DE102007027251A1

DE102007027251A1 - Oberes Verankerungssystem für ein Federbein eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102007027251A1
Application number: DE102007027251A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Seibel; Achim Dr. Schulz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-12-18
Also published as: CN101323235B; CN101323235A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein oberes Verankerungssystem für ein Federbein eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Federbein einer McPherson-Aufhängung, mit einem Wälzlager, wobei sich die Mittellinie des Federbeines schräg zur Drehachse des Wälzlagers erstreckt. Das Verankerungssystem ist mit einem Federteller versehen, der durch ein elastisches Lager mit dem Federbein verbunden ist, wobei das Federbein, das elastische Lager und der Federteller einen festen gemeinsamen Verbund bilden, der durch das Wälzlager relativ zu einem Fahrzeugaufbau drehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein oberes Verankerungssystem für ein Federbein eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Federbein einer McPherson-Aufhängung mit einem Wälzlager, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus einem Verankerungssystem einer derartigen Aufhängung ergeben sich folgende Probleme. Das Verankerungssystem muss die Reaktionskräfte der Federn auf den Fahrzeugkörper ableiten. Die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers, die gleichzeitig als Stützstrebe dient, muss die axialen und lateralen Beanspruchungen ableiten können. Es ist notwendig, die Aufhängung gegenüber dem tragenden Fahrzeugkörper durch Zwischenfügung eines elastischen Elements zu isolieren. Außerdem müssen die Feder und die Kolbenstange relativ zu dem Fahrzeugkörper frei rotieren können, um das Lenken zu erlauben.
Aus der DE 32 04 816 ist ein Verankerungssystem für ein Federbein einer McPherson-Aufhängung bekannt. Die Verankerung besitzt ein Wälzlager mit Kugeln oder Rollen, das sowohl radiale als auch axiale Stöße in den beiden Richtungen aufzunehmen im Stande ist. An einem Innenring des Lagers ist ein ringförmiges Einsatzstück aus elastomerem Werkstoff aufvulkanisiert, welches eine metallische Buchse aufweist, die durch Vulkanisation mit seiner Innenwandung verbunden ist. In der Buchse ist mittels einer mit einer Scheibe versehenen Mutter die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers befestigt. Die Mittelachse der Kolbenstange ist parallel mit der Drehachse des Kugellagers.
Herkömmliche Verankerungssysteme, bei denen sich die Mittelachse der Kolbenstange des Federbeins schräg zur Drehachse des Kugellagers befindet, verfügen über eine Kolbenstange, die in einem an einer Karosserie fixierten Lagerring über einer Gummilager drehbar angeordnet ist. Der Federteller ist von dem Gummilager und dem Federbein über ein Rillenlager getrennt drehbar gelagert und das Federbein schwenkt beim Lenken und Federn um seinen Drehpunkt. Dabei entsteht zwischen der Kolbenstange und der karosserieseitigen Anbindung Kardanik, was die Kolbenstange stark belastet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Verankerungssystem, bei dem sich die Mittelachse der Kolbenstange des Federbeins schräg zur Drehachse des Kugellagers befindet, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, wobei die genannten Probleme vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verankerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verankerungssystems ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verankerungssystem sieht vor, das Federbein, das elastische Lager und den Federteller als einen festen gemeinsamen Verbund auszubilden, der durch ein Wälzlager bezüglich eines Fahrzeugaufbaus drehbar ist. Somit ist gewährleistet, dass bei einer reinen Lenkbewegung der Räder keine kardanische Verzwängung durch die Drehung der Kolbenstange entsteht.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt die Drehachse des Wälzlagers auf der kinematischen Lenkachse einer Fahrzeugvorderachse und durchstößt den Drehpunkt des Federbeins.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das elastische Lager zwischen einem Innenring und einem Außenring angeordnet, wobei der Innenring die Kolbenstange des Federbeins umgibt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verankerungssystem,
2 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch ein Verankerungssystem nach dem Stand der Technik.
In 2 ist ein oberes Verankerungssystem 1 für ein Federbein gemäß dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Das Federbein besteht im wesentlichen aus einer Kolbenstange 2, einem Stoßdämpfer (nicht gezeigt), einem Anschlagpuffer 13 und einer Feder (nicht gezeigt). Das Federbein wird mittels des Verankerungssystems 1 an einem Fahrzeugaufbau 14 befestigt.
Das Verankerungssystem 1 besteht aus einem die Kolbenstange 2 umgebenden Innenring 3 und einer karosserieseitigen Schnittstelle 4, die an dem Fahrzeugaufbau 14 befestigt ist. Der Innenring 3 ist axial zwischen Anschlagtellern 5, 6 angeordnet und die Kolbenstange 2 des Federbeins ist mittels einer Mutter 7 in dem Innenring 3 befestigt. Die karosserieseitige Schnittstelle 4 weist eine Öffnung mit einem dem Fahrzeugaufbau 14 abgekehrten Kragen mit einer im wesentlichen zylindrischen Wand 8 auf, wobei der Innenring 3 radial einwärts der zylindrischen Wand 8 liegt. Zwischen dem Innenring 3 und der zylindrischen Wand 8 befindet sich ein im wesentlichen ringförmiges Gummilager 9, das einen im wesentlichen H-förmigen Querschnitt aufweist und eine Schwenkung der Kolbenstange 2 beim Lenken und Federn um seinen Drehpunkt 10 ermöglicht. Ein Federteller 11 zur Abstützung der Feder (nicht gezeigt) des Federbeins ist von dem Gummilager 9 und der Kolbenstange 2 des Federbeins über ein Rillenkugellager 12 getrennt drehbar gelagert.
Bei einer Lenkbewegung der Räder eines Fahrzeugs entsteht eine kardanische Verzwängung durch die Drehung der Kolbenstange 2, was zu hoher Belastung auf der Kolbenstange 2 führt, d. h. bei einer Drehbewegung der Kolbenstange 2 wird das Gummilager 9 verformt.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes oberes Verankerungssystem 1 für ein Federbein eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Federbein einer McPherson-Aufhängung, dargestellt. Das Verankerungssystem 1 weist ein Wälzlager 12 auf, dessen Drehachse 18 schräg zur Mittellinie 19 des Federbeines verläuft. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Verankerungssystem 1 besteht aus einem die Kolbenstange 2 umgebenden Innenring 3, einem im wesentlichen ringförmigen elastischen Lager 9, einem Außenring 15, einem Wälzlager 12 und einer karosserieseitigen Schnittstelle 4, die an dem Fahrzeugaufbau 14 befestigt ist. Der Außenring 15 wird vorzugsweise aus Aluminium geschmiedet oder gegossen.
Der Innenring 3 ist axial zwischen Anschlagtellern 5, 6 angeordnet und die Kolbenstange 2 ist mittels einer Mutter 7 in dem Innenring 3 befestigt. Die karosserieseitige Schnittstelle 4 weist eine Öffnung mit einem dem Fahrzeugaufbau 14 abgekehrten Kragen mit einer im wesentlichen zylindrischen Wand 8 auf, wobei die Kolbenstange 2 des Federbeins in der Öffnung angeordnet ist. Radial auswärts des Innenrings 3 befindet sich das im wesentlichen ringförmige elastische Lager 9, vorzugsweise aus Gummi, das wiederum von dem Außenring 15 umgeben ist. Das im wesentlichen ringförmige elastische Lager 9 kann an dem Innenring 3 aufvulkanisiert werden.
Das Wälzlager 12 ist vorzugsweise ein Rillenkugellager, dessen Innenlagerring an dem Außenring 15 mittels eines Sprengrings 16 befestigt ist. Der Außenlagerring des Rillenkugellagers ist mit der Innenfläche der Wand 8 verbunden. Das Wälzlager 12 ist im Stande sowohl radiale als auch axiale Stöße in den beiden Richtungen aufzunehmen. Das Wälzlager 12 ist vorzugsweise ein radiales Wälzlager 12 wie gezeigt.
Ein Stützring 17 für einen Federteller 11 ist mit dem Außenring 15 verbunden. Dabei bilden das Federbein, Federteller 11 und elastische Lager 9 einen festen gemeinsamen Verbund, der über das Rillenkugellager 12 mit der karosserieseitigen Anbindung drehbar gelagert ist.
Ein Teil des elastischen Lagers 9 befindet sich axial zwischen dem mit der Kolbenstange 2 feststehenden oberen Anschlagteller 5 und dem Außenring 15 und ein Teil des elastischen Lagers 9 befindet sich axial zwischen dem mit der Kolbenstange 2 feststehenden unteren Anschlagteller 6 und dem Außenring 15. Dabei ist das elastische Lager 9 so ausgebildet, Schwenkungen des Federbeins um eine Achse rechtwinklig der Längsachse des Federbeins aufzunehmen. Das elastische Lager 9 ermöglicht deshalb eine Relativdrehbewegung zwischen der Kolbenstange 2 und dem Außenring 15 um einen Drehpunkt 10.
Die Drehachse 18 des Wälzlagers 12 liegt auf der kinematischen Lenkachse 18 einer Fahrzeugvorderachse und durchstößt den Drehpunkt 10 des Federbeins, was aus der 1 ersichtlich ist.
Bei einer Lenkbewegung der Räder eines Fahrzeugs entsteht deshalb keine kardanische Verzwängung durch die Drehung der Kolbenstange 2, da der komplette Verbund aus Gummilager 9, Federbein und Federteller 11 um die Lenkachse 18 schwenken kann. Dadurch wird eine hohe Belastung der Kolbenstange 2 vermieden.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Insbesondere im Hinblick auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele entnimmt ihr der Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen in Gestalt und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend sein. Stattdessen soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung den Umfang der Erfindung veranschaulichen, der in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3204816 [0003]

Claims

Oberes Verankerungssystem für ein Federbein eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Federbein einer McPherson-Aufhängung, mit einem Wälzlager (12), wobei sich eine Mittellinie (19) des Federbeines schräg zur Drehachse (18) des Wälzlagers (12) erstreckt, wobei das Verankerungssystem (1) mit einem Federteller (11) versehen ist, der durch ein elastisches Lager (9) mit dem Federbein verbunden ist, wobei das Federbein, das elastische Lager (9) und der Federteller (11) einen festen gemeinsamen Verbund bilden, der durch das Wälzlager (12) relativ zu einem Fahrzeugaufbau (14) drehbar ist.
Verankerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (18) des Wälzlagers (12) auf der kinematischen Lenkachse (18) einer Fahrzeugvorderachse liegt und den Drehpunkt (10) des Federbeins durchstößt.
Verankerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenring (3) vorgesehen ist, der mit einer Kolbenstange (2) des Federbeins verbunden ist.
Verankerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lager (9) radial zwischen dem Innenring (3) und einem Außenring (15) angeordnet ist.
Verankerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (15) mit dem Federteller (11) verbunden ist.
Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (12) zwischen dem Außenring (15) und einem mit dem Fahrzeugaufbau (14) verbundenen Lagerring (4) angeordnet ist, so dass der Außenring (15) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (14) mittels des Wälzlagers (12) drehbar ist.
Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lager (9) eine Relativdrehbewegung zwischen dem Federbein und dem Außenring (15) um einen Drehpunkt (10) ermöglicht.
Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (15) mit einem Stützring (17) zur Abstützung des Federtellers (11) verbunden ist.
Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (15) aus Aluminium geschmiedet oder gegossen wird.
Verankerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit der Kolbenstange (2) feststehender Anschlagteller (5, 6) vorgesehen ist, wobei ein Teil des elastischen Lagers (9) axial zwischen dem Außenring (15) und dem mindestens einen Anschlagteller (5, 6) angeordnet ist.