DE102008050679B4

DE102008050679B4 - Federbein mit Stellgliedern

Info

Publication number: DE102008050679B4
Application number: DE102008050679.6A
Authority: DE
Inventors: Josef Seidl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2028-10-08
Also published as: DE102008050679A1

Abstract

Federbein (1) für ein Fahrzeugrad, insbesondere für das Rad eines Motorrades mit einem Dämpfungszylinder (2), in dem ein Dämpfungskolben (3) mit einer unten am Stirnboden (2a) des Dämpfungszylinder (2) austretenden Kolbenstange (4) verschiebbar ist und mit einem um den Dämpfungszylinder (2) angeordneten ersten Federelement (8), das sich einerseits an einem oberen, fest mit der Zylinderaußenwand verbundenen Anschlag (7) und andererseits an einem entlang der Zylinderwand verschiebbaren Federteller (9) abstützt, sowie mit einem zweiten als Elastomerblock (11) ausgelegten Federelement, dessen beim axialen Zusammendrücken radiales Ausdehnen durch Stellelemente beeinflussbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerblock (11) am unteren Stirnboden (2a) des Dämpferzylinders (2) angeordnet und zwischen dem Stirnboden (2a) und einem mit dem außenliegenden Abschnitt der Kolbenstange (4) und dem verschiebbaren Federteller (9) verbundenen topfförmigen Gehäuse (10) zusammendrückbar ist, wobei das Gehäuse (10) Stellglieder für die Begrenzung der radialen Ausdehnung des Elastomerblocks (11) aufnimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Federbein für ein Fahrzeugrad, insbesondere ein Rad eines Motorrades, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.
Ein derartiges Federbein zeigt die NL 1029266 C, welche zur gleichen Patentfamilie gehört wie die EP 1 734 277 A1 . Insbesondere ist in den 10 bis 12 ein Federbein mit einer Schraubendruckfeder und einem dazu in Reihe geschaltetem Elastomerblock dargestellt. Der Elastomerblock ist so gestaltet, dass er wenigstens auf einem Teil seiner Länge einen Hohlraum zur äußeren Zylinderwand freilässt, und beim Zusammendrücken kann das Material des Elastomerblocks in diesen Hohlraum hinein ausweichen. Eine konische Stellhülse lässt sich in den Hohlraum einschieben. Dadurch wird dem Elastomerblock je nach Einstelltiefe der Stellhülse zunehmend die Ausweichmöglichkeit genommen mit der Folge, dass seine Federhärte steigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Federbein zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach der Erfindung sitzt das als Elastomerblock ausgebildete zweite Federelement unterhalb des Dämpfungszylinders und innerhalb eines topfförmigen Gehäuses. Es stützt sich dabei an der Stirnseite des Zylinderbodens und an der Innenfläche des Gehäuses ab. Seine radialen Ausbuchtungen bei Einfederungsbewegungen und damit die Federrate des Gesamtsystems Federbein lassen sich gezielt durch die erfindungsgemäßen Stellgliedern innerhalb des Gehäuses einstellen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sieht am Gehäuse eine umlaufende radial nach außen abstehende Ausbauchung vor, innerhalb derer die Stellglieder untergebracht sind. Auf diese Weise lässt sich eine kompakte Bauweise erzielen.
Die Stellglieder können als radial zustellbare Backen ausgeführt sein. In diesem Fall ist es sinnvoll, wenigstens zwei sich gegenüber liegende Backen vorzusehen, die bei ihrer Zustellung den Freiraum des Elastomerblocks zunehmend verringern. Der Antrieb kann über Zahnräder erfolgen.
In einer weiteren, noch Platz sparenderen Ausführung ist nur ein Stellglied vorgesehen, das im Ausgangszustand als offener Kreisring ausgebildet ist und den Elastomerblock mit Abstand umgibt. Beim Zustellen wird der Kreisring zunehmend geschlossen und er verkleinert dabei – ähnlich einer Schlauchschelle – seinen lichten Durchmesser und damit den Freiraum des Elastomerblocks.
Die Spalten zwischen den Stellgliedern sind in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung mit Bändern abgedeckt. Damit wird verhindert, dass der Elastomerblock beim Ausbeulen in diese Spalten gequetscht und möglicherweise beschädigt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der dazu gehörenden Zeichnung. Darin sind dargestellt in
1 ein Federbein gemäß der Erfindung und
2 das gleiche Federbein mit vollständig zugestellten, als Backen ausgebildete Stellglieder,
3 ein Zahnradantrieb für Zustellbacken,
4a eine ausschnittsweise Darstellung der anfänglichen Anordnung der Zustellbacken in Bezug auf den Elastomerblocks,
4b die gleiche Ansicht wie 4a, aber mit vollständig zugestellten Backen und
5 die Anordnung eines als Kreisring ausgeführten Stellgliedes.
Ein Federbein 1 ist Teil einer nicht weiter dargestellten Radaufhängung eines Fahrzeugrades, genauer eines Vorder- oder Hinterrads eines Motorrades. Derartige Federbeine sind allgemein bekannt, so dass sich die Darstellung in der Zeichnung lediglich auf die funktionellen Teile beschränkt.
Das Federbein 1 besteht aus einem Dämpfungszylinder 2, in dem ein Dämpfungskolben 3 geführt ist. Am Dämpfungskolben 3 greift eine Kolbenstange 4 an, die unten am Stirnboden 2a des Dämpfungszylinders 2 austritt und in ihrer Verlängerung ein Befestigungsauge 5 für die Radführung vorsieht. Mit einem ähnlichen Befestigungsauge 6 ist gegenüberliegend der Dämpfungszylinder 2 am Fahrzeugaufbau festgelegt.
Am oberen Abschnitt des Dämpfungszylinders 2 ist an seiner Zylinderaußenwand ein Anschlag 7 befestigt. Der Anschlag 7 dient als Widerlager für das obere Ende einer Schraubendruckfeder 8, die koaxial den Dämpfungszylinder 2 mit Abstand umgibt – axial bedeutet in Kontext dieser Anmeldung in Richtung der Längsachse des Dämpfungszylinders (2). Das andere Ende der Schraubendruckfeder 8 stützt sich an einem entlang der Zylinderaußenwand verschiebbaren Federteller 9 ab.
Ein topfförmiges Gehäuse 10 umgibt mit Abstand den unteren Abschnitt des Dämpferzylinders 2, ist aber gegenüber diesem weiter nach unten verlängert und endet dort in einem Topfboden 10a. Der Topfboden 10a ist mit dem Befestigungsauge 5 und damit mit dem Ende der Kolbenstange 4 starr verbunden. Andererseits liegt der Federteller 9 auf der Stirnseite des Topfrandes 10b auf.
Zwischen dem Stirnboden 2a des Dämpferzylinders 2 und einer Innenfläche des Topfbodens 10a ist ein als zweites Federelement wirkender Elastomerblock 11 eingespannt und parallel zu der Schraubendruckfeder 8 geschaltet. Der Elastomerblock 11 umgibt den auf dem Dämpferzylinder 2 austretenden Abschnitt der Kolbenstange 4, ist aber mit ihm nicht verbunden. Außerdem hat der Elastomerblock 11 die Form eines sich nach unten verjüngenden Kegelstumpfs.
Im Höhenbereich des Elastomerblocks 11 weist das Gehäuse 10 eine radial nach außen zeigende ringförmig umlaufende Ausbauchung 10c auf, innerhalb derer als Stellglieder wirkende Backen 12a, 12b untergebracht sind. Die Backen 12a, 12b umgeben in ihrer Ausgangslage – sie ist in 1 dargestellt – den Elastomerblock 11 mit einigem Abstand und lassen ihm somit einen Verformungsfreiraum. Die dem Elastomerblock 11 zugewandten Stirnflächen der Backen 12a, 12b sind der Kegelform des Elastomerblocks 11 nachgebildet, allerdings verlaufen ihre Schrägen etwas flacher als die Kegelform der Mantelfläche des Elastomerblocks 11. Schließlich lassen sich die Backen 12a, 12b radial in Richtung Elastomerblocks 11 verstellen und verringern dadurch zunehmend seinen Verformungsfreiraum. In einer Endstellung liegen sie nahezu vollständig an ihm an. Die Endstellung ist in 2 gezeigt. Die Verstellung erfolgt über einen Elektromotor 13.
Die Wirkungsweise des Federbeins 1 ist wie folgt. Bei einer Einfederungsbewegung wird der Elastomerblock 11 und über das Gehäuse 10 und den Federteller 9 die Schraubendruckfeder 8 zusammengedrückt. Der Elastomerblock 11 beult sich dabei radial in den von den Backen 12a, 12b freigelassen Raum aus. Seine Federrate bestimmt zusammen mit der Federrate der Schraubendruckfeder 8 die Gesamtfederrate des Systems. Werden nun die Backen 12a, 12b in Richtung Elastomerblock 11 zugestellt, verringert sich zunehmend der Freiraum für das Ausbeulung des Elastomerblocks 11 mit der Folge, dass er „härter” wird, seine Federrate also immer mehr ansteigt und damit die Gesamtfederrate des Systems zunehmend verändert. Auf diese Weise lässt sich das Federbein auf die unterschiedlichen Verhältnisse einstellen.
In 3 ist schematisch der Zustellmechanismus für die Backen dargestellt. Der Elektromotor 13 treibt ein Stirnzahnrad 14 an, das in Wirkverbindung mit einer im Backen 12a (1) eingeschraubten Gewindespindel steht. Je nach Drehrichtung des Elektromotors 13 verschiebt die Gewindespindel den Backen in Richtung Elastomerblock 11 oder von ihm weg. Des Weiteren kämmt mit dem Stirnrad 14 ein weiteres Stirnrad 15, mit dem ein drittes Stirnrad 16 über eine Welle 17 drehfest verbunden ist. Diese dritte Stirnrad 16 treibt wiederum ein mit dem Backen 12b über eine Gewindespindel verbundenes Stirnrad 18 an. Bei laufendem Elektromotor 13 werden daher je nach Drehrichtung beide Backen 12a, 12b entweder aufeinander zu – also in Richtung Elastomerblock 11 – oder von einander weg bewegt.
Die 4a und 4b zeigen ähnlich den 1 und 2 die Endstellungen der Backen 12a und 12b. Dabei gibt 4a die Ausgangstellung wider, also die Situation, in der sich der Elastomerblock 11 bei Einfederungsbewegungen radial ausdehnen kann. Um zu verhindern, dass er dabei zwischen den Spaltöffnungen der Backen tritt, werden diese durch Bänder 19 abgedeckt. 4b zeigt die zugestellten Backen 12a, 12b. Sie umgeben dabei fast ohne Zwischenraum den Elastomerblock 11. Es verbleibt lediglich noch Raum für die Bänder 19.
5 zeigt in einem etwas vergrößerten Maßstab eine Alternative zu den Backen 12a, 12b. Ein einseitig geöffneter Kreisring 20 umgibt in seiner Ausgangslage – in 5 gezeigt – den Elastomerblock 11 mit Abstand. Der Kreisring weist an seiner geöffneten Seite zwei radial abstehende, parallel verlaufende und beabstandete Befestigungsabschnitte 20a, 20b auf, die von einer Gewindespindel 21 durchsetzt sind. Hierfür sehen die Befestigungsabschnitte Durchgangslöcher vor, die etwas größer dimensioniert sind als der Außendurchmesser der Gewindespindel 21. Die Gewindespindel 21 selbst wird von einem unterhalb des Befestigungsabschnitts 20b angeordneten Elektromotor 22 angetrieben und dreht sich dabei in eine Schraubenmutter 23, die an der Oberseite des Befestigungsabschnitts 20a angebracht ist. Den Spalt zwischen den Befestigungsabschnitten 20a, 20b überdeckt wiederum ein Band 24.
Je nach Drehrichtung öffnet oder schließt sich der Kreisring und verändert damit den Ausgleichsraum für die Verformung des Elastomerblocks 11 bei Einfederungsbewegungen des Federbeins. Seine Federhärte und sich somit wiederum die Gesamtfederrate des Systems Federbein ändert sich in der bereits beschriebenen Weise.

Claims

Federbein (1) für ein Fahrzeugrad, insbesondere für das Rad eines Motorrades mit einem Dämpfungszylinder (2), in dem ein Dämpfungskolben (3) mit einer unten am Stirnboden (2a) des Dämpfungszylinder (2) austretenden Kolbenstange (4) verschiebbar ist und mit einem um den Dämpfungszylinder (2) angeordneten ersten Federelement (8), das sich einerseits an einem oberen, fest mit der Zylinderaußenwand verbundenen Anschlag (7) und andererseits an einem entlang der Zylinderwand verschiebbaren Federteller (9) abstützt, sowie mit einem zweiten als Elastomerblock (11) ausgelegten Federelement, dessen beim axialen Zusammendrücken radiales Ausdehnen durch Stellelemente beeinflussbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerblock (11) am unteren Stirnboden (2a) des Dämpferzylinders (2) angeordnet und zwischen dem Stirnboden (2a) und einem mit dem außenliegenden Abschnitt der Kolbenstange (4) und dem verschiebbaren Federteller (9) verbundenen topfförmigen Gehäuse (10) zusammendrückbar ist, wobei das Gehäuse (10) Stellglieder für die Begrenzung der radialen Ausdehnung des Elastomerblocks (11) aufnimmt.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Elastomerblock (11) zwischen dem Zylinderboden (2a) und der inneren Topfbodenfläche des topfförmigen Gehäuses (10) eingespannt ist, wobei der Topfboden (12a) mit dem freien Ende der Kolbenstange (4) verbunden ist und dass auf dem gegenüberliegenden Topfrand (10b) der Federteller (9) aufliegt.
Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) oberhalb seines Topfbodens (10a) eine radial nach außen abstehende ringförmige Ausbauchung (10c) aufweist, innerhalb der die Stellglieder untergebracht sind.
Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder motorisch in Richtung des Elastomerblocks (11) zugestellt werden.
Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerblock (11) als nach unten zeigender Kegelstumpf gebildet ist und dass die Stellglieder als in Richtung des Elastomerblock verstellbare Backen (12a, 12b) ausgebildet sind, deren dem Elastomerblock (11) zugewandeten Stirnflächen der Kegelform in etwa nachgebildet sind.
Federbein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen flacher verlaufen als die ansteigende Mantelfläche des Elastomerblocks (11).
Federbein nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder als zwei aufeinander zu bewegbare Halbschalen gebildet sind, die mit ihren Schaleninnenwänden den Elastomerblock (11) umgeben.
Federbein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellung der Stellglieder über ein Zahnradgetriebe erfolgt.
Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustellglied ein einseitig offener Kreisring (20) dient, der den Elastomerblock (11) mit Abstand umgibt und der nach Art einer Schlauchschelle schließbar ist und dabei den Freiraum zwischen ihm und dem Elastomerblock (11) zunehmend verkleinert.
Federbein nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum zwischen den nicht zugestellten Stellgliedern oder dem Stellglied durch Bänder (19; 24) abgedeckt ist.