DE19755549C2 - Federbein für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbein für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Schwin­ gungsdämpfer und einer Tragfeder, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 195 03 454 A1, Fig. 3, ist ein Schwingungsdämpfer mit einer Tragfeder be­ kannt. Man ist bestrebt, ein solches Federbein derart auszugestalten, daß eine möglichst einfache Montage möglich ist. Des weiteren soll der Bauraumbedarf gering sein. In der DE 195 03 454 A1 kommt eine Innenhülse zur Anwendung, die eine Lagerstelle des Schwingungsdämpfers trägt. Ein napfartiges Gehäuse nimmt wiederum die Innenhülse auf, wobei zwischen einem umlaufenden Rand des napfartigen Gehäuses und einer Abstützscheibe, an der sich der Federbalg abstützt, eine erste Dichtung angeordnet ist. Mindestens eine weitere Dichtung ist wohl notwendig, um die Abdichtung an der An­ bindungsstelle im napfartigen Gehäuse zu übernehmen.

Die gattungsbildende DE 20 63 448 A beschreibt ein Federbein für Kraftfahrzeuge, be­ stehend aus einem Schwingungsdämpfer und einer Tragfeder, mit einem Gelenk zur Anbindung des Schwingungsdämpfers an die Tragfeder, wobei ein Federbalg von einer Abstützscheibe gehalten wird, die eine Öffnung für eine Kolbenstange aufweist, an der das Gelenk befestigt ist, wobei das Gelenk aus einem Elastomerelement besteht, das in die Öffnung der Abstützscheibe eingespannt ist, so daß das Elastomerelement eine Dichtung der Tragfeder bildet.

Die US 5 009 401 offenbart ebenfalls eine Luftfeder in Kombination mit einem Schwin­ gungsdämpfer. Die Luftfeder verfügt über eine Abstützscheibe, die ein flaschenhalsför­ miges oberes Ende aufweist, das einen deutlichen radialen Abstand zu einem Gelenk zur Anbindung der Luftfeder an einen Fahrzeugaufbau aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein raumsparendes Federbein, bestehend aus einer Luftfeder und einem Schwingungsdämpfer zu realisieren, wobei die Luftfeder mit wenig Aufwand von einem Elastomerelement als Teil des Gelenks zur Anbindung des Federbeins abgedichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Damit liegt eine gleichmäßige Dichtflächenverteilung an der Abstützscheibe vor. Zusätz­ lich wird erreicht, daß bei hohen Belastungen das Elastomerelement nicht übermäßig deformiert werden kann.

Zusätzlich werden Geräusche vermieden. Umfangreiche Versuche haben ergeben, daß ein vollständig gekapseltes Elastomerelement unter Belastung Geräusche verursachen kann. Der Freiraum kann deformierte Volumenanteile des Elastomerelementes aufneh­ men, ohne daß diese dann einen Kontakt zur Abstützscheibe aufbauen.

Im Hinblick auf eine einfache Montage besteht das Elastomerelement aus zwei Hälften, die auf den Deckseiten der Abstützscheibe zur Anlage kommen. Es liegt folglich eine Einschnürung des Elastomerelementes vor, so daß eine relativ lange Dichtstrecke ent­ steht, die zusätzlich abgewinkelt ist. Damit entsteht der Charakter einer Labyrinthdich­ tung.

Des weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Elastomerelement in Querrich­ tung geteilt ausgeführt ist, und mindestens eine Hälfte des Elastomerelementes in die Öffnung der Abstützscheibe eingeführt ist. Damit liegt die Teilungsfuge zwischen den Dichtflächen der Elastomerhälften. Eine höchstens theoretisch mögliche Undichtigkeit im Bereich der Teilungsfuge hat damit keinen Einfluß.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch wird das Elastomerelement über eine Tragplatte an der Kolbenstange des Schwingungsdämpfers abgestützt, wobei an der dem Elastomerelement abgewandten Seite der Tragplatte ein Druckanschlag befes­ tigt ist. Damit kann die Tragplatte eine Doppelfunktion erfüllen.

Im Hinblick auf eine einfache Montage sind das Elastomerelement und der Druckan­ schlag einteilig ausgebildet. Damit ist die Tragplatte schon bei der Montage von dem Elastomerelement und dem Druckanschlag eingeschlossen und muß nicht mehr als Ein­ zelteil auf die Kolbenstange gefädelt werden.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird nachfolgend die Er­ findung näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Federbein im Längsschnitt, welches aus einem Zweirohrschwingungs­ dämpfer 1 und einer als Gasfeder 13 ausgebildeten Tragfeder 2 besteht. Eine mit einem Dämpfkolben versehene Kolbenstange 3 ist mittels einer Kolbenstangendichtung 4 nach außen abgedichtet und axial beweglich in einer Kolbenstangenführung 5 geführt. Ein Innenverband 6 besteht aus der Kolbenstangenführung 5, einem Zylinderrohr 7 und einem Bodenventil 8, während ein von zwei Tellerfedern 12 gebildetes Kompensations­ glied 11 zwischen der oberen Stirnfläche des Zylinderrohres 7 und einer entsprechenden Anlagefläche der Kolbenstangenführung 5 eingebaut ist. Der Innenverband 6 ist am oberen Ende durch die Kolbenstangenführung 5 in einem Behälterrohr 9 zentriert, wäh­ rend das untere Behälterrohrende fest mit einem Behälterboden 10 verbunden ist. Das Verschließen des Zweirohrschwingungsdämpfers 1 erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel durch ein Verrollverfahren, wobei durch eine Axialkraft eine axiale Vorspannung auf den Innenverband ausgeübt wird, damit Leckagen zwischen den Bauteilen vermieden wer­ den. Bei diesem Verschließen werden die Tellerfedern 12 des Kompensationsgliedes 11 vorgespannt, jedoch nicht auf Block gebracht, so daß zwar die axiale Vorspannung des Innenverbands vorhanden ist aber auch ein Restfederweg zum Ausgleich der elastischen axialen Verkürzung des Behälterrohres 9 infolge der Krafteinwirkung der Gasfeder 13.

Diese Gasfeder 13 weist einen Federbalg 14 auf, der am oberen Ende fest mit einer auf der Kolbenstange 3 angeordneten Abstützscheibe 15 verbunden ist, wobei diese übli­ cherweise mit dem Fahrzeugaufbau zu verbindende Abstützscheibe 15 mit einem Anschluß für die von einer Einrichtung gesteuerte Zu- oder Abfuhr von gasförmigem Druckmedium versehen ist. Am unteren Ende ist der den Federraum der Gasfeder 13 begrenzende Federbalg 14 auf einem Anlageteil 16 befestigt, welches mit einem zylind­ rischen Ansatz 18 und mit in Ringnuten eingelegten Dichtungen abdichtend auf der Außenfläche des Behälterrohres 9 angeordnet ist, während auf einer Abrollfläche 19 der Federbalg 14 beim Ein- und Ausfedern abrollt. Der mit einer zentralen Öffnung zur Durchführung der Kolbenstange 3 versehene Boden des zylindrischen Ansatzes 18 bil­ det die Anlagefläche auf dem umgerollten Ende 17 des Behälterrohres 9 und überträgt so die Abstützkraft der Gasfeder 13 auf das Behälterrohr 9. Bedingt durch die großen Federkräfte der Tragfeder 2 wird das Behälterrohr 9 im elastischen Bereich verkürzt. Die­ se Verkürzung beträgt wenige Hundertstel mm und wird von dem Restfederweg der Tellerfedern 12 derart aufgenommen, daß keine Funktionseinbuße des Innenverbands 6 auftreten kann. Dementsprechend wird die Federkraft des Kompensationsgliedes 11, d. h. der Tellerfedern 12, so gewählt, daß sie in etwa der beim Verschließen des Zwei­ rohrschwingungsdämpfers 1 aufgebrachten axialen Verschließkraft entspricht oder ge­ ringfügig größer als diese Axialkraft ist, damit von den Tellerfedern 12 die elastische Verkürzung des Behälterrohres 9 kompensiert wird, ohne daß eine wesentliche Verän­ derung der zur Vermeidung von Leckage zwischen dem Innenverband 6 und dem Be­ hälterrohr 9 aufgebrachten gewünschten axialen Vorspannung erfolgt.

Die Krafteinleitung auf die Tragfeder 2 erfolgt wie bereits beschrieben über die Abstütz­ scheibe 15, an der der Federbalg 14 dichtend zur Anlage kommt. Die eingeleitete Kraft wird von der Abstützscheibe auf ein Stiftgelenk 20 an der Kolbenstange 3 übertragen. Das Stiftgelenk besteht aus einer Tragplatte 21, die sich an einem Absatz der Kolben­ stange abstützt. Auf der Tragplatte ist eine Hülse 22 aufgeschoben, die eine untere und eine obere Elastomerhälfte 23a; 23b zur Kolbenstange zentriert. Die untere Elasto­ merhälfte ist zwischen der Tragplatte und der Abstützscheibe verspannt und nimmt Kräfte in Druckrichtung auf. Zwischen der Abstützscheibe und einer Spannscheibe 24 ist die obere Elastomerhälfte angeordnet. Die beiden Elastomerhälften sind im Bereich ihrer Teilungsfuge mit einer Querschnittsreduzierung versehen, in die eine angepaßte Öffnung 25 der Abdeckscheibe eingreift. Die Öffnung der Abdeckscheibe wird auf ihrer Ober- und Unterseite von kreisförmigen Begrenzungswulsten 26a; 26b eingerahmt, wobei die Begrenzungswulste eine radiale Anlage für die Gummihälften darstellen. Die Begrenzungswulste und die weiteren Kontaktflächen zwischen den Gummihälften und der Abstützscheibe stellen Dichtflächen dar, die es ermöglichen, daß an dieser Stelle keine separaten Dichtungen eingesetzt werden müssen. Der Betriebsdruck bzw. die ein­ geleitete Traglast sorgen für eine ausreichende Vorspannung der Elastomerhälften an ihre Kontaktflächen.

Die Abstützscheibe ist an ihrer der Gasfeder 13 zugewandten Seite ausgehend von dem Begrenzungswulst 26b mit einem Absatz 27 versehen, der einen Freiraum 28 für die sich bei Belastung in radialer Richtung vergrößernde untere Elastomerhälfte bildet. An der Unterseite der Tragplatte 21 ist ein Druckanschlag befestigt. In der rechten Hälf­ te der Zeichnung ist der Druckanschlag ein separates Bauteil, das ganz auf die funktio­ nalen Bedürfnisse eines Druckanschlages ausgerichtet ist. Die linke Hälfte zeigt, daß sich der Druckanschlag auch einstückig mit der unteren Elastomerhälfte 23b ausführen läßt. Die Tragplatte ist in dem Elastomerkörper einvulkanisiert.

Für die Abdichtung der Gasfeder nach außen ist nur eine kleine Ringdichtung 30 not­ wendig. Für den Fall entsprechend der linken Gelenkhälfte, wenn die Hülse 22 und die Tragplatte 21 einteilig ausgebildet sind, genügt e, wenn zwischen dem oberen Ende der Hülse und der Spannscheibe 24 eine kleine Ringdichtung eingelegt ist, damit am Innen­ durchmesser der Hülse kein Gas entweichen kann. In der rechten Hälfte ist dargestellt, daß die Ringdichtung auch zwischen der Tragplatte 21 und dem untere Ende der Hül­ se 22 eingespannt sein kann.

Claims (5)

1. Federbein für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Schwingungsdämpfer und einer Tragfeder, mit einem Gelenk zur Anbindung des Schwingungsdämpfers an die Trag­ feder, wobei ein Federbalg von einer Abstützscheibe gehalten wird, die eine Öffnung für eine Kolbenstange aufweist, an der das Gelenk befestigt ist, wobei das Gelenk aus einem Elastomerelement besteht, das in die Öffnung der Abstützscheibe einge­ spannt ist, so daß das Elastomerelement eine Dichtung der Tragfeder bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (15) Begrenzungswulste (26a; 26b), die die Elastomerelemen­ te (23a; 23b) radial führen und eine gestufte Öffnung (25) aufweist, wobei zwischen einem Absatz (27) der gestuften Öffnung und dem Elastomerelement (23b) ein Frei­ raum (28) zur Aufnahme deformierter Volumenanteile des Elastomerelementes (23a; 23b) vorliegt.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerelement (23a; 23b) aus zwei Hälften besteht, die auf den Decksei­ ten der Abstützscheibe (15) zur Anlage kommen.

3. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerelement (23a; 23b) in Querrichtung geteilt ausgeführt ist, und mindestens eine Hälfte des Elastomerelementes in die Öffnung (25) der Abstützschei­ be (15) eingeführt ist.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerelement (23a; 23b) über eine Tragplatte (21) an der Kolbenstan­ ge (3) des Schwingungsdämpfers (1) abgestützt wird, wobei an der dem Elastomere­ lement (23b) abgewandten Seite der Tragplatte (21) ein Druckanschlag (29) befestigt ist.

5. Federbein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerelement (23b) und der Druckanschlag (29) einteilig ausgebildet sind.