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Die Erfindung betrifft ein Federbein für ein Kraftfahrzeug mit einem Stoßdämpfer, der einen Zylinder zur Abstützung an einer ersten Fahrwerkskomponente und eine in dem Zylinder axial beweglich geführte Kolbenstange aufweist, wobei ein Anschlagpuffer vorgesehen ist, der einen Anschlagring aufweist.
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Federbeine der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. In der
DE 10 2004 010 804 A1 ist ein Federbein offenbart, das ein Stoßdämpfergehäuse aufweist, in welchem eine mit dem Federbein lagerverbundene Kolbenstange axial beweglich geführt ist, eine Feder, die sich einerseits an einem aufbauseitigen Federbeinlager und andererseits an einem Stoßdämpfergehäuse abstützt und eine Zusatzfeder, die am Federbeinlager angeordnet ist und beim Einfedern eine der Feder gleichgerichtete Kraft aufbaut, wobei an der Zusatzfeder ein Ring zur Filterung von Anregungsfrequenzen angeordnet ist.
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Des Weiteren ist im Stand der Technik zur Begrenzung eines Einfederwegs die Anordnung eines Ringes zwischen einem Zylinder und einem Kolbenstangenlager allgemein bekannt, welcher den Einfederweg des Federbeins begrenzt und verhindert, dass der Zylinder am Kolbenstangenlager anschlägt. Es ist des weiteren allgemein bekannt, einen solchen Ring aus Metall oder aus Kunststoff auszubilden.
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Der entsprechende Ring hat jedoch einen Zielkonflikt zwischen Funktion, Betriebsfestigkeit, Gewicht, Kosten und Bauraum zu erfüllen. Für die Betriebsfestigkeitsanforderung ist bei aus Kunststoff bestehenden Ringen eine relativ dickwandige Ausführung von Nöten, was ein Mehrgewicht und ggf. Platzprobleme mit sich bringt. Eine metallische Ausführung, wie in der
DE 10 2004 010 804 beschrieben, gewährleistet zwar die Funktion, bedingt jedoch ein Mehrgewicht und erhebliche Mehrkosten. Darüber hinaus muss zusätzlich dazu Sorge getragen werden, dass die akustischen Eigenschaften einer entsprechenden Federung mit einem Metallring als Endanschlag akzeptabel sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein bekanntes Federbein dahingehend weiterzuentwickeln, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise überwunden werden. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein Federbein mit einem Anschlagsbegrenzungsring anzugeben, der bei vorgegebenen Eigenschaften möglichst günstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Federbein gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Federbein für ein Kraftfahrzeug weist einen Stoßdämpfer auf, der einen Zylinder und eine in dem Zylinder axial beweglich geführte Kolbenstange besitzt. Der Zylinder ist zur Abstützung an einer ersten Fahrwerkskomponente vorgesehen und die Kolbenstange ist zur Abstützung an einer zweiten Fahrwerkskomponente vorgesehen, welche gegenüber der ersten Fahrwerkskomponente beweglich ist. Der Stoßdämpfer stützt sich im eingebauten Zustand des Federbeins zwischen den beiden Fahrwerkskomponenten ab und bewirkt Federung und Dämpfung der Bewegung der Fahrwerkskomponenten gegeneinander.
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Des Weiteren ist im Rahmen der Erfindung ein Federelement zur Abstützung zwischen den beiden Fahrwerkskomponenten vorgesehen, welches als Schrauben- oder Luftfeder ausgebildet sein kann. Auch auf andere Weise arbeitende Federelemente oder -systeme kommen generell infrage.
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Des Weiteren ist ein Anschlagpuffer vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, die Federrate des Federbeins zur Volleinfederung hin zu erhöhen. Der Anschlagpuffer ist parallel zum Federelement geschaltet.
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An dem Anschlagpuffer ist ein Anschlagring angeordnet, der den maximalen Federweg auf einen definierten Wert begrenzt. Der Anschlagring stützt sich bei Volleinfederung an gegeneinander beweglichen Komponenten des Federbeins ab, beispielsweise an Stoßdämpferzylinder und Kolbenstangenaufnahme.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Anschlagring ein Versteifungselement aufweist. Ein solches Versteifungselement erhöht die Festigkeit des Anschlagrings gegenüber herkömmlichen Anschlagringen. Des Weiteren kann ein solches Versteifungselement die Zugsteifigkeit des Anschlagrings erhöhen. Auf diese Weise lässt sich der Anschlagring auf kostengünstige Weise mit einer ausreichenden Festigkeit angeben, sodass der Anschlagring ein gutes Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis aufweist.
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Gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Anschlagpuffer ein Elastomer enthält oder vollständig aus einem Elastomer besteht. Ein derartiger Anschlagpuffer lässt sich individuell formen und ohne zusätzlichen Platzaufwand in ein Federbein integrieren.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Anschlagpuffer ein geschäumtes Material enthält bzw. aus einem geschäumten Material besteht. Ein derartiger Anschlagpuffer weist ein geringes Gewicht auf.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann der Anschlagpuffer koaxial zur Kolbenstange angeordnet sein. Dies ist eine platzsparende Anordnung, bei der er Anschlagpuffer einerseits aufseiten der Kolbenstangenaufnahme und andererseits an dem Stoßdämpferzylinder, beispielsweise über einen entsprechenden Flansch, abgestützt ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Versteifungselement in den Anschlagring eingebettet sein. Auf diese Weise lässt sich der Anschlagring an den Anschlagflächen aus einem entsprechend weicheren Material ausbilden, sodass beim Anschlag eine geringe Restelastizität vorhanden ist, wodurch beim Anschlag weniger Geräusche verursacht werden. Auch ist die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung des Federbeins in diesem Falle geringer.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Versteifungselement aus Stahl bzw. Federstahl besteht. Ein derartiges Versteifungselement erhöht die Zugsteifigkeit des Anschlagrings und lässt sich verglichen mit komplex geformten vollmetallenen Anschlagringen einfach und kostengünstig fertigen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Versteifungselement ringförmig ausgebildet sein. Ein ringförmiges Versteifungselement erlaubt eine symmetrische Auslegung des Anschlagrings.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Versteifungselement spiralförmig ausgebildet ist, sodass sich eine ausreichende Steifigkeit auch bei höher bauenden Anschlagelementen erreichen lässt.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann der Anschlagring im Übrigen aus Kunststoff bestehen. Im Rahmen dieser Ausgestaltung kann das Versteifungselement beispielsweise als Spritzgussbauteil hergestellt werden, bei dem das Versteifungselement als Einleger umspritzt ist.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:
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1 ein erfindungsgemäßes Federbein in einem Längsschnitt;
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2a eine vergrößerte Darstellung eines Anschlagpuffers mit einem Anschlagring gemäß dem Stand der Technik;
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2b einen Anschlagring gemäß dem Stand der Technik;
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3a einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 mit einem erfindungsgemäßen Anschlagring;
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3b ein erfindungsgemäßer Anschlagring im Querschnitt sowie
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4 eine alternativ Ausgestaltung eines Anschlagrings.
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In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen sind gleiche gleichwirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Federbein 1 dargestellt, das zur Abstützung zwischen einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau und einer ein Rad lagernden, gleichfalls nicht dargestellten Radführungsvorrichtung ausgebildet ist.
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Zur Befestigung des Federbeins 1 am Kraftfahrzeug sind einenends Schraubenbolzen 2 vorgesehen. Das Federbein 1 ist anderenends zum Anschrauben über ein gabelförmiges Verbindungselement 3 an einer Radführungsvorrichtung, z. B. einem Dreieckslenker, ausgebildet.
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Das Federbein 1 weist einen Zylinder 4 auf, in dem ein nicht dargestellter, verschiebbarer Kolben angeordnet ist. Der Kolben ist an einer Kolbenstange 5 angebracht, die an einem Federbeinlager 6 festgelegt ist.
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Eine koaxial zum Zylinder 4 angeordnete Feder 7 ist einerseits am Federbeinlager 6 und andererseits an einem am Zylinder 4 angeordneten Widerlager 12 abgestützt.
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Ein Anschlagpuffer 9 ist koaxial zur Kolbenstange 5 angeordnet. Der Anschlagpuffer 9 besteht aus einem geschäumten Elastomer. Der Anschlagpuffer 9 ist gegen unkontrolliertes axiales Verschieben an dem Federbeinlager 6 festgelegt.
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An dem Anschlagpuffer 9 ist ein erfindungsgemäßer Anschlagring 10 angeordnet. Der Anschlagring 10 weist eine definierte Masse auf und ist in eine umlaufende Nut des Anschlagpuffers 9 eingelegt. An dem Anschlagring 10 ist ein Flansch 11 vorgesehen. Der Flansch 11 führt zu einer hohen Überdeckung zwischen dem Anschlagring 10 und der Anschlagpuffer 9, womit ein fester Sitz des Anschlagring 10 bei hohen dynamischen Kräften gesichert ist. Weitere Details der Ausgestaltung des Anschlagrings 10 sind im Zusammenhang mit nachfolgenden 3a, 3b und 4 erläutert.
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Zwischen dem Anschlagpuffer 9 und dem Zylinder 4 ist in Aufbauruhelage ein Freigang 8 vorgesehen. Dieser Freigang 8 ist so bemessen, dass dieser schon bei kleinen Einfederbewegungen aufgebraucht ist, so dass der Anschlagpuffer 9 der Feder 7 parallel geschaltet ist. Die Feder 7 ist daher relativ weich auslegbar, so dass in Aufbauruhelage ein guter Federungskomfort erreichbar ist. Bei einer Radeinfederung, die größer als der Freigang 8 ist, ist die Federkraft der Feder 7 durch die des Anschlagpuffers 9 verstärkt. Übermäßige Bewegungen des Aufbaus bei Kurvenfahrt, beim Beschleunigen oder Bremsen sind damit wirkungsvoll vermieden.
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Sobald beim Einfedern der Freigang 8 aufgebraucht ist, ist das Stoßdämpfergehäuse 4 über den Anschlagpuffer 9 mit dem Aufbau verbunden.
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2a zeigt einen Ausschnitt aus einem Federbein 1 mit einem Anschlagpuffer 9, an dem ein herkömmlicher, aus dem Stand der Technik bekannten Anschlagring 10 angeordnet ist. Der Anschlagring 10 besteht aus Kunststoff oder aus Metall.
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In 2b ist der aus dem Stand der Technik bekannte Anschlagring 10 separat und in einem Querschnitt dargestellt.
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Der Anschlagring 10 weist einen Flansch 11 auf, der einen sicheren Halt des Anschlagringes 10 am Anschlagdämpfer 9 bewirkt. Der Anschlagring 10 ist abhängig von den an ihn gestellten Anforderungen zu dimensionieren. Die axiale Ausdehnung sowie die Belastbarkeit können von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich sein. Bei der Verwendung von aus Kunststoff bestehenden Anschlagringen ist die radiale Ausdehnung stark abhängig von der axialen Ausdehnung und von den sonstigen Festigkeitsanforderungen.
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Die 3a zeigen einen vergrößerten Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Federbein 1 aus 1. In dieser Ausführungsform weist der Anschlagring 10 einen Stahleinleger 12 auf. Der Stahleinleger 12 ist ringförmig ausgebildet. Der Stahleinleger 12 erhöht die Zugfestigkeit des Anschlagrings 10 und eine Versteifung des Anschlagrings 10.
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Das Versteifungselement 12 besteht aus Federstahl, der Anschlagring 10 im übrigen aus Kunststoff. Das Versteifungselement 12 ist in das Anschlagelement 10 vollständig eingebettet. Der Anschlagring 10 kann im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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3b zeigt den erfindungsgemäßen Anschlagring in einer Schnittdarstellung.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Anschlagrings 10, der eine größere axiale Ausdehnung aufweist, als der in den 1, 3a und 3b dargestellte Anschlagring 10.
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In diesem Falle ist statt eines ringförmigen Einlegers ein spiralförmiger Einleger 13 vorgesehen, der den Anschlagring 10 besser versteifen kann als ein oder mehrere eingelegte Ringe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federbein
- 1.1
- Stoßdämpfer
- 2
- Schraubbolzen
- 3
- Verbindungselement
- 4
- Zylinder
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Federbeinlager
- 7
- Feder
- 8
- Freigang
- 9
- Anschlagpuffer
- 10
- Anschlagring
- 11
- Flansch
- 12
- Stahleinleger
- 13
- spiralförmiger Einleger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004010804 A1 [0002]
- DE 102004010804 [0004]
