DE102022130802B3 - Suspension strut for a motor vehicle with an adjustment device for adjusting a spring force - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Federbein für ein Kraftfahrzeug mit einer Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Federkraft einer Tragfeder. Die Einstelleinrichtung ist zwischen einem der Widerlager und der Tragfeder angeordnet, wobei die Einstelleinrichtung ein erstes Element und ein zweites Element aufweist, wobei die beiden Elemente im Bereich von einander zugewandten Stirnflächen aneinander anliegen, wobei die beiden Elemente im Bereich dieser Stirnflächen zueinander korrespondierende stufenförmige Stützstrukturen aufweisen, wobei die jeweilige stufenförmige Stützstruktur in einer Draufsicht auf die Stirnfläche entlang eines Kreisbogens verläuft und eine Erstreckung der stufenförmige Stützstruktur in der Längsrichtung der Tragfeder stufenförmig ansteigt, sodass durch Verdrehen der beiden Elemente zueinander eine Gesamterstreckung der Einstelleinrichtung in der Längsrichtung stufenweise veränderbar ist, wobei die stufenförmigen Strukturen des jeweiligen Elements eine oder mehrere erste stufenförmige Stützstrukturen umfassen, die im Bereich eines ersten Kreisrings ausgebildet sind, und eine oder mehrere zweite stufenförmige Stützstrukturen umfassen, die im Bereich eines zweiten Kreisrings ausgebildet sind, wobei die ersten stufenförmigen Stützstrukturen winklig versetzt zu den zweiten stufenförmigen Stützstrukturen ausgebildet sind. The invention relates to a spring strut for a motor vehicle with an adjustment device for adjusting the spring force of a suspension spring. The adjustment device is arranged between one of the abutments and the suspension spring, the adjustment device having a first element and a second element, the two elements abutting one another in the area of facing faces, the two elements having stepped support structures which correspond to one another in the area of these faces , wherein the respective stepped support structure runs along an arc of a circle in a plan view of the end face and an extension of the stepped support structure in the longitudinal direction of the suspension spring increases in steps, so that by rotating the two elements relative to one another, an overall extension of the adjustment device in the longitudinal direction can be changed step by step, the stepped structures of the respective element comprise one or more first stepped support structures, which are formed in the region of a first annulus, and one or more second stepped support structures, which are formed in the region of a second annulus, the first stepped support structures being angularly offset from the second stepped support structures are formed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Federbein für ein Kraftfahrzeug mit einer Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Federkraft.The invention relates to a spring strut for a motor vehicle with an adjustment device for adjusting a spring force.
Federbeine werden in Kraftfahrzeugen zur Federung des Fahrzeugaufbaus gegenüber der Fahrbahn und den Fahrzeugrädern eingesetzt. Dementsprechend weist ein Federbein einen fahrzeugaufbauseitigen Anbindungsabschnitt zum Verbinden des Federbeins mit dem Fahrzeugaufbau und einen radseitigen Anbindungsabschnitt zum Verbinden des Federbeins mit den Fahrzeugrädern auf. Ein Federbein weist eine Tragfeder, häufig in Form einer Schraubenfeder auf. Diese dient dazu die bei einem Einfedervorgang des Rads gegenüber dem Fahrzeugaufbau auftretenden Kräfte aufzufangen, wie sie beispielsweise bei einem Überfahren einer Bodenunebenheit oder aufgrund einer Schieflage des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt auftreten. In der Regel ist eine solche Tragfeder zwischen zwei Widerlagern, auch als Federteller bezeichnet, angeordnet und wird bei einer Auslenkung des Rads gegenüber dem Fahrzeugaufbau entsprechend komprimiert. In der Regel ist die Tragfeder aufgrund des Eigengewichts des Fahrzeugaufbaus vorkomprimiert. Bei einem Federbein handelt es sich in der Regel um eine Zusammenfassung einer Feder, im Allgemeinen einer Schraubenfeder, und eines Stoßdämpfers mit einem Radträger oder Fahrwerkslenker in einer Einheit.Suspension struts are used in motor vehicles to cushion the vehicle body relative to the roadway and the vehicle wheels. Accordingly, a spring strut has a vehicle body-side connection section for connecting the spring strut to the vehicle body and a wheel-side connection section for connecting the spring strut to the vehicle wheels. A strut has a suspension spring, often in the form of a coil spring. This serves to absorb the forces occurring during a compression process of the wheel relative to the vehicle body, such as occur when driving over uneven ground or due to an inclined position of the vehicle when cornering. As a rule, such a suspension spring is arranged between two abutments, also referred to as spring plates, and is correspondingly compressed when the wheel is deflected relative to the vehicle body. As a rule, the suspension spring is pre-compressed due to the dead weight of the vehicle body. A shock absorber is usually a combination of a spring, generally a coil spring, and a shock absorber with a knuckle or suspension arm in a single unit.
Häufig ist es notwendig, zur optimalen Auslegung der Federkraft, diese an die fahrzeugspezifischen Gegebenheiten, bspw. an das Eigengewicht des Fahrzeugaufbaus oder den Einsatzzweck des Fahrzeugs, anzupassen. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Tragfeder unterschiedlich stark vorkomprimiert wird. Zu diesem Zweck schlägt die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Federbein mit einer Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Federkraft zu schaffen, bei dem eine besonders gleichmäßige Lastverteilung in der Einstelleinrichtung erreicht wird.The object of the present invention is to create a spring strut with an adjustment device for adjusting a spring force, in which a particularly uniform load distribution is achieved in the adjustment device.
Diese Aufgabe wird durch ein Federbein, dass die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, gelöst.This object is achieved by a spring strut having the features of
Das Federbein weist auf:
- - einem fahrzeugaufbauseitigen Anbindungsabschnitt und einen radseitigen Anbindungsabschnitt,
- - eine in eine Längsrichtung wirkende Tragfeder, wobei die Tragfeder als Schraubenfeder ausgebildet ist, wobei die Tragfeder zwischen einem radseitigen Widerlager und einem fahrzeugaufbauseitigen Widerlager angeordnet ist und in der Längsrichtung auf die Widerlager einwirkt,
- - eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Federkraft der Tragfeder, wobei die Einstelleinrichtung zwischen einem der Widerlager und der Tragfeder angeordnet ist, wobei die Einstelleinrichtung ein erstes Element und ein zweites Element aufweist, wobei die beiden Elemente im Bereich von einander zugewandten Stirnflächen aneinander anliegen, wobei die beiden Elemente im Bereich dieser Stirnflächen zueinander korrespondierende stufenförmige Stützstrukturen aufweisen, wobei die jeweilige stufenförmige Stützstruktur in einer Draufsicht auf die Stirnfläche entlang eines Kreisbogens verläuft und eine Erstreckung der stufenförmige Stützstruktur in der Längsrichtung der Tragfeder stufenförmig ansteigt, sodass durch Verdrehen der beiden Elemente zueinander eine Gesamterstreckung der Einstelleinrichtung in der Längsrichtung stufenweise veränderbar ist, wobei das jeweilige Element eine oder mehrere erste stufenförmige Stützstrukturen aufweist, die im Bereich eines ersten Kreisrings ausgebildet sind und eine oder mehrere zweite stufenförmigen Stützstrukturen aufweist, die im Bereich eines zweiten Kreisrings ausgebildet sind, wobei die ersten stufenförmigen Stützstrukturen winklig versetzt zu den zweiten stufenförmigen Stützstrukturen ausgebildet sind.
- - a vehicle body-side connection section and a wheel-side connection section,
- - a suspension spring acting in a longitudinal direction, the suspension spring being designed as a helical spring, the suspension spring being arranged between a wheel-side abutment and a vehicle body-side abutment and acting on the abutment in the longitudinal direction,
- - an adjustment device for adjusting the spring force of the suspension spring, the adjustment device being arranged between one of the abutments and the suspension spring, the adjustment device having a first element and a second element, the two elements abutting one another in the region of end faces facing one another, the both elements have stepped support structures that correspond to one another in the area of these end faces, with the respective stepped support structure running along an arc of a circle in a top view of the end face and an extension of the stepped support structure in the longitudinal direction of the suspension spring increases in steps, so that rotating the two elements relative to one another results in an overall extension of the adjustment device can be changed stepwise in the longitudinal direction, with the respective element having one or more first stepped support structures, which are formed in the area of a first circular ring, and one or more second stepped support structures, which are formed in the area of a second circular ring, the first stepped support structures are offset at an angle to the second stepped support structures.
Je nach Drehstellung der Elemente liegen unterschiedliche Stufen und auch eine unterschiedliche Anzahl an Stufen der ersten Stützstruktur bzw. ersten Stützstrukturen aneinander an. Selbiges gilt für die zweiten Stützstrukturen. Die ersten und die zweiten Stützstrukturen sind im Bereich unterschiedlicher Kreisringe ausgebildet. Somit sind die ersten Stützstrukturen in radialer Richtung versetzt zu den zweiten Stützstrukturen. Dadurch, dass die ersten und die zweiten Stützstrukturen winklig versetzt zueinander, somit in Umfangsrichtung bzw. in tangentialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, wird die Last gleichmäßiger auf die Fläche verteilt als dies der Fall wäre, wenn die ersten und die zweiten Stützstrukturen nicht zueinander versetzt wären. Zwar wären die Abstützflächen in beiden Fällen identisch, allerdings ist die Verteilung der Stützflächen über die Stirnfläche gleichmäßiger im Falle von winklig versetzten Stützstrukturen.Depending on the rotational position of the elements, different steps and also a different number of steps of the first support structure or first support structures are in contact with one another. The same applies to the second support structures. The first and second support structures differ in area Licher circular rings formed. The first support structures are thus offset in the radial direction with respect to the second support structures. Because the first and second support structures are angularly offset from one another, i.e. circumferentially or tangentially offset from one another, the load is distributed more evenly over the surface than would be the case if the first and second support structures were not offset from one another would be. Although the support surfaces would be identical in both cases, the distribution of the support surfaces over the face is more even in the case of angularly offset support structures.
Der Begriff „Kreisring“ wird vorliegend im Sinne eines kreisringförmigen Bereichs bzw. Abschnitts des jeweiligen Elements verwendet, in dem die entsprechenden Stützstrukturen ausgebildet sind. Es ist daher nicht notwendig, aber denkbar, dass das Element aus mehreren separaten Kreisringen aufgebaut ist. Vielmehr wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das jeweilige Element einteilig ausgebildet ist.The term “annular ring” is used here in the sense of an annular area or section of the respective element in which the corresponding support structures are formed. It is therefore not necessary, but conceivable that the element is made up of several separate circular rings. Rather, it is considered to be particularly advantageous if the respective element is designed in one piece.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die ersten und die zweiten stufenförmigen Stützstrukturen derart winklig zueinander versetzt ausgebildet sind, dass die Stufen der ersten stufenförmigen Stützstrukturen nicht mit den Stufen der zweiten stufenförmigen Stützstrukturen fluchten.It is considered to be particularly advantageous if the first and the second stepped support structures are offset at an angle to one another in such a way that the steps of the first stepped support structures are not aligned with the steps of the second stepped support structures.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die stufenförmigen Stützstrukturen jeweils 4 bis 6 Stufen aufweisen.It is considered advantageous if the stepped support structures each have 4 to 6 steps.
Vorzugsweise sind die Anzahl der Stufen und der Anstieg der Stufen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur identisch. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die niedrigste Stufe der ersten Stützstruktur auf derselben Höhe liegt wie die niedrigste Stufe der zweiten Stützstruktur. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die höchste Stufe der ersten Stützstruktur auf derselben Höhe liegt wie die höchste Stufe der zweiten Stützstruktur. Ferner wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Zwischenstufen der ersten Stützstruktur auf derselben Höhe liegen wie die entsprechenden Stufen der zweiten Stützstruktur.Preferably, the number of steps and the rise in steps of the first support structure and the second support structure are identical. It is considered particularly advantageous if the lowest step of the first support structure is at the same height as the lowest step of the second support structure. It is considered particularly advantageous if the highest step of the first support structure is at the same height as the highest step of the second support structure. Furthermore, it is considered particularly advantageous if the intermediate steps of the first support structure are at the same height as the corresponding steps of the second support structure.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Winkelversatz ungefähr, d.h. mit einer Abweichung von bis zu 10°, 180° geteilt durch die Anzahl der Stützstrukturen in dem ersten Kreisring beträgt. Dadurch ergibt sich ein größtmöglicher Versatz zwischen einander entsprechenden Stufen.It is considered particularly advantageous if the angular offset is approximately, i.e. with a deviation of up to 10°, 180° divided by the number of support structures in the first circular ring. This results in the greatest possible offset between stages corresponding to one another.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Stufen der stufenförmigen Stützstrukturen jeweils eine im Wesentlichen in Richtung des anderen Elements weisende Stützfläche aufweisen, wobei diese Stützflächen in Richtung einer angrenzenden höheren Stufe derselben Stützstruktur abfallen und/oder in Richtung der angrenzenden niedrigeren Stufe derselben Stützstruktur ansteigen. Dadurch muss ein Verdrehen in einer Verdrehrichtung zum Verringern der Gesamterstreckung der Einstelleinrichtung zunächst entgegen der Rückstellkraft der Tragfeder erfolgen. Dadurch wird eine Selbsthemmung der Einstelleinrichtung erreicht, da aufgrund der Krafteinwirkung der Tragfeder und der schrägen Flächen die Elemente in der entsprechenden Verdrehstellung gehalten bzw. durch die Tragefeder hineingedrückt werden.It is considered advantageous if the steps of the stepped support structures each have a support surface pointing essentially in the direction of the other element, with these support surfaces sloping towards an adjacent higher step of the same support structure and/or rising towards the adjacent lower step of the same support structure. As a result, twisting in a twisting direction to reduce the overall extension of the adjustment device must first take place against the restoring force of the suspension spring. This achieves self-locking of the adjustment device, since the elements are held in the corresponding twisted position or pressed in by the bearing spring due to the force of the bearing spring and the inclined surfaces.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kreisringe dieselbe Ringbreite aufweisen.It is considered particularly advantageous if the circular rings have the same ring width.
Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel 5° bis 15° bezogen auf eine Fläche senkrecht zu der axialen Richtung.The angle of inclination is preferably 5° to 15° in relation to a surface perpendicular to the axial direction.
Ferner wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Stufen jeweils eine an die nächst niedrigere Stufe derselben Stützstruktur angrenzende, im Wesentlichen in Umfangsrichtung des jeweiligen Kreisrings weisende Anlagefläche aufweist, wobei die Anlagefläche und die Stützfläche der jeweiligen Stufe einen spitzen Winkel einschließen, vorzugsweise einen Winkel von 75° bis 85°.Furthermore, it is considered to be particularly advantageous if the steps each have a contact surface adjacent to the next lower step of the same support structure and pointing essentially in the circumferential direction of the respective circular ring, the contact surface and the support surface of the respective step enclosing an acute angle, preferably an angle from 75° to 85°.
Unter dem Aspekt einer möglichst gleichmäßigen Lastverteilung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das jeweilige Element entlang des jeweiligen Kreisrings mehrere stufenförmige Stützstrukturen aufweist. Vorzugsweise ist die Anzahl der Stützstrukturen in den unterschiedlichen Kreisringen identisch. Vorzugsweise weist der jeweilige Kreisring 4 bis 10 stufenförmige Stützstrukturen auf.From the point of view of a load distribution that is as uniform as possible, it is considered to be particularly advantageous if the respective element has a plurality of stepped support structures along the respective circular ring. The number of support structures in the different circular rings is preferably identical. The respective circular ring preferably has 4 to 10 stepped support structures.
Es ist durchaus denkbar, dass die Elemente weitere Kreisringe mit Stützstrukturen aufweisen. Dabei ist es durchaus denkbar, dass die Stützstrukturen von nicht unmittelbar benachbarten Kreisringen nicht zueinander versetzt ausgebildet sind.It is quite conceivable that the elements have additional circular rings with support structures. It is quite conceivable that the support structures of circular rings that are not immediately adjacent are not offset from one another.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zwei Elemente Arretierstrukturen aufweisen, wobei die Arretierstrukturen des ersten Elements die Arretierstrukturen des zweiten Elements in der Längsrichtung hintergreifen und umgekehrt. Dadurch wird erreicht, dass die Elemente nicht ohne Weiteres in der Längsrichtung voneinander gelöst werden können.In a preferred embodiment it is provided that the two elements have locking structures, the locking structures of the first element engaging behind the locking structures of the second element in the longitudinal direction and vice versa. This ensures that the elements cannot easily be detached from one another in the longitudinal direction.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Arretierstrukturen eine Klippsverbindung bilden bzw. in Art einer Klippsverbindung zusammenwirken.It is considered particularly advantageous if the locking structures form a clip connection or interact in the manner of a clip connection.
Vorzugsweise sind die Arretierstrukturen als tangentiale und/oder radiale Vorsprünge ausgebildet.The locking structures are preferably designed as tangential and/or radial projections.
Vorzugsweise sind die Arretierstrukturen im Bereich eines äußeren Kreisrings ausgebildet.The locking structures are preferably formed in the area of an outer circular ring.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Arretierstrukturen des ersten und/oder des zweiten Elements an Stufen der stufenförmigen Stützstrukturen ausgebildet sind.It is considered particularly advantageous if the locking structures of the first and/or the second element are formed on steps of the step-shaped support structures.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Federbein einen Stoßdämpfer auf, wobei der Stoßdämpfer die Tragfeder durchsetzt, wobei der Stoßdämpfer ein Dämpferbein, in dem ein Kolben in Längsrichtung geführt ist, und eine mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange aufweist, wobei das Dämpferbein das radseitige Anschlusselement und das radseitige Widerlager aufweist und wobei die Kolbenstange das fahrzeugaufbauseitige Anschlusselement und das fahrzeugaufbauseitige Widerlager aufweist.In a preferred embodiment, the spring strut has a shock absorber, the shock absorber passing through the suspension spring, the shock absorber having a damper strut, in which a piston is guided in the longitudinal direction, and a piston rod connected to the piston, the damper strut having the wheel-side connection element and the wheel-side abutment and wherein the piston rod has the vehicle body-side connection element and the vehicle body-side abutment.
In den nachfolgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne auf dieses beschränkt zu sein. Es zeigen:
-
1 ein Federbein mit einer Einstelleinrichtung in einer perspektivischen Ansicht, -
2 eine Ausführungsform einer Einstelleinrichtung in einer Explosionsdarstellung, -
3 ein Element der Einstelleinrichtung gemäß2 einer perspektivischen Ansicht, -
4 die Einstelleinrichtung gemäß2 in einer perspektivischen Ansicht in einer zu einer ersten Einstellung korrespondierenden ersten Drehstellung, -
5 die Einstelleinrichtung gemäß2 in einer perspektivischen Ansicht in zu einer zweiten Einstellung korrespondierenden einer zweiten Drehstellung, -
6 die Einstelleinrichtung gemäß2 in einer perspektivischen Ansicht in einer zu einer vierten Einstellung korrespondierenden vierten Drehstellung, -
7 die Einstelleinrichtung gemäß2 in einer Seitenansicht in einer Ansicht in einer zu einer dritten Einstellung korrespondierenden dritten Drehstellung, -
8 dieEinstelleinrichtung gemäß 2 in einer Draufsicht, -
9 die Einstelleinrichtung in einer Schnittansicht gemäß der Linie IX-IX in8 ,
-
1 a strut with an adjustment device in a perspective view, -
2 an embodiment of an adjustment device in an exploded view, -
3 an element of the adjustment device according to2 a perspective view, -
4 the setting device according to2 in a perspective view in a first rotational position corresponding to a first setting, -
5 the setting device according to2 in a perspective view in a second rotational position corresponding to a second setting, -
6 the setting device according to2 in a perspective view in a fourth rotational position corresponding to a fourth setting, -
7 the setting device according to2 in a side view in a view in a third rotational position corresponding to a third setting, -
8th the setting device according to2 in a top view, -
9 the adjustment device in a sectional view according to the line IX-IX in8th ,
Die
Die Tragfeder 2 ist in der Längsrichtung Z wirksam und wirkt auf die Widerlager 5, 6 ein. Zwischen dem jeweiligen Widerlager 5, 6 und der Tragfeder 2 ist eine Einstelleinrichtung 8 zum Einstellen der Federkraft der Tragfeder 2 angeordnet, wobei der Stoßdämpfer die Einstelleinrichtungen 8 durchsetzt. Bei der in der
Die Einstellung der Federkraft der Tragfeder 2 mittels der Einstelleinrichtung 8 erfolgt durch eine Änderung der Ausdehnung der Einstelleinrichtung 8 in Längsrichtung Z, wodurch die Tragefeder 2 mehr oder weniger stark vorkomprimiert wird. In den
Die Einstelleinrichtungen 8 gemäß den
Wie insbesondere den
Die Stufen der stufenförmigen Stützstrukturen 12a, 12b, 12c weisen jeweils eine im Wesentlichen in Richtung des anderen Elements 9 bzw. 10 weisende Stützfläche 14 auf. Wie insbesondere der
Ferner weisen die Elemente 9, 10 Arretierstrukturen in Form von radialen Vorsprüngen 16 auf, wobei die Arretierstrukturen des ersten Elements 9 die Arretierstrukturen des zweiten Elements 10 in der Längsrichtung Z hintergreifen und umgekehrt, wie dies insbesondere der
Die Einstelleinrichtung 8 ermöglicht eine einfache, stufenförmige Anpassung der Federkraft der Tragfeder 2 mittels Verdrehen der Elemente 9, 10 zueinander. Dadurch, dass die Stützstrukturen 12a, 12b, 12c des jeweiligen Kreisrings 13a, 13b, 13c winklig versetzt zu den Stützstrukturen 12a, 12b, 12c des jeweils benachbarten Kreisrings 13a, 13b, 13c ausgebildet sind, wird eine gleichmäßigere Lastverteilung auf die Stirnflächen 11 erreicht. Durch die schrägen Stützflächen 14 wird ein unbeabsichtigtes Verdrehen unter Last der Federkraft der Feder 2 verhindert. Durch die Arretierstrukturen wird eine Arretierung in Längsrichtung Z erreicht.The
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |