DE102009017352B4 - Federbein für Radaufhängung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

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Abstract

Federbein für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stoßdämpfer (12), der einerseits am Fahrzeugaufbau und andererseits an einem Radführungselement abgestützt ist, welchem Stoßdämpfer (12) eine Tragfeder (14) zugeordnet ist, die an einem höhenverstellbaren Verstellfederteller (34) angreift, der zwischen einem oberen und einem unteren Endanschlag (24, 40a) verstellbar ist, wobei zwischen dem Verstellfederteller (34) und den Endanschlägen (24, 40a) zumindest ein energieabsorbierendes Dämpfungselement (42) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Anschlagfläche (32a, 34a) des Verstellfedertellers (34) und/oder der Endanschläge (24) eine gegenüber der Anschlagfläche zurückgesetzte Ausnehmung (34b, 52a) ausgebildet ist, in der das Dämpfungselement (42) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Federbein für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein derartiges Federbein mit einer Tragfeder, einer Speicherfeder und einer elektromotorischen Stelleinrichtung mit einem axial verschiebbaren Verstellfederteller zur variablen Niveauverstellung der Karosserie von Kraftfahrzeugen ist beispielsweise durch die DE 102 55 764 B3 bekannt. Der Verstellfederteller ist mit einer Stellmutter eines Kugelgewindetriebes kombiniert. Der Kugelgewindetrieb bewirkt beim Rotieren seiner Spindel eine Axialbewegung des Verstellfedertellers. Der Verstellfederteller oszilliert somit gegenüber der rotierenden Spindel.
  • Arbeitet die Steuerung fehlerfrei, so kommt es in den Endlagen zu keiner Berührung von Verstellfederteller/Motorgehäuse bzw. Verstellfederteller/Spindelschulter. Es muss jedoch Sorge getragen werden, dass im Falle eines Steuerungsfehlers der Verstellfederteller mehr oder minder gedämpft in die Endlagen laufen kann, ohne dass die Bauteile Schaden nehmen. Bei dem aus der DE 102 55 764 B3 bekannten Federbein sind daher am Verstellfederteller als umlaufende, gummielastische Ringe ausgebildete Dämfpungselemente vorgesehen. Diese dienen als axiale Anschläge für den Verstellfederteller in den Endlagen, wodurch Bewegungsimpulse auf ein unschädliches Maß reduziert werden.
  • Bei den derzeit eingesetzten Federbeinen besteht die Problematik überaus beengter Platzverhältnisse. Es ist daher meist nicht möglich, genügend große „Bremswege” zum Abbau der Bewegungsenergie zu realisieren. Würden solche zusätzlich erforderlichen Wege verwirklicht werden, ginge dies auf Kosten von Verstellwegen und Baulänge.
  • Die in der DE 102 55 764 B3 eingesetzten Dämpfungselemente grenzen demgegenüber zwangsläufig den Verstellweg des Verstellfedertellers noch dazu ein was bei der baulichen Beengtheit der Funktionsteile innerhalb des Federtellers nicht unbedingt vernachlässigbar ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federbein der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das eine verbesserte Anschlagfunktion zumindest in einer Verstellrichtung ohne Eingrenzung des konstruktiv vorgegebenen Stellweges des Verstellfedertellers sicherstellt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
  • Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist in zumindest einer der Anschlagflächen des Verstellfedertellers und/oder der zugehörigen Endanschläge eine gegenüber der Anschlagfläche zurückgesetzte Ausnehmung ausgebildet. In der Ausnehmung ist das Dämpfungselement angeordnet. Auf diese Weise kann das Dämpfungselement teleskopartig in die Ausnehmung eintauchen, sofern es in einer Anschlagstellung von der gegenüberliegenden Anschlagfläche druckbeaufschlagt ist. Die Endanschläge können zum Beispiel am Motorgehäuse des Stelltriebes oder am Verstellfederteller des Stellbetriebs ausgebildet sein.
  • Das Dämpfungselement ragt daher in einem unbelastenden Zustand über die jeweilige Anschlagfläche des Verstellelementes oder der Endanschläge vor. In einer Anschlagstellung wird dagegen das Dämpfungselement zumindest teilweise in die Ausnehmung gedrückt, wodurch axialer Verstellweg des Verstellfedertellers gewonnen wird.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn in der Anschlagstellung das Dämpfungselement flächenbündig mit der jeweiligen Anschlagfläche ausgerichtet ist. Das heißt, dass das Dämpfungselement vollständig in die Ausnehmung eingetaucht ist. In diesem Fall sind in der Anschlagstellung jeweils die beiden zusammenwirkenden Anschlagflächen des Verstellfedertellers sowie des oberen/unteren Endanschlages unmittelbar miteinander in Verbindung.
  • Demgegenüber würde im Stand der Technik das energieabsorbierende Dämpfungselement auf ein nicht weiter komprimierbares Blockmaß zusammengedrückt sein. Der axiale Verstellweg des Verstellfedertellers würde daher um dieses Blockmaß reduziert sein. Außerdem würden die Anschlagflächen der Endanschläge in der Anschlagstellung nicht unmittelbar miteinander in Kontakt sein, sondern über das auf Blockmaß komprimierte Dämpfungselement beabstandet sein.
  • Das Dämpfungselement kann zum Beispiel ein Tellerfederpaket, ein gummielastischer Körper, etc. sein.
  • Besonders bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass das Dämpfungselement durch einen in der Ausnehmung teleskopartig axial verschiebbaren Kolben mit einer dem stationären Teil des Stelltriebes zugewandten Anschlagfläche gebildet ist und dass der Kolben mittels einer eingesetzten Schraubendruckfeder in Anschlagrichtung abgefedert ist. Diese Konstruktion erlaubt bei geringem baulichem Aufwand die Aufnahme relativ hoher Anschlagkräfte mit bevorzugt progressiver Kraft-Weg-Kennlinie.
  • Des Weiteren kann der Kolben im Querschnitt hutförmig ausgeführt sein, wobei die Schraubendruckfeder baulich besonders günstig im Wesentlichen in den Kolben integriert ist.
  • Ferner kann der Kolben mit ringförmigen Stützflächen in der Ausnehmung unter federnder Vorspannung durch die Schraubendruckfeder gehalten sein. Der Kolben kann dabei montagegünstig in einer zylindrischen Führungshülse verschiebbar aufgenommen sein, wobei die Führungshülse andererseits in einer in die Ausnehmung des Verstellfedertellers eingesetzten, tassenförmigen Aufnahme gehalten ist. Das Dämpfungselement kann somit als Vormontageeinheit gefertigt und dann in den Verstellfederteller eingesetzt sein.
  • Zur Sicherstellung einer gleichmäßigen, verzwängungsfreien Abbremsung des Verstellfedertellers wird des Weiteren vorgeschlagen, dass mehrere, über den Umfang des ringförmigen Verstellfedertellers angeordnete Dämpfungselemente in korrespondierenden Ausnehmungen des Verstellfedertellers vorgesehen sind. Insbesondere ist die Anordnung dreier, gleichmäßig über den Umfang des Verstellfedertellers verteilter Dämpfungselemente zweckmäßig.
  • Schließlich kann in baulich besonders günstiger Anordnung der Dämpfungselemente zwischen der Tragfeder und dem ringförmigen Verstellfederteller eine gummielastische Federauflage eingesetzt sein, wobei das zumindest eine Dämpfungselement in einer Ausnehmung des Verstellfedertellers und einer korrespondierenden Ausnehmung in der Federauflage positioniert ist. Dies schafft zusätzlichen Einbauraum für das Dämpfungselement, ohne die durch die Federauflage bewirkte Dämpfung von Körperschall, etc. zwischen Tragfeder und Verstellfederteller zu beeinträchtigen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
  • 1 ein Federbein für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges, mit einer Tragfeder, einer Speicherfeder und einem elektromotorischen Stelltrieb mit einem Verstellfederteller zur Verstellung der Niveaulage der Karosserie eines Kraftfahrzeuges; und
  • 2 eine Einzelheit X gemäß 1 des Verstellfedertellers mit Stellmutter des Stelltriebes und einem in den Verstellfederteller und dessen Federauflage integrierten Dämpfungselement.
  • In der 1 ist schematisch ein aktives Federbein 10 für eine Radaufhängung von Kraftfahrzeugen dargestellt, das sich im Wesentlichen aus einem Teleskop-Stoßdämpfer 12, einer Tragfeder 14, einer Speicherfeder 16, einem oberen Dämpferlager 18 und einer unteren Dämpferstütze 20 zusammensetzt.
  • Eine Höhenverstellung der Karosserie des Kraftfahrzeuges und/oder eine Wank- und Nickstabilisierung wird gesteuert mittels eines Stelltriebes 22, der über einen Elektromotor 24 angetrieben ist.
  • Der Stoßdämpfer 12 ist mit seiner nach unten ragenden Kolbenstange 12a an einem unteren Federteller 26 befestigt. Der Federteller 26 bildet eine Baueinheit mit der Dämpferstütze 20, die in bekannter Weise an einem Radführungselement der Radaufhängung des Kraftfahrzeuges, zum Beispiel einem Lenker oder einem Radträger, angelenkt oder befestigt ist. An dem Federteller 26 ist ferner ein gummielastischer Anschlagpuffer 28 als Zusatzfeder vorgesehen.
  • Das Dämpferrohr 12b des Stoßdämpfers 12 indes ist über einen zentrischen Anschlusszapfen (nicht ersichtlich) mit dem Dämpferlager 18 verbunden, dessen äußeres Lagergehäuse 18a mit dem nicht dargestellten Aufbau des Kraftfahrzeuges verschraubt ist.
  • Der über einen gummielastischen, ringförmigen Dämpferkörper mit dem Lagergehäuse verbundene Lagerkern des Dämpferlagers 18 bildet mit einem oberen Federteller 30 und einem topfförmigen Gehäuseteil 32 des ringförmig ausgeführten Elektromotors 24 eine Baueinheit, die konzentrisch an dem besagten Anschlusszapfen des Dämpferrohres 12b angeordnet ist.
  • Die Speicherfeder 16 stützt sich einerseits an dem oberen Federteller 30 und andererseits an einem Verstellfederteller 34 ab. Ferner stützt sich die in ihrer Vorspannkraft entgegen gerichtete Tragfeder 14 an dem unteren Federteller 26 und ebenfalls an dem Verstellfederteller 34 ab.
  • Der Verstellfederteller 34 ist mit einer Stellmutter 36 fest verbunden, die über Kugeln 38 in Axialrichtung formschlüssig mit einer Gewindespindel 40 des als Kugelgewindetrieb ausgeführten Stelltriebes 22 in Eingriff ist.
  • Die Gewindespindel 40 wiederum ist über Wälzlager (nicht ersichtlich) auf dem besagten Anschlusszapfen und auf dem Dämpferrohr 12b drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagert.
  • Ferner trägt die Gewindespindel 40 den Rotor des Elektromotors 24, dessen in dem Gehäuseteil 32 angeordneter Stator unter Belassung eines geringfügigen Ringspaltes den Rotor umschließt.
  • Durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Elektromotors 24 wird die Gewindespindel 40 verdreht, wobei der unverdrehbar gehaltene Verstellfederteller 34 über die Stellmutter 36 axial innerhalb der Endlagen des Stellweges s verstellt wird und dementsprechend das Höhenniveau des Fahrzeugaufbaus erhöht oder vermindert.
  • Die Endlagen des Verstellweges s sind definiert einerseits durch eine Ringschulter 40a der Gewindespindel 40, an der die Stellmutter 36 zur Anlage kommt, und andererseits durch eine Stirnwand 32a des Gehäuseteils 32 des Elektromotors 24, an der die zugewandte Basisfläche 34a des Verstellfedertellers 34 anschlagen kann.
  • Die 2 zeigt einen Querschnitt innerhalb der Einzelheit X der 1 durch den ringförmigen Verstellfederteller 34, durch die Stellmutter 36 und durch ein an der stirnseitigen Basisfläche 34a angeordnetes Dämpfungselement 42. Es sind über den Umfang des Verstellfedertellers 34 drei jeweils um 120° zueinander versetzte Dämpfungselemente 42 vorgesehen.
  • Die jeweils als eine Montageeinheit ausgeführten Dämpfungselemente 42 setzen sich zusammen aus einer tassenförmigen Aufnahme 44, einer in der Aufnahme 44 gehaltenen, zylindrischen Führungshülse 46, einem in der Führungshülse 46 etwa achsparallel zur Drehachse des Stelltriebes 22 geführten Kolben 48 und einer den Kolben 48 vorspannenden Schraubendruckfeder 50.
  • Der im Querschnitt etwa hutförmige Kolben 48 weist eine Stirnwand 48a auf, die als Anschlagfläche mit der Stirnfläche 32a des Gehäuseteiles 32 des Elektromotors 24 zusammenwirkt und an der die in den Kolben 48 integrierte Schraubendruckfeder 50 anliegt. Die Schraubendruckfeder 50 stützt sich andererseits wie ersichtlich am Boden der Aufnahme 44 ab.
  • Ferner weist der Kolben 48 an seiner offenen Stirnseite einen radial nach außen ragenden Ringkragen 48b auf, über den der Kolben 48 in der Führungshülse 46 unter Vorspannung gehalten ist.
  • Die Führungshülse 46 wiederum ist zum Beispiel durch Verstemmen oder Verrollen eines an der Aufnahme 44 angeformten Ringbundes 44a in der tassenförmigen Aufnahme 44 unverschiebbar gehalten.
  • Die Dämpfungselemente 42 sind jeweils in Ausnehmungen 34b des ringförmigen Verstellfedertellers 34 und in korrespondierende Ausnehmungen 52a einer ebenfalls ringförmigen, gummielastischen Federauflage 52 eingesetzt und an dem Verstellfederteller 34 befestigt. Die Befestigung kann durch eine Pressverbindung und/oder durch Verstemmen der Ränder der Ausnehmung 34b und/oder durch Schweißverbindungen erfolgen.
  • Die bevorzugt rotationssymmetrischen Ausnehmungen 34b und 52a im Verstellfederteller 34 bzw. in der Federauflage 52 beeinträchtigen die durch die Federauflage 52 bewirkte Dämpfung zwischen der Tragfeder 14 und dem Verstellfederteller 34 mit der Stellmutter 36 nicht.
  • Der Kolben 48 der Dämpfungselemente 42 ist wie ersichtlich so angeordnet, dass dessen Stirnwand 48a bzw. dessen Anschlagfläche die Basisfläche 34a des Verstellfedertellers 34 um ein definiertes Maß a überragt. Dieses Maß a bildet zugleich den Federweg bzw. Abbremsweg der Dämpfungselemente 42.
  • Im Falle des Erreichens des oberen Endanschlages 32a wird der Verstellfederteller 34 über die Dämpfungselemente 42 federnd abgebremst, wobei die Kolben 48 aufgrund deren ausreichenden Freiganges nach unten vollständig in die mit der Anschlagfläche 34a bündigen Aufnahmen 44 eintauchen können und somit den Verstellweg s gemäß 1 nicht begrenzen.
  • Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Dämpfungselemente 42 anstelle in den Verstellfederteller 34 auch in die Stirnwand 32a des Gehäuseteiles 32 des Elektromotors 24 oder in ein anderes, mit dem Verstellfederteller 34 oder der Stellmutter 36 im oberen oder unteren Endanschlagsbereich zusammenwirkendes Bauteil des Stelltriebes 22 integriert sein.
  • Die Dämpfungselemente 42 können zum Beispiel anstelle von Schraubendruckfedern 50 auch Tellerfederpakete aufweisen oder als gummielastische Körper ausgeführt sein, die in der komprimierten Anschlagstellung entsprechend in die korrespondierenden Ausnehmungen eintauchen können.

Claims (10)

  1. Federbein für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stoßdämpfer (12), der einerseits am Fahrzeugaufbau und andererseits an einem Radführungselement abgestützt ist, welchem Stoßdämpfer (12) eine Tragfeder (14) zugeordnet ist, die an einem höhenverstellbaren Verstellfederteller (34) angreift, der zwischen einem oberen und einem unteren Endanschlag (24, 40a) verstellbar ist, wobei zwischen dem Verstellfederteller (34) und den Endanschlägen (24, 40a) zumindest ein energieabsorbierendes Dämpfungselement (42) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Anschlagfläche (32a, 34a) des Verstellfedertellers (34) und/oder der Endanschläge (24) eine gegenüber der Anschlagfläche zurückgesetzte Ausnehmung (34b, 52a) ausgebildet ist, in der das Dämpfungselement (42) angeordnet ist.
  2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (42) in einem unbelasteten Zustand über die Anschlagfläche (32a, 34a) ragt, und in einer Anschlagstellung zumindest teilweise in die Ausnehmung (34b, 52a) eingetaucht ist, und flächenbündig mit der Anschlagfläche (32a, 34a) ausgerichtet ist.
  3. Federbein nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (42) durch einen zur Ausnehmung (34b, 52a) axial verschiebbaren Kolben (48) mit einer Anschlagfläche (48) gebildet ist und dass der Kolben (48) mittels eines eingesetzten Federelementes (50) in Anschlagrichtung beaufschlagt ist.
  4. Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (48) im Querschnitt hutförmig ausgeführt ist und/oder dass das Federelement (50) im Wesentlichen in den Kolben (48) integriert ist.
  5. Federbein nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (48) mittels eines Ringkragens (48b) zur Ausnehmung (34b, 52a) unter federnder Vorspannung durch die Schraubendruckfeder (50) gehalten ist.
  6. Federbein nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (48) in einer zylindrischen Führungshülse (46) verschiebbar gehalten ist, wobei die Führungshülse (46) andererseits in einer in die Ausnehmung (34b, 52a) des Verstellfedertellers (34) eingesetzten, tassenförmigen Aufnahme (44) gehalten ist.
  7. Federbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, über den Umfang des ringförmigen Verstellfedertellers (34) angeordnete Dämpfungselemente (42) in korrespondierenden Ausnehmungen (34b, 52a) des Verstellfedertellers (34) vorgesehen sind.
  8. Federbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Tragfeder (14) und dem ringförmigen Verstellfederteller (34) eine gummielastische Federauflage (52) eingesetzt ist und dass das Dämpfungselement (42) in einer Ausnehmung (34b) des Verstellfedertellers (34) und einer korrespondierenden Ausnehmung (52a) in der Federauflage (52) positioniert ist.
  9. Federbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Tragfeder (14) eine Speicherfeder (16) in Reihe geschaltet ist, die beide an dem mit einer Stellmutter (36) kombinierten Verstellfederteller (34) in gegensinniger Kraftrichtung angreifen.
  10. Federbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Tragfeder (14) und/oder der Speicherfeder (16) ein elektromotorisch betätigter Stelltrieb (22) angeordnet ist, mittels dem der Verstellfederteller (34) axial verschiebbar ist.
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