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Schraubenfedern
werden als Tragfedern zur Abfederung des Fahrzeugaufbaus von Kraftfahrzeugen
großserienmäßig eingesetzt. Sie bestehen
aus Draht, der mit gleichbleibender oder variabler Steigung im gesamten
federungswirksamen Bereich und mit gleichbleibendem oder variablem
Windungsdurchmesser um eine Schraubenfedermittelachse gewickelt
ist. Zumindest ein Federende, d. h. das untere Federende und/oder
das obere Federende stützt sich hierbei auf einem am Fahrwerk
angeordneten Federteller ab, wobei zwischen dem Federende und dem
Federteller eine Unterlage aus elastischem Material vorgesehen ist.
Außer den federungswirksamen Windungen weisen solche Federungen
noch unwirksame (tote) Endwindungen auf, welche die äußere
Belastung von den zugehörigen fahrzeugseitigen Federtellern
auf die federungswirksamen Windungen der Federn übertragen
sollen. In der Regel werden hierfür an einem Federende
jeweils etwa 0,75 Windungen vorgesehen, so daß sich die
Auflageflächen zwischen Schraubenfeder und Federteller über
einen Windungswinkel von ungefähr 270° erstrecken. Üblicherweise
wälzt sich das Federende auf der Unterlage ab, wobei sich
der Abschaltpunkt, d. h. der Punkt an dem das Federende von der
Unterlage abhebt, mehr oder weniger stark in Abhängigkeit von
der Federkraft bzw. von der Fahrzeugbelastung verlagert. Ein Teil
des Federendes bzw. der Endwindung liegt somit nur zeitweise auf
der Unterlage auf. Dies hat zur Folge, daß einerseits an
diesem Teil infolge des regelmäßigen Abwälzens
die übliche Korrosionsschutzbeschichtung der Feder zerstört
wird und daß dort andererseits Spritzwasser und Schmutz zwischen
Unterlage und Feder-ende eindringen und zu verstärkter
Korrosionsbildung führen können. Die vorstehend
genannte Korrosionsbildung kann bis zum Federbruch im Bereich der
Endwindungen führen.
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Aus
der
DE 29 42 135 C2 ist
bereits eine Federunterlage für Schraubenfedern der genannten
Art bekannt, bei der ein Grenzbereich der Berührung zwischen
Federende und elastischer Unterlage in allen Belastungsfällen
an derselben Stelle liegt. Der Berührungsbereich zwischen
Feder und Unterlage ist von der Federkraft bzw. der Fahrzeugbelastung
hierbei völlig unabhängig. Dabei liegt das untere
Federende bereits bei unbelasteter Schraubendruckfeder in seiner
ganzen Länge satt auf der Unterlage auf, so daß einerseits
im Bereich des aufliegenden Federendes keine Beschädigung
der Korrosionsschutzbeschichtung auftreten kann und andererseits die
daran anschließende Federwindung frei und ohne schädliche
Berührung verformbar ist. In der Praxis hat es sich jedoch
gezeigt, daß auch hierbei das Eindringen von Spritzwasser
und Schmutz zwischen Feder und Unterlage nicht vermeidbar ist und es
dadurch zur Korrosionsbildung kommen kann.
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Aus
der
DE 199 39 515
C2 ist ein Federbein für ein Kraftfahrzeug bekannt,
bei dem auf einem unteren Federteller ein Stützelement
aus einem starren Kunststoffmaterial und eine elastische Unterlage
aus einem Gummimaterial aufgelegt sind, wobei sich das untere Ende
einer Schraubenfeder mit letzterer in formschlüssigem Eingriff
befindet. Das Stützelement und die Unterlage sind geschlossen
ringförmig, wobei sich dort, wo die Endwindung mit der
Unterlage in Kontakt kommt, eine Ausnehmung in der Unterlage auf
der zum Stützelement gerichteten Unterseite befindet. Auch
hier kann Schmutz und Feuchtigkeit zwischen das untere Federende
und die Unterlage aus Gummimaterial eintreten, wodurch beim Arbeiten
der Feder die Korrosionsschutzbeschichtung beschädigt werden
kann.
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Ausgehend
von vorstehendem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Schraubenfeder mit einer Federunterlage zur Abstützung
gegenüber einem Federteller bereitzustellen, bei der eine
Korrosionsbildung am Federende verhindert werden kann.
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Eine
Lösung hierfür besteht in einer Schraubenfeder,
die zur Auflagerung auf einem Federteller vorgesehen ist, wobei
die zur unmittelbaren Abstützung auf dem Federteller vorgesehene
Endwindung der Feder mit vollem Querschnitt endet und wobei zumindest
ein Endabschnitt der unteren und/oder oberen Endwindung auf der
zum Federteller weisenden Außenseite eine anvulkanisierte
Auflage aus einem Elastomer trägt.
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Hierbei
wird die Auflage als nicht vollständig ausvulkanisiertes
Formteil ausgeführt, das zur Aufnahme der Federendwindung
in flächigem Kontakt ausgebildet ist. Die Federendwindung
wird im zu verbindenden Oberflächenbereich mit einem Haftsystem
vorbehandelt. Anschließend erfolgt das Aufsetzen des Federendes
auf das Formteil unter mäßiger Vorspannung und
abschließend das vollständige Ausvulkanisieren
des Formteils im zusammengefügten Verbund unter Verwendung
eines Temperofens bei Temperaturen von unter 140 bis 150°C.
Die Auflage ist grundsätzlich der Krümmung des
unteren Federendes angepaßt.
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Nach
einer bevorzugten Ausbildung ist die Auflage im Querschnitt trogförmig
und weist eine flache Außenseite auf, mit der sie sich
auf dem unteren und/oder oberen Federteller auflegen kann. Am Federteller
ist eine entsprechende Nut oder Rille zur Aufnahme der Auflage auszubilden.
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Nach
einer anderen Ausgestaltung kann die Auflage in jedem Querschnitt
halbschalenförmig mit konstanter Wanddicke sein, d. h.
die Auflage hat die Form eines gekrümmten Halbschlauchs.
Dies hat den Vorteil, daß ein Standardprodukt für
die Auflage zur Ergänzung mit verschiedenen Federtypen,
insbesondere mit unterschiedlicher Windungskrümmung und/oder
Drahtdicke, Verwendung finden kann.
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Die
Auflage ist hierbei naturgemäß im Querschnitt
elastisch aufweitbar, wobei sie je nach Federdrahtdicke einen geringfügig
größeren oder kleineren Querschnittsbereich des
Federendes umschließt.
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Nach
einer ersten Ausgestaltungsform kann die Auflage einen Ringkörper
von 360° bilden. Aufgrund der stoffschlüssigen
Verbindung zwischen Federende und Auflage kann es hierbei bei Federbewegungen
zu einem teilweisen Abheben der Auflage vom darunterliegenden Federteller
kommen. Dabei ist sichergestellt, daß das Federende spaltfrei
mit der Auflage verbunden bleibt.
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Nach
einer anderen Ausgestaltungsform ist vorgesehen, daß die
Auflage nur einen Teilring, bevorzugt von 150 bis 210° Wicklungswinkel überdeckt. Hiermit
wird selbst bei Federbewegungen weitgehend ausgeschlossen, daß ein
Spalt zwischen der Aussenseite der Auflage und dem anliegenden Federteller
entstehen kann.
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Eine
zweite Lösung besteht in einer Schraubenfeder, die zur
Auflagerung auf einem Federteller vorgesehen ist, wobei die zur
unmittelbaren Abstützung auf dem Federteller vorgesehene
Endwindung der Feder mit vollem Querschnitt endet, wobei zumindest
ein Endabschnitt der sich auf dem Federteller abstützenden
Endwindung mit einem schrumpfbehandelten Schrumpfschlauch überzogen
ist.
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Hierbei
wird zur Erzeugung des Korrosionsschutzes am Federende ein Schrumpfschlauch
auf das Federende aufgebracht. Solche Schläuche sind aus
dem Verkabelungsbereich als Schutzumhüllungen von Bauteilen
bekannt und werden dort zur Isolation benutzt. Das Material derartiger
Schrumpfschläuche sind Thermoplaste. Die Schrumpfschläuche
werden nach der Herstellung mittels Extruder in warmem Zustand geweitet
und in gedehntem Zustand erkaltet. Durch ein erneutes Erwärmen schrumpfen
die Schläuche auf ihren Herstellungsquerschnitt unter Vergrößerung
der Wanddicke. Dies wird hier als Schrumpfbehandlung verstanden.
Der Schrumpfschlauch soll unter Eigenspannung spaltfrei auf dem
Federende aufsitzen. Anders als bei längsgeschlitzten Manschettenüberzügen
(sleeves) kann hierbei Schmutz und selbst Feuchtigkeit nicht am
Federende angreifen.
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Zur
Montageerleichterung kann vorgesehen sein, daß der Schrumpfschlauch
eine der Federkrümmung angepaßte Eigenkrümmung
aufweist. In günstiger Ausgestaltung kann der Schrumpfschlauch innen
mit dem Federende verklebt sein.
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Bereits
bei der Herstellung mittels Extruder kann der Schrumpfschlauch mit
einem außen nicht-runden Querschnitt erzeugt werden, der
sich auch nach dem Aufschieben auf das Federende und erneutem Erwärmen
wieder darstellt und der einen verdrehgesicherten Formeingriff mit
einer Rille im anliegenden Federteller zuläßt.
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Die
Korrosionsschutzschicht der Feder besteht vorzugsweise aus einer
Pulverbeschichtung.
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Die
Erfindung schließt Federbeine mit Schraubenfedern der vorgenannten
Art ein, die jeweils einen unteren und/oder oberen Federteller zur Festlegung
am Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges aufweisen, bei denen eine Rille
im Federteller zur Aufnahme der sich auf dem Federteller abstützenden Endwindung
der Feder im Querschnitt an den Querschnitt der anvulkanisierten
Auflage oder des Schrumpfschlauches angepaßt ist. Die genannte
Rille im Federteller kann ihrerseits mit einer aufvulkanisierten
Schutzauflage belegt sein, so daß auch zwischen der aus
Elastomer oder Thermoplast bestehenden Federauflage und dem Federteller
die Korrosionsgefahr reduziert ist und Geräuschbildungen
bei Federbewegungen weitgehend ausgeschlossen sind.
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Neben
dem Schutz vor Korrosionsbildung am Federende lassen sich durch
die erfindungsgemäßen Auflagen bzw. Schrumpfschläuche
auch Kraft- und Höhenstandsunterschiede der Federn ausgleichen.
Auf diese Weise kann die Teilevielfalt bei den Schraubenfedern reduziert
werden. Daneben ist eine Einflußnahme auf die Dämpfungseigenschaften
der jeweiligen Federung möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, daß die Auflage bzw. der Schrumpfschlauch
bereits beim Federhersteller montiert werden kann, so daß die
Logistik (Lagerhaltung, Transport, Teilezusammenführung)
vereinfacht wird und mögliche Montagefehler beim Anwender
ausgeschlossen werden können.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Schraubenfeder in perspektivischer
Darstellung in einer ersten Ausführung;
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2 zeigt
die Schraubenfeder nach 1 in einer veränderten
perspektivischen Darstellung;
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Schraubenfeder in perspektivischer
Darstellung in einer zweiten Ausführung;
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4 zeigt
die Schraubenfeder nach 3 in einer veränderten
perspektivischen Darstellung;
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5 zeigt
eine erfindungsgemäße Schraubenfeder in perspektivischer
Darstellung in einer dritten Ausführung;
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6 zeigt
die Schraubenfeder nach 5 in einer veränderten
perspektivischen Darstellung.
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Die 1 und 2 werden
nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist eine Schraubenfeder 11 dargestellt,
deren Windungen 12 im vorliegenden Fall im wesentlichen
gleich groß sind, wobei nur eine untere Endwindung 12' einen
kleineren Krümmungsradius hat. Die Schraubenfeder 11 ist
am oberen Ende 13 und am unteren Ende 14 jeweils
etwa quer abgeschnitten und hat bis dorthin jeweils ihren vollen Materialquerschnitt.
Die untere Endwindung 12' ruht auf einer ringförmigen
Auflage 15, die eine dem Querschnitt der Schraubenfeder 11 angepaßte
obere Rille 16 aufweist und deren zum Federteller weisende
Außenseite 17 eben ausgeführt ist. Die
untere Endwindung 12' liegt über einem Umfangsbereich von
ca. 180° spielfrei in der Rille 16 ein und ist
mit der Auflage 15 durch Vulkanisieren verbunden. Die Auflage 15 wird
sich bei montierter Schraubenfeder 11 auf einem im Fahrzeug
fahrwerkseitig festgelegten unteren Federteller abstützen,
der gegebenenfalls wiederum eine Rille aufweist, in die sich die
Auflage 15 weitgehend spielfrei einpaßt. Infolge
der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Schraubenfeder 11 und
der Auflage 15 findet zum einen kein unmittelbarer und
metallischer Kontakt zwischen der Schraubenfeder 11 und
dem Federteller statt, zum anderen ist durch das Anvulkanisieren
verhindert, daß sich ein öffnender und schließender
Spalt zwischen der unteren Endwindung 12' und der Rille 16 bildet,
da alle Bewegungen der Endwindung 12' der Schraubenfeder 11 von
der anvulkanisierten Auflage 15 mitgemacht werden.
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Die 3 und 4 werden
nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist eine Schraubenfeder 11 dargestellt,
deren Windungen 12 im vorliegenden Fall im wesentlichen
gleich groß sind, wobei nur eine untere Endwindung 12' einen
kleineren Krümmungsradius hat. Die Schraubenfeder 11 ist
am oberen Ende 13 und am unteren Ende 14 jeweils
etwa quer abgeschnitten und hat bis dorthin jeweils ihren vollen Materialquerschnitt.
Die untere Endwindung 12' ruht auf einer halbringförmigen
Auflage 18, die eine dem Querschnitt der Schraubenfeder 11 angepaßte
obere Rille 19 aufweist und deren zum Federteller weisende
Außenseite 20 eben ausgeführt ist. Die
untere Endwindung 12' liegt über einem Umfangsbereich von
ca. 180° spielfrei in der Rille 19 ein und ist
mit der Auflage 18 durch Vulkanisieren verbunden. Die Auflage 18 wird
sich bei montierter Schraubenfeder 11 auf einem im Fahrzeug
fahrwerkseitig festgelegten unteren Federteller abstützen,
der gegebenenfalls wiederum eine Rille aufweist, in die sich die
Auflage 18 weitgehend spielfrei einpaßt. Infolge
der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Schraubenfeder 11 und
der Auflage 18 findet zum einen kein unmittelbarer und
metallischer Kontakt zwischen der Schraubenfeder 11 und
dem Federteller statt, zum anderen ist durch das Anvulkanisieren
verhindert, daß sich ein öffnender und schließender
Spalt zwischen der unteren Endwindung 12' und der Rille 19 bildet,
da alle Bewegungen der Endwindung 12' der Schraubenfeder 11 von
der anvulkanisierten Auflage 18 mitgemacht werden.
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Die 5 und 6 werden
nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist eine Schraubenfeder 11 dargestellt,
deren Windungen 12 im vorliegenden Fall im wesentlichen
gleich groß sind, wobei nur eine untere Endwindung 12' einen
kleineren Krümmungsradius hat. Die Schraubendruckfeder 11 ist
am oberen Ende 13 und am unteren Ende 14 jeweils
etwa quer abgeschnitten und hat bis dorthin jeweils ihren vollen
Materialquerschnitt. Die untere Endwindung 12' ist über
einem Umfangsbereich von ca. 180° mit einem schrumpfbehandelten
spaltfrei und unter radialer Vorspannung aufsitzenden Schrumpfschlauch überzogen.
Zwischen dem Federende und dem Schrumpfschlauch 21 kann
zusätzlich eine Klebeverbindung bestehen. Der Schrumpfschlauch 21 wird sich
bei montierter Schraubenfeder 11 auf einem im Fahrzeug
fahrwerkseitig festgelegten unteren Federteller abstützen,
der gegebenenfalls eine Rille aufweisen kann, in die sich das Federende
mit dem Schrumpfschlauch weitgehend spielfrei einpaßt.
Infolge der spaltfreien Verbindung zwischen der Schraubenfeder 11 und
dem Schrumpfschlauch 21 findet zum einen kein unmittelba rer
und metallischer Kontakt zwischen der Schraubenfeder 11 und
dem Federteller statt; zum anderen ist verhindert, daß sich ein öffnender
und schließender Spalt zwischen der unteren Endwindung 12' und
dem Schrumpfschlauch bildet, da alle Bewegungen der Endwindung 12' der Schraubenfeder 11 von
dem aufgezogenen Schrumpfschlauch mitgemacht werden.
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- 11
- Schraubenfeder
- 12
- Federwindung
- 12'
- untere
Federwindung
- 13
- oberes
Federende
- 14
- unteres
Federende
- 15
- Auflage
- 16
- Rille
- 17
- Außenseite
- 18
- Auflage
- 19
- Rille
- 20
- Außenseite
- 21
- Schrumpfschlauch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2942135
C2 [0002]
- - DE 19939515 C2 [0003]