DE102011086887A1

DE102011086887A1 - Gefederte Abstützung für ein Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE102011086887A1
Application number: DE102011086887A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Gielisch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2013-05-23

Abstract

Nach der Erfindung besteht eine gefederte Abstützung für ein Fahrzeugrad mindestens aus einem Dämpfer und aus einer Tragfeder, die sich zwischen zwei Federtellern erstreckt, wovon ein erster zusätzlich eine zur Tragfeder in Reihe geschaltete, schwächere Helperfeder abstützt, die sich letztlich über einen weiteren Federteller an der Karosserie des Fahrzeugs oder an einem Dämpferzylinder des Dämpfers abstützt und die so bemessen ist, dass ihre Windungen unter der Radlast des Fahrzeugs auf Block gedrückt werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste und der weitere Federteller in axialer Richtung sich zueinander erstreckende Abstützflächen aufweisen, die sich aneinander abstützen bevor einzelne Windungen der Helperfeder auf Block gedrückt werden. Durch die, aufgrund der sich abstützenden Federteller in ihrer Komprimierbarkeit eingeschränkte, weiche Helperfeder, wird, entsprechend einer auf Block gedrückten Helperfeder, nur der Ausfederweg des Rades größer, was die Traktion bei von der Fahrbahn abhebendem Fahrzeugrad verbessert. Gleichzeitig wird das auf Block gehen der Windungen der Helperfeder verhindert, was Geräusche, Lackbeschädigung und letztendlich auch Korrosion vermeidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine gefederte Abstützung für ein Fahrzeugrad nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Bekannt sind unterschiedliche Arten von gefederten Fahrzeugradaufhängungen, zum Beispiel über Federbeine an einer Fahrzeugkarosserie. Bei mehrspurigen Fahrzeugen wird an gelenkten Rädern zumeist das so genannte Mc-Pherson-Federbein verbaut, bei dem 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. 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. Besonders bei Sportfahrwerken wurde aber festgestellt, dass eine harte Tragfeder bei Radlast null, das heißt, bei von der Fahrbahn abhebendem Rad, die Traktion mit der Fahrbahn weniger schnell wieder aufnimmt als bei der Verwendung einer weichen Tragfeder. Letzteres schränken aber der vorhandene Federweg bei den auftretenden großen Kräften ein. Aus diesem Grund werden im Sportwagenbereich so genannte Helperfedern üblicherweise so eingesetzt, dass sie als Feder mit gegenüber der Tragfeder kleinerer Federkonstante mit dieser in Reihe geschaltet sind und so die Gesamtfederkonstante der Radfederung verkleinern. Die EP 0 446 338 B1 beschreibt unter anderem solche Radaufhängungen. Es werden im Sportfahrwerkbereich so weiche Helperfedern verwendet, dass diese unter gewöhnlicher Radlast im eingefederten Zustand auf Block gehen, das heißt, metallischen Kontakt zwischen den Windungen haben und daher nicht weiter einfedern können. Der Kontakt zwischen den Helperfeder-Windungen kann Geräusche verursachen und die Korrosionsschutz-Oberfläche der Helperfeder beschädigen.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gefederte Abstützung für ein Fahrzeugrad mit einer Helperfeder bereitzustellen, bei der oben genannte Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
Nach der Erfindung besteht eine gefederte Abstützung für ein Fahrzeugrad mindestens aus einem Dämpfer und aus einer Tragfeder, die sich zwischen zwei Federtellern erstreckt, wovon ein erster zusätzlich eine zur Tragfeder in Reihe geschaltete, schwächere Helperfeder abstützt, die sich letztlich über einen weiteren Federteller an der Karosserie des Fahrzeugs oder an einem Dämpferzylinder des Dämpfers oder an einem Fahrwerkslenker abstützt und die so bemessen ist, dass ihre Windungen unter der Radlast des Fahrzeugs auf Block gedrückt werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste und der weitere Federteller in axialer Richtung sich zueinander erstreckende Abstützflächen aufweisen, die sich aneinander abstützen bevor einzelne Windungen der Helperfeder auf Block gedrückt werden.
Eine solche Gestaltung der der Helperfeder zugeordneten Federteller hat den Vorteil, dass bevor sich einzelne Windungen der Helperfeder beim Einfedern berühren, ein Endanschlag über die Federteller wirksam wird und so die Federwindungen der Helperfeder nicht gegenseitig miteinander in Kontakt kommen. Dies verhindert daraus sich ergebende Geräusche und Beschädigungen.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Federteller und der weitere Federteller jeweils aus einem inneren Kreiszylinder mit einem umlaufenden Rand zur Abstützung der Tragfeder bzw. der Helperfeder bestehen, wobei für jede Feder eine elastomere Federunterlage auf den umlaufenden Rand aufgebracht ist. Vorteilhafterweise sind die Federteller dadurch auf einfache Weise herzustellen und zu montieren.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass die Abstützflächen so ausgebildet sind, dass sich diese beim aufeinander treffen zueinander um die Einfederachse zentrieren. Dies kann vorteilhafterweise dadurch bewirkt werden, dass die sich gegenüberliegenden kreisringförmigen Auflageflächen der inneren Kreiszylinder von erstem und weiterem Federteller, miteinander korrespondierend, keilförmig angeschrägt sind und sich so beim Aufeinandertreffen gegenseitig zentrieren.
Insbesondere auf einfache Weise und platzsparend ausgebildet ist eine solche gefederte Abstützung für ein Fahrzeugrad, wenn der Dämpfer von Tragfeder und Helperfeder umgeben ist und sich die Tragfeder am Dämpferzylinder über den zweiten Federteller abstützt, wobei der der Tragfeder und der Helperfeder zugeordnete erste Federteller über eine in Axialrichtung verschiebliche Lagerung am Dämpferzylinder zwischen Tragfeder und Helperfeder festgelegt ist und eine Kolbenstange des Dämpfers und der weitere Federteller der Helperfeder letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt sind.
Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass sich die elastomere Federunterlage für die Helperfeder auf dem ersten Federteller in radialer Richtung sowohl über den umlaufenden Rand als auch über den inneren Kreiszylinder erstreckt und so einen Endanschlagpuffer zwischen erstem und weiterem Federteller bildet, was das Aufeinanderschlagen der Anschlagflächen der inneren Kreiszylinder der beiden Federteller dämpft. Wenn dann die elastomere Federunterlage für die Helperfeder, die den Endanschlagpuffer zwischen erstem und weiterem Federteller über dem inneren Kreiszylinder bildet, dort ebenfalls entsprechend keilförmig ausgebildet ist, wird vorteilhafterweise trotz Dämpfung die Zentrierung weiterhin ermöglicht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung auf das wesentliche beschränkt dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Teil-Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße gefederte Fahrzeugradabstützung.
Nicht dargestellt in der Figur ist ein Radführungsglied eines Rades eines mehrspurigen Kraftfahrzeugs, da dieses wie im bekannten Stand der Technik üblich gestaltet ist. Dies gilt auch für den Dämpfer und die gegenüberliegende Abstützung an der Karosserie des Kraftfahrzeugs.
Die vorliegende Erfindung befasst sich vorwiegend mit der gefederten Abstützung eines nicht gezeichneten Fahrzeugrads, das zum Beispiel in Richtung einer teilweise eingezeichneten strichpunktieren Linie, als Einfederachse 1, einfedert. Weitere Bestandteile sind unter anderem eine Tragfeder 2, die sich zwischen einem ersten 7 und einem nicht gezeichneten zweiten Federteller erstreckt und welcher ein nicht gezeichneter Dämpfer, siehe oben, parallel geschaltet ist. Dabei ist der Dämpfer entweder separat gelagert oder wie bei einem Federbein von Tragfeder 2 und Helperfeder 5 umgeben und der zweite Federteller ist dann an einem nicht gezeichneten Dämpferzylinder fest angebracht.
Über die Tragfeder 2 ist also eine nicht gezeichnete Karosserie auf einem nicht gezeichneten Radführungsglied federnd abgestützt. Der Abstützbereich der Karosserie kann bei einem Federbein als Federbeindom geformt sein.
Ein nicht gezeichnetes Elastomerelement mit einer Durchtrittsöffnung für eine Kolbenstange des Dämpfers verbindet dann die Karosserie mit der Kolbenstange, indem diese über ein nicht gezeichnetes Wälzlager im Elastomerelement drehbar gelagert ist, gesichert durch eine auf das freie Ende der Kolbestange aufgeschraubte, nicht gezeichnete Zentralmutter. Das entsprechende Gegenlager hierzu wird durch einen umlaufenden Rand 3 eines weiteren Federtellers 4 für die Helperfeder 5 gebildet, der sich ebenfalls über das Elastomerelement an der Karosserie abstützt. Die Helperfeder 5 wiederum sitzt auf ihrer gegenüberliegenden Seite auf einem umlaufenden Rand 6 des ersten Federtellers 7, der im Falle eines Federbeins durch eine nicht gezeichnete axial verschiebliche Lagerung an dem nicht gezeichneten Dämpferzylinder zwischen Tragfeder 2 und Helperfeder 5 festgelegt ist. Im Falle einer seperaten Abstützung von Tragfeder 2 und Dämpfer kann sich die Tragfeder 2 an einem nicht gezeichneten Fahrwerkslenker über den zweiten Federteller abstützen, wobei der der Tragfeder 2 und der Helperfeder 5 zugeordnete erste Federteller 7 zwischen diese eingebracht und der weitere Federteller 4 der Helperfeder 5 letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt ist.
Die Helperfeder 5 ist schwächer als die Tragfeder 2, das heißt deren Federkonstante ist kleiner, wobei diese so gewählt ist, dass die Windungen der Helperfeder 5 unter der Radlast des Fahrzeugs auf Block gedrückt würden, wenn der erste und der weitere Federteller 7, 4 keine sich in axialer Richtung zueinander erstreckenden Abstützflächen 9, 10 besäßen, die sich aneinander abstützen bevor eben einzelne Windungen der Helperfeder 5 auf Block gedrückt werden. Diese kreisringförmigen Abstützflächen 9, 10 sind am ersten und am weiteren Federteller 7, 4 an sich gegenüberliegenden, inneren Kreiszylindern 11, 12 ausgebildet, indem diese miteinander korrespondierend keilförmig angeschrägt sind, wodurch sie sich beim Aufeinandertreffen gegenseitig um die Einfederachse 1 zentrieren. Zur Abstützung der Tragfeder 2 bzw. der Helperfeder 5 besitzen der erste Federteller 7 und der weitere Federteller 4 die um die inneren Kreiszylinder 11, 12 umlaufenden Ränder 6, 3. Diese sind in Richtung jeder Feder 2, 5 mit jeweils einer elastomeren Federunterlage 14, 15, 16 belegt, wobei sich die elastomere Federunterlage 15 für die Helperfeder 5 auf dem ersten Federteller 7 in radialer Richtung sowohl über den umlaufenden Rand 6, als auch über den inneren Kreiszylinder 11 erstreckt und so einen Endanschlagpuffer 17 zwischen erstem und weiterem Federteller 7, 4 bildet. Über dem inneren Kreiszylinder 11 des ersten Federtellers 7 ist der Endanschlagpuffer 17 ebenfalls entsprechend keilförmig ausgebildet.
Durch die, aufgrund der sich gegenseitig abstützenden Federteller 7, 4, in ihrer Komprimierbarkeit eingeschränkte, weiche Helperfeder 5, wird, entsprechend einer auf Block gedrückten Helperfeder, nur der Ausfederweg des Rades größer, was die Traktion bei von der Fahrbahn abhebendem Fahrzeugrad verbessert. Gleichzeitig wird das auf Block gehen der Windungen der Helperfeder 5 verhindert, was Geräusche, Lackbeschädigung und letztendlich auch Korrosion vermeidet.
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

EP 0446338 B1 [0002]

Claims

Gefederte Abstützung für ein Fahrzeugrad, mindestens bestehend aus einem Dämpfer und aus einer Tragfeder (2), die sich zwischen zwei Federtellern erstreckt, wovon ein erster (7) zusätzlich eine zur Tragfeder (2) in Reihe geschaltete, schwächere Helperfeder (5) abstützt, die sich letztlich über einen weiteren Federteller (4) an einer Karosserie des Fahrzeugs oder an einem Dämpferzylinder eines Dämpfers oder an einem Fahrwerkslenker abstützt und die so bemessen ist, dass ihre Windungen unter der Radlast des Fahrzeugs auf Block gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (7) und der weitere Federteller (4) in axialer Richtung sich zueinander erstreckende Abstützflächen (9, 10) aufweisen, die sich aneinander abstützen bevor einzelne Windungen der Helperfeder (5) auf Block gedrückt werden.
Gefederte Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützflächen (9, 10) so ausgebildet sind, dass sich diese beim Aufeinandertreffen gegenseitig um eine Einfederachse (1) zentrieren.
Gefederte Abstützung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer von Tragfeder (2) und Helperfeder (5) umgeben ist und sich die Tragfeder (2) am Dämpferzylinder über den zweiten Federteller abstützt, wobei der der Tragfeder (2) und der Helperfeder (5) zugeordnete erste Federteller (7) über eine in Axialrichtung verschiebliche Lagerung am Dämpferzylinder zwischen Tragfeder (2) und Helperfeder (5) festgelegt ist und eine Kolbenstange des Dämpfers und der weitere Federteller (4) der Helperfeder (5) letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt sind.
Gefederte Abstützung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer außerhalb von Tragfeder (2) und Helperfeder (5) angebracht ist und sich die Tragfeder (2) an einem Fahrwerkslenker über den zweiten Federteller abstützt, wobei der der Tragfeder (2) und der Helperfeder (5) zugeordnete erste Federteller (7) zwischen Tragfeder (2) und Helperfeder (5) eingebracht und der weitere Federteller (4) der Helperfeder (5) letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt ist.
Gefederte Abstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Federteller (7) und der weitere Federteller (4) jeweils aus einem inneren Kreiszylinder (11, 12) mit einem umlaufenden Rand (6, 3) zur Abstützung der Tragfeder (2) bzw. der Helperfeder (5) bestehen.
Gefederte Abstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf einen umlaufenden Rand (3, 6) eines Federtellers (4, 7) eine elastomere Federunterlage (14, 15, 16) aufgebracht ist.
Gefederte Abstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die elastomere Federunterlage (16) für die Helperfeder auf dem ersten Federteller (7) in radialer Richtung sowohl über den umlaufenden Rand (6), als auch über den inneren Kreiszylinder (11) erstreckt und so einen Endanschlagpuffer (17) zwischen erstem (7) und weiterem Federteller (4) bildet.
Gefederte Abstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sich gegenüberliegenden kreisringförmigen Abstützflächen (9, 10) der inneren Kreiszylinder (11, 12) von erstem (7) und weiterem Federteller (4), miteinander korrespondierend, keilförmig angeschrägt sind und sich so beim Aufeinandertreffen gegenseitig zentrieren.
Gefederte Abstützung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomere Federunterlage (16) für die Helperfeder (5), die zwischen den inneren Kreiszylindern (11, 12) den Endanschlagpuffer (17) zwischen erstem (7) und weiterem Federteller (4) bildet, dort ebenfalls entsprechend keilförmig ausgebildet ist.