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Dokumentenidentifikation DE102005050023A1 03.05.2007
Titel Lagerung für eine Federung
Anmelder ZF Friedrichshafen AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Pradel, Robert, Dipl.-Ing., 97520 Röthlein, DE
DE-Anmeldedatum 19.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005050023
Offenlegungstag 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse F16F 1/12(2006.01)A, F, I, 20051019, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60G 11/16(2006.01)A, L, I, 20051019, B, H, DE   B60G 15/02(2006.01)A, L, I, 20051019, B, H, DE   
Zusammenfassung Verfahren zur Lagerung einer Schraubenfeder auf einem Federteller, der eine axiale Unterstützungsfläche für mindestens eine Endwindung der Schraubenfeder aufweist, wobei sich die Schraubenfeder an mindestens einer radialen Führungsfläche abstützt, wobei die Schraubenfeder auf dem Federteller ausgerichtet und die radiale Führungsfläche von einem gestaltveränderbaren Werkstoff gebildet wird, dessen Gestalt fixierbar ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für eine Feder gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine Feder an einem Federbein erzeugt Seitenkräfte, die eine unerwünschte Reibungskraft innerhalb des Federbeins mit sich bringen. Ein Kernproblem besteht darin, dass die Feder bei vertretbarem Fertigungsaufwand nicht ausreichend präzise hergestellt werden kann, so dass der Kraftmittelpunkt der Feder bezogen auf den Federteller von seiner Sollposition abweicht.

Aus der DE 42 03 658 C2 ist ein Federteller bekannt, dessen Stützfläche für die Feder auf einer planen Ebene ausgeführt ist. Zwischen der Feder und dem Federteller ist zur Geräuschminimierung eine Federunterlage angeordnet. Die Feder zentriert sich mit ihrem Innendurchmesser an einem vertikal verlaufenden Bereich des Federtellers. Dabei kann sich die Federunterlage auch bis zum Innendurchmesser der Feder erstrecken.

Die DE 199 39 515 C2 zeigt einen Federteller mit einer Stützfläche die zumindest auf einem Umfangsbereich rampenförmig mit einer Steigung ausgeführt ist. In dem Federteller ist eine Rinne ausgeformt, die die Feder radial zentrieren soll. Bei dieser Art der Zentrierung besteht das Problem, dass die Feder aufgrund ihrer herstellungsbedingten maßlichen Toleranzen zumindest teilweise auf den Außenkanten der Rinne anliegt und einer sehr großen Flächenpressung ausgesetzt ist.

Eine exakte Führung der Feder auf dem Federteller verhindert eine Geräuschbildung verursacht durch eine Relativbewegung der Feder auf dem Federteller.

Des Weiteren ist beispielhaft aus der DE 198 49 991 A1 bekannt, dass man einen Federteller durch Hin- und Herschieben in seiner Lage verändern kann, um einen gewünschten Kraftmittelpunkt der Feder zu erreichen. Dieses Prinzip hat sich jedoch aufgrund des mechanischen Aufwands bisher noch nicht durchsetzen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lagerung für eine Feder zu erreichen, bei der ein vorgegebener Kraftmittelpunkt möglichst exakt eingehalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schraubenfeder auf dem Federteller ausgerichtet und die radiale Führungsfläche von einem gestaltveränderbaren Werkstoff gebildet wird, dessen Gestalt fixierbar ist.

Der große Vorteil besteht darin, dass nicht versucht wird, die Schraubenfeder in eine vorbestimmte Lage zu zwängen, sondern dass der Kraftmittelpunkt der Feder als Bezug gewählt wird und man die radiale Abstützung an der Feder ausrichtet, wobei es auf die Bauraumverhältnisse ankommt, ob die Führungsfläche am Innen- und/oder am Außendurchmesser der Schraubenfeder angreift.

Man kann z. B. vorsehen, dass in einem Spalt zwischen der Schraubenfeder und einer federtellerseitigen radialen Abstützfläche für die radiale Führungsfläche eine Zwischenlage eingebracht wird. Diese Variante ermöglicht die Verwendung von weichelastischen Werkstoffen für die Zwischenlage, da die radiale Abstützfläche die Hauptbelastung übernimmt.

Die Wahl des Werkstoffs für die Führungsfläche bestimmt sich u. a. nach der betrieblichen Infrastruktur und der zulässigen Taktzeit innerhalb der Fertigung. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der gestaltveränderliche Werkstoff thermisch, chemisch oder UV-lichtstabil aushärtbar ist. UV-aushärtbare Kunststoff sind in der Literatur als Photopolymerharze bekannt. Aus der Medizintechnik sind schnellhärtende Materialien bekannt, um z. B. Implantate zu befestigen. Als Basiswerkstoff dient Plexiglas.

Man kann z. B. vorsehen, dass der Werkstoff schmelzflüssig eingebracht wird. Alternativ kann der Werkstoff jedoch auch als ein Rohformteil eingesetzt werden, z. B. in einer Strangform, die auf Länge geschnitten eingelegt wird.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Schraubenfeder erwärmt wird und die Abwärme zur Konturenbildung des gestaltveränderlichen Werkstoffs verwendet wird. Man legt den Werkstoff grob geformt in die vorgesehene Position und drückt die Schraubenfeder in den Werkstoff, der durch die Abwärme aushärtet.

Damit der gestaltveränderliche Werkstoff möglichst vollständig seine vorgesehene Position beibehält, ist der Federteller zumindest abschnittsweise mit einer Tasche ausgeführt ist, die den gestaltveränderlichen Werkstoff aufnimmt.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist zwischen der axialen Unterstützungsfläche und der Schraubenfeder eine Federtellerauflage angeordnet.

Der Federteller oder die Federtellerauflage können einen Anschluss für einen Raum des bei der Montage der Schraubenfeder verdrängten Volumens des gestaltveränderlichen Werkstoffs aufweisen, so dass überschüssiges Volumen nicht die Funktion der Schraubenfeder beeinträchtigt oder optische Nachteile verursacht.

Eine Möglichkeit kann darin bestehen, dass der Federteller und die Federauflage zumindest auf einem Umfangsbereich einen Kanal zur Aufnahme des verdrängten Volumens begrenzen.

Zusätzlich kann man vorsehen, dass der volumenveränderliche Werkstoff und die Federtellerauflage eine Verbindung eingehen. Bei einer geschickten Materialkombination erhält man eine einteilige Baueinheit, so dass die Führungsfläche von der Federtellerauflage in Umfangsrichtung fixiert wird.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

1 Draufsicht auf einen Lagerung für eine Schraubenfeder

2 u. 3 Lagerung in einer Schnittdarstellung

4 Lagerung mit einer Tasche für den gestaltveränderlichen Werkstoff

Die 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Lagerung 1 mit einer Endwindung einer Schraubenfeder 3. Die Schraubenfeder stützt sich auf einem Federteller 5 ab, wie er z. B. bei einem Federbein für ein Kraftfahrzeugfahrwerk bekannt ist. Für den Federteller wird in der Regel Blech oder ein Gusswerkstoff verwendet.

Jede Schraubenfeder 3 verfügt über einen Kraftmittelpunkt KMP, der u. a. von dem Innen- und Außendurchmesser und dem Schraubenfederquerschnitt, sowie dem Verlauf der Längsachse der Schraubenfeder abhängig ist. Der Kraftmittelpunkt muss nicht identisch sein mit der Mittelachse eines Schwingungsdämpfers. Wesentlich für die optimale Funktion eines Schwingungsdämpfers ist die korrekte Einhaltung einer vorbestimmten Lage des Kraftmittelpunkts auf dem Federteller.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schraubenfeder 3 auf dem Federteller 5 entsprechend den Koordinaten für den Kraftmittelpunkt KMP ausgerichtet. Unabhängig von den vorhandenen Durchmessertoleranzen liegt zwischen der Schraubenfeder 3 und einer radialen Abstützfläche 7 des Federtellers 5 ein Spalt 9 vor, der zumindest abschnittsweise mit einem gestaltveränderlichen Werkstoff 11 als Zwischenlage gefüllt wird. Bei diesem Werkstoff kann es sich z. B. um einen aufquellenden Schaum handeln, wie er z. B. aus dem Bauhandwerk bekannt ist und der allein durch UV-Lichtbestrahlung aushärtet, oder es werden Quellstoffe einsetzt, deren Quellaktivität thermisch beeinflussbar ist. Auch chemisch Reaktionspartner, wie z. B. eine Ozonbehandlung können verwendet werden. Der gestaltveränderliche Werkstoff kann schmelzflüssig oder als ein Rohformteil, vergleichbar einer Heißklebepistole zugeführt werden. Alternativ kann man die Schraubenfeder auch erwärmen und in den gestaltveränderlichen Werkstoff drücken, so dass die Abwärme zur Konturenbildung der Zwischenlage dient. In jedem Fall bildet der gestaltveränderliche Werkstoff eine radiale Führungsfläche 13, die sich sehr präzise der verwendeten Schraubenfeder anpasst, so dass eventuell vorhandenen Fertigungstoleranzen der Schraubenfeder zum Federteller von dem gestaltveränderbaren Werkstoff kompensiert werden.

In der Figur nach 2, die einen Querschnitt durch eine Lagerung 1 darstellt, trägt der Federteller 5 auf seiner axialen Unterstützungsfläche 15 eine Federtellerauflage 17, wobei mit dieser Figur als Alternative zur 1 verdeutlicht werden soll, dass die radiale Führungsfläche 13 wahlweise am Innen- und/oder Außendurchmesser der Schraubenfeder 3 platziert werden kann.

Die Federtellerauflage 15 verfügt über einen Raum 19 als Teil eines Hohlkammerprofils, das einen Anschluss 21 aufweist, um das bei der Montage verdrängte Volumen der gestaltveränderlichen Masse aufzunehmen. In der 3 ist ersichtlich, dass der Federteller 5 und die Federtellerauflage 17 zumindest auf einem Umfangsbereich das kanalförmige Hohlkammerprofil zur Aufnahme des verdrängten Volumens begrenzen.

Die 2 zeigt einen so genannten Schweiß-Sonator, mit dem der gestaltveränderliche Werkstoff erwärmt wird und der dann einen teigigen Aggregatzustand einnimmt. Hat die radiale Führungsfläche 13 den gewünschten Konturenverlauf eingenommen, erfolgt der Aushärtevorgang.

Die Anschlüsse 21 in den 2 und 3 sorgen für eine formschlüssige Verbindung der gestaltveränderlichen Masse 11 und der Federtellerauflage 17, so dass sich die Position des gestaltveränderlichen Werkstoffs unter der Belastung der Schraubenfeder 3 nicht mehr verändert. Zusätzlich kann man auch vorsehen, dass sich der gestaltveränderliche Werkstoff und die Federtellerauflage 17 stofflich vermischen.

Die 4 zeigt eine Variante einer Lagerung 1, deren Federteller 5 eine Tasche 23 aufweist, die einen Teil der gestaltveränderliche Masse aufnimmt, so dass z. B. auch bei einer außenseitigen radialen Führungsfläche 13 an gute Abstützung gewährleistet ist.


Anspruch[de]
Verfahren zur Lagerung einen Schraubenfeder auf einem Federteller, der eine axiale Unterstützungsfläche für mindestens eine Endwindung der Schraubenfeder aufweist, wobei sich die Schraubenfeder an mindestens einer radialen Führungsfläche abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (3) auf dem Federteller (5) ausgerichtet und die radiale Führungsfläche (13) von einem gestaltveränderbaren Werkstoff (11) gebildet wird, dessen Gestalt fixierbar ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spalt (9) zwischen der Schraubenfeder (3) und einer federtellerseitigen radialen Abstützfläche (7) für die radiale Führungsfläche (13) der gestaltveränderliche Werkstoff (11) als eine Zwischenlage eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gestaltveränderliche Werkstoff (11) thermisch, chemisch oder UV-lichtstabil aushärtbar ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gestaltveränderliche Werkstoff (11) schmelzflüssig eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gestaltveränderliche Werkstoff (11) als ein Rohformteil eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (3) erwärmt wird und die Abwärme zur Konturenbildung des gestaltveränderlichen Werkstoffs (11) verwendet wird. Federteller für eine Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gestaltveränderlichen Werkstoff (11) von einer Tasche (23) des Federtellers (5) aufgenommen wird. Federteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der axialen Unterstützungsfläche (15) und der Schraubenfeder (3) eine Federtellerauflage (17) angeordnet ist. Federteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (5) oder die Federtellerauflage (17) einen Anschluss (21) für einen Raum (19) des bei der Montage der Schraubenfeder (3) verdrängten Volumens des gestaltveränderlichen Werkstoffs (11) aufweist. Federteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (5) und die Federauflage (17) zumindest auf einem Umfangsbereich einen Kanal zur Aufnahme des verdrängten Volumens begrenzen. Federteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der volumenveränderliche Werkstoff (11) und die Federtellerauflage (17) eine Verbindung eingehen.






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