-
Die Erfindung betrifft einen Federteller für eine freistehende Tragfeder eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art sowie eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 6 angegebenen Art.
-
Die
US 4,456,282 offenbart eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug. Hierbei ist die den Kraftfahrzeugaufbau abstützende Tragfeder radseitig über einen an einem Radführungselement angeordneten Federteller gelagert. Das Radführungselement ist seinerseits schwenkbar um eine karosserieseitige Drehachse gelagert. Benachbart zur Tragfeder ist zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau ein Dämpfer angeordnet. Da das Radführungselement beim Ein- und Ausfedern eine bogenförmige Bewegung um die karosserieseitige Drehachse ausführt, bildet die Federmittelachse nicht eine Gerade, sondern einen Bogen. Dieser verändert sich zudem ständig mit der jeweiligen Ein- und Ausfederbewegung und kann sogar die Form eines S-Schlages annehmen. Gleichzeitig findet eine „Scherbewegung” der beiden Federaufnahmeflächen zueinander statt. Bei einer „weichen” Fahrwerksauslegung, d. h., die Tragfeder weist nur eine geringe Federkonstante auf, kann aufgrund der beschriebenen bogenförmigen Bewegung sowie der Scherbewegung der Federaufnahmeflächen die Tragfeder ausknicken, so dass die Funktion der Tragfeder nicht mehr gewährleistet wäre.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federteller für eine freistehende Tragfeder eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art sowie eine Radaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 6 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass auch bei einer weichen Auslegung der Tragfeder ein Ausknicken der Tragfeder ausgeschlossen ist.
-
Diese Aufgabe wird jeweils durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen sowie durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 6 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
-
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Gemäß dem Patentanspruch 1 betrifft die Erfindung einen Federteller für eine freistehende Tragfeder eines Kraftfahrzeugs. In bekannter Art und Weise ist die Tragfeder zwischen einem oberen karosserieseitigen und einem unteren radseitigen Auflagepunkt abgestüzt. Radseitig ist dabei die Tragfeder über einem Federteller auf einem Radführungselement gelagert.
-
Erfindungsgemäß ist der Federteller um zwei senkrecht zueinander angeordnete, sich in einem Punkt schneidenden Drehachsen schwenkbar am Radführungselement gelagert. Sich in einem Punkt schneidenden Drehachsens bedeutet, dass die beiden senkrecht zueinander angeordneten Drehachsen des Federtellers einen gemeinsamen Drehpol aufweisen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lagerung des Federtellers kann dieser quasi sphärisch pendeln, so dass sich die Federmittelachse der Tragfeder zwischen dem oberen und dem unteren Auflagepunkt stets als eine Gerade ausbilden kann. D. h., es gibt keinen Bogen oder einen S-Schlag den die Federmittelachse beispielsweise bei einem starren Federteller annehmen könnte und die Feder damit zum Ausknicken anregen würde. Durch den erfindungsgemäßen Federteller ist somit in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die Federhärte der Tragfeder erheblich reduziert werden kann, ohne an die Stabilitätsgrenzen, nämlich die Gefahr des Ausknickens, zu stoßen.
-
Vorzugsweise ist der Federteller derart ausgebildet und die Tragfeder derart angeordnet, dass die Federmittelachse der Tragfeder und die beiden senkrecht zueinander angeordneten Drehachsen des Federtellers sich im Drehpol schneiden. D. h. die drei Achsen weisen einen gemeinsamen Schnittpunkt auf. Diese erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung hat den positiven Effekt, dass zwischen der Federmittelachse und dem Drehpol der beiden Drehachsen kein Hebelarm ausgebildet ist, so dass eine Verkippung des Federtellers ausgeschlossen ist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Federteller derart ausgebildet, dass die untere Federauflage der Tragfeder unterhalb des gemeinsamen Schnittpunktes angeordnet ist. D. h. zwischen der unteren Federauflage im Federteller und dem gemeinsamen Schnittpunkt ist ein Versatzmaß ausgebildet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass sich beim Ein- und Ausfedern ein stabiler quasistatischer Gleichgewichtszustand einstellt.
-
Vorzugsweise ist der Federteller mittels einer Zapfenlagerung schwenkbar um die zwei senkrecht zueinander angeordneten Drehachsen gelagert. Die Ausbildung der Lagerung mittels Zapfenlagerung erweist sich als vorteilhaft, da dies eine kostengünstige Konstruktion darstellt.
-
Vorzugsweise sind dabei die Zapfen als Elastomerlager ausgebildet. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass Gummimetallhülsenlager einpresst sind, oder die Zapfen direkt stoffschlüssig vulkanisiert sind. Dies hat den Vorteil, dass zum einen eine bessere Schwingungsisolierung gegenüber dem Fahrzeugaufbau gewährleistet ist und zum anderen keine Relativbewegung stattfindet, so dass keine störenden (Quietsch-) Geräusche entstehen können.
-
Gemäß Patentanspruch 6 betrifft die Erfindung eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug. In bekannter Art und Weise umfasst die Radaufhängung einen über mehrere Radführungselemente gelagerten Radträger, eine zwischen einem Radführungselement und dem Kraftfahrzeugaufbau angeordnete freistehende Tragfeder, sowie einen benachbart zur Tragfeder, zwischen dem Radträger oder einem Radführungselement und dem Kraftfahrzeugaufbau angeordneten Dämpfer.
-
Erfindungsgemäß ist hierbei die Tragfeder mit einem Federteller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auf dem Radführungselement gelagert. Aufgrund der bereits oben genannten Ausgestaltung des Federtellers ist nunmehr sichergestellt, dass auch bei einer weichen Fahrzeugauslegung ein Ausknicken der Tragfeder erfolgreich verhindert wird.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Radaufhängung zudem eine parallel zur Tragfeder wirksame Speicherfeder sowie einen elektrischen Steller zur Beeinflussung der Speicherfeder. D. h., der Kraftfahrzeugaufbau ist über die Tragfeder und der Speicherfeder abgestützt und über den Steller können Stellkräfte zur Radlaständerung eingestellt werden. Es handelt sich somit um ein teiltragendes, elektrisches, aktives Fahrwerk. Um die physikalischen Voraussetzungen für ein Zusammenspiel von Speicherfeder und Tragfeder zu ermöglichen, muss die Federhärte der Tragfeder also entsprechend verringert werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Federtellers ist dies nunmehr ohne weiteres möglich; die Gefahr des Ausknickens aufgrund verringerter Federhärte besteht nun nicht mehr.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
-
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
-
In der Zeichnung bedeutet:
-
1 das Systemprinzip einer teiltragenden, elektrischen, aktiven Radaufhängung;
-
2 eine schematische Darstellung des Ausknickvorgangs beim Einfedern der Tragfeder bei einer Radaufhängung nach dem Stand der Technik, und
-
3 eine schematische Darstellung einer Radaufhängung bei der die Tragfeder mittels eines erfindungsgemäßen Federtellers gelagert ist.
-
1 zeigt mehr oder minder schematisch das Systemprinzip einer insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten teiltragenden, elektrischen, aktiven Radaufhängung.
-
Ein Kraftfahrzeugaufbau 12 stützt sich über eine Tragfeder 14 und eine Speicherfeder 16 auf einem Rad 18 ab. Zudem ist benachbart zur Tragfeder 14 zwischen Kraftfahrzeugaufbau 12 und Rad 18 ein Schwingungsdämpfer 20 angeordnet. Die Federeigenschaften des Rades 18 ist durch die Radfeder 22 dargestellt.
-
Ein elektrischer Steller 24 wirkt auf die Speicherfeder 16 und kann diese gesteuert aufziehen oder entspannen. D. h., mittels der Baugruppen Speicherfeder 16 und dem Steller 24 können Stellkräfte zur Radlaständerung eingestellt werden. Um dies zu ermöglichen, weist die Tragfeder 14 eine im Vergleich zu einer konventionellen Radaufhängung 10 geringere Federkonstante auf.
-
Die geringe Federkonstante kann, wie aus 2 ersichtlich unter Umständen zu Problemen führen.
-
Wie aus 2 zu entnehmen ist, ist von der Radaufhängung 10 der Übersichtlichkeit halber lediglich die Tragfeder 14 dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Schraubendruckfeder. Auf eine Darstellung der Speicherfeder 16 und des Stellers 24 wurde verzichtet.
-
Die Tragfeder 14 ist zwischen einem Radführungselement 26 und dem Kraftfahrzeugaufbau 12 angeordnet. In bekannter Art und Weise ist das Radführungselement 26 schwenkbar um eine karosserieseitige Drehachse 28 gelagert.
-
Aufgrund der Schwenkbewegung des Radführungselements 26 beim Ein- bzw. Ausfedern um die karosserieseitige Drehachse 28, bildet die Federmittelachse 30 nicht eine Gerade, sondern einen Bogen. Dieser verändert sich zudem ständig mit der jeweiligen Ein- und Ausfederbewegung und kann, wie in 2 gezeigt, die Form eines S-Schlages annehmen. Gleichzeitig findet eine Scherbewegung der unteren Federauflagefläche 32 und der oberen Federauflagefläche 34 zueinander statt. Diese kann letztlich zum Ausknicken der Schraubendruckfeder 14 führen. D. h., bei fortschreitender Einfederbewegung des Radführungselements 26 hebt die Schraubendruckfeder 14 vollständig von der unteren Federunterlage 32 ab, so dass die Federfunktion nicht mehr gewährleistet ist.
-
Hier nun setzt die Erfindung ein.
-
Gemäß 3 ist die Schraubendruckfeder 14 über einen speziellen Federteller 100 auf dem Radführungselement 26 gelagert.
-
Der Federteller 100 ist dabei über zwei senkrecht zueinander angeordneten Drehachsen 110, 120 schwenkbar am Radführungselement 26 gelagert. Die beiden Drehachsen 110, 120 schneiden sich dabei in einem gemeinsamen Punkt, d. h. die beiden Drehachsen 110, 120 weisen einen gemeinsamen Drehpol 130 auf
-
Wie 3 weiter zu entnehmen ist, ist hierbei der Federteller 100 derart angeordnet, dass die Federmittelachse 30 und die beiden senkrecht zueinander angeordneten Drehachsen 110, 120 sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt 140 schneiden. Zudem ist, wie 3 weiter zu entnehmen ist, die untere Federauflage 32 um ein Maß c versetzt unterhalb zu dem gemeinsamen Schnittpunkt 140 angeordnet.
-
Aufgrund dieser speziellen erfindungsgemäßen Ausgestaltung bzw. Lagerung des Federtellers 100 bildet sich die Federmittelachse 30 stets als eine Gerade zwischen der unteren und oberen Federauflagefläche 32, 34 aus.
-
Folglich ist die Tragfeder 14 nun weitgehend frei von jeglichen Störeinflüssen und kann nicht mehr Ausknicken. Weiterhin ist durch die um das Maß c versetzte Anordnung der unteren Federunterlage 32 ein stabiler quasistatischer Gleichgewichtszustand sichergestellt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Radaufhängung
- 12
- Kraftfahrzeugaufbau
- 14
- Tragfeder/Schraubendruckfeder
- 16
- Speicherfeder
- 18
- Rad
- 20
- Dämpfer
- 22
- Radfeder
- 24
- Steller
- 26
- Radführungselement
- 28
- karosserieseitige Drehachse des Radführungselements
- 30
- Federmittelachse
- 32
- untere Federauflagefläche
- 34
- obere Federauflagefläche
- 100
- Federteller
- 110
- Drehachse
- 120
- Drehachse
- 130
- Drehpol
- 140
- gemeinsamer Schnittpunkt
- C
- Versatzmaß
-
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
-
