DE4027873A1 - Federungssystem mit degressiver kennlinie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem mit degressiver Kenn­ linie zur Abstützung eines Punktes A, insbesondere eines Fahr­ zeugaufbaus, gegenüber einem Punkt B, insbesondere einer Fahr­ zeugachse.

Zur Verringerung der Rollneigung und zur Verbesserung des Feder­ komforts werden bei Fahrzeugen Federkennungen in S-Form verwen­ det. Das bedeutet, daß die Federrate im Hauptfederungsbereich (von Leer- bis Vollast) weich und in den anderen Bereichen hart ist. Zum Erreichen einer progressiven Kennung werden Anschlag­ puffer, Zusatzfedern oder progressive Federn verwendet. Degres­ sive Kennungen werden mit zwei ab einem bestimmten Punkt gegen­ einander arbeitenden Federn erzielt.

Nachteilig bei diesen vorbekannten Ausführungsformen sind das relativ hohe Gewicht, die Teilevielfalt sowie ein knickartiger Einsatz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Fede­ rungssystem der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

• a) Das Federungssystem umfaßt nur eine einzige Schraubenfeder, die sich mit ihren durch die erste bzw. letzte Federwindung gebildeten Enden zwischen den Punkten A und B abstützt;
• b) zumindest einem der beiden Schraubenfederenden ist eine Arretiereinrichtung zugeordnet, die die zweite bzw. vor­ letzte Federwindung gegenüber der ersten bzw. letzten Feder­ windung über einen ersten Lastbereich in axialer Federrich­ tung arretiert hält, sie aber bei Überschreiten einer be­ stimmten Federkraft für einen sich anschließenden zweiten Lastbereich freigibt.

Ein Federungssystem mit einer degressiv-progressiven Kennlinie (S-Kennung) ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine der genannten Arretiereinrichtung nachgeordnete zweite Arretierein­ richtung, die bei Erreichen einer den zweiten Lastbereich gegen­ über einem sich anschließenden dritten Lastbereich begrenzenden Federkraft die zweite bzw. vorletzte Federwindung in ihrer dann eingenommenen Position wieder in axialer Federrichtung gegenüber der ersten bzw. letzten Federwindung arretiert.

In einer besonders einfachen Ausführungsform kann die erste Arretiereinrichtung aus einem mit dem Punkt A bzw. B verbindbaren Federteller bestehen, an dem die erste bzw. letzte Federwindung festgelegt ist, die von einer auf der Außenseite des Federtellers angeordneten, nach außen offenen Spiralnut umschlossen ist, in die die zweite bzw. vorletzte Federwindung zu ihrer Arretierung eingreift. In Weiterbildung zur Schaffung einer degressiv-pro­ gressiven Kennlinie ist es vorteilhaft, wenn der genannten Spi­ ralnut in lichtem, der Schraubenfeder abgewandten Axialabstand eine entsprechend ausgebildete, gegenüber der ersten Spiralnut offene zweite Spiralnut nachgeschaltet ist.

Der Übergang vom harten zum weichen Bereich kann jeweils durch Abwälzen der Federwindung kontinuierlich und damit harmonisch erfolgen. Zur Vergrößerung der Differenz zwischen dem weichen und dem harten Bereich können die beschriebenen Arretiervorrich­ tungen an beiden Federenden vorgesehen werden.

In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungs­ formen der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 im Längsschnitt ein Federungssystem für degressive Kennung mit harter Einstellung;

Fig. 2 die Darstellung gemäß Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 3 das Federungssystem gemäß Fig. 1 in weicher Ein­ stellung;

Fig. 4 ein Federungssystem mit S-Kennung in harter Ein­ stellung und

Fig. 5 die Federkennlinie für das Federungssystem gemäß Fig. 4.

Die beiden dargestellten Federungssysteme umfassen jeweils nur eine einzige Schraubenfeder, deren in der Zeichnung oben liegende erste Federwindung mit den Punkten 1, 2, 3, 4 (siehe insbesondere Fig. 2), deren zweite Windung mit den Punkten 5, 6, 7, 8, deren dritte Windung mit den Punkten 9, 10, 11, 12 und deren vierte Win­ dung mit den Punkten 13 und 14 gekennzeichnet sind. Die in der Zeichnung unten liegende letzte Federwindung ist mit dem Bezugs­ zeichen 15 versehen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist ein eine Arretierein­ richtung bildender Federteller 16 vorgesehen, der an dem Punkt A z. B. mit einem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau verbind­ bar ist, während die letzte Federwindung 15 an dem Punkt B mit einer nicht näher dargestellten Fahrzeugachse verbindbar ist. Der Federteller 16 dient zur Vorspannung der Windungspunkte 1, 2, 3 und 4 in Wechselwirkung zu den Federpunkten 5, 6, 7 und 8. Hierfür ist die erste Federwindung an dem Federteller 16 festgelegt, in­ dem sie sich gemäß Ausführungsbeispiel in einer topfförmigen Ausnehmung des Federtellers 16 abstützt. Der Federteller 16 weist auf seiner der Schraubenfeder abgewandten Außenseite eine nach außen offene Spiralnut 17 auf, die sich gemäß Fig. 2 über etwas weniger als 270 Umfangsgrad erstreckt und über den dargestellten ersten Lastbereich (kleinere Federkräfte im Federungsbereich un­ terer Anschlag bis leer) die zweite Federwindung aufnimmt und da­ durch in axialer Richtung gesehen gegenüber der ersten Federwin­ dung arretiert. Die vorgespannte zweite Federwindung ist somit nicht aktiv; die Schraubenfeder ist daher hart. Bei zunehmenden Federkräften wird die die zweite Windung haltende Vorspannung überwunden; die zweite Windung hebt dadurch von dem sie arretiert haltenden Federteller 16 ab (siehe Fig. 3). Die Schraubenfeder wird durch diese nun zusätzlich wirksame federnde Windung wei­ cher. Der Übergang vom harten zum weichen Bereich kann dabei durch Abwälzen der Federwindung kontinuierlich und somit harmo­ nisch erfolgen.

Fig. 4 zeigt ein Federungssystem mit degressiv-progressiver Kennlinie, also mit einer sogenannten S-Kennung. Hier ist der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Arretiereinrichtung 16, 17 eine zweite Arretiereinrichtung nachgeordnet, die gemäß Aus­ führungsbeispiel aus einem zweiten Federteller 18 bestehen kann, der auf seiner der Schraubenfeder zugewandten Innenseite eine zweite Spiralnut 19 aufweist, die in lichtem axialen Abstand von der ersten Spiralnut 17 liegt und dieser gegenüber offen ist.

Auch bei diesem Federungssystem sind die Federpunkte 1 bis 4 in Wechselwirkung zu den Federpunkten 5 bis 8 durch den Federtel­ ler 16 mit seiner ersten Spiralnut 17 vorgespannt. Bei kleineren Federkräften (Federungsbereich unterer Anschlag bis leer) ist die vorgespannte Federwindung 5 bis 8 nicht aktiv, d. h. die Feder ist hart. Wenn die Federkräfte zunehmen (Federungsbereich leer bis Vollast), wird die Vorspannung der Windung mit den Federpunkten 5 bis 8 überwunden, so daß die Feder durch die zusätzliche fe­ dernde Windung weicher wird. Steigen die Federkräfte über Vol­ last hinaus, dann taucht die zuvor freigegebene Federwindung mit den Punkten 5 bis 8 in die zweite Spiralnut 19 des zweiten Feder­ tellers 18 ein und wird dadurch wieder inaktiv; die Feder ist wieder hart.

Auch hier kann der Übergang vom harten zum weichen Bereich durch Abwälzen der Federwindung harmonisch erfolgen.

Claims (4)

1. Federungssystem mit degressiver Kennlinie zur Abstützung eines Punktes A, insbesondere eines Fahrzeugaufbaus, gegen­ über einem Punkt B, insbesondere einer Fahrzeugachse, ge­ kennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Das Federungssystem umfaßt nur eine einzige Schrauben­ feder, die sich mit ihren durch die erste bzw. letzte Federwindung (1, 2, 3, 4; 15) gebildeten Enden zwischen den Punkten A und B abstützt;
• b) zumindest einem der beiden Schraubenfederenden ist eine Arretiereinrichtung (16, 17) zugeordnet, die die zweite bzw. vorletzte Federwindung (5, 6, 7, 8) gegenüber der ersten bzw. letzten Federwindung (1, 2, 3, 4; 15) über einen ersten Lastbereich (L u. A. bis L leer) in axialer Federrichtung arretiert hält, sie aber bei Überschrei­ ten einer bestimmten Federkraft für einen sich an­ schließenden zweiten Lastbereich (L leer bis L voll) freigibt.

2. Federungssystem nach Anspruch 1 mit einer degressiv-progres­ siven Kennlinie (S-Kennung), gekennzeichnet durch eine der genannten Arretiereinrichtung (16,17) nachgeordnete zweite Arretiereinrichtung (18, 19), die bei Erreichen einer den zweiten Lastbereich (L leer bis L voll) gegenüber einem sich anschließenden dritten Lastbereich (L voll bis L o. A.) be­ grenzenden Federkraft die zweite bzw. vorletzte Federwin­ dung (5, 6, 7, 8) in ihrer dann eingenommenen Position wieder in axialer Federrichtung gegenüber der ersten bzw. letzten Federwindung (1, 2, 3, 4; 15) arretiert.

3. Federungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Arretiereinrichtung aus einem mit dem Punkt A bzw. B verbindbaren Federteller (16) besteht, an dem die erste bzw. letzte Federwindung (1, 2, 3, 4; 15) festgelegt ist, die von einer auf der Außenseite des Federtellers (16) angeordneten, nach außen offenen Spiralnut (17) umschlossen ist, in die die zweite bzw. vorletzte Federwindung (5, 6, 7, 8) zu ihrer Arretierung eingreift.

4. Federungssystem nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der genannten Spiralnut (17) in lichtem, der Schraubenfeder abgewandten Axialabstand eine entsprechend ausgebildete, gegenüber der ersten Spiralnut (17) offene zweite Spiralnut (19) nachgeschaltet ist.