DE102008050682A1

DE102008050682A1 - Federbein mit parallelen Federn

Info

Publication number: DE102008050682A1
Application number: DE102008050682A
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: 2010-04-08

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Federbein mit mehreren koaxial zueinander angeordneten Federelementen für ein Fahrzeugrad, insbesondere für ein Rad eines Motorrades. Durch Stellelemente lassen sich einzelne Federelemente zu- bzw. abschalten. Damit kann gezielt die Gesamtfederrate des Federbeins verändert werden. Die Stellglieder weisen hydraulisch betätigte Ringkolben auf, die die ihnen zugeordneten Federelemente in Wirkverbindung mit Widerlagern bringen.

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.
Bei derartigen Federbeinen ist häufig eine Einstellmöglichkeit der Federrate gewünscht. Eine entsprechende Lösung hierfür zeigt die NL 1029266 . Neben anderen Lösungen zeigen unter anderem die 10 bis 12 ein Federbein mit einer Schraubenfeder 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 sind wenigstens zwei Federelemente parallel zueinander geschaltet. Ihre Anordnung und Abstützung am Dämpfungszylinder erlaubt es, entweder beide Federelemente gemeinsam wirken zu lassen oder aber auch nur das erste Federelement. In einer dritten Variante schließlich lässt sich das zweite Federelements ab einem gewissen Federweg zuschalten. Damit kann die Federkonstante des Systems Federbein gezielt eingestellt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht zwei Schraubendruckfedern vor, die konzentrisch zueinander und zu der Längsachse des Dämpfungszylinders angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich eine kompakte Bauweise.
Nach der Erfindung sind die Federelemente in ringförmigen Federkammern eines Aufnahmegehäuses untergebracht. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der Federkammer des zweiten äußeren Federelements ein hydraulisch betätigbares Stellelement vorgesehen. Es weist unter anderem einen Ringkolben auf, der das zweite Federelement nach oben verschieben und zum ersten Federelement hinzuschalten kann.
Die Federelemente müssen nicht notwendigerweise als Schraubendruckfedern ausgeführt sein. Insbesondere eignet sich zum Beispiel für das zweite äußere Federelement auch eine Elastomerfeder.
In einer zweckmäßigen Ausführung überdecken die Federkammern die darin untergebrachten Federelemente nahezu vollständig in Ihrer Länge. Auf diese Weise sind die Federelemente geschützt, auch vor Verschmutzungen von außen.
Um in der Einstellbarkeit der Gesamtfederrate des Federbeins noch freier zu sein, sieht die Erfindung in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ein Aufteilen des zweiten Federelements in wenigstens zwei Teilfedern vor. Als weiteren Vorteil ergibt sich eine noch kompaktere Bauweise. Schließlich lässt sich in einer zweckmäßigen Ausgestaltung eine Teilfeder hinzu- oder abschalten.
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 im Schnitt mit hinzugeschaltetem zweiten Federelement,
2 das gleiche Federbein mit abgeschaltetem zweiten Federbein,
3 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Federbeins mit geteiltem zweiten Federelement,
4 das Federbein nach 3 mit abgeschaltetem zweiten Federelement,
5 ein dritte Ausführung eines erfindungsgemäßen Federbeins mit geteiltem zweiten Federelement, bei dem eine Teilfeder über ein Stellelement beaufschlagbar ist und
6 das Federelement nach 5 mit abgeschalteter Teilfeder.
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.
In einem oberen Abschnitt des Dämpfungszylinders 2 sind an der Zylinderaußenwand zwei mit Abstand übereinander angeordnete Anschläge 7 und 8 befestigt. Der untere Anschlag 7 dient dabei als Widerlager für das obere Ende einer Schraubendruckfeder 9, die im Sinne der Erfindung das erste Federelement bildet und koaxial den Dämpfungszylinder 2 mit Abstand umgibt befestigt – axial bedeutet hier und in der gesamten Beschreibung immer in Richtung der Längsachse des Dämpfungszylinders 2. Das andere Ende der Schraubendruckfeder 9 stützt sich an einer radial sich erstreckenden Bodenplatte 10 ab, die mit dem außerhalb des Dämpfungszylinders 2 liegende Ende der Kolbenstange 4 bzw. dem Befestigungsauge 5 fest verbunden ist.
Auf der Bodenplatte 10 ist ein Aufnahmegehäuse 11 befestigt, das im Wesentlichen aus zwei ineinander angeordneten zylindrischen Rohrabschnitten 12, 13 besteht. Die Rohrabschnitte 12, 13 sind koaxial ausgerichtet und an der Oberseite der Bodenplatte 10. Der innere Rohrabschnitt 12 umfasst mit radialem Abstand die Schraubendruckfeder 9 und bildet mit seiner Innenseite und zusammen mit der Außenseite des Dämpfungszylinders 2 eine erste Federkammer, innerhalb derer sich die Schraubendruckfeder 9 befindet.
Der äußere Rohrabschnitt 13 umgibt den inneren Rohrabschnitt 12 mit radialem Abstand. Die so gebildete zweite Federkammer aus Innenseite des Rohrabschnitts 13 und Außenseite des Rohrabschnitts 12 nimmt ein im Sinne der Erfindung zweites Federelement auf. Dieses zweite Federelement ist ebenfall als Schraubendruckfeder – mit 14 bezeichnet – ausgeführt und umgibt entsprechend ihrer Anordnung die innere Schraubendruckfeder 9 mit radialem Abstand und ist ebenso koaxial angeordnet. In dieser zweiten Federkammer befindet sich außerdem unterhalb der Schraubendruckfeder 14 ein axial verschiebbarer Ringkolben 15, auf dessen Oberseite das untere Ende der Schraubendruckfeder 14 sitzt. Schließlich wirkt das obere Ende der Schraubendruckfeder 14 mit dem Anschlag 8 zusammen. Entsprechend der radial äußeren Lage der Schraubendruckfeder 14, überragt in radialer Sicht der Anschlag 8 den Anschlag 7. Insgesamt sind die Rohrabschnitte 12, 13 in ihrer Länge so gewählt, dass sie die Schraubendruckfedern nahezu überdecken.
Der Ringkolben 15 wird von unten mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Hierzu weist die Bodenplatte 10 einen Anschlussstutzen 16 für eine äußere, nicht näher dargestellte Hydraulikleitung auf. Wird Hydraulikflüssigkeit in Federkammer gepumpt, bewegt sich der Ringkolben 15 und mit ihm die Schraubendruckfeder 14 nach oben, bis die Schraubendruckfeder 14 von unten gegen den Anschlag 8 anstößt. In dieser Position nach 1 ist die Schraubendruckfeder 14 hinzugeschaltet, das heißt, die beiden Schraubendruckfedern wirken gemeinsam und bestimmen so die Gesamtfederrate des Federbeins 1. Beim Einfedern des Federbeins 1 drückt in diesem Fall die Bodenplatte 10 die erste Schraubendruckfeder 9 gegen den Anschlag 7 und die zweite Schraubendruckfeder 14 gegen den Anschlag 8.
In 2 ist die Schraubendruckfeder 14 abgeschaltet. Die Hydraulikflüssigkeit ist nach unten abgeflossen und der Ringkolben 15 liegt auf der Bodenplatte 10 auf. Die Schraubendruckfeder 14 hat sich dabei von dem Anschlag 8 nach unten weg entfernt. Bei Einfederungsbewegungen des Federbeins 1 wird die erste Schraubendruckfeder 9 in der bekannten Weise zusammengedrückt. Die zweite Schraubendruckfeder wird zwar angehoben, da sie aber gegen kein Widerlager (Anschlag 8) stößt, schwingt sie sozusagen frei mit. Ihre Federkonstante hat damit keinen Einfluss auf die Ge samtfederrate; diese bestimmt sich allein durch die Federkonstante der ersten Schraubendruckfeder 9.
Nach 3 ist das äußere zweite Federelement in zwei Teilfedern aufgeteilt, nämlich in eine innere Schraubendruckfeder 17 und eine äußere Schraubendruckfeder 18. Beide Teilfedern sind wiederum koaxial und mit Abstand zueinander und zu der ersten Schraubendruckfeder 9 angeordnet. Die beiden Teilfedern stehen in Wirkverbindung im Sinne einer Reihenschaltung zueinander. Hierzu ist eine konzentrisch angeordnete Verbindungshülse 19 zwischen den beiden Teilfedern eingesetzt. Die Verbindungshülse 19 weist einen oberen radial einwärts gerichteten Anschlagflansch 19a und einen unteren radial auswärts gerichteten Anschlagflansch 19b auf. Gegen die Unterseite des Anschlagflansches 19a stößt das obere Ende der inneren Schraubendruckfeder 17 und entsprechend liegt das untere Ende der äußeren Schraubendruckfeder 18 auf dem Anschlagflansch 19b. Ansonsten sind die Verhältnisse analog denen in 1 und 2, nämlich insoweit dass das untere Ende der Schraubendruckfeder 17 auf dem Ringkolben 15 aufliegt und das obere Ende der Schraubendruckfeder 18 gegen den Anschlag 8 stößt. Auch die Wirkungsweise ist der in 1 und 2 vergleichbar. Bei beaufschlagtem Ringkolben 15 sind die Schraubendruckfedern 17 und 18 hinzugeschaltet, bei deaktiviertem Ringkolben 15 entsprechend abgeschaltet.
Ein deutlicher Unterschied gegenüber der Ausführung nach den 1 und 2 besteht jedoch in der Ausbildung des Aufnahmegehäuses, hier mit 20 bezeichnet. Bedingt durch die Verbindungshülse 19 ragen die Rohrabschnitte 21, 22, die die innere und äußere Federkammer bilden, nicht mehr nahezu über die gesamte Länge der Schraubendruckfedern, sondern sind weitgehend zu einem bloßen Ringkanal für den Ringkolben 15 geschrumpft.
Die Ausführung nach den 5 und 6 sehen eine weitere Einstellmöglichkeit für die Federrate vor. Der Aufbau des Federbeins 1 ähnelt dem nach den 4 und 5, jedoch tritt zu den beiden Rohrabschnitten 21 und 22 ein dritter radial noch weiter außen liegender Rohrabschnitt 23 hinzu. Dieser Rohrabschnitt 23 bildet zusammen mit dem Rohrabschnitt 22 einen Ringkanal, in dem ein weiterer Ringkolben 24 axial verschiebbar gelagert ist. Der Ringkanal ist über einen weiteren Anschlussstutzen 25 mit Hydraulikflüssigkeit zum Anheben oder Absenken des Ringkolbens 24 befüllbar. Der Ringkolben 24 kann dabei soweit nach oben gefahren werden, dass er die Unterseite des Anschlagflansches 19b der Verbindungshülse 19 berührt. Dieser Zustand ist in 6 dargestellt, während in 5 der Ringkolben 24 eine untere, an der Bodenplatte 10 anliegende Ruheposition einnimmt.
Das Federbein 1 nach 5 arbeitet in vergleichbarer Weise wie das Federbein 1 nach den 3 und 4. In 6 ist die innere Teilfeder abgeschaltet, das heißt, der Ringkolben 15 nimmt seine untere Position ein, während der Ringkolben 24 nach oben verfahren ist. Bei Einfederungsbewegungen des Federbeins 1 werden die Schraubendruckfedern 9 und 18 zusammengedrückt, während die Schraubendruckfeder 17 „leer” mitschwingt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- NL 1029266 [0002]

Claims

Federbein (1) für ein Fahrzeugrad, insbesondere für das Rad eines Motorrades mit einem Dämpfungszylinder (2), in dem ein Dämpfungskolben (3) mit einer nach außen geführten Kolbenstange (4) verschiebbar ist, und mit einem um den Dämpfungszylinder (2) angeordneten ersten Federelement sowie mit einem zweiten Federelement, das parallel zu dem ersten Federelement geschaltet ist, wobei das erste und zweite Federelement einerseits in Wirkverbindung mit dem außen liegenden Ende der Kolbenstange (4) stehen und sich andererseits an Anschlagelemente (7, 8) abstützen, die fest mit dem Dämpfungszylinders (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem außen liegenden Ende der Kolbenstange eine sich radial erstreckende Bodenplatte (10) befestigt ist, auf der ein sich in Richtung der Längsachse des Dämpfungszylinders (2) erstreckendes und konzentrisch und mit Abstand zum Dämpfungszylinder (2) ausgerichtetes Aufnahmegehäuse (11, 20) sitzt mit einer ersten Federkammer für die Aufnahme des ersten Federelements und einer konzentrisch dazu angeordneten zweiten Federkammer für die auf Aufnahme des zweiten Federelements.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement den Dämpfungszylinder (2) nächstliegend und mit Abstand konzentrisch als Schraubendruckfeder (9) umgibt und das zweite Federelement konzentrisch als außenliegende Schraubendruckfeder (14; 17, 18) die erste Feder mit Abstand umgibt.
Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das außenliegende zweite Federelement (14; 17, 18) über ein im Bereich der Bodenplatte (10) vorgesehenes Stellelement beaufschlagbar ist.
Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement gebildet ist aus einem zwischen der Außenwand der ersten Federkammer und der Innenwand der zweiten Federkammer in Richtung der Längsachse des Dämpfungszylinders (2) geführten Ringkolben (15), dessen Unterseite mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist und auf dessen Oberseite das zweite Federelement (14; 17) aufsitzt und dass ein in der Bodenplatte (10) eingesetzter Anschlussstutzen (16) für die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit vorgesehen ist.
Federbein nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkammern in ihrer axialen Ausdehnung die Federelemente nahezu in ihrer ganzen Länge bedecken.
Federbein nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das außenliegende zweite Federelement als hohlzylindrische Elastomerfeder ausgebildet ist.
Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ausliegende zweite Federelement aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, als Schraubendruckfedern (17, 18) ausgeführten Teilfedern besteht, die über eine Verbindungshülse (19) in Reihe zueinander geschaltet sind.
Federbein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (19) einen oberen radial einwärts gerichteten Flansch (19a) aufweist, an dem sich das obere Ende der ersten Schraubendruckfeder (17) abstützt, und einen unteren radial nach außen zeigenden Flansch (19b) vorsieht, an dem das untere Ende der zweiten Schraubendruckfeder (18) aufliegt.
Federbein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Flansch (19b) der Verbindungshülse (19) mit einem weiteren der Bodenplatte (10) zugeordneten Stellelement (Ringkolben 24) axial beaufschlagbar ist.