DE102005046506A1

DE102005046506A1 - Federbeinabstützung für ein Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE102005046506A1
Application number: DE200510046506
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Oancea
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 besteht eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeugrad mindestens aus einem Dämpfer und aus einer diesen umgebenden, an dessen Dämpferzylinder abgestützten Tragfeder. Ein der Tragfeder zugeordneter Federteller sowie eine Kolbenstange des Dämpfers und eine einen Anschlag für den Dämpferzylinder des Dämpfers bildende Zusatzfeder, die erst ab einem bestimmten Einfederweg der Tragfeder wirksam wird, sind über ein Elastomerelement letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt. Dabei stützt sich der Federteller ab einem bestimmten Einfederweg des Elastomerelements unter Umgehung des Elastomerelements im Wesentlichen direkt an der Karosserie ab. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Federteller mindestens teilweise über Abstützflächen an der Karosserie abstützt, die von der Kolbenstange weiter beabstandet sind als Karosseriebefestigungspunkte des Elastomerelements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeugrad, mindestens bestehend aus einem Dämpfer und aus einer diesen umgebenden, an dessen Dämpferzylinder abgestützten Tragfeder, 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 große Beanspruchungen zerstörungsfrei aushält, vor allem 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 besteht eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeugrad mindestens aus einem Dämpfer und aus einer diesen umgebenden, an dessen Dämpferzylinder abgestützten Tragfeder. Ein der Tragfeder zugeordneter Federteller, sowie eine Kolbenstange des Dämpfers und eine einen Anschlag für den Dämpferzylinder des Dämpfers bildende Zusatzfeder, die erst ab einem bestimmten Einfederweg der Tragfeder wirksam wird, sind über ein Elastomerelement letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt. Dabei stützt sich der Federteller ab einem bestimmten Einfederweg des Elastomerelements unter Umgehung des Elastomerelementes im wesentlichen direkt an der Karosserie ab. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Federteller mindestens teilweise über Abstützflächen an der Karosserie abstützt, die, in radialer Richtung gesehen, von der Kolbenstange weiter beabstandet sind als Karosseriebefestigungspunkte des Elastomerelements.

Eine solche Gestaltung des der Tragfeder zugeordneten karosserieseitigen Federtellers ergibt eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeug, die im Normalbetrieb hervorragende Feder- und Dämpfungseigenschaften aufweist, mit möglichst geringem Einfluss auf die Lenkkräfte, da sich die Tragfeder ihrerseits bei dieser Federbeinbelastung nicht direkt an der Karosserie abstützt und sich die möglichen Einfederwege des Stützlagers und der Tragfeder addieren. Der lastabhängige Weg des Stützlagers ist durch die Reihenschaltung mit der Tragfeder relativ groß. Für sehr große Beanspruchungen ist die erfindungsgemäße Federbeinabstützung vorteilhafterweise dadurch hervorragend geeignet, dass sich der Federteller ab einem bestimmten Einfederweg des Elastomerelements unter Umgehung des Elastomerelementes im wesentlichen direkt an der Karosserie abstützt, wobei die Abstützflächen des Federtellers an der Karosserie von der Kolbenstange, in radialer Richtung gesehen, weiter beabstandet sind als Karosseriebefestigungspunkte des Elastomerelements. Das ergibt eine sehr große karosserieseitige Belastungsfläche, die bleibenden Karosserieverformungen vorbeugt, wenn plötzlich große Laststöße, zum Beispiel bei einer schnellen Hindernisüberfahrt, auftreten. Selbst wenn dadurch das Stützlager zerstört wird, ergibt sich zwangsläufig eine definierte Abstützfläche für den Federteller der Tragfeder, die erfindungsgemäß groß genug gestaltet werden kann, dass Verformungen der Karosserie verhindert werden. Je nach Raumverhältnissen an der Befestigungsstelle des Federbeins kann der Durchmesser des Federtellers für 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 der Federteller einen bevorzugt umlaufenden Rand zur Abstützung der Tragfeder aufweist, der sich radial über die Tragfeder hinaus erstreckt und sich der Federteller mit diesem Bereich letztlich an der Karosserie abstützt.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zusatzfeder am Federteller abstützt. Beim Auftreten einer hindernisüberfahrtbedingten Überbelastung, bei der der Dämpferzylinder sich an der Zusatzfeder abstützt, wird dann vorteilhafterweise auch diese Kraft, nachdem das Stützlager einen genügend großen Federweg ausgelenkt oder zerstört wurde, direkt über den Federteller in die Karosserie eingeleitet und zwar über genügend große Wirkflächen, was bleibende Karosserieverformungen auch ohne große Blechverstärkungen verhindert.

Wird der Federteller unter Zwischenschaltung einer Elastomerschicht an der Karosserie abgestützt, hat das den Vorteil, dass Lackbeschädigungen beim Aufsetzen des Federtellers auf der Karosserie verhindert werden. Außerdem wird dieser Vorgang dann abgefedert und geräuschgemindert, was den Komfort entscheidend erhöht.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung stützt sich der Federteller in einem Federbeindom an der Karosserie ab. Solche Federbeindome sind Stand der Technik und ihre Ausgestaltung bezüglich Stabilität und Form ist gut geeignet mit einer erfindungsgemäßen Federbeinabstützung zusammen zu wirken. Die Abstützfläche des Federtellers kann dann im Durchmesser günstigerweise so weit radial nach außen gelegt werden, dass die Abstützung in der Nähe des Radiusübergangs zum zylindrischen Teil des Federbeindoms erfolgt. An dieser Stelle ist dieser durch die Krümmung besonders geeignet, große Lasten ohne Verformung aufzunehmen. Unter Umständen kann dadurch sogar auf geringere Blechstärken zur Verwendung für den Federbeindom im Bereich der Stützlagerbefestigung übergegangen oder auf übliche Blechverstärkungen verzichtet werden.

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 des Kraftfahrzeugs, hier ausgebildet als Federbeindom 2. Bestandteile des Federbeins sind dabei u.a. eine Tragfeder 3, welcher ein Dämpfer 4 parallel geschaltet ist. Über dieses Federbein ist die Karosserie auf einem bzw. dem Radführungsglied abgestützt. Der Abstützbereich der Karosserie ist als Federbeindom 2 geformt. Ein Elastomerelement 5 mit einer Durchtrittsöffnung für eine Kolbenstange 4a des Dämpfers 4 verbindet die Karosserie mit der Kolbenstange 4a, indem diese über ein Wälzlager 7 im Elastomerelement 5 drehbar gelagert ist, gesichert durch eine auf das freie Ende der Kolbestange 4a aufgeschraubte Zentralmutter 8. Das entsprechende Gegenlager hierzu wird hier durch den Boden 10a eines im weiteren noch näher erläuterten Federtellers 10 für die Tragfeder 3 gebildet, der an einem Absatz der Kolbenstange 4a abgestützt befestigt ist. Unterhalb dieses genannten Absatzes ist auf der Kolbenstange 4a des Dämpfers 4 eine gummielastische sogenannte Zusatzfeder 6 angeordnet, an der bei entsprechender Einfederung der Tragfeder 3 und somit bei entsprechender Verlagerung der Kolbenstange 4a in den Dämpferzylinder 4b des Dämpfers 4 hinein, der Dämpferzylinder 4b mit seiner der Karosserie (bzw. dem Elastomerelement 5) zugewandten Seite, wie gezeichnet, zum Anschlag kommen kann. Auf geeignete Weise gehalten wird diese Zusatzfeder 6 vom Federteller 10.
Die Längsachse des Federbeins, die im wesentlichen durch die Achse des Dämpfers 4 bzw. der Kolbenstange 4a desselben bestimmt ist, fällt mit der Zylinderachse des Elastomerelements 5 im wesentlichen zusammen. Dabei durchdringt die Kolbenstange 4a das Elastomerelement 5 in der genannten, mit einer ins Elastomerelement 5 eingesteckten Abdeckkappe 1 verschlos senen, Durchtrittsöffnung, die mit einer Karosserie-Durchgangsöffnung korrespondiert.
Der Federteller 10 stützt die den Dämpfer 4 umgebende Tragfeder 3 an ihrem oberen, dem eingangs genannten Radführungsglied gegenüber liegenden Ende, an einem bezüglich der Längsachse des Dämpfers 4 umlaufenden Abstützrand 10c dieses ansonsten im wesentlichen topfförmigen Federtellers 10 ab. Dieser Abstützrand 10c ist mit dem bereits genannten Boden 10a dieses Federtellers 10 über eine sogenannnte Topfwand 10b verbunden. Ab einem bestimmten Einfederweg des Elastomerelements 5 stützt sich der Federteller 10 unter Umgehung des Elastomerelements 5 im wesentlichen direkt an der Karosserie ab. Dazu besitzt der Federteller 10 Abstützflächen 9, die von der Kolbenstange 4a weiter beabstandet sind als Karosseriebefestigungspunkte 11 des Elastomerelements 5. Die Abstützflächen 9 werden durch eine Elastomerschicht gebildet, die am umlaufenden Abstützrand 10c angebracht ist, der sich radial über die Tragfeder 6 hinaus erstreckt. Gestrichelt gezeichnete Pfeile deuten die Bewegung dieser Elastomerschicht mit dem Federteller 10 an, wenn bei einer Hindernisüberfahrt das Elastomerelement 5 genügend weit eingefedert wird. Mit Punkten angedeutet dargestellt ist dann die Elastomerschicht in ihrer Endstellung, die Abstützflächen 9' in Anlage am Federbeindom 2, so dass der Kraftfluss dann nicht mehr ausschließlich über das Elastomerelement 5 erfolgt, sondern ein zweiter Kraftflußpfad entsteht, der die von der Tragfeder 3 und der Zusatzfeder 6 in den Federteller 10 eingeleitete Kraft direkt in den Federbeindom 2 der Karosserie so weiterleitet, dass die Abstützung in der Nähe des Radiusübergangs 12 zum zylindrischen Teil des Federbeindoms 2 erfolgt. An dieser Stelle ist dieser durch die Krümmung und den großen Durchmesser der Abstützfläche 9' besonders geeignet, große Lasten ohne Verformung aufzunehmen.

Claims

Federbeinabstützung für ein Fahrzeugrad, mindestens bestehend aus einem Dämpfer (4) und aus einer diesen umgebenden, an dessen Dämpferzylinder (4b) abgestützten Tragfeder (3), wobei ein der Tragfeder (3) zugeordneter Federteller (10), sowie eine Kolbenstange (4a) des Dämpfers (4) und eine einen Anschlag für den Dämpferzylinder (4b) des Dämpfers (4) bildende Zusatzfeder (6), die erst ab einem bestimmten Einfederweg der Tragfeder (3) wirksam wird, über ein Elastomerelement (5) letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt sind und sich der Federteller (10) ab einem bestimmten Einfederweg des Elastomerelements (5) unter Umgehung des Elastomerelementes (5) im wesentlichen direkt an der Karosserie abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Federteller (10) mindestens teilweise über Abstützflächen (9, 9') an der Karosserie abstützt, die von der Kolbenstange (4a), in radialer Richtung gesehen, weiter beabstandet sind als Karosseriebefestigungspunkte (11) des Elastomerelements (5).
Federbeinabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (10) einen bevorzugt umlaufenden Rand (10c) zur Abstützung der Tragfeder (3) aufweist, der sich radial über die Tragfeder (3) hinaus erstreckt und sich der Federteller (10) mit diesem Bereich letztlich an der Karosserie abstützt.
Federbeinabstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zusatzfeder (6) am Federteller (10) abstützt.
Federbeinabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Federteller (10) unter Zwischenschaltung einer Elastomerschicht an der Karosserie abstützt.
Federbeinabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Federteller (10) in einem Federbeindom (2) an der Karosserie abstützt.