DE102008010542A1

DE102008010542A1 - Federbeinabstützung eines Fahrzeugrads

Info

Publication number: DE102008010542A1
Application number: DE102008010542A
Authority: DE
Inventors: Tom Althoff; Juergen Weiler; Thomas Zehetbauer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federbeinabstützung durch ein oberes Stützlager einer Fahrzeugradaufhängung, das eine Kolbenstange eines Dämpfers über ein Elastomerelement letztlich in einem Federbeindom des Fahrzeugs abstützt. Das Stützlager besitzt eine Durchtrittsöffnung für die Kolbenstange, deckt eine Karosserie-Durchgangsöffnung ab und besteht mindestens aus einem mit dem Federbeindom verbundenen Außenring und aus dem Elastomerelement, insbesondere aus Gummi, das die Kolbenstange, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Innenrings, am Außenring abstützt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die obere Federbeindomfläche in ihrem Außenbereich als Auflagefläche für den Außenring dient, wobei der Außenumfang des Außenrings am Federbeindom, in radialer Richtung gesehen, außerhalb des Innenumfangs der Federwindungen mit größtem Durchmesser liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federbeinabstützung durch ein oberes Stützlager einer Fahrzeugradaufhängung, das eine Kolbenstange eines Dämpfers über ein Elastomerelement letztlich in einem Federbeindom des Fahrzeugs abstützt, 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-Metalllager 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 US 4,934,730 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 und des Federbeindoms, nachdem dieser die hohen Kräfte sowohl von der Tragfeder als auch von der Zusatzfeder aufnehmen muss. Vor allem bei Hindernisüberfahrt kann die ungünstige Krafteinleitung vom Außenring des Stützlagers in den Federbeindom, diesen aufgrund der auftretenden großen Beanspruchung verformen. Eine Auslegung des Federbeindoms auf maximale Last macht den Federbeindom schwer und teuer. Außerdem sind durch diese Form der Anlenkung des Stützlageraußenrings keine weiteren Funktionen erfüllbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die einerseits im Normalbetrieb hervorragende Feder- und Dämpfungseigenschaften aufweist, andererseits aber bei großen Beanspruchungen Verformungen des Federbeindoms verhindert, ohne dass dieser in der Wandstärke massiv gestaltet werden muss.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
Nach der Erfindung stützt bei einer Fahrzeugradaufhängung mittels eines Federbeins ein oberes Stützlager eine Kolbenstange eines Dämpfers über ein Elastomerelement letztlich in einem Federbeindom des Fahrzeugs ab. Das Stützlager besitzt eine Durchtrittsöffnung für die Kolbenstange, deckt eine Karosserie-Durchgangsöffnung ab und besteht mindestens aus einem mit dem Federbeindom verbundenen Außenring und aus dem Elastomerelement, insbesondere aus Gummi, das die Kolbenstange, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Innenrings, am Außenring abstützt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die obere Federbeindomfläche in ihrem Außenbereich als Auflagefläche für den Außenring dient, wobei der Außenumfang des Außenrings am Federbeindom, in radialer Richtung gesehen, außerhalb des Innenumfangs der Federwindungen mit größtem Durchmesser liegt.
Eine solche Gestaltung des oberen Stützlagers ergibt eine Federbeinabstützung für ein Fahrzeug, die im Normalbetrieb hervorragende Federungs- und Dämpfungseigenschaften aufweist. Für sehr große Beanspruchungen ist die erfindungsgemäße Federbeinabstützung vorteilhafterweise dadurch hervorragend geeignet, weil die Krafteinleitung am Federbeindom so erfolgt, dass dort nur kleine Hebelarmlängen möglich sind, die das Auftreten von großen Biegemomenten unterbinden. Das ergibt eine geringere karosserieseitige Beanspruchung, was bleibenden Karosserieverformungen vorbeugt, wenn plötzlich große Laststöße, zum Beispiel bei einer schnellen Hindernisüberfahrt, auftreten. Der Außenring besitzt eine definierte Abstützfläche, die sich am Federbeindom so weit außen wie möglich abstützt.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass der Außenring die obere Federbeindomfläche im Wesentlichen ganz abdeckt. Alternativ kann dann auch, je nach Ausbildung des oberen Bereichs des Federbeindoms, der Außenumfang des Außenrings am Federbeindom, in radialer Richtung gesehen, im Wesentlichen außerhalb des Außenumfangs der Federwindungen mit größtem Durchmesser des Federkörpers der Feder des Federbeins liegen. Dabei können Außenring und Federbeindom im Bereich ihrer Auflagefläche, insbesondere durch Schrauben, aneinander festgelegt sein und die obere Federbeindomfläche, bestehend aus Karosserie-Durchgangsöffnung und Auflagefläche für den Außenring, so gestaltet sein, dass sich letztere in radialer Richtung gerade so weit nach innen erstreckt, dass eine Verschraubung von Außenring und Federbeindom über die Auflagefläche für den Außenring möglich ist. Das heißt, die Öffnung des Federbeindoms soll so groß wie möglich sein und die Auflagefläche groß genug, dass noch eine Verschraubung dargestellt werden kann. Zusätzlich können in den Außenring Befestigungseinrichtungen für weitere Teile eingebaut und dieser kann vorteilhafterweise aus Leichtmetall, insbesondere durch Gießen, hergestellt sein.
Beim Auftreten einer hindernisüberfahrtbedingten Überbelastung werden durch diese Maßnahmen bleibende Federbeindomverformungen auch ohne große Blechverstärkungen verhindert und so aufwändige Reparaturmaßnahmen vermieden. Dadurch kann die Materialstärke des Federbeindoms minimiert werden. Durch die Formgestaltung des Außenrings ist dieser, insbesondere durch unterschiedliche Winkel, Sicken etc., in seiner Belastungsgrenze einstellbar. Dadurch kann die ohne Verformung in die Karosseriestruktur einleitbare Maximalkraft entsprechend skaliert werden. Kurzzeitige Kraftimpulse werden auch bis zu einer bestimmten Überlast durch eine elastische Verformung im Außenring abgebaut, die restliche Karosseriestruktur wird nicht bleibend verformt. Verschiedene montierbare Stützlager ermöglichen dabei eine Skalierbarkeit in der Montage ohne zusätzliche Steuerungsaufwände.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung auf das wesentliche beschränkt dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Teilschnitt durch einen Federbeindom mit einem Außenring eines Stützlagers einer erfindungsgemäßen 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 einem Federbeindom 2 des Kraftfahrzeugs. Bestandteile des Federbeins sind dabei u. a. eine nicht gezeichnete Tragfeder, welcher ein nicht gezeichneter Dämpfer mit einer Kolbenstange parallel geschaltet ist. Über dieses Federbein ist die Karosserie des Kraftfahrzeugs auf einem bzw. dem Radführungsglied abgestützt. Der Abstützbereich an der Karosserie ist als Federbeindom 2 geformt. Ein teilweise gezeichnetes oberes Stützlager, bestehend aus einem Außenring 1 und einem nicht gezeichneten Elastomerelement, besitzt eine Durchtrittsöffnung 3 für die Kolbenstange des Dämpfers und verbindet den Federbeindom 2 mit der Kolbenstange, indem diese im Elastomerelement des Stützlagers gelagert ist, gesichert durch eine nicht gezeichnete, auf das freie Ende der Kolbestange aufgeschraubte Zentralmutter.
Des Weiteren ist am Außenring 1, mit dessen ins Federbeindominnere weisenden Außenbereichs 7, eine Wälzlageraufnahme ausgebildet, zur Aufnahme eines nicht gezeichneten Wälzlagers, das einen Federteller für die Tragfeder abstützt. Auf der Kolbenstange des Dämpfers kann eine nicht gezeichnete, gummielastische, so genannte Zusatzfeder angeordnet sein, an der bei entsprechender Einfederung der Tragfeder und somit bei entsprechender Verlagerung der Kolbenstange in den nicht gezeichneten Dämpferzylinder des Dämpfers hinein, der Dämpferzylinder mit seiner der Karosserie (bzw. dem Elastomerelement) zugewandten Seite zum Anschlag kommen kann. Auf geeignete Weise gehalten wird diese Zusatzfeder auf der Kolbenstange.
Die Längsachse des Federbeins, die im wesentlichen durch die Achse des Dämpfers bzw. der Kolbenstange desselben bestimmt ist, fällt mit der Zylinderachse des Stützlagers im wesentlichen zusammen. Dabei durchdringt die Kolbenstange den Außenring 1 des Stützlagers in der genannten Durchtrittsöffnung 3, die mit einer Karosserie-Durchgangsöffnung 4 korrespondiert, in die der Außenring 1 eingebaut ist. Das Stützlager stützt den Dämpfer über das obere, dem eingangs genannten Radführungsglied gegenüber liegende, Ende der Kolbenstange an der Karosserie im Federbeindom 2 ab und ist mit diesem verbunden. Der Außenring 1 stützt an seinem ins Federbeindominnere weisenden Außenbereich 7 die Feder ab und die obere, radial außen liegende Federbeindomfläche dient dem Außenring 1 als Auflagefläche 5. Dabei deckt der Außenring 1 die obere Domfläche im Wesentlichen ganz ab. Der obere Bereich des Federbeindoms 2 ist hier so ausgebildet, dass die Auflagefläche 5 des Außenrings 1 am Federbeindom 2 im Wesentlichen außerhalb des Innenumfangs der Windungen des Federkörpers der nicht gezeichneten Feder des Federbeins liegt. Dabei ist der Außenring 1 am Federbeindom 2 im Bereich der Auflagefläche 5 durch nicht gezeichnete Schrauben festgelegt, wobei die obere Federbeindomfläche, bestehend aus Karosserie-Durchgangsöffnung und Auflagefläche für den Außenring, so gestaltet ist, dass sich letztere in radialer Richtung gerade so weit nach innen erstreckt, dass eine Verschraubung von Außenring und Federbeindom über die Auflagefläche für den Außenring möglich ist. Zusätzlich ist in den Außenring 1 aus Leichtmetallguss eine Befestigungseinrichtung 6 zur Anbindung einer nicht gezeichneten Strebe eingebaut.
Der Lastpfad im Normalbetrieb geht von der Dämpferanbindung, der Kolbenstange, über das Elastomerelement des Stützlagers in den Außenring 1 des Stützlagers. Von dort über die Auflagefläche 5 der nicht gezeichneten Schraubverbindung in den Federbeindom 2 der Karosserie.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4934730 [0002]

Claims

Federbeinabstützung durch ein oberes Stützlager einer Fahrzeugradaufhängung, das eine Kolbenstange eines Dämpfers über ein Elastomerelement letztlich in einem Federbeindom (2) des Fahrzeugs abstützt, wobei das Stützlager eine Durchtrittsöffnung (3) für die Kolbenstange besitzt, eine Karosserie-Durchgangsöffnung (4) abdeckt und mindestens aus einem mit dem Federbeindom (2) verbundenen Außenring (1) und aus dem Elastomerelement, insbesondere aus Gummi, besteht, das die Kolbenstange, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Innenrings, am Außenring (1) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Federbeindomfläche in ihrem Außenbereich als Auflagefläche (5) für den Außenring (1) dient, wobei der Außenumfang des Außenrings (1) am Federbeindom (2), in radialer Richtung gesehen, außerhalb des Innenumfangs der Federwindungen mit größtem Durchmesser liegt.
Federbeinabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) die obere Federbeindomfläche im wesentlichen ganz abdeckt.
Federbeinabstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Außenring (1) und Federbeindom (2) im Bereich ihrer Auflagefläche (5), insbesondere durch Schrauben, aneinander festgelegt sind.
Federbeinabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Federbeindomfläche, bestehend aus Karosserie-Durchgangsöffnung (4) und Auflagefläche (5) für den Außenring (1), so gestaltet ist, dass sich letztere in radialer Richtung gerade so weit nach innen erstreckt, dass eine Verschraubung von Außenring (1) und Federbeindom (2) über die Auflagefläche (5) für den Außenring (1) möglich ist.
Federbeinabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Außenring (1) Befestigungseinrichtungen (6) für weitere Teile eingebaut sind.
Federbeinabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) aus Leichtmetall, insbesondere durch Gießen, hergestellt ist.