DE10236591A1

DE10236591A1 - Vorrichtung zum Verändern der Federrate

Info

Publication number: DE10236591A1
Application number: DE2002136591
Authority: DE
Inventors: Walter Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-08-10
Also published as: DE10236591B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Federrate an Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit einer ersten Tragfeder und einem gummielastischen Anschlagpuffer als Zusatzfeder, wobei der Anschlagpuffer mittels einer Verstelleinheit, abhängig von definierten Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges, zeitlich früher oder später in Wirkung bringbar ist. Eine komfortable und hinsichtlich des Gesamtfederweges der Radaufhängung nicht einschränkende Auslegung wird erzielt, indem der Anschlagpuffer mit einer weiteren Feder kombinierbar ist, deren Federrate zumindest anfangs gleich oder härter als die des Anschlagpuffers ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Federrate an Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung zeigt die DE 199 35 865 A1 , bei der bei einer Radaufhängung mit einem Teleskop-Stoßdämpfer und einer Gasdruckfeder als Tragfeder ein auf dem Dämpferrohr axial verschiebbarer Anschlagteller mit einem gummielastischem Anschlagpuffer zusammenwirkt. Damit gelingt es, durch entsprechendes Ausfahren des Anschlagtellers gegen den Anschlagpuffer die Federrate z. B. beim Durchfahren von Kurven an den kurvenäußeren Rädern zu erhöhen und damit der Wankneigung des Kraftfahrzeuges entgegen zu wirken. Zwangsweise damit verbunden ist aber eine Verkürzung des Federweges an der Radaufhängung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die ohne Federwegverkürzung und bei geringem baulichen Mehraufwand die Veränderung der Federrate bereitstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Anschlagpuffer mit einer weiteren Feder kombiniert ist, deren Federrate zumindest anfangs gleich oder härter als die des Anschlagpuffers ist. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird quasi das Anschlagteil für den Anschlagpuffer ebenfalls zur Feder, die jedoch bevorzugt in einem stetigen Übergang der Federrate bis zu einem endgültigen Blockieranschlag wirkt. Mit der vorgeschlagenen Kombination ist eine hervorragende Abstimmung der gewünschten Federraten gegeben, deren Verlauf bevorzugt progressiv ausgelegt ist. Trotzdem bleibt der konstruktiv vorgegebene, vollständige Federweg der Radaufhängung erhalten.

Obwohl die weitere Feder theoretisch mit dem Anschlagpuffer hintereinander geschaltet eine Baueinheit bilden kann, wird bevorzugt vorgeschlagen, die weitere Feder zwischen einer Verstelleinrichtung und einem Anschlagteller für den Anschlagpuffer anzuordnen, weil damit konstruktiv größere Freiheitsgrade in der Auslegung der Bauteile gegeben sind.

Ferner kann die weitere Feder in baulich besonders günstiger Weise als eine einfache Schraubendruckfeder um das Zylinderrohr eines Teleskop-Stoßdämpfers und der Anschlagpuffer um dessen Dämpferstange positioniert sein. Dies ergibt eine kostengünstige Konstruktion, die die Verwendung herkömmlicher Bauteile wie beispielsweise des Anschlagpuffers und des Teleskop-Stoßdämpfers ermöglicht und den in Kraftfahrzeugen zur Verfügung stehenden Einbauverhältnissen Rechnung trägt.

Der Anschlagteller der Verstelleinrichtung kann bevorzugt und in an sich bekannter Weise auf der Dämpferstange des Stoßdämpfers verschiebbar geführt sein; zudem kann die weitere Feder an einem Federteller abgestützt sein, der auf dem Dämpferrohr axial verschiebbar geführt und hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch verstellbar ist. Daraus resultiert eine kompakte und im Fahrbetrieb robuste Konstruktion der Verstelleinrichtung.

Zur Erzielung einer schnellen Verstellbarkeit bzw. Veränderung der Federrate kann der axial verschiebbare Federteller über ein Kugelumlaufsystem mit einer Kugelmutter elektromotorisch verstellbar sein, wie sie beispielsweise in der vorgenannten DE 199 35 865 A1 beschrieben ist.

Des weiteren wird vorgeschlagen, die weitere Feder und deren axiale Führung mittels einer mit dem Anschlagteller verbundenen Manschette nach außen abzudichten, um einen störungsfreien Betrieb der Verstelleinrichtung über einen langen Betriebszeitraum des Kraftfahrzeuges sicherzustellen.

Schließlich kann die wirksame Länge der weiteren Feder etwa deren maximalem Verstellweg entsprechen. Damit bleibt bei geringem baulichem Aufwand etwa der gleiche Federweg in der Radaufhängung erhalten, als dies ohne der weiteren Feder und der Verstelleinrichtung der Fall wäre.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Vorrichtung zum Verändern der Federrate einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges mit einem Teleskop-Stoßdämpfer, einem als Zusatzfeder wirkenden Anschlagpuffer und einer weiteren, axial verstellbaren Feder; und
2 ein Kraft-Weg-Diagramm der Vorrichtung gemäß 1 bei ausgefahrenem und nicht ausgefahrenem Anschlagteller der weiteren Feder.
Die 1 zeigt einen Teleskop-Stoßdämpfer 10 als Teil einer nicht dargestellten Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges, der z. B. an seiner oberen Lager stelle 12 an der nicht dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeuges und an seiner unteren Lagerstelle 14 an einem Lenker der Radaufhängung angelenkt sein kann. Die Lagerstelle 12 ist dabei an der Kolbenstange 16 und die Lagerstelle 14 am Dämpferrohr 18 des Stoßdämpfers 10 ausgebildet. Der Stoßdämpfer 10 ist soweit nicht beschrieben herkömmlicher Bauart.
Innerhalb der nicht dargestellten Radaufhängung oder ggf. um den Stoßdämpfer 10 herum ist eine Tragfeder (z. B. eine Gasdruckfeder oder eine Schraubendruckfeder) vorgesehen, die jedoch nicht dargestellt ist.
Ferner ist an der Kolbenstange 16 des Stoßdämpfers 10 ein gummielastischer Anschlagpuffer 20 angeordnet, der mit einem verschiebbar auf der Kolbenstange 16 geführtem Anschlagteller 22 zusammenwirkt. Der Anschlagteller 22 liegt in seiner eingefahrenen Position über eine elastische Dämpferscheibe 24 an der betreffenden Stirnwand des Dämpferrohres 18 an.
An dem Anschlagteller 22 liegt eine um das Dämpferrohr 18 herum angeordnete Schraubendruck-Feder 26 an, die andererseits mit einem auf dem Dämpferrohr 18 verschiebbar geführtem Federteller 28 abgestützt ist.
Der Federteller 28 ist Funktionsteil einer axial wirkenden Verstelleinrichtung 30, die sich aus einer äußeren Führungsbüchse 32 und einer inneren Kugelmutter 34 und mit in entsprechenden Kugelbahnen befindlichen Kugeln (nicht näher dargestellt) zusammensetzt. Hinsichtlich der detaillierten Konstruktion der Verstelleinrichtung 30 wird auf die vorgenannte DE 199 35 865 A1 hingewiesen. Die Kugelmutter 34 ist über den büchsenförmigen Führungsabschnitt 36 fest mit dem Federteller 28 verbunden, so dass bei einem elektromotorischen Verdrehen der Kugelmutter 34 der Federteller 28 axial verstellbar bzw. auf der Zeichnung 1 nach oben ausfahrbar ist.
Der Elektromotor zur Verstellung der Kugelmutter 34 kann wie in der vorgenannten DE 199 35 865 A1 ebenfalls um das Dämpferrohr 18 angeordnet sein und über eine nicht dargestellte elektronische Fahrwerksregelung bei definierten Fahrsituationen den Anschlagteller 22 entsprechend ausfahren.
Die Schraubendruck-Feder 26 ist härter ausgelegt als die Federrate des Anschlagpuffers 20 bei Beginn dessen Verformung. Die Feder 26 kann beispielsweise in vorgespanntem Zustand verbaut sein. Deren Federweg s (Weg vom voll ausgefahrenem Zustand bis zum Anschlag des Anschlagtellers 22 am Dämpferrohr 18) ist etwa gleich dem vorgegebenen Verstellweg der Verstelleinrichtung 30. Im übrigen ist die Feder 26 mittels einer ringförmigen, elastischen Manschette 38 nach außen abgedichtet, wobei die Manschette 38 an dem Anschlagteller 22 und an dem Federteller 28 entsprechend befestigt ist.
Gemäß dem Kraft-Weg-Diagramm der 2 verhält sich die Federkraft F über dem Federweg s bei eingefahrenem Anschlagteller 22 entsprechend der ausgezogenen Linie, wobei der Federkraftanstieg in an sich bekannter Weise nur durch die Federrate des Anschlagpuffers 20 bewirkt ist. Die Feder 26 ist unwirksam, da der Anschlagteller 22 am Dämpferrohr 18 abgestützt ist. Der Anschlagpuffer 20 wirkt somit in erster Linie als Durchschlagsicherung bei sehr hohen (dynamischen) Radlasten.
Bei mittels der Verstelleinrichtung 30 ausgefahrenem Anschlagteller 22 (z. B. zur Wankabstützung der Karosserie des Kraftfahrzeuges beim Durchfahren von Kurven) kommt die Feder 26 zusätzlich zur Wirkung und es ergibt sich ein Federkraftanstieg F, dessen Abweichung aus der gestrichelten Linie der 2 ersichtlich ist.
Der Federkraftanstieg F über den Federweg s erfolgt nun zeitlich früher mit Bezug zum Gesamtfederweg der Radaufhängung (nicht dargestellt) und mit einem komfortableren, weniger steilen Anstieg, weil sich zunächst die Federraten des Anschlagpuffers 20 und der Feder 26 addieren bzw. zu einer vorgegebenen Federrate (gestrichelte Linie) überlagern. Erst wenn die weitere Feder 26 den vorgegebenen Federweg s (Einfedern des Anschlagtellers 20 bis zum Anschlag am Dämpferrohr 18) durchlaufen hat, geht bei einer weiter zunehmenden Radlast auch der Anschlagpuffer 20 auf Block (Endlinie des Diagramms).

Claims

Vorrichtung zum Verändern der Federrate an Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit einer ersten Tragfeder und einem gummielastischen Anschlagpuffer als Zusatzfeder, wobei der Anschlagpuffer mittels einer Verstelleinheit abhängig von definierten Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges zeitlich früher oder später in Wirkung bringbar ist, dadurch gekenn zeichnet, dass der Anschlagpuffer (20) mit einer weiteren Feder (26) kombinierbar ist, deren Federrate zumindest anfangs gleich oder härter als die des Anschlagpuffers (20) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Feder (26) zwischen einer Verstelleinrichtung (30) und einem Anschlagteller (22) für den Anschlagpuffer (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) in der eingefahrenen Position der Verstelleinrichtung (30) unwirksam ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Feder als eine Schraubendruckfeder (26) um das Zylinderrohr (18) eines Teleskop-Stoßdämpfers (10) und der Anschlagpuffer (20) um dessen Dämpferstange (16) positioniert ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagteller (22) der Verstelleinrichtung (30) auf der Dämpferstange (16) des Stoßdämpfers (10) verschiebbar geführt ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagteller (22) in der eingefahrenen Position der Verstelleinrichtung (30) am Dämpferrohr (18) des Stoßdämpfers (10) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Feder (26) an einem Federteller (28) abgestützt ist, der auf dem Dämpferrohr (18) axial verschiebbar geführt und hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verschiebbare Federteller über ein Kugelumlaufsystem mit einer Kugelmutter elektromotorisch verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Feder (26) und deren axialer Führungsabschnitt (36) mittels einer mit dem Anschlagteller (22) verbundenen Manschette (38) nach außen abgedichtet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge der weiteren Feder (26) etwa deren maximalem Verstellweg entspricht.