DE4021314A1

DE4021314A1 - Federbein fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4021314A1
Application number: DE19904021314
Authority: DE
Inventors: Lothar Isken
Original assignee: August Bilstein GmbH
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1991-05-08
Also published as: DE4021314C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbein zur Abfederung und Schwin gungsdämpfung der Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Verschiedene Federteller wurden bisher entwickelt und fanden in den unterschiedlichsten Fahrzeugen ihre Anwendung. Dabei werden Schraubendruckfedern als Tragfedern zur Abfederung und Schwin gungsdämpfung des Fahrzeugaufbaues von Fahrzeugen eingesetzt. Diese Schraubendruckfedern bestehen im allgemeinen aus Draht, der meistens mit einer gleichbleibenden Steigung im federungs wirksamen Bereich einen hydraulischen Schwingungsdämpfer um hüllt. Dabei ist es wichtig, daß sich die Federenden der Schrau bendruckfeder richtig abstützen können.

Aus Kostengründen werden bei der Mehrzahl der Großserienfedern die Federenden ohne mechanische Bearbeitung ausgeführt und ent sprechend der Federtellersteigung angelegt. Der Nachteil der etwas größeren Bauhöhe und der Mehraufwand für die in beide Fe derteller einzuarbeitende Endsteigung sowie der im allgemeinen notwendige Verdrehausgleich eines Federtellers zur Anpassung an die Fertigungsstreuung der Windungszahl einer Federtype werden dabei in Kauf genommen.

Durch das Anlegen der Federenden wird eine möglichst gleichmä ßige Verteilung der Federkraft auf den Federteller bewirkt.

Darüber hinaus werden auch Schraubendruckfedern mit planangeleg ten oder plangeschliffenen Federenden verwendet.

Ein Federteller zur Aufnahme einer Schraubendruckfeder ist aus der DE-29 32 500 A1 bekanntgeworden. Dieser Federteller wird jedoch gleichzeitig auch als Steigungsteller zur Aufnahme von nicht plangeschliffenen Federenden verwendet.

Die DE-29 42 135 A1 offenbart einen elastischen Federteller für die Lagerung der Endwindung einer Schraubenfeder, um so eine Korrosionsausbildung am Federende weitgehend zu verhindern.

Ein weiterer Federteller ist aus der DE-28 05 223 A1 bekanntge worden, bei dem eine Anzahl unveränderlicher Windungen inner halb eines Federtellers sichergestellt wird. Dieses hat eine konstante Steifigkeit und praktisch eine Linearität der Umwand lung bei einer geringstmöglichen Hysterese zur Folge.

Eine Federtellerbefestigung, bei der die Schraubendruckfeder in einfacher Weise montiert und demontiert werden kann, ist aus der DE-32 30 936 A1 bekanntgeworden.

Der US-36 03 575 ist eine Federaufnahme zu entnehmen, die eine Einstellbarkeit der Schraubendruckfeder gewährleistet. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Federaufnahme lösbar und in axi aler Richtung einstellbar angeordnet ist.

Aufgrund der heute vielfältigen Fahrzeugtypen ist mit einer ge nausogroßen unterschiedlichen Fahrzeugfederungsausstattung zu rechnen. Deshalb zwingen die technischen und wirtschaftlichen Forderungen den Konstrukteur zunehmend, bei der Konstruktion und Berechnung von Produkten optimale Lösungen hinsichtlich Funktion und Kosten anzustreben.

Schraubendruckfedern sind mit Steigung um eine Achse gewundene Stäbe, die im wesentlichen auf Torsion beansprucht werden. Sie zeichnen sich deshalb durch eine hohe Werkstoffausnutzung aus und weisen darüber hinaus ein sehr geringes Federgewicht auf. Diese Eigenschaften macht man sich insbesondere im Fahrzeugbau zunutze.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen wirtschaftlichen Feder teller zu schaffen, der es ermöglicht, in einfacher Weise Stoß dämpfer mit gleichen Außendurchmessern für verschiedene Schraubendruckfedern einzusetzen. Dieses ist insbesondere dann wichtig, wenn Serienfahrzeuge mit unterschiedlichen Anforderun gen kostengünstig umgerüstet werden sollen. Darüber hinaus muß das Gewicht des Federtellers gering sein.

Die Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Bei den heute verwendeten Schwingungsdämpfern im Fahr zeugbau sind die Außendurchmesser der Dämpfer im wesentlichen gleich. Die besondere Kennlinienanpassung des Schwingungsdämp fers für einen bestimmten Fahrzeugtyp wird im wesentlichen durch besondere konstruktive Merkmale im Innern des Dämpfers ausge führt. Beim Fahrzeug möchte man die ungefederte Masse so gering wie möglich halten. Dieses bedeutet, daß in zunehmendem Maße für verschiedene Fahrzeugtypen auch verschiedene Schraubendruckfe dern verwendet werden. Die Verwendung der unterschiedlichen Fe dern richtet sich nicht ausschließlich nach dem Gewicht des Fahrzeuges, sondern auch nach der Einsatzart des Fahrzeuges.

Hier wird auf das Fahrverhalten des Fahrers das Fahrwerk abge stimmt, d. h. ein sportliches Fahrzeug ist in seiner Federung härter als ein Fahrzeug, welches auf Komfort ausgelegt wird. Um diesen Anforderungen Rechnung zu tragen, ist eine große Lager haltung von Federn und Zubehörteilen vonnöten. Eine Reduzierung bei den Federn ist nicht möglich, jedoch läßt sich bei den Zu behörmontageteilen eine Wirtschaftlichkeit und damit auch eine geringere Lagerhaltung anstreben. Das erfindungsgemäße Federbein schafft hier entsprechende Abhilfe, da er für mindestens zwei verschiedene Schraubendruckfederdurchmesser verwendet werden kann.

Die Erfindung soll anhand von schematisch dargestellten Zeich nungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 Federbein mit im Halbschnitt dargestellten Federtel lern,

Fig. 2 Federteller für Schraubendruckfeder,

Fig. 3 Federteller für Schraubendruckfedern mit plangeschlif fenen oder angelegten Federenden,

Fig. 4 Federteller mit zentraler Bohrung zur Befestigung am Dämpfergehäuse,

Fig. 5 Federteller mit Innengewinde zur Befestigung am Dämp fergehäuse,

Fig. 6 Federteller für Schraubendruckfedern mit abgelängten oder plangeschliffenen Federenden,

Fig. 7 Federteller als Blechpreßteil für drei verschiedene Federdurchmesser.

Fig. 1 zeigt ein Federbein (20), aufgebaut aus einer Schrauben druckfeder (14) und einem Teleskopschwingungsdämpfer (21). Der Schwingungsdämpfer weist ein Dämpfergehäuse (12) auf, das die eigentliche Dämpfungseinheit beinhaltet. Eine axial bewegliche Kolbenstange (22) ist an einem Ende des Dämpfergehäuses (12) längs- und drehbeweglich durchgeführt. Befestigungselemente (17, 23) verbinden das Federbein mit der Kolbenstange am Fahrzeug und mit dem Dämpfergehäuse an der Radaufhängung (Fahrzeuggehäuse und Radaufhängung sind nicht dargestellt).

Das Dämpfergehäuse (12) ist an seinem unteren Ende mit einem Ge winde (19) versehen. Über dieses Gewinde wird der untere Feder teller (1) am Dämpfergehäuse (12) befestigt. Der untere Feder teller zentriert und hält das untere Ende der Schraubendruckfe der (14) mit einem als Rezeß ausgebildeten Federsitz (2). Er weist einen zweiten Federsitz (25) auf, der einen größeren Durchmesser hat und bei Wenden des unteren Federtellers (1) ein gesetzt werden kann.

Ein oberer Federteller (26) drückt mit einer Stützschulter (11) gegen eine Anlagefläche des an der Kolbenstange (22) angeordne ten Befestigungselements (23). Auch dieser obere Federteller (26) ist mit zwei Federsitzen (27, 28) unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet, die durch Wenden zum Einsatz gebracht werden kön nen.

Der Federteller (1) nach Fig. 2 weist eine der Schraubendruck feder (14) angepaßte Steigung (3) auf. Die Abstützfläche, die den Federsitz (2) darstellt, zieht sich etwa in der Mitte des Federtellers (1) um den Federteller formschlüssig herum. Auf grund der angepaßten Steigung (3) liegt die Schraubendruckfeder (14) sicher im gesamten Bereich auf dem Federsitz (2) auf und stützt sich auf dem Sitz ab. Um für die verschiedenen Fahrzeug typen unterschiedliche Federdurchmesser einsetzen zu können und damit die Feder auf dem Federteller einen definierten Sitz hat, muß neben der Steigung (3) auch der Federdurchmesser (9) sicher geführt werden, was durch im Bereich des Federsitzes (2) mit Auslauf des Durchmessers (9) angeformte Radien erreicht wird. Da der Federsitz (2) bei abgelängten Federenden der Steigung der verwendeten Schraubendruckfeder folgt, muß nach Umlauf einer Windung ein Kraftschluß zwischen den beiden Windungen des Feder sitzes (2) an dem Federteller hergestellt werden. Dieses wird durch die Verbindung (6) sichergestellt. Die Übergänge auf die einzelnen Flächen sind mit Radien (7) versehen. Die Verbin dung (6) läuft jedoch nicht in axialer Richtung, sondern ist um einen Versatzwinkel (5) versetzt. Dadurch, daß sich der Feder sitz (2) als schmaler Vorsprung um den gesamten Federteller (1) herumzieht, ist es erfindungsgemäß möglich, auf der gegenüber liegenden Seite ebenfalls eine Aufnahme (8) für eine Schrauben druckfeder zu schaffen. Die Schraubendruckfederndurchmesser (8) und (9) sind nicht identisch. Somit ist es durch Wenden des Fe dertellers (1) möglich, verschiedene Schraubendruckfedern (14) über das Dämpfergehäuse (12) einzubauen.

Im allgemeinen werden Schwingungsdämpfer mit gleichem Außen durchmesser verwendet. Dieses hat zur Folge, daß die zentrale Bohrung (10) in dem Federteller (1) für viele Schwingungsdämpfer geeignet ist. Um jedoch den Federteller (1) auf dem Dämpfer rohr (12) sicher zu befestigen, bedarf es Abstützschultern (11), die sich auf jeder Seite der zentralen Bohrung (10) befinden. Über Halterungen, z. B. Sprengringe, stützt sich der Federtel ler (1) auf dem Dämpferrohr (12) ab.

Bei dieser Konstruktionsart ist eine Justage der Vorspannung der Schraubendruckfedern möglich, indem sich in dem Dämpfungs rohr (12) mehrere Ausnehmungen befinden, in die entsprechend die Halterung (13) (Fig. 4) eingesetzt werden kann. Die Verbin dung (16) ist sicher und dauerhaft. Sie läßt sich mit einfachen Mitteln lösen, so daß auch nachträglich das Fahrwerk eines Fahr zeuges verändert werden kann. Dadurch, daß sich auf jeder Seite des Federtellers diese Aussparung (11) an der Bohrung (10) be findet, ist der Federteller (1) sicher, wie in Fig. 4 darge stellt, auf dem Dämpferrohr (12) zu befestigen.

Eine andere Art der Befestigung zeigt die Fig. 5, bei der die Befestigung durch eine Schraubverbindung sichergestellt wird. In diesem Falle ist die zentrale Bohrung (10) mit einem Innengewin de (19) versehen. Das gleiche Gewinde befindet sich auf dem Dämpferrohr (12), so daß der Federteller stufenlos einjustiert werden kann. Zur Sicherung des Federtellers wird eine Mut ter (18) gegengekontert. Die Schraubendruckfeder (14) kann sich so sicher gegen den Federteller (1) abstützen. Auch dieser Fe derteller (1) mit dem Innengewinde (19) läßt sich wenden, so daß er für verschiedene Schraubendruckfedern (14) eingesetzt werden kann.

Neben den abgelängten Federenden werden auch Schraubendruckfe dern mit plangeschliffenen oder angelegten Federenden verwendet. Für diesen Anwendungsfall dient der in Fig. 3 dargestellte Fe derteller (1). Im Gegensatz zu dem vorbeschriebenen Federteller ist dieser Federteller (1) ein rotationssymmetrisches Teil. Der Federsitz (15) zieht sich als Ring konzentrisch um die Durchmes ser (8) und (9) für die Aufnahme der Schraubendruckfeder (14). Auch dieser Federteller (1) ist mit einer zentralen Bohrung (10) versehen. Die Montage ist bei dieser Art von Federteller die gleiche, wie bereits vorbeschrieben.

In Ausgestaltung der Erfindung zeigt die Fig. 6 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Gegenstandes. Hier wird ein Fe derteller gezeigt, der sowohl für eine Schraubendruckfeder mit plangeschliffenem Federende als auch mit abgelängten Federenden verwendet werden kann. Dieser Federteller (1) kann sowohl für gleiche Schraubenfederdurchmesser ausgelegt werden, als auch, wie in Fig. 6 dargestellt, für unterschiedliche Schraubendruck federndurchmesser.

Fig. 7 zeigt eine andere Form eines unteren Federtellers (1) zum Aufschrauben auf das Gewinde (19) des Dämpfergehäuses (12). Dieser Federteller ist als Blechpreßteil ausgebildet. Er weist einen zylindrischen Kragen (29) mit einem entsprechenden Innen gewinde auf. An diesen Kragen schließt sich eine wellenförmige Ringscheibe (30) an, die durch ihre Wellenform drei Positionen (strichpunktiert dargestellt) für Federenden mit unterschiedli chen Durchmessern aufweist.

Um das Gesamtgewicht des Federbeines so gering wie möglich zu halten, wird der Federteller (1) vornehmlich aus Leichtmetall bzw. einer Leichtmetallegierung hergestellt. Darüber hinaus ist es auch möglich, diesen Federteller aus einem Kunststoff, wel cher druck- und abriebfest ist, in Spritz- oder Preßtechnik oder als Blechpreßteil herzustellen.

Der Federteller stellt somit ein wirtschaftliches Teil dar, wel ches durch seine Mehrfachverwendbarkeit u. a. hilft, Lagerkosten zu senken.

Bezugszeichenverzeichnis

1 Unterer Federteller
2 Federsitz
3 Steigung der Schraubendruckfeder
4 Radien
5 Versatzwinkel
6 Verbindung
7 Radien
8 Schraubendruckfederinnendurchmesser
9 Schraubendruckfederinnendurchmesser
10 Zentralbohrung
11 Abstützschulter
12 Dämpfergehäuse
13 Halterung für Federteller
14 Schraubendruckfeder
15 Federsitz für plangeschliffene Schraubendruckfeder
16 Verbindung
17 Achsverbindung
18 Mutter
19 Gewinde
20 Federbein
21 Teleskop-Schwingungsdämpfer
22 Kolbenstange
23 Befestigungselement
24 Innengewinde
25 Federsitz
26 Oberer Federteller
27 Federsitz
28 Federsitz
29 Kragen
30 Ringscheibe

Claims

1. Federbein zur Abfederung und Schwingungsdämpfung der Radauf hängung eines Kraftfahrzeuges bestehend aus einer Schrauben druckfeder und einem Teleskopschwingungsdämpfer, bei dem das Ende der Kolbenstange und/oder das Dämpfergehäuse des Schwingungsdämpfers mit Elementen zur Befestigung am Fahrzeug und an der Radaufhängung versehen ist, die Schraubendruckfe der das Dämpfergehäuse umhüllt und sich gegen eine mit einem Federteller ausgebildete obere und untere Federaufnahme ab stützt, wobei wenigstens ein Federteller lösbar und in axi aler Richtung einstellbar am Schwingungsdämpfer angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (1) beid seitig einen oder mehrere umlaufende, formschlüssig der Schraubendruckfeder angepaßten Federsitze (2) mit verschie denen Durchmessern (8, 9) oder Steigungen (3) aufweist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (1) mit einer zentralen Bohrung (10) und Abstütz schultern (11) ausgebildet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (1) mit einem zentralen, durchgehenden Innenge winde (19) ausgebildet ist.

4. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Federteller (1) einen Federsitz (2) aufweist, der als flache vorstehende Scheibe zur Aufnahme von plange schliffenen als auch angelegten Federenden der Schrauben druckfeder ausgeführt ist.

5. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Federteller (1) als Gußteil, vorzugsweise aus Leichtmetall, hergestellt wird.

6. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Federteller ein Kunststoffspritz- oder -preßteil ist.

7. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Federteller ein Blechpreßteil ist.