DE102016200307A1

DE102016200307A1 - Federteller für einen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102016200307A1
Application number: DE102016200307.0A
Authority: DE
Inventors: Johannes Gessner; Andreas Hesler; Josef Renn; Melanie Braun; Andreas Väth
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Es wird ein Federteller 1 für einen Schwingungsdämpfer vorgeschlagen, welcher einen aus einem Kunststoff ausgeführten Federtellergrundkörper 2 mit einem Federsitz 3 und eine an dem Federsitz 3 angebrachte Federunterlage 4 umfasst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Federunterlage 4 formschlüssig und stoffschlüssig mit dem Federtellergrundkörper 2 verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Federteller für einen Schwingungsdämpfer, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine Feder-Dämpfer-Einheit, welche in einem Kraftfahrzeug zur Verwendung kommt, stellt eine hoch belastete Anordnung dar, da über die Tragfeder und den Federteller das Fahrzeuggewicht, als eine statische Last, sowie die aufgrund der Fahrzeugbewegung und den Straßenunebenheiten auftretenden dynamische Belastungen übertragen werden. Üblicherweise wird ein Federteller als ein Blechbiegeteil ausgeführt, welcher durch entsprechende Umformungen genug Festigkeit aufweist um die hohen Belastungen zu tragen.
Aufgrund der steigenden Sicherheits- und Komfortbedürfnisse der Kunden werden die Kraftfahrzeuge mit immer mehr Komponenten ausgestattet. Damit das Gewicht eines Kraftfahrzeugs nicht im gleichen Maße steigt, werden vermehrt Leichtbauwerkstoffe, wie beispielsweise Kunststoffe mit oder ohne Faserverstärkung verwendet.
Die DE 10 2004 010 823 A1 offenbart beispielsweise einen Federteller für einen Schwingungsdämpfer eines Kraftfahrzeugs, welcher aus einem Kunststoff besteht und eine metallische Hülse umfasst, welche ein Ende einer sich an dem Federteller abstützenden Tragfeder zentriert.
Die Tragfeder besteht in der Regel aus einem Federstahl und ist als eine massive Spiralfeder ausgeführt.
Aufgrund ständiger Belastungen kann nicht ausgeschlossen sein, dass eine Tragfeder einer Feder-Dämpfer-Einheit eines Kraftfahrzeugs ist im Betriebszustand bricht. Das hat zur Folge, dass sich die Tragkonstruktion des Fahrzeugs ruckartig absenkt, wodurch der Federteller kurzzeitig sehr stark belastet wird. Diese kurzzeitige sehr starke Belastung kann bei einem Kunststofffederteller dazu führen, dass dessen Federsitz zu stark verletzt und dadurch unbrauchbar wird.
Am häufigsten bricht eine Tragfeder an deren erster oder zweiter unteren Windung. Grundsätzlich kann ein Federbruch in einem größeren Abstand zum Federsitz des Federtellers zu irreparablen Beschädigungen im Bereich des Federsitzes führen. Die Schäden am Federsitz des Federtellers entstehen dann durch lokale Spannungen, die durch den Anstoß einer scharfen Kante einer gebrochenen Tragfeder hervorgerufen werden. Zu irreparablen Schäden kommt es umso mehr, wenn die punktuelle konzentrierte Energie des Anstoßes nicht verteilt oder absorbiert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federteller für einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, welche derart ausgestaltet ist, dass die Anstoßenergie einer gebrochenen Tragfeder absorbiert oder verteilt wird, wodurch die Gefahr einer mechanischen Beschädigung des Federsitzes des Federtellers deutlich verringert wird.
Diese Aufgabe wird durch den Federteller gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Somit umfasst der Federteller eine Federunterlage, wobei die Federunterlage formschlüssig und stoffschlüssig mit dem Federtellergrundkörper verbunden ist.
Diese Federunterlage absorbiert bzw. verteilt die Anschlussenergie einer gebrochenen Tragfeder und verhindert somit die mechanische Beschädigung des Federtellergrundkörpers.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen so wie in den Figuren angegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Federteller mit einem Verstärkungsbauteil ausgestattet, welcher einer axialen Abstützung des Federtellers an einem Dämpferrohr eines Schwingungsdämpfers dient. Das Verstärkungsbauteil weist dabei eine höhere Verformungsbeständigkeit auf als der Federtellergrundkörper. Der Federtellergrundkörper weist an seiner Stelle eine höhere Verformungsbeständigkeit auf als die Federunterlage. Somit kann eine Steifigkeitskette realisiert werden, welche eine mechanische Beschädigung des Federtellergrundkörpers noch weiter reduziert.
Es kann vorgesehen sein, dass der Federtellergrundkörper aus einem Kunststoff und die Federunterlage aus einem Gummi ausgeführt sind. Diese können auf eine besonders preisgünstige und einfache Weise formschlüssig und mit Hilfe eines Klebstoffes stoffschlüssig miteinander verbunden sein.
Ist der Federtellergrundkörper aus einem Kunststoff und die Federunterlage aus einem Kunststoff ausgeführt, so kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante die Baueinheit bestehend aus dem Federtellergrundkörper, der Federunterlage und/oder dem Verstärkungsbauteil in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt sein.
Der aus einem Kunststoff hergestellte Federteller kann gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel mindestens eine Befestigungsanordnung zur Befestigung weiterer Bauteile umfassen. Die Befestigungsanordnung kann dabei formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Federtellergrundkörper verbunden sein. Ebenfalls kann vorgesehen sein, die Befestigungsanordnung an dem Federtellergrundkörper angeformt oder angegossen, oder zusammen mit dem Federtellergrundkörper in einem Herstellungsschritt gegossen auszuführen.
Selbstverständlich kann aus Kunststoff hergestellter Federtellergrundkörper mit einer Faserverstärkung versehen, bzw. aus einem faserverstärktem Kunststoff ausgeführt sein.
Anhand folgender Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine Schnittdarstellung einer ersten beispielsweisen Ausführungsvariante eines Federtellers gemäß Patentanspruch 1;
2: eine Schnittdarstellung einer weiteren beispielsweisen Ausführungsvariante eines Federtellers gemäß Patentanspruch 1;
3: eine Draufsichtdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante eines Federtellers gemäß Patentanspruch 1;
4: eine perspektivische Darstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Federtellers Befestigungselementen zur Befestigung eines weiteren Bauteils;
5: eine perspektivische Darstellung einer weiteren beispielsweisen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Federtellers Befestigungselementen zur Befestigung eines weiteren Bauteils.
Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten beispielsweisen Ausführungsvariante eines Federtellers 1 mit einem einen aus einem Kunststoff ausgeführten Federtellergrundkörper 2, gemäß dem Patentanspruch 1. Dieser umfasst einen im Wesentlichen zylinderförmigen Befestigungsabschnitt 11 und einen daran angrenzenden, diesen im Umfangsrichtung umgebenden tellerförmigen Stützabschnitt 12. An dem tellerförmigen Stützabschnitt 12 ist ein Federsitz 3 in Form einer sich zumindest teilweise um den Befestigungsabschnitt 11 erstreckenden Mulde 8 angebracht.
Innerhalb der Mulde 8 ist eine Federunterlage 4 angeordnet. Die Federunterlage 4 ist mit dem Federsitz 3 des Federtellergrundkörpers 2 stoffschlüssig und formschlüssig verbunden. Der Formschluss durch eine in der Mulde 8 geführten Federunterlage 4 verhindert das Wegfließen der Federunterlage 4 im Belastungszustand. Die Federunterlage 4 kann aus einem Gummi oder auch aus einem Kunststoff ausgeführt sein und mit dem Federtellergrundkörper 2 formschlüssig und stoffschlüssig, beispielsweise mit Hilfe eines Klebstoffs verbunden sein. Jedenfalls weist der Federtellergrundkörper 2 eine höhere Verformungsbeständigkeit auf, als die Federunterlage 4.
Der Stützabschnitt 12 weist einen von dem Federsitz, bezogen auf eine Längsachse A axial abragenden Rand auf, wodurch der gesamte Stützabschnitt 12 im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet ist.
Des Weiteren weist die 1 ein im Wesentlichen rohrförmiges Verstärkungsbauteil 5 auf, welches zumindest teilweise von dem Befestigungsabschnitt 11 aufgenommen und mit diesem drehfest, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Das Verstärkungsbauteil 5 dient einer axialen Abstützung des Federtellers an einem hier nicht gezeigten Dämpferrohr eines Schwingungsdämpfers und weist eine höhere Verformungsbeständigkeit auf, als der Federtellergrundkörper 2.
Die in der 1 abgebildete Federunterlage 4 kann alternativ zu der bereits vorstehend erläuterten Verbindungsvariante in einem Spritzgussverfahren hergestellt worden sein, insbesondere zusammen mit dem Federtellergrundkörper in einem mehrkomponenten Spritzgussverfahren, und durch das sogenannte Verbund-Spritzgießen mit dem Federtellergrundkörper 2 des Federtellers 1 stoffschlüssig und formschlüssig verbunden sein.
Im Unterschied zu 1 weist der Federteller in der 2 einen geneigten, an einer Windung einer hier nicht abgebildeten Tragfeder angepassten Stützabschnitt 12 auf. Der Federsitz 3 des Stützabschnitts 12 kann als eine Mulde 8 und/oder als eine Ausnehmung 9 ausgeformt sein.
Der in der 2 abgebildete Federteller 1 umfasst ebenfalls eine Federunterlage 4, welche mit dem Federsitz 3 des Federtellergrundkörpers 2 des Federtellers 1 formschlüssig und stoffschlüssig verbunden ist. Die Anordnung der Federunterlage 4 innerhalb des Stützabschnittes 12 des Federtellers 1, welche mit dem Federsitz 3 des Federtellergrundkörpers 2 formschlüssig und stoffschlüssig verbunden ist, ist in der 3 besonders deutlich dargestellt.
Darüber hinaus zeigen die 1, 2 und 3, dass der rohrförmige Befestigungsabschnitt 11 des Federtellers 1 im Wesentlichen axial verlaufende Stege 13 aufweist, welche an dem inneren Umfang des Stegs 13 verteilt sind. In den in 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsvarianten sind die Stege 13 über den gesamten inneren Umfang des rohrförmigen Befestigungsabschnitts 11 gleichmäßig verteilt.
Die 4 und 5 zeigen eine weitere beispielsweise Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Federtellers 1, welche an den Federtellergrundkörper 2 geformte Befestigungselemente 6 zur Befestigung weiterer Bauteile 7 aufweisen. Die Befestigungselemente 6 können ebenfalls als separate Bauteile ausgeführt und mit dem Federtellergrundkörper 2 formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Darüber hinaus können die Befestigungselemente, wie in den 4 und 5 gezeigt, federnde Halteelemente aufweisen, sowie an die Form des zu befestigenden Bauteils 7 in ihrer äußerlichen Ausgestaltung angepasst sein.
Bezugszeichenliste

1: Federteller
2: Federtellergrundkörper
3: Federsitz
4: Federunterlage
5: Verstärkungsbauteil
6: Befestigungsanordnung
7: Bauteil
8: Mulde
9: Ausnehmung
10: federndes Halteelement
11: Befestigungsabschnitt
12: Stützabschnitt
13: Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004010823 A1 [0004]

Claims

Federteller (1) für einen Schwingungsdämpfer, wobei der Federteller (1) einen aus einem Kunststoff ausgeführten Federtellergrundkörper (2) mit einem Federsitz (3) und eine an dem Federsitz (3) angebrachte Federunterlage (4) umfasst dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (4) formschlüssig und stoffschlüssig mit dem Federtellergrundkörper (2) verbunden ist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federtellergrundkörper (2) eine höhere Verformungsbeständigkeit aufweist als die Federunterlage (4).
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (4) aus einem Gummi ausgeführt ist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (4) aus einem Kunststoff ausgeführt ist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (4) mit Hilfe eines Klebstoffs mit dem Federtellergrundkörper (2) stoffschlüssig verbunden ist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federunterlage (4) in einem Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (1) in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, insbesondere in einem Verbund-Spritzgussverfahren hergestellt und mit der Federunterlage (4) stoffschlüssig und formschlüssig verbunden ist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (1) mindestens ein Verstärkungsbauteil (5) umfasst, für eine axiale Abstützung des Federtellers (1) an einem Dämpferrohr eines Schwingungsdämpfers, wobei das Verstärkungsbauteil (5) formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Federtellergrundkörper (2) verbunden ist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsbauteil (5) eine höhere Verformungsbeständigkeit aufweist als der Federtellergrundkörper (2) aufweist.
Federteller (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federtellergrundkörper (2) mindestens ein mit dem Federtellergrundkörper (2) formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbundenes oder an den Federtellergrundkörper (2) geformtes oder angegossenes Befestigungselement (6) zur Befestigung weiterer Bauteile (7) umfasst.