zu verbessern, dabei jedoch seit liche Ausbiegungen der Schraubenfeder zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Dadurch, daß die Zusatzfeder im Verlaufe ihrer Länge zwischen den Windungen der Schraubenfeder dünner wird, findet beim Spannen der Schrau benfeder nicht nur durch die Elastizität des elastomeren Mate rials der Zusatzfeder, sondern auch durch die schrittweise Schließung des Windungspaares über die jeweils dazwischenlie gende Zusatzfeder ein gleichmäßigerer Aufbau der Federgegen kraft statt, wodurch Stößen vorgebeugt wird. Seitliche Ausbie gungen der Schraubenfeder, die durch die Zusatzfeder begünstigt werden könnten, werden jedoch durch die radial nach innen ge richtete Abschrägung der Kontaktfläche der Zusatzfeder mit der benachbarten Schraubenfederwindung verhindert, weil die schrä ge Fläche eine nach der Schraubenfederachse hin gerichtete Kraftkomponente entstehen läßt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispiels halber erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schraubenfeder mit einer zwischen deren Windungen eingelegten Zusatzfeder nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 verwen deten Zusatzfeder 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 Zusatzfeder von Fig. 2,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungs gemäßen Zusatzfeder,

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.

Die unter Bezugnahme auf die Zeichnung zu beschreibende Zusatzfeder weist einen aus elastischem Material wie Gummi bestehenden Körper mit einer Durometerhärte von 40 bis 110 auf; sie ist vorzugsweise auf einer aktiven Windung einer Schraubenfeder angebracht und gehalten, beispielsweise eine oder zwei Windungen vom oberen oder unteren Ende der Schraubenfeder entfernt. Die Zusatzfeder ist vorzugsweise so hoch, daß bei ruhendem Fahrzeug zwischen ihr und derjenigen Federwindung ein Abstand vorhanden ist, die der Windung benachbart liegt, auf der sie angebracht ist. Der Abstand ist so gewählt, daß die Zusatzfeder unter durchschnittlichen und glatten Fahrbedingungen bei be grenzten Zusammendrückvorgängen der Schraubenfeder nicht gleich zeitig auf beide Windungen einwirkt, so daß sie die Her stellungshöhe der Schraubenfeder 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 Schraubenfeder wie es bei Straßen mit Wellen oder Schlaglöchern, beim Erhöhen der Geschwindigkeit, während scharfer Brems- oder Beschleunigungsvorgänge oder bei starker Fahrzeug beladung geschieht, die Zusatzfeder beide Windungen be rührt und einem weiteren Zusammendrücken nachgebend einen Widerstand entgegensetzt, so daß die Steifigkeit der Schrauben feder progressiv zunimmt und zu einem besseren Fahrver halten, einer besseren Manövrierbarkeit und einer erhöh ten Sicherheit des Fahrzeugs führt.

Die Zusatzfeder ermöglicht 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 ermöglicht es den Schraubenfedern, 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 Schraubenfedern auftritt, damit die von der Masse des Fahrzeugs ausge übten Kräfte automatisch kompensiert werden. Wenn die Zusatzfedern verwendet werden, können die Schraubenfedern auch mehr Energie aufnehmen, so daß ein vollständiges Zusam mendrücken der Schraubenfedern 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 Zusatzfeder gekrümmt ausgebildet und nimmt beim Anbringen auf einer Federwindung eine schraubenlinienförmige Gestalt an; die Höhe der Zusatzfeder ist so gewählt, daß zwischen ihr und der angrenzen den Windung ein Abstand für ein begrenztes Zusammen drücken der Schraubenfeder aufrechterhalten wird. Die Zusatzfeder 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 Schraubenfeder zusammengedrückt wird. Die schraubenlinienförmige Zusatzfeder 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 Schraubenfeder mehrere Zusatzfedern verwendet werden. Wenn eine Zusatzfeder nicht ausreicht, der Schraubenfeder gewünschte Ausmaß der Steifigkeit zu verleihen, können an einer einzigen Schraubenfeder zwei Zusatzfedern angebracht werden, beispielsweise auf der letzten oder vorletzten aktiven Windung an jedem Ende der Schraubenfeder, damit die Reaktion der Schraubenfeder auf ein Zusammendrücken über das Aus maß hinaus, das mit nur einer Zusatzfeder erzielt werden könnte, versteift wird.

In den Fig. 1 bis 5 ist eine Ausführungsform der Zusatzfeder mit einem Körper 800 dargestellt, der sich über einen Bogen von 360° erstreckt und der längs seiner unteren Stirnseite eine konkave Ausnehmung 802 aufweist, damit ihr Anbringen auf der Schrauben feder 803 erleichtert wird. Beim Anbringen auf der Schrau benfeder 803 mit Hilfe von Verdrillstreifen 804, die in Kanälen 806 in der oberen Stirnseite 808 der Zusatzfeder aufgenommen werden, nimmt sie eine schraubenlinienförmige Gestalt an.

Wie am besten aus den Fig. 2 bis 4 hervorgeht, ist die obere Stirnseite 808 der Körpers 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 Stirnseite 808 auch in seitlicher oder radialer Richtung abgeschrägt ausgebildet, so daß die Zusatzfeder längs ihrer Außenseite höher als längs ihrer Innenseite ist. Ferner ist beabsichtigt, daß die Stirnseite 808 zusätz lich zu der seitlichen Abschrägung geringfügig in ihrer Länge konkav ausgebildet ist, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Durch die Abschrägung der Stirnseite 808 des Körpers 800 der Zusatzfeder sowohl längs ihres Erstreckungsbogens als auch in seit licher Richtung ergeben sich Vorteile. Während der Kom pression und der Expansion bewegt sich eine Schrauben feder einer Fahrzeugaufhängung nicht längs einer echten axialen Linie. Abhängig von der Beanspruchung, der sie während der Kompression ausgesetzt ist, hat die Schraubenfeder vielmehr eine Tendenz, sich zu krümmen. Da die Stirnseite 808 jedoch in seitlicher Richtung abgeschrägt ist, übt die Zusatzfeder beim Zusammendrücken der Schraubenfeder und beim Einwirken der Stirnseite auf die angrenzende Federwindung seitliche oder radiale Kräfte auf die Schraubenfeder aus, die die Tendenz haben, die Schraubenfeder auf eine axiale Bewegungsbahn einzugrenzen, so daß eine angemessene Nachgiebigkeit ver fügbar ist, eine Beanspruchung der Schraubenfeder zu vermeiden und Seitenbelastungskräfte auf die übrigen Komponenten der Aufhängung zu beseitigen. Wegen der Abschrägung der Zusatzfeder in Richtung ihrer bogenförmigen Erstreckung wird bei einem ausreichenden Zusammendrücken der Schraubenfeder ein allmählicher und progressiver Kontakt zwischen der Stirnseite 808 und der angrenzenden Windung sowohl in seit licher Richtung als auch in Bogenrichtung erzielt, so daß die Zusatzfeder nicht nur das Krümmen der Schraubenfeder steuert, sondern auch zu einer progressiven Verstärkung des Wider standes der Schraubenfeder gegen ein weiteres Zusammendrücken führt, damit die Schraubenfeder 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 Zusatzfeder enthält einen Körper 900 der sich ebenfalls über einen Bogen von etwa 360° erstreckt. Die untere Stirnseite der Zusatzfeder weist eine konkave Ausnehmung 902 in ihrer gesamten Länge auf, damit das Anbringen der Zusatzfeder an einer Windung einer Schraubenfeder mit Hilfe von Verdrillstrei fen 804 erleichtert wird, die in radial verlaufenden Rinnen 904 aufgenommen werden. Bei dieser Anbringung nimmt die Zusatzfeder eine schraublinienförmige Gestalt an. Die Zusatzfeder weist eine obere Stirnseite 906 auf, die in ihrer Bogenlänge von einem Ende zum anderen abgeschrägt ist, so daß die Zusatzfeder von einem Ende zum anderen eine fortlaufend kleiner werdende Höhe hat. Die obere Stirnseite 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 Schraubenfeder einer Kraftfahrzeugauf hängung wird die Zusatzfeder 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 Schraubenfeder die Federwindung berühren, die der Windung benachbart ist, auf der die Zusatzfeder angebracht ist, bevor der innen liegende Abschnitt des verdünnten Bereichs die Windung berührt, so daß keine übermäßige Beanspruchung der Schraubenfeder auftritt und das Fahrzeug ein besseres Übergangsverhalten und kleinere Schaukelwinkel hat, ohne daß die Schraubenfeder über mäßig versteift wird. Da die Zusatzfeder von einem Ende zum anderen in Bogenrichtung abgeschrägt ist, ergibt sich eine sehr gleichmäßige und progressive Vergrößerung der Steifigkeit oder des Widerstandes der Schraubenfeder gegen ein weiteres Zusammendrücken.

Claims

1. Elastomere Zusatzfeder zum Einsatz zwischen benachbarten Windungen von Schraubenfedern einer Fahrzeugaufhängung, wobei die Zusatzfeder mit einer Stirnseite an einer dieser Windungen gehaltert ist, während sich zwischen der gegenüberliegenden anderen Stirnseite der Zusatzfeder und der benachbarten Schrau benfederwindung bei entspannter Schraubenfeder ein Freiraum befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Körpers (800, 900) der Zusatzfeder zwischen benachbarten Schraubenfe derwindungen in der Längsrichtung abnimmt und daß die dem Freiraum zugekehrte Stirnseite (808, 906) des Körpers der Zu satzfeder wenigstens teilweise radial nach der Schraubenfeder achse hin abgeschrägt ist.

2. Elastomere Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß deren Stirnseite (808) über ihren ganzen Verlauf ra dial nach der Schraubenfederachse hin abgeschrägt ist.

3. Elastomere Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß deren Stirnseite (906) nur über einen Teil (908) ih res Verlaufs radial nach der Schraubenfederachse hin abge schrägt ist.

4. Elastomere Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß deren Stirnseite (808, 906) im radialen Querschnitt über ihre ganze Länge im wesentlichen eben ist.

5. Elastomere Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß deren Stirnseite (808) im radialen Querschnitt über ihren ganzen Verlauf konkav ist.

6. Elastomere Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß deren Stirnseite (808, 906) radiale Rinnen (806, 904) aufweist, in denen sich zur Halterung der Zusatzfeder Verdrill streifen (804) befinden, welche sich um eine Windung der Schraubenfeder erstrecken.

7. Elastomere Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß ihr Körper (800, 900) an der der Stirnseite (808, 906) abgewandten Stirnseite eine Nut (802, 902) in Umfangsrichtung hat, welche die die Zusatzfeder halternde Windung der Schrau benfeder aufnimmt.