ELASTIC SUSPENSION DEVICE, PARTICULARLY A MOTOR VEHICLE WHEEL SUSPENSION

Abstract: 1. Elastic suspension device, particularly a motor vehicle wheel suspension, comprising a telescopic shock absorber (2, 3) surrounded by a helical compression spring (1, 11) whereby the two relatively displaceable components of the shock absorber are each non-positively connected with one end of the helical compression spring (1, 11), the longitudinal axis (MS) of the shock absorber being offset relatively to the central axis (MF) of the helical compression spring, and, at least at one end of the helical compression spring (1, 11) the spring wire (4, 14) being guided inwardly in a spiral, wereby the spiral is placed so that part of the interior space (5, 15) of the spring which is occupied by the shock absorber (2, 3), is at least partially enclosed by the spiral windings (4a, 14a), characterized in that the spring wire, at a point of the spiral directly adjacent to the central axis (MF) of the helical compression spring (1, 11), is bent off towards the end of the spring and, substantially parallel to the longitudinal axis (MS) of the shock absorber (2), is led out from the end of the helical compression spring (1, 11) in such a manner that the end (4b, 14b) of the spring wire is located on the central axis (MF) of the helical compression spring (1, 11) and, through a spring carrier, is connected with the associated component (2) of the shock absorber (2, 3).

Description: Federnde Aufhängeeinrichtung, insbesondere Radaufhängung für Kraftfahrzeuge. Gegenstand der Erfindung ist eine federnde Aufhängeeinrichtung, insbesondere eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Schraubendruckfeder umgebenen Teleskop-Stossdämpfer, wobei die beiden gegeneinander verschiebbaren Teile des Stossdämpfers jeweils mit einem der Enden der Schraubendurckfeder kraftschlüssig verbunden sind und die Längsachse des Stossdämpfers gegenüber der Mittelachse der Schraubendruckfeder versetzt angeordnet ist. Eine derartige Aufhängeeinrichtung ist bekannt und beispielsweise in der DE-PS 1 430 586 beschrieben. Bei der bekannten Aufhängeeinrichtung soll durch die versetzte Anordnung der Achse des Stossdämpfers gegenüber der Achse der Schraubendruckfeder erreicht werden, dass bei einer Radaufhängung das durch die Radlast hervorgerufene, auf den Stossdämpfer wirkende Biegemoment aufgehoben wird und somit die Lagerreibung und Klemmung der Führungsbüchsen im Stossdämpfer wesentlich verringert wird. Dadurch soll das Ansprechen der Radführung bei geringen Fahrbahnstössen verbessert werden. Die Versetzung der Längsachse des Stossdämpfers gegenüber der Mittelachse der Schraubendruckfeder kann erreicht werden, indem diese Längsachse entweder schräg zur Mittelachse der Feder geführt ist, oder dadurch, dass sie parallel, aber exzentrisch zur Mittelachse der Schraubenfeder angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass bei praktischen Ausführungen der bekannten Aufhängeeinrichtung Schwierigkeiten auftreten, die darauf zurückzuführen sind, dass bei Schraubenfedern, beispielsweise Zylinderfedern, die sich beiseitig an einem Auflageteller abstützen, ein exakter Kraftangriffspunkt der Schraubenfeder am Stossdämpfer nicht ohne weiteres zu erreichen ist. Bei zylindrischen Schraubenfedern mit an Auflagetellern anliegenden Endwindungen liegt nämlich der Kraftmittelpunkt im alige- meinen nicht in der Federmitte. Ausserdem verändert sich die Lage des Kraftmittelpunktes bei zunehmender Belastung und es treten Unterschiede in der Lage des Kraftmittelpunktes zwischen den Federn einer Serie auf. Dies hat zur Folge, dass der mit der bekannten Aufhängeeinrichtung beabsichtigte Effekt in der Praxis oft nicht erreicht werden kann. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass bei zylindrischen Schraubendruckfedern an der Uberleitungastelle zwischen den an der Federarbeit teilnehmenden Federwindungen und der nicht federnden Endwindung zusätzlich Biegespannungen auftreten, welche die in der Feder herrschenden Torsionsspannungen an dieser Stelle überlagern, wodurch die Spannung in diesem Bereich erhöht und damit die Lebensdauer der Feder herabgesetzt wird. Weiterhin wird durch die Berührung zwischen der Endwindung und der sich anschliessenden federnden Windung die Lackierung der Feder nach kurzer Zeit zerstört, was eine frühzeitige Korrosion und damit häufig einen zu zeitigen Bruch der Feder an dieser Stelle verursacht. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine federnde Aufhängeeinrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass ein genauer Kraftangriffspunkt der Schraubendruckfeder am Stossdämpfer erreicht wird, dass die Spannung in der Endwindung vermindert werden kann und dass keine gegenseitige Berührung zwischen der Endwindung und der sich anschliessenden federnden Windung auftreten kann, um Beschädigungen des Oberflächenschutzes und Korrosion sowie Geräuschbildung zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Durch die besondere Ausbildung der Schraubendruckfeder an mindestens einem ihrer Enden stützt sich diese nunmehr an diesem Ende nicht mehr auf einem Federauflageteller ab, sondern durch die Federaufnahme ist das aus dem Federende herausgeführte Ende des Federdrahtes gefasst und somit ein wesentlich genauerer Kraftangriffspunkt sichergestellt. Da an dem in dieser Weise ausgebildeten Federenden auch kein Auflegen der federnden Windungen auf die Endwindung stattfinden kann, werden an dieser Stelle die zusätzlichen Biegespannungen sowie die Beschädigung der Korrosionsschutzschicht vermieden, was eine Erhöhung der Lebensdauer der Feder zur Folge hat. Weiterhin können an dieser Stelle auch keine Geräusche durch sich aufeinanderlegende Federwindungen auftreten. Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemässe Aufhängeeinrichtung auch eine Materialersparnis bei der verwendeten Schraubendruckfeder ermöglichen, da die bei Verwendung eines Federtellers notwendige tote Endwindung, die sich über etwa 3/4 eines Windungsumfanges erstreckt, entfällt. Dieser Vorteil kommt besonders dann zur Geltung, wenn die Schraubendruckfeder an beiden Enden in der erfindungsgemässen Weise auf einer Spirale nach innen geführt ist. Weiterhin tritt eine Ge#ichts- und Materialersparnis durch den Wegfall mindestens eines Federtellers und des am Federteller gegebenenfalls angeordneten Gummiringes zum Schutz der Endwindung ein. Verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Aufhängeeinrichtung sind möglich und Gegenstand der Unteransprüche. So kann beispielsweise die Spirale, auf welcher der Federdraht nach innen geführt ist, eine oder mehrere Windungen aufweisen. Die Spirale muss so gelegt sein, dass innerhalb des Innenraums der Schraubendruckfeder ausreichend Platz für die Hindurchführung des Stossdämpfers bleibt. Dies bedeutet, dass Länge und Verlauf des spiralig nach innen geführten Abschnittes des Federdrahtes abhängig von der Dicke und der Stellung des Stossdämpfers sind. Es sind hier verschiedene Ausführungsformen möglich, welche auch mit verschiedenen Typen von Spiralen verwirklichbar sind, wie dies in den Merkmalen der Ansprüche 7 bis 9 angegeben ist. Grundsätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Länge des spiralig nach innen geführten Abschnittes des Federdrahtes möglichst lang ausgebildet ist. Grundsätzlich kann die erfindungsgemässe Aufhängeeinrichtung mit sehr verschiedenen Typen von Schraubendruckfedern verwirklicht werden, so beispielsweise mit Zylinderfedern, Kegelstumpffedern oder Federn, die sich aus zylindrischen und kegelstumpfförmigen Teilen zusammensetzen. Zweckmässig ist es, wenn die in die Büchse eingeführten Enden des Federdrahtes gegen Verdrehen und Herausfallen bei Federbruch gesichert sind, wie dies beispielsweise in Anspruch 5 beschrieben ist. Es kann dann auf weitere Schutzmassnahmen, beispielsweise Federteller, durch welche die Schraubendruckfeder bei Bruch gegen Herunterfallen gesichert wird, verzichtet werden. Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemässe Aufhängeeinrichtung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungs gemässen Aufhängeeinrichtung in teilweise geschnittener Seitenansicht im ausgefederten Zustand; Fig. 2 die Ausführungsform nach Fig. 1 im einge federten Zustand; Fig. 3 die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 in Draufsicht; Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer Aufhängeein richtung nach der Erfindung in einer Darstellung analog Fig. 1; Fig. 5 die Ausführungsform gemäss Fig. 4 in einer Dar stellung analog Fig. 2; Fig. 6 die Ausführungsform nach Fig. 4 in einer Dar stellung analog Fig. 3; Fig. 7 in einer Teildarstellung eine Variante der Be festigung des Federdrahtendes in der Büchse. Fig. 8 in einer Teildarstellung eine Ausführungsform mit einer anderen Ausbildung der Federaufti#hme. In den Fig. 1 bis 3 ist eine federnde Aufhängeeinrichtung dargestellt, die beispielsweise Teil der Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges sein kann. Innerhalb einer zylindrischen Schraubendruckfeder 1 ist ein aus zwei gegeneinander verschiebbaren Teilen 2 und 3 bestehender Teleskop-Stossdämpfer so angeordnet, dass die Längsachse MS des Stossdämpfers schräg zur Mittelachse MF der Schraubendruckfeder 1 steht und diese Mittelachse am in Fig. 1 oberen Ende der Schraubendruckfeder 1 schneidet. Das obere Ende der Schraubendruckfeder 1 stützt sich an einem Federauflageteller 9 ab. Vor dem in Fig. 1 unteren Ende der Schraubendruckfeder 1 ist der Federdraht 4 spiralig nach innen geführt, wobei dieser spiralige Abschnitt 4a weniger als eine Windungslänge beträgt. Der spiralige Abschnitt 4a lässt dabei im Inneren der Schraubendruckfeder 1 einen Raum 5 frei, den er umfasst und durch den der Stossdämpfer 2, 3 hindurchgeführt ist. Nach etwa einer 3/4 Windung befindet sich der spiralige Abschnitt 4a in unmittelbarer Nähe der Mittelachse MF der Schraubendruckfeder 1. Dort ist er um etwa 900 zum Federende hin abgebogen, und zwar so, dass, wie aus Fig. 1 zu ersehen, das Ende 4b des Federdrahtes 4 im wesentlichen parallel zur Längsachse MS des Stossdämpfers 2, 3 aus dem Ende der Schraubendruckfeder 1 herausgeführt ist und das äussere Ende des herausgeführten Abschnittes 4b auf der Mittelachse MF der Schraubendruckfeder 1 liegt. Das Ende des äusseren Abschnittes 4b ist in eine Federaufnahme 6 eingeführt, die als am unteren Teil 2 des Stossdämpfers befestigte Büchse ausgebildet ist. Zwischen dem Ende des Drahtabschnittes 4b und dem Boden 6a der Büchse 6 ist eine Platte 7 angeordnet, die aus einem Material besteht, das nicht elastisch und weicher als das Federmaterial und das Material der Büchse ist. Die Platte 7 kann beispielsweise aus Blei, Zinn, Zink, Bronze, Kupfer oder auch aus Kunststoff (Polyurethan) bestehen. Durch diese Platte 7 soll eine gute Druckverteilung auf dem Boden 6a der Büchse 6 erreicht werden und es sollen Geräusche vermieden werden. Zwischen der Mantelfläche des Endabschnittes 4b des Federdrahtes 4 und der Innenwand 6b der Büchse 6 ist eine Füllung 8 aus Gummi oder Kunststoff angeordnet, damit eine Be rührung zwischen dem Federdraht und der Federaufnahme bzw. dem Stossdämpfer 2 und dadurch auftretende Geräusche vermieden werden. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 dadurch, dass der spiralig nach innen geführte Abschnitt 14a des Federdrahtes 14 der zylindrischen Schraubendruckfeder 11 mehrere Windungen aufweist, die so geführt sind, dass in der einen Hälfte des Innenraumes der Schraubendruckfeder 11 ein Teilraum 15 zur Hindurchführung des Stossdämpfers 2, 3 freibleibt. Nach etwa 2 1/2 Windungen ist der Federdraht 14 in der unmittelbaren Umgebung der Mittelachse MF der Schraubendruckfeder 11 zum Federende hin abgebogen und der abgebogene Abschnitt 14b ist aus dem Federende herausgeführt und über eine Federaufnahme 6 in der gleichen Weise mit dem unteren Teil 2 des Stossdämpfers befestigt, wie dies bereits anhand der Fig. 1 bi 3 beschrieben wurde. Wie aus den Fig. 4 bis 6 unmittelbar ersichtlich, folgt der spiralig nach innen geführte Abschnitt 14a einer konischen Spirale. Die Schraubendruckfeder 11 setzt sich also aus einem oberen zylindrischen und einem sich daran anschliessenden kegelstumpfförmigen Teil zusammen. Damit bei einem eventuellen Bruch einer Schraubendruckfeder das in der Federaufnahme 6 befestigte axial aus der Feder herausgeführte Ende des Federdrahtes nicht aus der Federaufnahme herausspringen kann, ist es zweckmässig, dieses Ende in der Federaufnahme durch besondere Massnahmen zu fixieren. Eine solche Möglichkeit ist in Fig. 7 dargestellt. Das aus dem Ende der Schraubendruckfeder herausgeführte Ende 4'b des spiraligen Abschnittes 4'a des Federdrahtes ist in die Büchse 6' eingeführt, wobei wiederum zwischen dem Ende des Drahtabschnittes 4'b und dem Boden der Büchse eine Platte 7' aus nichtelastischem weichem Material angeordnet ist, wie weiter oben beschrieben. In die Mantelfläche des Federdrahtendes 4'b ist eine Nut 16 eingearbeitet, in die ein Ring 17 aus gummielastischem Material eingelegt ist. Die Abmessungen des Ringes 17 sind so gewählt, dass er sich unter Spannung an die Innenseite der Buchse 6' anlegt. Auf diese Weise ist ein Herausgleiten des Federdrahtendes 4'b aus der Büchse 6' nicht möglich. Die Büchse 6' kann direkt am unteren Teil 2 des Stossdämpfers angeschweisst sein. Sie kann aber auch über eine Halterung, ähnlich wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, mit dem unteren Teil 2 des Stossdämpfers verbunden sein. In Fig. 8 ist das untere Ende einer Ausführungsform für eine federnde Aufhängeeinrichtung dargestellt, bei der die Federaufnahme etwas anders ausgebildet ist als bei den oben beschriebenen Ausführungsformen. Auch bei dieser Ausführungsform ist bei der Schraubendruckfeder 21 der Federdraht am unteren Ende spiralig nach innen geführt und durch den spiraligen Abschnitt 24a, ähnlich wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, der Stossdämpfer 2, 3 hindurchgeführt. Das Ende 24b des Federdrahtes ist zum Federende hin abgebogen, aus dem Federende herausgeführt und sitzt in einer Federaufnahme, die mit dem unteren Teil 2 des Stossdämpfers verbunden ist. Die Federaufnahme ist als Lagerschale 26 ausgebildet, die in einen Federteller 25 integriert ist. In die Lagerschale 26 ist eine Kugel 27 aus hartem Material eingesetzt. Auf dieser Kugel 27 sitzt das Ende 24b des Federdrahtes mit seiner Stirn fläche auf, welche eine hohlkegelförmige Einsenkung 24c aufweist. Auf diese Weise ist das Ende 24b des Federdrahtes in der Aufnahme 26 zentriert und es entsteht an dieser Stelle ein gelenkartige Verbindung. Anstelle der Kugel 27 kann auch eine Halbkugel in die Lagerschale 26 eingesetzt werden, auf deren konvexer Oberfläche das Ende des Federdrahtes aufsitzt.

Claims: Patentansprüche: 1. Federnde Aufhängeeinrichtung, insbesondere Radaufhän gung für Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Schrauben druckfeder umgebenen Teleskop-Stossdämpfer, wobei die beiden gegeneinander verschiebbaren Teile des Stoss dämpfers jeweils mit einem der Enden der Schraubendruck feder kraftschlüssig verbunden sind und die Längsachse des Stossdämpfers gegenüber der Mittelachse der Schrau bendruckfeder versetzt angeordnet ist, dadurch gekenn zeichnet, dass an mindestens einem Ende der Schrauben druckfeder (1, 11) der Federdraht (4, 14) auf einer Spirale nach innen geführt ist, wobei die Spirale so gelegt ist, dass der vom Stossdämpfer (2, 3) durchsetzte Teil (5, 15) des Federinnenraumes von den Spiralwindun gen (4a, 14a) mindestens teilweise umfasst ist und der Federdraht an einem in der unmittelbaren Umgebung der Mittelachse (MF) der Schraubendruckfeder (1, 11) liegen den Punkt der Spirale zum Federende hin abgebogen ist und im wesentlichen parallel zur Längsachse (MS) des Stossdämpfers (2) so aus dem Ende der Schraubendruckfeder (1, 11) herausgeführt ist, dass das Ende (4b, 14b) des Federdrahtes auf der Mittelachse (MF) der Schrauben druckfeder (1, 11) liegt und über eine Federaufnahme (6) mit dem ihm zugeordneten Teil (2) des Stossdämpfers (2, 3) verbunden ist. 2. Aufhängeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Federaufnahme (6) als neben dem Stoss dämpfer (2, 3) an diesem befestigte einseitig ge schlossene Büchse (6a, 6b) ausgebildet ist, in welcher das Ende (4b, 4'b, 14b) des Federdrahtes geführt ist. 3. Aufhängeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen dem Boden (6a) der Büchse (6) und dem Ende des Federdrahtes (4b, 14b) eine Platte (7) aus einem nicht elastischen Material angeordnet ist, dessen Härte geringer ist als die Härte des Materials des Federdrahtes (4, 14) und der Büchse (6). 4. Aufhängeeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mantelfläche des in die Büchse (6) eingeführten Endes des Federdrahtes (4b, 14b) und den Seitenwänden (6b) der Büchse (6) gummielasti sches Material (8) angeordnet ist. 5. Aufhängeeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Mantelfläche des in die Büchse (6') eingeführten Endes (4'b) des Federdrahtes eine umlaufende Nut (16) eingearbeitet ist, in der ein Ring (17) aus gummielastischem Material angeordnet ist, dessen Aussendurchmesser so bemessen ist, dass er unter Spannung an der Innenseite der Büchse (6') anliegt. 6. AuFhängeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale mehr als eine Windung (14a) aufweist. 7. Aufhängeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdraht mindestens auf einem Teil des nach innen geführten Abschnittes auf einer solchen Spirale geführt ist, dass gleichen A#nderun- gen im Windungsradius gleiche Änderungen des durchlau fenden Winkels entsprechen (archimedische Spirale). 8. Aufhängeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdraht mindestens auf einem Teil des nach innen geführten Abschnittes auf einer solchen Spirale geführt ist, dass gleichen Änderun gen im Windungsradius gleiche Bogenlängen der ent sprechenden Windungsabschnitte entsprechen (log-Spira le). 9. Aufhängeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdraht mindestens auf einem Teil des nach innen geführten Abschnittes auf einer solchen Spirale geführt ist, dass bei vorgegebener Windungszahl dieses Abschnittes die Drahtlänge des Abschnittes ein Maximum besitzt. 10. Aufhängeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder eine Zylinderfeder mit teilweise progressiver Kennlinie ist, bei der der Federdraht (4) an einem Ende spiralig nach innen geführt ist, während an dem anderen Ende ein Federauflageteller (9) angeordnet ist, an dem sich die Endwindung abstützt und sich bei zunehmender Belastung die Windungen zur Erzeugung des progressiven Teils der Kennlinie in Richtung auf diese Endwindung sukzessive aneinander anlegen. 11. Aufhängeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Federdraht (14) an einem Ende spiralig in mehreren Windungen nach innen geführt ist. 12. Aufhängeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder eine Kegelstumpffeder mit teilweiser progressiver Kennlinie ist, bei der am Ende mit kleinem Windungsdurchmesser der Federdraht spiralig nach innen geführt ist, während am anderen Ende ein Federauflageteller angeordnet ist, auf den sich die sich bei zunehmender Belastung ineinander legenden Windungen zur Erzeugung des progressiven Teils der Kennlinie sukzessive auflegen. 13. Aufhängeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder eine Doppelkegelstumpffeder mit teilweise progressiver Kennlinie und von der Federmitte nach den beiden Enden hin abnehmendem Windungsdurchmesser ist, bei der das eine Ende des Federdrahtes aus dem Federende herausge führt und über die Federaufnahme mit dem ihm zugeordne ten Teil des Stossdämpfers verbunden ist, während am anderen Ende ein Federauflageteller angeordnet ist, auf den sich die sich bei zunehmender Belastung ineinander legenden Windungen zur Erzeugung des progressiven Teils der Kennlinie sukzessive auflegen. 14. Aufhängeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Federaufnahme als Lagerschale (26) ausgebildet ist, in die als Abstützeinlage eine Kugel (27) oder Halbkugel aus hartem Material eingesetzt ist, auf deren konvexer Oberfläche die mit einer hohlkegel förmigen Einsenkung (24c) versehene Stirnfläche des Endes des Federdrahtes (24b) aufsitzt. 15. Aufhängeeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Federaufnahme (26) als Einsenkung in einem Federteller (25) ausgebildet ist.

Inventors: BORLINGHAUS, ARTUR
Applicants: GEBR. AHLE GMBH & CO.
Application year: 1984
Main classification: F16F13
IPC codes: F16F1, B60G15