DE102008057326B4

DE102008057326B4 - Veränderbare Abstützung einer Schraubendruckfeder

Info

Publication number: DE102008057326B4
Application number: DE102008057326.4A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Fischer; Joachim Schmitt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2028-11-15
Also published as: DE102008057326A1

Abstract

Veränderbare Abstützung einer Schraubendruckfeder für ein Kraftfahrzeug, deren erstes Federende sich an einer Karosserie (9) oder einem Achsbauteil und deren zweites Federende sich an einer Radaufhängung abgestützt, wobei zumindest ein Federende über eine Federunterlage (2) an der Karosserie (9), dem Achsbauteil oder der Radaufhängung anliegt, wobei die Federunterlage (2) mittels eines Montageadapters (1) mit einer exzentrisch ausgeführten Aufnahme (4) zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageadapter (1) einen Kragen (3) aufweist, von dem sich aufsteigend ein umlaufender Ansatz (6) ausbildet, wobei der Ansatz (6) zwei parallel zueinander angeordnete Seitenflächen (16) mit jeweils daran an den Enden sich anschließenden Rundungen (17) aufweist, und die Aufnahme (4) des Montageadapters (1) im Bereich einer der Rundungen (17) des Ansatzes (6) angeordnet ist, und dass der Ansatz (6) des Montageadapters (1) federnd ausgebildete, einen Vorsprung (10) aufweisende Verhakungen (5) aufweist, über die der Montageadapter (1) durch Einclipsen lösbar an der Karosserie (9) und/oder dem Achsbauteil und/oder der Radaufhängung befestigbar ist.

Description

Zur Abfederung des Fahrzeugaufbaues werden Schraubendruckfedern eingesetzt. Sie bestehen aus einem Federdraht, der mit gleich bleibender oder variabler Steigung in seinem federungswirksamen Bereich gewickelt ist. Zumindest ein Ende, d. h. das untere Federende und/oder das obere Federende stützt sich hierbei an einem am Fahrwerk angeordneten Federteller ab. Zwischen dem Federende und dem Federteller ist eine Unterlage aus elastischem Material vorgesehen. Üblicherweise wälzt sich das Federende auf der Unterlage ab, wobei sich der Abhebepunkt, d. h. der Punkt an dem das Federende von der Unterlage abhebt, mehr oder weniger stark in Abhängigkeit von der Federkompression bzw. von der Fahrzeugbelastung verlagert.
Eine unterschiedliche Federposition kann nur über eine Variation von Achsbauteilen wie Radträger oder Lenker und unterschiedlichen Rohbauten geändert werden. Dabei ist die Festlegung der optimalen Position für eine maximale Lebensdauer der Feder nur sehr schwer möglich. Darüber hinaus ist auch nur ein bedingtes Abstimmpotential bezüglich Fahrwerkseigenschaften durch Versetzen der Kraftwirkungslinie der Feder gegeben.
Ein wesentliches Merkmal von belasteten Schraubendruckfedern ist die exzentrische Krafteinleitung über die Endflächen in den Federkörper sowie eine Scherbelastung des Federkörpers hervorgerufen durch die aus der Achskinematik bedingte Scherbewegung der Federauflagen zueinander. Aus dieser Belastung resultieren enorme zusätzliche Beanspruchungen.
Aus diesem Grunde kann die Abhängigkeit von der mittleren Beanspruchung hin zu größeren Werten als zusätzliche Spannung bezeichnet werden. Durch diese zusätzlichen Spannungen ist eine Reduzierung der Lebensdauer der Feder zu erwarten.
Die US 4 946 188 A zeigt eine Möglichkeit auf, beispielsweise bei einem MacPherson-Federbein eine Modifikation des Befestigungspunktes durch eine Exzentrizität zu erreichen.
Eine weitere Möglichkeit durch eine Exzentrizität eine Modifikation des Befestigungspunktes zu erreichen, ist in der DE 699 04 003 T2 beschrieben. Gemäß der DE 699 04 003 T2 ist eine das Federende abstützende untere Schale in einer oberen Schale aufgenommen, wobei die beiden Schalen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Modifikation des Befestigungspunkts erfolgt über ein zusätzliches, exzentrisch ausgebildetes Einstellmittel, das zwischen der oberen Schale und einem Abschnitt der Karosserie angeordnet ist.
Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweisende veränderbare Abstützung einer Schraubendruckfeder ist der Offenbarung der EP 0 326 710 A2 zu entnehmen. Ergänzend wird noch auf die US 6 382 645 B1 verwiesen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine variable Federposition bei identischen Achsbauteilen und karosserieseitigen Federaufnahmen zu schaffen. Eine derartige variable Federposition soll Abweichungen von der mittleren Beanspruchung hin zu größeren Werten von zusätzlichen Spannungsbeanspruchungen vermindern, denn durch die zusätzlichen Spannungen ist eine Reduzierung der Lebensdauer der Feder gegeben. Dieses gilt als manuelle konstruktive Lösung zu finden, die die zusätzlichen Spannungen verringert.
Gelöst wird für die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1.
Die Unteransprüche geben eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
Durch eine auf die Federverformung abgestimmte Umgebungskonstruktion können zwar die in die Feder eingebrachten Querkräfte und Momente reduziert werden, doch diese Umgebungskonstruktion darf nicht zu Lasten der Achsaufbauteile und unterschiedlichen Rohbauten von Kraftfahrzeugen werden. Es wird deshalb vorgeschlagen, dass zur Abstützung der Schraubendruckfeder zunächst eine übliche verwendete, achssymmetrische Federunterlage zum Einsatz kommt. Eine derartige achssymmetrische Federunterlage ist kostengünstig, da sie in hohen Stückzahlen im Kraftfahrzeugbau Verwendung findet. Jedoch wird die Federunterlage nicht wie üblicherweise mit Achsbauteilen und unterschiedlichen Rohbauteilen direkt verwendet, sondern wird mittels eines Montageadapters eingesetzt. Ein derartiger Montageadapter ist mit einer exzentrisch gelagerten Aufnahme für die Federunterlage ausgestattet. So ist es möglich, dass durch einen derartigen Montageadapter unterschiedliche Einbaupositionen der Schraubendruckfeder mit der üblicherweise verwendeten achssymmetrischen Federunterlage vorgenommen werden können.
Diese Verwendung eines Montageadapters gewährleistet keine Variantenerhöhung von Achsbauteilen und Karosserien. Ebenso ist die Festlegung der optimalen Federposition für eine maximale Lebensdauer gegeben. Durch ein entsprechendes Versetzen des Montageadapters ist ein Abstimmpotential bezüglich der Fahrwerkseigenschaften gegeben. Auch können Verbaumöglichkeiten unterschiedlicher Achskonzepte wie zum Beispiel Luftfedern/Stahlfeder oder Verbundlenkerachsen/Mehrlenkerachsen oder unterschiedliche Lastgruppen in einer Baureihe bei gleichen karosserieseitigen Federaufnahmen ausgeführt werden. Dieses stellt eine enorme Flexibilität und Kostenreduzierung dar.
Durch eine derartige möglichst homogene Spannungsverteilung auf der Federdrahtoberfläche können Spannungsmaxima reduziert und gleichzeitig die Lebensdauer einer so konzipierten Schraubendruckfeder erhöht werden.
Der Montageadapter ist mit zwei parallelen Seiten versehen, die an ihren Enden jeweils durch halbe Zylinder abgeschlossen werden. Somit ist es möglich, dass zumindest zwei unterschiedliche Positionen für den Einbau einer Schraubendruckfeder innerhalb der gleich ausgeführten Karosserie bzw. dem Radträger und Lenker möglich sind. Allein durch das Verdrehen um 180° der Montageaufnahme kann durch die innerhalb der Montageaufnahme vorhandene exzentrische Aufnahme eine enorme Verlängerung der Lebensdauer der Federn und damit der Beanspruchungen erreicht werden.
Die Aufnahme innerhalb des Montageadapters weist dabei vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt auf, der mit einem entsprechend ausgebildeten Ansatz der Federunterlage zusammenwirkt.
Neben der kreisrunden Ausgestaltung sind noch andere Ausführungsformen denkbar. Beispielsweise kann die Aufnahme und der entsprechend ausgebildete Ansatz auch in Form eines Mehrecks (Drei-, Vier-, Fünfeck oder dergleichen) oder in Form eines Langlochs, Schlüssellochs oder einer Verzahnung ausgebildet sein.
Die Federunterlage kann auch mit entsprechenden Verlängerungen einen höheren Aufbau aufweisen, was insbesondere bei unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen notwendig ist.
Die Federunterlage besteht dabei vorzugsweise aus einem Elastomer.
Der Montageadapter ist so gestaltet dass er durch Einclipsen in den karosserieseitigen Aufbau direkt oder unter Zuhilfenahme von Anbauteilen festgesetzt wird. Als brauchbares Material für den Montageadapter hat sich hier auch ein entsprechend, mit hoher Festigkeit ausgestatteter Kunststoff ausgezeichnet. Alternativ könnte auch Stahl, Gummi, Aluminium oder ein Verbundwerkstoff verwendet werden. Durch die Verwendung eines geeigneten Kunststoffes ist es möglich, dass der Montageadapter als Spritzgussteil ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematischen dargestellten möglichen Ausführung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Montageadapters;
2 eine Darstellung einer Montageunterlage;
3 in einer Ausschnittdarstellung in perspektivischer Form eine Ausführung eines Montageadapters innerhalb einer Karosserie;
4 wie 3; jedoch eine Ausschnittdarstellung zur Befestigung des Montageadapters.

Die 1 gibt in der perspektivischen Darstellung einen Montageadapter 1 wieder. Dabei weist der Montageadapter 1 einen Kragen 3 auf, von dem sich aufsteigend ein umlaufender Ansatz 6 ausbildet. Innerhalb des Ansatzes 6 sind in mehrfacher Ausführung Verhakungen 5 vorhanden, die dazu dienen, den Montageadapters 1 innerhalb einer Karosserie oder dergleichen so festzusetzen, dass bei der nachträglichen Montage der Schraubendruckfeder mit der Federunterlage 2 der Montageadapter 1 seine Montageposition beibehält. Aus diesem Grunde sind die Verhakungen 5 nachgebend oder federnd ausgeführt. Es zeigt sich, dass der Montageadapter 1 ein rein mechanisches Bauteil ist und nur durch Eindrücken in eine entsprechend ausgeformte Ausnehmung eingesetzt werden kann. Die Form des Montageadapters 1 ist dabei vorzugsweise so aufgebaut, dass der Ansatz 6 seitlich zwei parallel zueinander angeordnete Flächen 16 aufweist. Die Flächen 16 enden jeweils in halbkreisförmigen Rundungen 17. Eine zu dieser Form ausgebildete Ausnehmung ist ein Langloch.
Innerhalb des Montageadapters 1 ist eine Aufnahme 4 in Form eines kreisrunden Querschnittes vorhanden. Die Aufnahme 4 ist dabei nicht mittig in dem Montageadapter 1 sondern seitlich angeordnet und dient dazu, die in der 2 dargestellte Federunterlage 2 aufzunehmen. Dafür weist die Federunterlage 2 einen Ansatz 18 auf der maßlich mit der Aufnahme 4 abgestimmt ist.
Wie bereits darauf hingewiesen worden ist, ist die Federunterlage 2 bekannt und ist als achssymmetrische Federunterlage 2 ausgeführt. Dieses bedeutet, dass zu einer Mittelachse 15 die Federunterlage 2 symmetrisch aufgebaut ist. Auf der dem Ansatz 18 gegenüberliegenden Seite der Federunterlage 2 ist eine Federaufnahme 13 dargestellt worden. Hier liegt die Schraubendruckfeder mit ihrer letzten Windung an.
Eine derartige Federunterlage 2 kann jedoch auch bei verschiedenen Fahrzeugtypen eine unterschiedliche Länge aufweisen. Deshalb weist die Federunterlage 2 eine Verlängerung 14 auf, die es somit gestattet, die Federunterlage 2 zu verlängern.
Durch die Verwendung des Montageadapters 1 ist es möglich, ohne eine Veränderung der Umgebungskonstruktion, d. h. an der Karosserie oder Radbauteil eine Änderung der Umgebungskonstruktion herbeizuführen, die in die Feder eingebrachten Querkräfte und Momente zu reduzieren und damit die Lebensdauer einer derartigen Feder zu verlängern.
In der 3 ist in einer Ausschnittdarstellung in perspektivischer Art der Montageadapter 1 innerhalb einer Karosserie 9 eingesetzt worden. Dabei ist innerhalb der Karosserie 9, vorzugsweise ein Montagekragen 8 eingesetzt worden. Ein derartiger Montagekragen 8 kann auch beispielsweise bei der Herstellung der Karosserie 9 mit angeformt werden.
Die Befestigung des Montageadapters 1 über die Verhakung 5 kann der 4 noch einmal in einer Detaildarstellung entnommen werden. Dabei weist die Verhakung 5 einen Vorsprung 10 auf, der mit einem Ansatz 11 der Karosserie 9 oder eines Montagekragens 8 zusammenwirkt. Es ist möglich, dass der Montageadapter 1 mit der Karosserie 9 abschließt und eine Anlagefläche 12 ausbildet. Es ist jedoch auch möglich, dass ein derartiger Montageadapter 1 auf der Karosserie 9 mittels des Kragens 3 oder eines Bundes aufliegt.
Die vorliegende Erfindung liefert einen Beitrag für eine einfache kostengünstige variable Federposition bei identischem Achsaufbauten und karosserieseitigen Federaufnahmen. Dieses insbesondere dadurch, dass keine elektronischen einstellbaren Bauteile verwendet werden müssen. Durch die Verwendung eines Montageadapters 1 ist eine kostengünstige Möglichkeit geschaffen worden, mehrere Einbaupositionen einer Schraubendruckfeder oder dergleichen mit einer symmetrischen Federunterlage 2 herzustellen. Wobei gleichzeitig das Beanspruchungsverhalten derartiger Schraubendruckfedern oder dergleichen optimiert wird. Durch eine gezielte methodische Variation der Einbauposition können die maximal auftretenden Spannungen reduziert werden. Als Konsequenz der Beanspruchungsminimierung stellt sich eine Erhöhung der Lebensdauer der Federn ein, denn ein wesentliches Merkmal von belasteten Schraubendruckfedern ist die exzentrische Krafteinleitung über die Endflächen in den Federkörper.
Bezugszeichenliste

1: Montageadapter
2: Federunterlage
3: Kragen
4: Aufnahme
5: Verhakung
6: Ansatz
7: Verstärkung
8: Montagekragen
9: Karosserie
10: Vorsprung
11: Ansatz
12: Anlagefläche
13: Federaufnahme
14: Verlängerung
15: Mittelachse
16: Seitenflächen
17: Rundungen
18: Ansatz

Claims

Veränderbare Abstützung einer Schraubendruckfeder für ein Kraftfahrzeug, deren erstes Federende sich an einer Karosserie (9) oder einem Achsbauteil und deren zweites Federende sich an einer Radaufhängung abgestützt, wobei zumindest ein Federende über eine Federunterlage (2) an der Karosserie (9), dem Achsbauteil oder der Radaufhängung anliegt, wobei die Federunterlage (2) mittels eines Montageadapters (1) mit einer exzentrisch ausgeführten Aufnahme (4) zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageadapter (1) einen Kragen (3) aufweist, von dem sich aufsteigend ein umlaufender Ansatz (6) ausbildet, wobei der Ansatz (6) zwei parallel zueinander angeordnete Seitenflächen (16) mit jeweils daran an den Enden sich anschließenden Rundungen (17) aufweist, und die Aufnahme (4) des Montageadapters (1) im Bereich einer der Rundungen (17) des Ansatzes (6) angeordnet ist, und dass der Ansatz (6) des Montageadapters (1) federnd ausgebildete, einen Vorsprung (10) aufweisende Verhakungen (5) aufweist, über die der Montageadapter (1) durch Einclipsen lösbar an der Karosserie (9) und/oder dem Achsbauteil und/oder der Radaufhängung befestigbar ist.
Veränderbare Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (2) achssymmetrisch ausgebildet ist.
Veränderbare Abstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Federenden über eine Federunterlage (2) anliegen.
Veränderbare Abstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageadapter (1) innerhalb der Karosserie (9) oder des Achsbauteils eingebettet ist.
Veränderbare Abstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageadapter (1) aufliegend auf der Karosserie (9) oder dem Achsbauteil oder mit dieser/diesem abschließend ausgebildet ist.
Veränderbare Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4) des Montageadapters (1) einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
Veränderbare Abstützung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Aufnahme (4) dem Durchmesser eines Ansatzes (18) der Federunterlage (2) entspricht.
Veränderbare Abstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageadapter (1) aus Kunststoff, Gummi, Stahl, Aluminium oder Verbundwerkstoff besteht.
Veränderbare Abstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (2) eine Verlängerung (14) aufweist.
Veränderbare Abstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (2) aus einem Elastomer besteht.
Kraftfahrzeug, dessen Federungsmittel Schraubendruckfedern umfassen, deren Enden mit Federunterlagen (2) versehen sind, die mit Montageadaptern (1) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen ausgestattet sind.