DE10249119B4 - Shock absorber suspension for vehicles - Google Patents

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Abstract

Dämpferbein-Radaufhängung für Fahrzeuge, mit einem hydraulischen Schwingungsdämpfer (3), auch Stoßdämpfer (3) genannt, dessen unteres Dämpferrohrende mit einem Radträger (2) des ihm zugeordneten Rades (1) verbunden ist und dessen Kolbenstange (3a) mit ihrem freien Ende letztlich am Fahrzeugaufbau abgestützt ist, sowie mit einem gelenkig am Radträger (2) befestigten Querlenker (4), der mit seinem anderen Ende schwenkbar letztlich am Fahrzeugaufbau abgestützt ist und der ein den Aufbau tragendes Federelement (7) trägt, wobei an das Dämpferrohr (3b) des abseits des Federelements (7) angeordneten Stoßdämpfers (3) über einen Hebelarm (5) eine Federkraft (FK) angelegt ist, die zur zumindest teilweisen Kompensation eines durch die Radaufstandskraft (FA) auf den Stoßdämpfer (3) einwirkenden Biegemoments (MB) ein diesen Biegemoment (MB) entgegen gerichtetes sog. Kompensationsmoment (MK) hervorruft, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) am Endbereich einer am oder im Querlenker (4) gelagerten Wippe (8) abgestützt ist, die mit ihrem anderen, bezüglich einer Wippachse (9) gegenüberliegenden Endbereich auf den Hebelarm...Damper strut wheel suspension for vehicles, with a hydraulic vibration damper (3), also called shock absorber (3), the lower end of the damper tube is connected to a wheel carrier (2) of the wheel (1) assigned to it and whose piston rod (3a) is ultimately connected to its free end is supported on the vehicle body, and with a transverse link (4) which is articulated to the wheel carrier (2) and which is ultimately pivotably supported at its other end on the vehicle body and which carries a spring element (7) that supports the body, with the damper tube (3b) of the shock absorber (3) arranged away from the spring element (7), a spring force (FK) is applied via a lever arm (5), which is used to at least partially compensate for a bending moment (MB) acting on the shock absorber (3) by the wheel contact force (FA) This bending moment (MB) causes so-called compensation moment (MK) directed in the opposite direction, characterized in that the spring element (7) at the end region of a on or in the transverse link (4) g mounted rocker (8) is supported, which with its other, with respect to a rocker axis (9) opposite end area on the lever arm ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampferbein-Radaufhängung nach dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 1 430 586 B und der DE 39 38 773 C2 insbesondere auf die US 4 779 893 A verwiesen.The invention relates to a damper-wheel suspension according to the preamble of the single claim. The technical environment is next to the DE 1 430 586 B and the DE 39 38 773 C2 especially on the US 4,779,893 A directed.

Bei den im Fahrzeugbau bekannten Federbeinachsen hat der im Federbein integrierte Schwingungsdämpfer, der oftmals und auch im Weiteren als Stoßdämpfer bezeichnet wird, eine radführende Funktion und muss deshalb Querkräfte aufnehmen bzw. ist einem hieraus resultierenden Biegemoment (im weiteren auch Stör-Biegemoment genannt) ausgesetzt. Dies macht relativ große Kolbenstangendurchmesser und ebenso relativ groß dimensionierte Dichtungs- und Führungseinheiten für die Kolbenstange im Dämpferrohr erforderlich. Die Losbrechreibung zwischen Dichtung und Kolbenstange einerseits und Dämpferrohr und Kolben andererseits verschlechtert das Ansprechverhalten des Stoßdämpfers und beeinträchtigt damit den Fahrkomfort. Um diese Losbrechreibung zu minimieren, ist ein Querkraftausgleich bei Federbeinachsen durch Schrägstellung der im Federbein enthaltenen und den Fahrzeugaufbau tragenden Schraubenfeder gegenüber der Dämpfermittellinie bekannt (vgl. die eingangs erstgenannte DE 1 430 586 B ). Dadurch wird vermieden, dass aus der Radlast (= Radaufstandskraft) statische Vorlasten am Dämpferkolben und an der Dichtungs-Führungseinheit der Kolbenstange entstehen. Somit wird das Ansprechverhalten des Stoßdämpfers verbessert. Eine weitere in die gleiche Richtung gehende Maßnahme ist – ebenso wie der auch der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technologische Hintergrund – in der eingangs zweitgenannten Schrift beschrieben und besteht darin, dass das freie Ende der Kolbenstange des Stoßdämpfers über einen etwa quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Hebel unter Zwischenlage eines geeigneten Gummimetalllagers am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Hierdurch wird ein Gegenmoment oder hier sog. Kompensationsmoment erzeugt und in den Stoßdämpfer eingeleitet, das dem durch die Radaufstandskräfte erzeugten Biegemoment (= Stör-Biegemoment) entgegenwirkt.In the well-known in vehicle suspension struts the shock absorber integrated in the strut, which is often and also referred to as a shock absorber, a wheel-guiding function and must therefore absorb lateral forces or is a resulting bending moment (also called disturbing bending moment) exposed. This requires relatively large piston rod diameter and also relatively large-sized sealing and guiding units for the piston rod in the damper tube. The breakaway friction between the seal and piston rod on the one hand and damper tube and piston on the other hand deteriorates the response of the shock absorber and thus affects the ride comfort. In order to minimize this breakaway friction, a transverse force compensation in strut axles by inclination of the spring leg contained in the suspension and carrying the vehicle body coil spring against the damper center line is known (see DE 1 430 586 B ). This avoids that from the wheel load (= Radaufstandskraft) static preloads on the damper piston and on the seal guide unit of the piston rod arise. Thus, the response of the shock absorber is improved. Another in the same direction going action is - as well as the present invention underlying technological background - described in the second-mentioned font and is that the free end of the piston rod of the shock absorber via an approximately transverse to the vehicle longitudinal axis lever with interposition a suitable rubber-metal bearing is attached to the vehicle body. As a result, a counter-torque or so-called compensating torque is generated and introduced into the shock absorber, which counteracts the bending moment (= disturbing bending moment) generated by the wheel contact forces.

Aber auch für eine Dämpferbeinachse oder Dämpferbein-Radaufhängung, bei der die den Fahrzeugaufbau tragende Schraubenfeder oder dgl. getrennt vom Stoßdämpfer angeordnet ist, so dass die zuvor beschriebenen Maßnahmen nicht umgesetzt werden können, ist eine Maßnahme zur zumindest teilweisen Kompensation des durch die Radaufstandskraft auf den Stoßdämpfer einwirkenden Stör-Biegemoments bekannt, und zwar aus der US 4 779 893 A . Dabei ist an das Dämpferrohr des Stoßdämpfers über einen Hebelarm eine Federkraft angelegt, die von einem zwischen dem besagten Hebelarm und einem radführenden Querlenker eingespannten und damit als Feder wirkenden Gummiblock dargestellt wird.But also for a strut axle or strut suspension in which the vehicle body supporting coil spring or the like. Separately from the shock absorber is arranged so that the measures described above can not be implemented, is a measure for at least partial compensation by the Radaufstandskraft on the Shock absorber acting disturbing bending moment known, from the US 4,779,893 A , In this case, a spring force is applied to the damper tube of the shock absorber via a lever arm, which is represented by a between the said lever arm and a wheel-guiding control arm clamped and thus acting as a spring rubber block.

Vorlegend soll eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Kompensation des besagten Stör-Biegemoments an einer Dampferbein-Radaufhängung aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das (den Aufbau tragende) Federelement am Endbereich einer am oder im (radführenden) Querlenker gelagerten Wippe abgestützt ist, die mit ihrem anderen, bezüglich einer Wippachse gegenüberliegenden Endbereich auf den Hebelarm des Dämpferrohres einwirkt.By way of example, a further advantageous possibility for compensating said interference bending moment on a damper-leg suspension is to be shown (= object of the present invention). The solution to this problem is characterized in that the (supporting the structure) spring element is supported at the end of a mounted on or in (radführenden) wishbone rocker, which acts with its other, with respect to a rocking axis end portion of the lever arm of the damper tube.

Es wird ein Biegemoment bzw. sog. Kompensationsmoment in das Dämpferrohr, d. h. das Rohr des Stoßdämpfers eingeleitet, das dem aus der Radaufstandskraft resultierenden Stör-Biegemoment entgegenwirkt und dieses zumindest teilweise kompensiert. Dabei ist es nicht erforderlich, das aus der Radaufstandskraft resultierende Stör-Biegemoment vollständig und exakt aufzuheben, denn eine wesentliche Verbesserung kann auch bereits dann erzielt werden, wenn dieses Stör-Biegemoment um ein bestimmtes, ggf. erhebliches Maß verringert wird. Auch kann ein diese Verringerung des Stör-Biegemomentes verursachendes Kompensationsmoment etwas größer als das Stör-Biegemoment selbst sein, wenn nur das danach verbleibende Rest-Moment erheblich geringer als das Stör-Biegemoment ist. Wenn dabei – wie vorgeschlagen – das Kompensationsbiegemoment direkt in das Dämpferrohr eingeleitet wird, so kann dem Stör-Biegemoment quasi direkt entgegengewirkt werden, ohne dass ein „Umweg” über die Kolbenstange des Stoßdämpfers erfolgt. Vorteilhafterweise wird hierdurch die Belastung der Stoßdämpfer-Kolbenstange weiter reduziert. Vorteilhafterweise wird mit der vorliegenden Erfindung das Kompensationsbiegemoment durch das den Aufbau tragende Federelement selbst erzeugt, so dass – anders als bei der nächstkommenden US 4 779 893 A – kein weiteres eigenständiges Element benötigt wird, welches die das Kompensationsbiegemoment darstellende Federkraft erzeugt. Weiterhin ist von Vorteil, dass nun ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Größe des Kompensationsbiegemoments und der Größe der Radaufstandskraft besteht, da letztere nicht nur das Stör-Biegemoment, sondern auch die Kraft im den Aufbau tragenden Federelement in ihrer Größe beeinflusst.A bending moment or so-called compensating moment is introduced into the damper tube, ie the tube of the shock absorber, which counteracts the interference bending moment resulting from the wheel contact force and at least partially compensates for this. It is not necessary to completely and precisely cancel the resulting from the Radaufstandskraft interference bending moment, because a significant improvement can already be achieved if this interference-bending moment is reduced by a certain, possibly significant degree. Also, a compensation torque causing this reduction of the disturbing bending moment may be somewhat larger than the disturbing bending moment itself, if only the residual moment remaining thereafter is considerably less than the disturbing bending moment. If - as suggested - the compensation bending moment is introduced directly into the damper tube, so the disturbance bending moment can be virtually counteracted directly without a "detour" via the piston rod of the shock absorber. Advantageously, this further reduces the load on the shock absorber piston rod. Advantageously, with the present invention, the compensation bending moment is generated by the spring element carrying the structure itself, so that - unlike the closest coming US 4,779,893 A - No further independent element is required, which generates the compensating bending moment representing spring force. Furthermore, it is advantageous that now there is a proportional relationship between the size of the compensation bending moment and the size of the wheel contact force, since the latter affects not only the disturbance bending moment, but also the force in the structure supporting spring element in size.

Die beigefügte einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei in räumlicher Darstellung vereinfacht die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen Dämpferbein-Radaufhängung gezeigt sind und im Folgenden näher erläutert werden. Gezeigt ist dabei die Ansicht von schräg hinten auf diese Dämpferbein-Radaufhängung, d. h. beim dargestellten Fahrzeugrad handelt es sich bspw. um das linke Hinterrad eines PKW's.The accompanying single FIGURE shows an embodiment, wherein in a simplified representation of the essential elements of a damper strut suspension according to the invention are shown and will be explained in more detail below. Shown here is the view of obliquely behind on this shock absorber leg suspension, d. H. The illustrated vehicle wheel is, for example, the left rear wheel of a car.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein nicht lenkbares Kfz-Rad bezeichnet, an dessen nicht näher dargestelltem Radträger 2 ein ein Dämpferbein bildender Stoßdämpfer 3 sowie gelenkig ein Querlenker 4 befestigt sind. Mit seinem hier freien Ende ist dieser Querlenker 4 schwenkbar entweder direkt am (nicht dargestellten) Fahrzeug-Aufbau oder an einem zwischengeschalteten Fahrschemel angelenkt. Auch das freie Ende einer Kolbenstange 3a des Stoßdämpfers 3, die zusammen mit einem nicht sichtbaren Dämpferkolben im Dämpferrohr 3b des Stoßdämpfers 3 längsverschiebbar geführt ist, ist am Fzg.-Aufbau befestigt. Ferner stützt sich der Fahrzeug-Aufbau wie üblich an einem Federelement 7 ab, das vorliegend als Schraubenfeder 7 ausgebildet ist und das bzw. die auf dem Querlenker 4 abgestützt ist. Abweichend von der bekannten Federbein-Radaufhängung, bei der diese Schraubenfeder den Stoßdämpfer umgibt, ist bei der hier dargestellten Dämpferbein-Radaufhängung die Schraubenfeder 7 abseits des Stoßdämpfers 3 bzw. abseits des radführenden Dämpferbeins angeordnet.With the reference number 1 is a non-steerable vehicle wheel referred to the unspecified wheel carrier 2 a damper leg forming shock absorber 3 as well as articulated a wishbone 4 are attached. With his free end here is this wishbone 4 pivotally articulated either directly on the (not shown) vehicle body or on an intermediate subframe. Also the free end of a piston rod 3a of the shock absorber 3 , which together with a non-visible damper piston in the damper tube 3b of the shock absorber 3 is guided longitudinally displaceable, is attached to the vehicle body. Furthermore, the vehicle body is supported as usual on a spring element 7 from, in the present case as a coil spring 7 is formed and the or on the wishbone 4 is supported. Notwithstanding the known suspension strut suspension in which this coil spring surrounds the shock absorber, in the shock absorber suspension shown here is the coil spring 7 away from the shock absorber 3 or arranged away from the wheel-guiding damper strut.

Es ist am Dämpferrohr 3b in dessen unterem Bereich auf der dem Rad 1 bzw. dem Radträger 2 gegenüberliegenden Seite ein Hebelarm 5 vorgesehen bzw. befestigt (angeschweißt oder angeformt oder dgl.), an dem eine sog. Kompensations-Federkraft FK anliegt, die bezüglich des Stoßdämpfers 3 ein in dieser Ansicht von hinten linksdrehendes sog. Kompensationsmoment MK hervorruft. Dieses Kompensationsmoment MK wirkt einem sog. Stör-Biegemoment MB, das aus dem seitlichen Versatz d des Anlenkpunktes des Stoßdämpfers 3 am Radträger 2 gegenüber der Radmitte und der Radaufstandskraft FA resultiert, zumindest teilweise entgegen, mit den weiter oben geschilderten Vorteilen.It is on the damper tube 3b in its lower part on the wheel 1 or the wheel carrier 2 opposite side a lever arm 5 provided or attached (welded or molded or the like.) To which a so-called compensation spring force F K is applied, with respect to the shock absorber 3 a so-called in this view from the rear left-turning so-called compensation moment M K causes. This compensation torque M K acts as a so-called. Stiff bending moment M B , which consists of the lateral offset d of the articulation point of the shock absorber 3 on the wheel carrier 2 relative to the wheel center and the wheel contact force F A results, at least partially contrary, with the advantages described above.

Es wirkt die in üblicher Weise zwischen dem Fzg.-Aufbau und dem Querlenker 4 vorgesehene und somit ohnehin bereits vorhandene Schraubenfeder 7, über die sich der Fzg.-Aufbau am Querlenker 4 abstützt, als Federelement 7, das an den Hebelarm 5 des Dämpferrohres 3b eine Federkraft FK anlegt.It acts in the usual way between the vehicle body and the wishbone 4 provided and thus already existing coil spring 7 , about which the Fzg. structure on the wishbone 4 supports, as a spring element 7 attached to the lever arm 5 the damper tube 3b a spring force F K applies.

Hierzu ist – abweichend von der üblichen Bauweise – die Schraubenfeder 7 – (anstelle derer auch ein anderes geeignetes Federelement vorgesehen sein kann) – am Endbereich einer am oder im Querlenker 4 um eine Wipp-Achse 9 verschwenkbar gelagerten Wippe 8 abgestützt, die mit ihrem anderen, bezüglich der Wipp-Achse 9 gegenüberliegenden Endbereich auf den Hebelarm 5 des Dämpferrohres 3b einwirkt. Die sog. Wipp-Achse 9 verläuft dabei im wesentlichen in Fzg.-Längsrichtung bzw. quer zum Querlenker 4, der sich seinerseits im wesentlichen in Fzg.-Querrichtung erstreckt. Am der Schraubenfeder 7 gegenüberliegenden Endbereich der Wippe 9 ist ein Übertragungshebel 10 angelenkt, der gelenkig mit dem Hebelarm 5 verbunden ist. Mit dieser Konstruktion wird die Kraft der Schraubenfeder 7 somit nicht nur – wie üblich – in den Querlenker 4 eingeleitet, und zwar über die Wipp-Achse 9 bzw. eine entsprechende Aufhängung 11 der Wippe 8 am Querlenker 4, sondern es wird über die Wippe 8 und den Übertragungshebel 10 die Kraft der Schraubenfeder 7 auch an den Hebelarm 5 weitergeleitet und erzeugt mit diesem Hebelarm 5 das gewünschte Kompensationsmomentes MK, wobei hier vorteilhafterweise gleichzeitig ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Größe dieses Kompensationsmomentes MK und der Radaufstandskraft FA besteht, da letztere nicht nur das Stör-Biegemoment MB, sondern auch die Kraft in der Schraubenfeder 7 in ihrer Größe beeinflusst.For this purpose - deviating from the usual construction - the coil spring 7 - (Instead of which another suitable spring element can be provided) - at the end of a on or in the wishbone 4 about a rocking axis 9 swivel mounted rocker 8th supported with their other, with respect to the rocking axis 9 opposite end of the lever arm 5 the damper tube 3b acts. The so-called rocking axis 9 runs essentially in vehicle longitudinal direction or transversely to the wishbone 4 which in turn extends substantially in vehicle transverse direction. At the coil spring 7 opposite end of the rocker 9 is a transmission lever 10 hinged, the articulated with the lever arm 5 connected is. With this construction, the force of the coil spring 7 thus not only - as usual - in the wishbone 4 initiated, via the rocker axis 9 or a corresponding suspension 11 the seesaw 8th on the wishbone 4 but it gets over the seesaw 8th and the transmission lever 10 the force of the coil spring 7 also to the lever arm 5 forwarded and generated with this lever arm 5 the desired compensation torque M K , wherein here advantageously a proportional relationship between the size of this compensation torque M K and the wheel contact force F A , since the latter not only the interference bending moment M B , but also the force in the coil spring 7 influenced in their size.

Mit der vorgeschlagenen Konstruktion lassen sich die bei Dämpferbein-Radaufhängungen üblicherweise vorhandenen Querkräfte auf den Dämpferkolben sowie die Kolbenstange 3b des Stoßdämpfers 3 zumindest verringern oder vollständig kompensieren, so dass die Losbrechreibung im Stoßdämpfer verringert und dessen Ansprechverhalten und somit der Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessert wird.With the proposed construction, the transverse forces usually present on damper strut suspensions can be applied to the damper pistons as well as the piston rod 3b of the shock absorber 3 at least reduce or completely compensate, so that the breakaway friction in the shock absorber is reduced and its response and thus the ride comfort of the vehicle is improved.

Claims (1)

Dämpferbein-Radaufhängung für Fahrzeuge, mit einem hydraulischen Schwingungsdämpfer (3), auch Stoßdämpfer (3) genannt, dessen unteres Dämpferrohrende mit einem Radträger (2) des ihm zugeordneten Rades (1) verbunden ist und dessen Kolbenstange (3a) mit ihrem freien Ende letztlich am Fahrzeugaufbau abgestützt ist, sowie mit einem gelenkig am Radträger (2) befestigten Querlenker (4), der mit seinem anderen Ende schwenkbar letztlich am Fahrzeugaufbau abgestützt ist und der ein den Aufbau tragendes Federelement (7) trägt, wobei an das Dämpferrohr (3b) des abseits des Federelements (7) angeordneten Stoßdämpfers (3) über einen Hebelarm (5) eine Federkraft (FK) angelegt ist, die zur zumindest teilweisen Kompensation eines durch die Radaufstandskraft (FA) auf den Stoßdämpfer (3) einwirkenden Biegemoments (MB) ein diesen Biegemoment (MB) entgegen gerichtetes sog. Kompensationsmoment (MK) hervorruft, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) am Endbereich einer am oder im Querlenker (4) gelagerten Wippe (8) abgestützt ist, die mit ihrem anderen, bezüglich einer Wippachse (9) gegenüberliegenden Endbereich auf den Hebelarm (5) des Dämpferrohres (3b) einwirkt.Shock absorber suspension for vehicles, with a hydraulic vibration damper ( 3 ), also shock absorbers ( 3 ), whose lower damper tube end with a wheel carrier ( 2 ) of the wheel assigned to it ( 1 ) and its piston rod ( 3a ) is ultimately supported on the vehicle body with its free end, and with a hinged on the wheel carrier ( 2 ) attached wishbone ( 4 ), which is supported at the other end pivotally ultimately on the vehicle body and a structural member carrying the spring element ( 7 ), wherein the damper tube ( 3b ) of the spring element ( 7 ) arranged shock absorber ( 3 ) via a lever arm ( 5 ) a spring force (F K ) is applied, the at least partial compensation of a by the wheel contact force (F A ) on the shock absorber ( 3 ) acting bending moment (M B ) causes a bending moment (M B ) directed so-called. Compensation moment (M K ), characterized in that the spring element ( 7 ) at the end of a on or in the wishbone ( 4 ) mounted rocker ( 8th ) supported with its other, with respect to a rocking axis ( 9 ) opposite end region on the lever arm ( 5 ) of the damper tube ( 3b ) acts.
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