-
Die
Erfindung betrifft eine Federbein-Abstützung für ein Fahrzeug-Rad mit einer
an einem Radführungsglied
abgestützten
Tragfeder mit zugeordnetem Dämpfer,
wobei ein der Tragfeder zugeordneter Federteller sowie eine Kolbenstange
des Dämpfers über ein
Elastomerelement letztlich an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt sind,
sowie mit einer einen Anschlag für
den Dämpferzylinder
des Dämpfers bildenden
Zusatzfeder, die erst ab einem bestimmten Einfederweg der Tragfeder
wirksam wird und die unter Umgehung des Elastomerelementes im wesentlichen
direkt an der Karosserie abgestützt
ist. Eine derartige Federbein-Abstützung ist Inhalt der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 103 12 576.
-
Bekannt
sind unterschiedliche Konzepte für die
Anordnung der Feder-Dämpfer-Elemente
von Radführungsgliedern
einer Fahrzeug-Radaufhängung, über welche
die Fzg.-Karosserie an dem oder den Radführungsgliedern eines Fahrzeug-Rades
abgestützt
ist. Bei mehrspurigen Fahrzeugen wird an gelenkten Rädern zumeist
das sog. Mc-Pherson-Federbein verbaut, wobei eine Tragfeder und
ein zugeordneter, parallel geschalteter Dämpfer einerseits an einem Radführungsglied
und andererseits über
ein sog. Stützlager
an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt sind. Dieses Stützlager
ist dabei ein in die Karosserie quasi „eingeknüpftes" Elastomer-Element, welches gleichzeitig als Feder
und Dämpfer wirkt. Üblicherweise
ist die Kolbenstange des Dämpfers,
dessen Dämpfer-Zylinder
am Radführungsglied abgestützt und
mit einer Aufnahme für
die Tragfeder versehen ist, am Stützlager befestigt und es ist üblicherweise
in diesem Bereich ferner eine sog. 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.
Diese konventionelle, bspw. in der
DE 36 19 942 A1 gezeigte und insbesondere
an gelenkten Rädern anzutreffende
Federbein-Anordnung hat den Vorteil, das sich die möglichen „Einfeder"-Wege des Stützlagers
und des der Tragfeder parallelgeschalteten Dämpfers addieren. Der lastabhängige Weg
des Stützlagers
ist vorteilhafterweise mit der Reihenschaltung der Tragfeder und
der Zusatzfeder relativ groß.
Problematisch ist hierbei jedoch die mechanische Belastung des Elastomerelements
des Stützlagers,
nachdem dieses die hohen Kräfte
sowohl von der Tragfeder als auch von der Zusatzfeder aufnehmen
muss. Zwar ist dieses Problem durch geeignete Gestaltung des Stützlagers
bzw. des Elastomerelements lösbar,
jedoch ergibt sich damit zumeist eine große Bauhöhe des Stützlagers, was unter Package-Gesichtspunkten
unerwünscht
ist.
-
Bekannt
ist ferner eine Anordnung, bei welcher die Kräfte des der Tragfeder parallel
geschalteten Dämpfers
und der Zusatzfeder über
das Stützlager
und somit über
das besagte Elastomerelement in die Fzg.-Karosserie eingeleitet
werden, während
die Tragfeder selbst unter Umgehung dieses Stützlagers mit ihrem dem Radführungsglied
abgewandten Ende praktisch direkt an der Karosserie abgestützt ist,
vgl. bspw. die
DE
197 55 046 C1 . Auch hierbei wird jedoch das Elastomerelement
noch relativ stark belastet, nachdem die Kraft der Zusatzfeder mit
Wirksamwerden derselben sehr hoch ist. In Verbindung mit lenkbaren
Rädern
besteht bei dieser Bauart ferner die Gefahr, dass durch die Federkraft
der sich direkt an der Karosserie abstützenden Tragfeder Lenkmomente
in die Fahrzeug-Achse eingeleitet werden.
-
Auch
bei einer noch anderen Anordnung (vgl. bspw. die
DE 197 19 301 A1 ) ist die
Tragfeder unter Umgehung des Stützlagers
bzw. des Elastomerelements desselben mehr oder weniger direkt an der
Karosserie abgestützt,
dabei jedoch zusammen mit der (parallel geschalteten) Zusatzfeder,
d.h. dass hier weder die Kraft der Zusatzfeder noch die Kraft der
Tragfeder in das Stützlager
eingeleitet wird. Die letztgenannte Anordnung hat zwar den Vorteil,
dass die mechanische Belastung des Stützlagers sehr gering ist, jedoch
ergibt sich bei dieser sog. getrennten Lagerung gegenüber der
im vorhergehenden Absatz erläuterten
konventionellen Lagerung ein kleinerer Weg am Stützlager und damit ein kleiner
Radhub bei gleichbleibendem Dämpferhub.
Weiterhin besteht auch hier die im vorhergehenden Absatz genannte Gefahr
einer Lenkmomentenstörung
durch die eingeleitete Federkraft.
-
Schließlich ist
in der nicht vorveröffentlichten deutschen
Patentanmeldung 103 12 576 eine Federbein-Abstützung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschrieben, die kurz ausgedrückt dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Zusatzfeder im wesentlichen direkt an der Karosserie
abgestützt
ist, während
die Tragfeder am besagten Elastomerelement des sog. Stützlagers
abgestützt
ist. Hiermit ergeben sich mehrere Vorteile, nämlich ein relativ niedriges
Kraftniveau im Elastomerelement, keine Gefahr einer Lenkmomentenstörung durch
die eingeleitete Federkraft, sowie ein relativ großer möglicher
Radhub (als Addition Dämpfer
und Stützlagerweg).
-
Während diese
nicht vorveröffentlichte
deutsche Patentanmeldung eine solche Federbein-Abstützung für ein nicht
gelenktes Fahrzeug-Rad allgemein beschreibt, soll hiermit nun eine
bevorzugte Ausführungsform
aufge zeigt werden, die umfassend, d.h. auch für gelenkte Räder Anwendung
finden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe ist für
eine Federbein-Abstützung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass
ein sich an der Karosserie abstützender
Stütztopf
für die
Zusatzfeder mit dem Federteller der Tragfeder verschachtelt angeordnet
ist.
-
Vorgeschlagen
wird somit eine besondere Gestaltung des der Tragfeder zugeordneten
Federtellers in Verbindung mit einem sog. Stütztopf für die Zusatzfeder. Diese besondere
Gestaltung erlaubt es, die Zusatzfeder sowie die Tragfeder wie allgemein üblich zu
gestalten und anzuordnen, nämlich
konzentrisch zueinander und dabei im wesentlichen koaxial zur Kolbenstange
des Dämpfers,
wobei die bevorzugt als Schraubenfeder ausgebildete Tragfeder einen
größeren Durchmesser
als die Zusatzfeder besitzt, d.h. die Zusatzfeder liegt praktisch
innerhalb der Tragfeder. Auch das Elastomerelement des Stützlagers
kann hiermit wie üblich
gestaltet und angeordnet werden, d.h. dass die Kolbenstange mit
ihrem freien Ende an diesem Elastomerelement befestigt wird. Aufgrund
der sog. verschachtelten Bauweise ist es also möglich, dass sich die einen
relativ großen Durchmesser
aufweisende Tragfeder über
ihren Federteller an dem zentral, d.h. im wesentlichen im Bereich
der Tragfeder- oder Kolbenstangen- bzw. Federbein-Achse liegenden
Elastomerelement abstützt, während die
einen relativ kleinen Durchmesser aufweisende und praktisch innerhalb
der Tragfeder liegende Zusatzfeder sich über ihren sog. Stütztopf in einem
Bereich, der bezüglich
der Kolbenstange des Dämpfers
in Radialrichtung außerhalb
des besagten Elastomerelements liegt, an der Karosserie des Fahrzeugs
abstützt.
Ein erfindungsgemäß gestalteter Federteller
für die
Tragfeder sowie ein erfindungsgemäß gestalteter Stütztopf für die Zusatzfeder
ermöglichen
also eine sog. „Überkreuz-Abstützung", d.h. dass in Radialrichtung
bezüglich
der Achse des Federbeins (= Achse des Dämpfers sowie dessen Kolbenstange
= Achse der Tragfeder) betrachtet die innerhalb der Tragfeder liegende
Zusatzfeder außerhalb
des Abstützbereiches
der Tragfeder abgestützt ist.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform,
die im weiteren anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben
wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller der Tragfeder
im wesentlichen topfförmig
ausgebildet ist, einen aus Festigkeitsgründen bevorzugt umlaufenden
Kragen zur Abstützung
der Tragfeder aufweist, mit seinem Boden am Elastomerelement anliegt
und zumindest in der Topfwand geeignete Aussparungen aufweist, durch
welche entsprechende Vorsprünge
des im wesentlichen konzentrisch sich auf der dem Elastomerelement
abgewandten Seite des Federteller-Bodens befindenden Zusatzfeder-Stütztopfes
hindurchtreten, über
die der Zusatzfeder-Stütztopf
an der Karosserie abgestützt ist.
-
Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den beigefügten Figuren auf das wesentliche
beschränkt
dargestellt, wobei 1 einen ersten Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Federbein-Abstützung zeigt,
von welcher in 2 der gegenüber der Schnittebene von 1 um
90° gedrehte
Längsschnitt
dargestellt ist. 3 zeigt in einer räumlichen
Darstellung bei Aufsicht von schräg oben alleine einen bzw. den
Stütztopf
für die
Zusatzfeder, und 4 eine entsprechende Ansicht
des Federtellers für
die Tragfeder, während
in 5 eine Ansicht von schräg oben auf den Federteller
der Tragfeder mit dem Stütztopf
für die Zusatzfeder
in Einbaulage, d.h. mit der Kolbenstange und dem Dämpferzylinder
des Dämpfers
dieses Federbeins dargestellt ist. Erfindungswesentlich können dabei
sämtliche
näher beschriebenen
Merkmale sein.
-
Figürlich nicht
dargestellt ist ein Radführungsglied
eines Rades eines mehrspurigen Kraftfahrzeugs, da die Gestaltung
eines Federbeins bzw. Feder-Dämpfer-Beins
in diesem Bereich wie im bekannten Stand der Technik üblich ist
bzw. sein kann. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem gegenüberliegenden
Bereich des Federbeins, nämlich mit
dessen Abstützung
an der mit der Bezugsziffer 2 bezeichneten Karosserie des
Kraftfahrzeugs (vgl. zunächst 1).
Bestandteile des Federbeins sind dabei u.a. eine Tragfeder 3,
welcher ein Dämpfer 4 parallel
geschaltet ist. Über
dieses Federbein ist die Karosserie 2 auf einem bzw. dem
Radführungsglied
abgestützt.
Im Abstützbereich
ist die Karosserie 2 hier derart geformt, dass sie ein
aus zwei Einzelelementen 5a, 5b zusammengesetztes
Elastomerelement 5 von im wesentlichen kreiszylindrischer
Gestalt aufnehmen kann, wobei das erste Einzelelement 5a oberhalb
der in diesem Bereich flanschartig gestalteten und dabei eine Durchtrittsöffnung für eine Kolbenstange 4a des
Dämpfers 4 aufweisende
Karosserie 2 liegt, während
das zweite Einzelelement 5b im wesentlichen unterhalb dieses
Karosserie-Flansches liegt.
-
Die
Längsachse 7 des
Federbeins, die im wesentlichen durch die Achse des Dämpfers 4 bzw. der
Kolbenstange 4a desselben bestimmt ist, fällt mit der
Zylinderachse des im wesentlichen horizontal geteilten Elastomerelements 5 im
wesentlichen zusammen. Dabei durchdringt die Kolbenstange 4a das Elastomerelement 5 in
einer mit der genannten Karosserie-Durchtrittsöffnung korrespondierenden Durchgangsbohrung
und ist am Elastomerelement 5 befestigt. Hierzu ist auf
das freie Ende der Kolbestange 4a eine Zentralmutter 8 aufgeschraubt,
die auf einen sog. Gelenkteller 9, der auf der Oberseite
des Elastomerelements 5 aufliegt, pressend einwirkt. Das entsprechende
Gegenlager hierzu wird hier durch den Boden 10a eines im
weiteren noch näher
erläuterten
Federtellers 10 für
die Tragfeder 3 gebildet, der an der Unterseite des Elastomerelements 5 anliegt und
mit der diesem Elastomerelement 5 gegenüberliegenden Seite an einem
Absatz der Kolbenstange 4a abgestützt ist.
-
Unterhalb
dieses genannten Absatzes ist auf der Kolbenstange 4a des
Dämpfers 4 eine
gummielastische sog. Zusatzfeder 6 angeordnet, an der bei entsprechender
Einfederung der Tragfeder 3 und somit bei entsprechender
Verlagerung der Kolbenstange 4a in den Dämpferzylinder 4b des
Dämpfers 4 hinein
der Dämpferzylinder 4b mit
seiner der Karosserie 2 (bzw. dem Elastomerelement 5)
zugewandten Seite zum Anschlag kommen kann. Auf geeignete Weise
gehalten wird diese Zusatzfeder 6 von einem dieser zugeordneten
sog. Stütztopf 11,
der mit sog. Vorsprüngen 11c an
der Karosserie 2 abgestützt
bzw. mittels Befestigungsbolzen 12 an dieser befestigt
ist. Besonders deutlich geht die Gestalt dieses Stütztopfes 11 dabei
aus 3 hervor. Dieser Stütztopf 11 weist einen
Boden 11a sowie eine sich daran anschließende bezüglich der
Längssachse 7 umlaufende
Topfwand 11b auf, von welcher die hier beiden einander
gegenüberliegenden
Vorsprünge 11c seitlich
nach außen
abragen. Im Boden 11a befindet sich dabei eine zentrale
Durchtrittsöffnung
für die
Kolbenstange 4a des Dämpfers 4.
-
Bereits
kurz erwähnt
wurde ein Federteller 10 für die Tragfeder 6,
die mit ihrem oberen, dem eingangs genannten Radführungsglied
gegenüber
liegenden Ende an einem (bezüglich
der Längsachse 7) umlaufenden
Kragen 10c dieses ansonsten im wesentlichen topfförmigen Federtellers 10 abgestützt ist.
Dieser Kragen 10c ist mit dem bereits genannten Boden 10a dieses
Federtellers 10 über
die sog. Topfwand 10b verbunden, die in Form einer Schleife
bzw. im Schnitt (wie insbesondere aus 2 hervorgeht) im
wesentlichen U-förmig
ausgebildet ist. Wie dabei aus den 1 und 4 hervorgeht,
sind insbesondere in dieser Topfwand 10b hier einander
gegenüberliegend
zwei Aussparungen 10d vorgesehen. Durch diese Aussparungen 10d sind
die bereits genannten Vorsprünge 11c des
der Zusatzfeder 6 zugeordneten Stütztopfes 11 hindurchgeführt.
-
Die
gezeigte Ausbildung und Anordnung von Federteller 10 und
Stütztopf 11 ermöglicht es
offensichtlich, dass die quasi innerhalb der Tragfeder 3 liegende
Zusatzfeder 6 über
den Stütztopf 11 in
einem Bereich an der Karosserie 2 abgestützt ist,
der bezogen auf die Längsachse 7 in
Radialrichtung außerhalb
des Elastomerelementes 5 liegt, so dass dieses durch die
Abstützung
der Zusatzfeder 6 nicht beaufschlagt und somit umgangen
wird. Gleichzeitig wird ermöglicht,
dass sich die in Radialrichtung außerhalb der Zusatzfeder 6 liegende
Tragfeder 3 über
ihren Federteller 10 am zentral, d.h. im Bereich bzw. in
direkter Umgebung der Längsachse 7 liegenden
Elastomerelement 5 abstützt.
Diese sog. „Überkreuz-Abstützung" wird dadurch ermöglicht,
dass der Stütztopf 11 und
der Federteller 10 ineinander verschachtelt sind. Dabei
macht auch 5 diese „verschachtelte" Anordnung besonders
deutlich, wobei aus dieser 5 weiter
ersichtlich wird, dass die besagten Aussparungen 10d in
der Topfwand 10b zumindest teilweise in den Kragen 10c hineinragen.
Die konkrete Gestaltung muss dabei so erfolgen, dass ein ineinander
verschachtelter Zusammenbau von Federteller 10 und Stütztopf 11 möglich ist.
-
In
den Figuren nicht dargestellt ist ein dem Fachmann bekanntes Drehlager,
welches zwischen der Tragfeder 3 und deren Federteller 10 vorgesehen sein
kann, womit das gezeigte Federbein auch für lenkbare Räder zum
Einsatz kommen kann, während sich
das dargestellte Ausführungsbeispiel
hierfür nicht
eignet, jedoch kann ohnehin eine Vielzahl von Details insbesondere
konstruktiver Art abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein, ohne
den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen. Insbesondere kann auch eine andere Anzahl von Vorsprüngen 11c am
Stütztopf 11 und
eine dementsprechende Anzahl und Gestaltung von Aussparungen 10d in
der Topfwand 10c des Federtellers 10 vorgesehen
sein.
-
- 2
- Karosserie
- 3
- Tragfeder
- 4
- Dämpfer
- 4a
- Kolbenstange
(von 4)
- 4b
- Dämpferzylinder
(von 4)
- 5
- Elastomerelement
- 5a,b
- Einzelelemente
(von 5)
- 6
- Zusatzfeder
- 7
- Längsachse
des Federbeins
- 8
- Zentralmutter
- 9
- Gelenkteller
- 10
- Federteller
(für 3)
- 10a
- Boden
(von 10)
- 10b
- Topfwand
(von 10)
- 10c
- Kragen
(von 10)
- 10d
- Aussparung
(in 10b)
- 11
- Stütztopf (für 6)
- 11
a
- Boden
(von 11)
- 11
b
- Topfwand
(von 11)
- 11
c
- Vorsprung
(von 11)
- 12
- Befestigungsbolzen
(für 11c an 2)