DE102005046505A1

DE102005046505A1 - Federbeinabstützung eines Fahrzeugrads

Info

Publication number: DE102005046505A1
Application number: DE200510046505
Authority: DE
Inventors: Markus Gratzl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-12

Abstract

Nach der Erfindung stützt bei einer Fahrzeugradabstützung mittels eines Federbeins ein oberes Stützlager eine Kolbenstange eines Dämpfers über ein Elastomerelement letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs ab. Das Stützlager besitzt eine Durchtrittsöffnung für die Kolbenstange, die mit einer Karosserie-Durchgangsöffnung korrespondiert, und besteht mindestens aus einem mit der Karosserie verbundenen Außenring und aus einem die Kolbenstange, insbesondere über ein Wälzlager, abstützenden Innenring mit dazwischen eingebrachtem elastomerem Werkstoff, insbesondere Gummi. Für das Stützlager ist eine Einfederwegbegrenzung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass diese ein mit der Karosserie verbundenes Anschlagelement umfasst, an dem das Stützlager nach seiner Einfederung um einen definierten Federweg zur Anlage kommt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federbeinabstützung eines Fahrzeugrads, mindestens bestehend aus einem Dämpfer, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bekannt sind unterschiedliche Konzepte für die Anbringung von Federbeinen einer Fahrzeugradaufhängung an einer Fahrzeugkarosserie. Bei mehrspurigen Fahrzeugen wird an gelenkten Rädern zumeist das so genannte Mc-Pherson-Federbein verbaut, wobei eine Tragfeder und ein zugeordneter, parallel geschalteter Dämpfer einerseits an einem Radführungsglied und andererseits über ein so genanntes Stützlager an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt sind. Dieses Stützlager kann ein Gummi-Metallager sein, welches als Elastomerelement gleichzeitig als Feder und Dämpfer wirkt. Üblicherweise ist die Kolbenstange des Dämpfers am Stützlager befestigt, während der Dämpfer-Zylinder am Radführungsglied abgestützt und mit einer Aufnahme für die Tragfeder versehen ist, und es ist üblicherweise in diesem Bereich ferner eine so genannte Zusatzfeder vorgesehen, die ebenfalls als elastomeres Federelement ausgebildet ist und an der der Dämpferzylinder nach einem gewissen Einfederweg der Tragfeder zum Anschlag kommt. Mit dieser federwegabhängig gestuften Parallelschaltung von Tragfeder und Zusatzfeder kann dann die Federcharakteristik relativ einfach in gewünschter Weise gestaltet werden. Diese konventionelle, bspw. in der DE 40 10 858 C2 gezeigte und insbesondere an gelenkten Rädern anzutreffende Federbein-Anordnung hat den Vorteil, dass sich die möglichen „Einfeder"-Wege des Stützlagers und des der Tragfeder parallelgeschalteten Dämpfers addieren. Der lastabhängige Weg des Stützlagers ist vorteilhafterweise mit der Reihenschaltung der Tragfeder und der Zusatzfeder relativ groß. Allerdings auch die mechanische Belastung des Elastomerelements des Stützlagers, nachdem dieses die hohen Kräfte sowohl von der Tragfeder als auch von der Zusatzfeder aufnehmen muss, vor allem bei Hindernisüberfahrt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die einerseits im Normalbetrieb hervorragende Feder- und Dämpfungseigenschaften aufweist, mit möglichst geringem Einfluss auf die Lenkkräfte, andererseits aber bei großen Beanspruchungen Verformungen der Karosserie verhindert.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.

Nach der Erfindung stützt bei einer Fahrzeugradabstützung mittels eines Federbeins ein oberes Stützlager eine Kolbenstange eines Dämpfers über ein Elastomerelement letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs ab. Das Stützlager besitzt eine Durchtrittsöffnung für die Kolbenstange, die mit einer Karosserie-Durchgangsöffnung korrespondiert und besteht mindestens aus einem mit der Karosserie verbundenen Aussenring und aus einem die Kolbenstange, insbesondere über ein Wälzlager, abstützenden Innenring mit dazwischen eingebrachtem elastomerem Werkstoff, insbesondere Gummi. Für das Stützlager ist eine Einfederwegbegrenzung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass diese ein mit der Karosserie verbundenes Anschlagelement umfasst, an dem das Stützlager nach seiner Einfederung um einen definierten Federweg zur Anlage kommt.

Eine solche Gestaltung des oberen Stützlagers ergibt eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeug, die im Normalbetrieb hervorragende Feder- und Dämpfungseigenschaften aufweist. Für sehr große Beanspruchungen ist die erfindungsgemäße Federbeinabstützung vorteilhafterweise dadurch hervorragend geeignet, weil sich das Stützlager ab einem bestimmten Einfederweg des Elastomerelements unter Umgehung des Elastomerele ments im wesentlichen direkt an der Karosserie abstützt. Das ergibt einen zweiten Lastpfad über das Anschlagelement und damit eine geringere karosserieseitige Belastung, was bleibenden Karosserieverformungen vorbeugt, wenn plötzlich große Laststöße, zum Beispiel bei einer schnellen Hindernisüberfahrt, auftreten. Das Anschlagelement ist eine definierte Abstützfläche, die erfindungsgemäß so gestaltet werden kann, dass Verformungen der Karosserie verhindert werden. Je nach Raumverhältnissen an der Befestigungsstelle des Federbeins können die Abstützstellen groß genug gewählt werden und diese können belastungsgerecht für mögliche Überbelastungen ausgelegt werden.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich deshalb dadurch aus, dass sich das Stützlager im wesentlichen mit seinem Innenring an einem die Karosserie-Durchgangsöffnung abdeckenden Deckel abstützt.

Wenn dieser so gestaltet ist, dass er durch Verformung Stoßenergie abbauen kann, wird er ein Opferbauteil beim Auftreten einer hindernisüberfahrtbedingten Überbelastung, was bleibende Karosserieverformungen auch ohne große Blechverstärkungen verhindert und die Karosserie schützt, da die Stoßenergie erst in das Opferbauteil geht. So können Maximallasten durch das Opferbauteil aufgefangen werden, was vorteilhafterweise eine Auslegung der Karosseriestruktur auf geringere Maximallasten ermöglicht.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel zumindest an der Abstützstelle des Innenrings mit einem Anschlagpuffer versehen ist. Wird der Innenring unter Zwischenschaltung eines Anschlagpuffers, zum Beispiel einer Elastomerschicht, an der Karosserie abgestützt, hat das den Vorteil, dass Lackbeschädigungen beim Aufsetzen des Innenrings auf der Karosserie verhindert werden. Außerdem wird dieser Vorgang dann abgefedert und geräuschgemindert, was den Komfort entscheidend erhöht.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung absorbiert der Anschlagpuffer aufgrund seines Aufbaus und/oder Werkstoffs Stoßenergie. Durch die Materialstärke sowie die Formgestaltung des Deckels bzw. Anschlagpuffers, welche durch unterschiedliche Winkel, Sicken etc. in ihrer Belastungsgrenze als Opferbauteil einstellbar sind, kann die ohne Verformung in die Karosseriestruktur einleitbare Maximalkraft entsprechend skaliert werden. Die kurzzeitigen Kraftimpulse werden bei Überlast durch eine definiert vorgegebene Verformung im Opferbauteil abgebaut, die restliche Karosseriestruktur wird nicht bleibend verformt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung auf das wesentliche beschränkt dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Teil-Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Federbeinabstützung.
Nicht dargestellt in der Figur ist ein Radführungsglied eines Rades eines mehrspurigen Kraftfahrzeugs, da die Gestaltung eines Federbeins bzw. Feder-Dämpfer-Beins in diesem Bereich wie im bekannten Stand der Technik üblich ist bzw. sein kann. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem gegenüberliegenden Bereich des Federbeins, nämlich mit dessen Abstützung an der Karosserie 2 des Kraftfahrzeugs. Bestandteile des Federbeins sind dabei u.a. eine nicht gezeichnete Tragfeder, welcher ein mit einem Abschnitt einer Kolbenstange 4 nur teilweise gezeichneter Dämpfer parallel geschaltet ist. Über dieses Federbein ist die Karosserie 2 auf einem bzw. dem Radführungsglied abgestützt. Der Abstützbereich an der Karosserie 2 kann auch als Federbeindom geformt sein. Ein oberes Stützlager 1, bestehend aus einem Aussenring 3, einem Innenring 6 und einem dazwischen befindlichen Elastomerelement 5, besitzt eine Durchtrittsöffnung 8 für die Kolbenstange 4 des Dämpfers und verbindet die Karosserie 2 mit der Kolbenstange 4, indem diese über ein Wälzlager 7 im Innenring 6 des Stützlagers 1 drehbar gelagert ist, gesichert durch eine nicht gezeichnete, auf das freie Ende der Kolbestange 4 aufgeschraubte Zentralmutter. Das entsprechende Gegenlager hierzu kann zum Beispiel durch den nicht gezeichneten Boden eines nicht gezeichneten Federtellers für die Tragfeder gebildet werden, der an einem nicht gezeichneten Absatz der Kolbenstange 4 abgestützt befestigt ist. Unterhalb dieses genannten Absatzes kann auf der Kolbenstange 4 des Dämpfers eine nicht gezeichnete gummielastische sogenannte Zusatzfeder angeordnet sein, an der bei entsprechender Einfederung der Tragfeder und somit bei entsprechender Verlagerung der Kolbenstange 4 in den nicht gezeichneten Dämpferzylinder des Dämpfers hinein, der Dämpferzylinder mit seiner der Karosserie 2 (bzw. dem Elastomerelement 5) zugewandten Seite zum Anschlag kommen kann. Auf geeignete Weise gehalten wird diese Zusatzfeder vom Federteller.
Die Längsachse des Federbeins, die im wesentlichen durch die Achse des Dämpfers bzw. der Kolbenstange 4 desselben bestimmt ist, fällt mit der Zylinderachse des Stützlagers 1 im wesentlichen zusammen. Dabei durchdringt die Kolbenstange 4 das Stützlager 1 in der genannten Durchtrittsöffnung 8, die mit einer Karosserie-Durchgangsöffnung 9 korrespondiert.
Das Stützlager 1 stützt den Dämpfer mit der diesen umgebenden Tragfeder über das obere, dem eingangs genannten Radführungsglied gegenüber liegende, Ende der Kolbenstange 4 an der Karosserie 2 ab. Ab einem bestimmten Einfederweg des Stützlagers 1 stützt sich dessen Innenring 6 unter Umgehung des Elastomerelements 5 im wesentlichen direkt an der Karosserie 2 ab. Dazu ist die Karosserie-Durchgangsöffnung 9 mit einem Deckel 10 abgedeckt, der durch Verformung Stoßenergie abbauen kann. Der Deckel 10 ist an der Abstützstelle des Innenrings 6 mit einem Anschlagpuffer 11 versehen, der aufgrund seines Aufbaus und/oder Werkstoffs Stoßenergie absorbiert, wenn bei einer Hindernisüberfahrt das Stützlager 1 genügend weit eingefedert wird. Der Innenring 6 kommt dann zur Anlage am Anschlagpuffer 11, so dass der Kraftfluss nicht mehr ausschließlich über das Elastomerelement 5 erfolgt, sondern ein zweiter Kraftflußpfad entsteht, der die von der Kolbenstange 4 über das Wälzlager 7 in den Innenring 6 eingeleitete Kraft über den Deckel 10 an die Karosserie 2 so weiterleitet, dass große Lasten ohne deren Verformung aufgenommen werden.
Der Lastpfad im Normalbetrieb geht von der Dämpferanbindung, der Kolbenstange 4, über das Wälzlager 7 und den Innenring 6 des Stützlagers 1 durch das Elastomerelement 5 in den Aussenring 3 des Stützlagers 1. Von dort über die Schraubverbindung 12 in die Karosserie 2. Die vorliegende Erfindung nutzt parallel zu dieser Anordnung bei Laststößen einen zweiten Lastpfad direkt über den Innenring 6 des Stützlagers 1 und den Anschlagpuffer 11 über den Deckel 10 ebenfalls über die Schraubverbindung 12 in die Karosserie 2. Der Deckel 10 dient als Opferbauteil über den definierten Kontakt bei großen Verschiebungen des Stützlagers 1 und dessen Anlage am Anschlagpuffer 11. Durch diese Konstruktion ist keine Rückwirkung bei normalen Betriebsbedingungen zu erwarten, nur bei Maximalkraft in Hochrichtung kommt dieser zweite Lastpfad zu tragen, der dann kurzzeitig auftretende Kraftspitzen bei Hindernisüberfahrt abfedert, indem sich der Deckel 10 als Opferbauteil verformt und dadurch die Karosserie 2 nur im elastischen Rückfederbereich belastet wird.

Claims

Federbeinabstützung an einem oberen Stützlager (1) einer Fahrzeugradabstützung, das eine Kolbenstange (4) eines Dämpfers über ein Elastomerelement (5) letztlich an der Karosserie (2) des Fahrzeugs abstützt, wobei das Stützlager (1) eine Durchtrittsöffnung (8) für die Kolbenstange (4) besitzt, die mit einer Karosserie-Durchgangsöffnung (9) korrespondiert und mindestens aus einem mit der Karosserie (2) verbundenen Aussenring (3) und aus einem die Kolbenstange (4), insbesondere über ein Wälzlager (7), abstützenden Innenring (6) mit dazwischen eingebrachtem elastomerem Werkstoff, insbesondere Gummi, besteht, wobei eine Einfederwegbegrenzung für das Stützlager (1) vorgesehen ist dadurch gekennzeichnet, dass diese ein mit der Karosserie (2) verbundenes Anschlagelement umfasst, an dem das Stützlager (1) nach seiner Einfederung um einen definierten Federweg zur Anlage kommt.
Federbeinabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stützlager (1) im wesentlichen mit seinem Innenring (6) an einem die Karosserie-Durchgangsöffnung (9) abdeckenden Deckel (10) abstützt.
Federbeinabstützung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (10) durch Verformung Stoßenergie abbauen kann.
Federbeinabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (10) zumindest an der Abstützstelle des Innenrings (6) mit einem Anschlagpuffer (11) versehen ist.
Federbeinabstützung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagpuffer (11) aufgrund seines Aufbaus und/oder Werkstoffs Stoßenergie absorbiert.