DE19849991A1 - Aufhängungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug in Form eines Stoßdämpfers, der um sich herum mit einer Kom­ pressionsschraubenfeder belastet ist, und insbesondere ein solches Aufhängungssystem für ein Fahrzeug, das dazu ausge­ bildet ist, eine Kraft zu vermindern, die durch die Kompres­ sionsschraubenfeder erzeugt wird und senkrecht zur Schrauben­ achse gerichtet ist (im folgenden als "Seitenkraft" bezeich­ net).

In der letzten Zeit wurden Federstahl hoher Stärke und ver­ schiedene verbesserte Bearbeitungstechniken in praktischen Gebrauch genommen, wie z. B. Schußhämmern (Shoatpeaning), um leichtes Gewicht und ein kompaktes Erzeugnis zu erhalten. Diese Verbesserung ist jedoch häufig damit einhergegangen, daß, sogar wenn der Federsitz nur in der Schraubenachse ver­ schoben wird (sog. parallele Kompression), die Seitenkraft erzeugt werden kann. Insbesondere, wenn der Stoßdämpfer mit einer solchen Kompressionsschraubenfeder belastet wird, kann eine solche Seitenkraft häufig bewirken, daß die Stoßdämpfer­ stange und die Stoßdämpferröhre miteinander verklemmen, was möglicherweise nicht nur dazu führt, daß das Fahren unange­ nehm wird, sondern zu einer frühzeitigen Verschlechterung des Stoßdämpfers führen kann.

Um diese Nachteile zu beseitigen, sind verschiedene Anstren­ gungen unternommen worden, um die Seitenkraft zu verringern, indem z. B. obere und/oder untere Bleche oder Platten geneigt oder exzentrisch aufgrund eines Wertes angeordnet wurden, der aus verschiedenen Experimenten oder analytischer Forschung gemäß dem Verfahren mit endlichem Element erhalten wurde.

Die vorliegende Erfindung ist darauf errichtet, das Problem zu lösen, daß sowohl das Experiment als auch die analytische Forschung zum Bestimmen von Neigungen oder Exzentrizitäten der oberen und unteren Bleche oder Platten viel Zeit benöti­ gen und nicht notwendigerweise genaue Werte ergeben.

Dieses Ziel wird durch ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung erreicht, die durch die Ansprüche defi­ niert wird. Das Aufhängungssystem für ein Fahrzeug gemäß An­ spruch 1 weist eine Kompressionsschraubenfeder und einen Stoßdämpfer auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß von einem oberen Blech, das auf der Stoßdämpferstange angebracht ist, und einem unteren Blech, das an der Stoßdämpferröhre ange­ bracht ist, eines oder beide, um durch die dazwischen ange­ ordnete Kompressionsschraubenfeder belastet zu werden, dazu ausgebildet ist bzw. sind, in einer vorbestimmten Richtung oder in irgendeiner Richtung sich hin- und herzubewegen. Mit einer solchen Anordnung neigt sich oder neigen sich als Reak­ tionen auf eine Seitenkraft, die durch die Kompressions­ schraubenfeder erzeugt wird, beide oder irgendeines der obe­ ren und unteren Bleche in einer vorbestimmten Richtung oder in jeder Richtung, und als Ergebnis hiervon kann die Kompres­ sionsschraubenfeder sich sanft krümmen, wodurch eine Bela­ stung vermieden wird, durch die Stoßdämpferstange und die Stoßdämpferröhre miteinander verklemmen können. Auf diese Weise kann eine ungünstige Wirkung der Seitenkraft vermindert werden, ohne daß ein Experiment oder eine Analyse durchge­ führt werden muß, um Neigungswinkel oder Exzentrizitäten der oberen und unteren Bleche zu bestimmen. Die Erfindung gemäß Anspruch 2 beruht auf der Erfindung gemäß Anspruch 1, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß von den oberen und unte­ ren Blechen beide oder eines dazu ausgebildet sind bzw. ist, daß sie sich relativ um eine Achse von zwei Achsen hin- und herbewegen, die im wesentlichen orthogonal zueinander sind, damit die Erfindung zuverlässig realisiert werden kann. Die Erfindung gemäß Anspruch 3 beruht auf der Erfindung gemäß An­ spruch 2, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die eine Achse oder die zwei Achsen durch Rollen, Kugeln oder im we­ sentlichen V-förmige Ausnehmungen und im wesentlichen V-för­ mige Vorsprünge, die dazu bestimmt sind, durch die Ausneh­ mungen aufgenommen zu werden, gebildet ist oder sind, damit die Erfindung gemäß Anspruch 2 besser realisiert werden kann. Schließlich beruht die Erfindung von Anspruch 4 auf der Er­ findung gemäß Anspruch 1 und ist so angeordnet, daß ein Win­ kel, um den das obere Blech und das untere Blech relativ zu­ einander sich hin- und herbewegen können, auf einen Wert be­ grenzt ist, der kleiner ist als ein vorbestimmter Wert. Ent­ sprechende Versuche und analytische Forschung gemäß dem Ver­ fahren mit endlichem Element deuten an, daß eine solche An­ ordnung wirksam ist, eine Belastung zu vermeiden, daß die Seitenkraft plötzlich anwachsen könnte, wenn eine übermäßig große Belastung auf die Kompressionsschraubenfeder ausgeübt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun­ gen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einem axialen Querschnitt eine erste Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 2 in einer perspektivischen Explosionsansicht die we­ sentlichen Teile derselben;

Fig. 3 in einer Ansicht ähnlich wie in Fig. 1 eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 in einer Ansicht ähnlich wie in Fig. 2 wichtige Teile der zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 in einer Ansicht ähnlich wie in Fig. 1 eine dritte Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 6 eine grafische Darstellung, in der Charakteristiken aufgetragen sind, die die erste Ausführungsform zeigt.

Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfin­ dung, in denen ein Stoßdämpfer allgemein durch die Bezugszif­ fer 1 bezeichnet ist. Der Stoßdämpfer 1 weist eine Stoßdämp­ ferröhre 2, die auf einem unteren Arm (nicht gezeigt), eine Stoßdämpferstange 3, die sich von der Stoßdämpferröhre 2 nach oben erstreckt, ein Gummikissen 5 und einen Halter 4 auf, an der die Stoßdämpferstange 3 mit dazwischen angeordnetem Gum­ mikissen 5 angebracht ist. Der Halter 4 ist an einer Fahr­ zeugkarosserie b durch Bolzen a befestigt.

Unter Zwischenschaltung eines Drucklagers 6 ist eine Grund­ platte 7 unterhalb der unteren Oberfläche des Halters 4 ange­ ordnet, und es gibt eine Zwischenplatte 10 und ein oberes Blech 13 in dieser Reihenfolge unterhalb der Grundplatte 7. Eine Kompressionsschraubenfeder 17 ist zwischen einem unteren Blech 16, das an der Stoßdämpferröhre angebracht ist, und dem oberen Blech 13 vorgesehen, wobei untere und obere Isolatoren 18 und 19 zwischengeschaltet sind.

Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Grundplatte 7 an ih­ ren diametral gegenüberliegenden Randbereichen, d. h. an ih­ ren gegenüberliegenden Randbereichen auf einer Achse X-X, die durch das Zentrum dieser Platte 7 hindurchgeht, mit umgekehr­ ten V-förmigen Ausnehmungen 8, 8 ausgebildet, die sich in ei­ nem stumpfen Winkel nach unten öffnen. Die Grundplatte 7 ist an ihrer unteren Oberfläche in der Nähe ihres Umfangs mit ei­ nem Paar von Gummianschlägen 9, 9 versehen, die ebenfalls diametral gegenüberstehen, jedoch auf einer Achse, die zur Achse X-X senkrecht steht. Die Grundplatte 7 ist mit ihren mittigen nabenförmigen Vorsprung 7a in das Drucklager 6 ein­ gesetzt, so daß die Grundplatte 7 nur um die Stoßdämpferstan­ ge 3 rotieren kann.

Die Zwischenplatte 10 ist an ihren diametral gegenüberliegen­ den Randbereichen, d. h. auf einer Achse X-X, die durch das Zentrum dieser Platte 10 hindurchgeht, mit umgekehrten V-för­ migen Vorsprüngen 11, 11 versehen, die jeweils unter einem stumpfen Winkel nach oben gerichtet sind. Diese Vorsprünge 11 sind so ausgebildet, daß sie durch die Ausnehmungen 8, 8 auf­ genommen werden können, so daß die Zwischenplatte 10 um die Achse X-X sich um einen Winkel hin- und herbewegen kann, der durch die Anschläge 9, 9 begrenzt ist. Die Zwischenplatte 10 ist weiter an ihren diametral gegenüberliegenden Randberei­ chen, d. h. an ihren gegenüberliegenden Randbereichen auf ei­ ner Achse Y-Y, die zur Achse X-X senkrecht steht, mit umge­ kehrten V-förmigen Vorsprüngen 12, 12 versehen, die jeweils unter einem stumpfen Winkel nach unten gerichtet sind.

Das obere Blech 13 ist an seinen diametral gegenüberliegenden Umfangsbereichen, d. h. an seinen gegenüberliegenden Umfangs­ bereichen auf einer Achse Y-Y, die durch das Zentrum dieses Bleches 13 hindurchgeht, mit V-förmigen Ausnehmungen 14, 14 ausgebildet, die sich jeweils unter einem stumpfen Winkel nach oben öffnen. Diese Ausnehmungen 14, 14 können die Vor­ sprünge 12, 12 aufnehmen, so daß sich das obere Blech 13 um die Achse Y-Y relativ zur Zwischenplatte 11 hin- und herbewe­ gen kann. Der Winkel, um den sich das obere Blech 13 relativ zur Zwischenplatte 10 hin- und herbewegen kann, wird durch Gummianschläge 15 begrenzt, die integral mit Isolatoren 19 auf der oberen Oberfläche des oberen Blechs 13 an dessen Um­ fangszonen ausgebildet sind, die diametral gegenüberliegend auf einer Achse angeordnet sind, die senkrecht zur Achse Y-Y ist. Insbesondere sind diese Gummianschläge 13 dazu ausgebil­ det, in Berührung mit der Zwischenplatte 10 zu kommen und da­ bei den Winkel zu begrenzen, um den sich das obere Blech 13 um die Achse Y-Y relativ zur Zwischenplatte 10 hin- und her­ bewegen kann.

Gemäß der Ausführungsform, wie sie oben beschrieben worden ist, kann sich die Zwischenplatte 10 um die Achse X-X relativ zur Grundplatte 7 hin- und herbewegen oder hin- und her­ schwingen, und das obere Blech 13 kann sich um die Achse Y-Y relativ zur Zwischenplatte 10 hin- und herbewegen oder hin- und herschwingen. Das obere Blech 13 kann sich daher relativ zur Stoßdämpferstange 3 in jeder Richtung hin- und herbewegen bzw. hin- und herschwingen.

Es soll nun die vorteilhafte Wirkung diskutiert werden, die durch eine solche Konstruktion geboten wird. Relative Annähe­ rung der Fahrzeugkarosserie und der Räder bewirkt, daß sich die Stoßdämpferstange 3 in die Stoßdämpferröhre 2 hineinbe­ wegt und die Kompressionsschraubenfeder 17 entsprechend zu­ sammengedrückt wird, um so eine Seitenkraft zu erzeugen. Das obere Blech 13 neigt sich in Richtung der Seitenkraft und ab­ sorbiert diese Seitenkraft. Es wird daher auf wirksame Weise vermieden, daß die Stoßdämpferstange 3 und die Stoßdämpfer­ röhre 2 miteinander verklemmen können. Auf diese Weise kann der Stoßdämpfer 1 sich sanft und glatt ausdehnen und zusam­ mengedrückt werden.

In Bezug auf einen Fall, bei dem das obere Blech fest ist, wie dies gewöhnlich beim Stand der Technik der Fall war, und einen Fall, in dem das obere Blech sich in irgendeiner Rich­ tung hin- und herbewegen kann, wie dies durch die oben be­ schriebene Ausführungsform erreicht wird, wurde die Kompres­ sionsschraubenfeder mit Spezifikationen, wie sie unten ange­ geben werden, durch den Erfinder gemäß dem Verfahren mit end­ lichen Element analysiert. Die analytische Forschung wurde mit Anschlag und ohne Anschlag durchgeführt. Das Ergebnis der Analyse zeigte, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, die Tatsa­ che, daß die Seitenkraft minimalisiert wird, wenn das obere Blech frei ist, sich hin- und herzubewegen, und das sogar un­ ter einer großer Belastung das Vorhandensein des Anschlags wirksam ist, um zu verhindern, daß sich die Seitenkraft plötzlich erhöht.

Spezifikationen:

Durchmesser des Drahts der Schraubenfeder: 12,9 mm
Durchmesser der Schraubenfeder: 134 mm
Gesamtzahl von Windungen: 5,38
Freie Höhe: 410,5 mm
Installationshöhe: 205,0 mm
Maximaler Winkel der Hin- und Herbewegung: 2,86°.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, sind ein oberes Blech 20 und ein unteres Blech 21 anfänglich unter Winkeln angeordnet, die den Vorhaltewinkeln der oberen und unteren Federsitze einer Kompressionsschraubenfeder 17 entsprechen. Das obere Blech 20 ist drehbar auf der Stoßdämpferstange 3 mit einem dazwischen geschalteten Drucklager 6 angebracht.

Eine Grundplatte 22 ist an der Stoßdämpferröhre 2 angebracht und mit einem Paar von nach oben offenen Ausnehmungen 23, 23 ausgebildet, die diametral zueinander auf einer Achse X-X ausgebildet sind, die durch das Zentrum dieser Platte 22 hin­ durchgeht. Eine Zwischenplatte 24, die über der Grundplatte 22 liegt, ist mit einem Paar von nach unten offenen Ausneh­ mungen 25, 25 ausgebildet, die mit den nach oben offenen Aus­ nehmungen 23, 23 zusammenwirken, um Rollen 28, 28 zwischen denselben aufzunehmen. Durch diese Anordnung kann sich die Zwischenplatte 24 um die Achse X-X hin- und herbewegen. Die Zwischenplatte 24 ist außerdem an ihrer oberen Oberfläche mit einem Paar von nach oben offenen Ausnehmungen 26, 26 verse­ hen, die auf einer Achse Y-Y diametral einander gegenüberste­ hen, die orthogonal zur Achse X-X. Ein unteres Blech 21, das über der Zwischenplatte 24 liegt, ist auf seiner unteren Oberfläche mit einem Paar von nach unten offenen Ausnehmungen 27, 27 ausgebildet, die diametral einander auf einer Achse Y-Y gegenüberstehen und mit den nach oben offenen Ausnehmungen 26, 26 zusammenwirken, die durch die Zwischenplatte 24 ausge­ bildet sind, um so Rollen 29, 29 zwischen denselben zu hal­ ten. Aufgrund dieser Anordnung kann das untere Blech 21 um die Achse Y-Y relativ zur Zwischenplatte 24 sich hin- und herbewegen und kann daher sich in jede Richtung relativ zur Grundplatte 22 hin- und herbewegen, die an der Stoßdämpfer­ röhre 2 befestigt ist.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird sogar wenn eine Seitenkraft erzeugt wird, wenn eine Druckbelastung auf die Kompressionsschraubenfeder 17 ausgeübt wird, diese Sei­ tenkraft durch das untere Blech 21 absorbiert, das sich in der Richtung einer solchen Seitenkraft hin- und herbewegt, bzw. hin- und herschwingt, und es besteht nicht die Gefahr, daß die Stoßdämpferröhre 2 und die Stoßdämpferstange 3 mit­ einander verklemmen können.

Man sollte verstehen, daß die Grundplatte 22 und das untere Blech 21 mit entsprechenden Paaren von Gummianschlägen 30 versehen sind, wobei die Anschläge, die auf der Grundplatte 22 vorgesehen sind, einander diametral gegenüber auf der Ach­ se angeordnet sind, die senkrecht ist zu der Achse, auf der die Anschläge diametral einander gegenüberstehen, die auf dem unteren Blech 21 vorgesehen sind.

Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, sind Rollen 34, 34 voneinander auf einer Achse X-X beabstandet und zwischen einer Grundplatte 31, die drehbar um die Stoßdämpferstange 3 und der Zwischenschaltung des Drucklagers 6 gelagert ist, und einer Stützplatte 32 ge­ halten, die integral mit einem oberen Blech 33 in derselben Weise wie bei der vorher beschriebenen zweiten Ausführungs­ form ausgebildet ist. Ähnlich sind Rollen 37, 27, die auf ei­ ner Achse Y-Y voneinander beabstandet sind, zwischen einer Grundplatte 35, die an der Stoßdämpferröhre 2 befestigt ist und einem unteren Blech 36 gehalten. Als Ergebnis kann auf­ grund der Hin- und Herbewegung des oberen Bleches 33 um die Achse X-X in Verbindung mit einer Hin- und Herbewegung des unteren Bleches 36 um die Achse Y-Y das obere Blech 33 und das untere Blech 36 sich in beliebiger Richtung hin- und her­ bewegen, so daß eine durch die Kompressionsschraubenfeder 17 erzeugte Seitenkraft wirksam durch den Stoßdämpfer absorbiert werden kann.

Die dritte Ausführungsform ist ähnlich zur zweiten Ausfüh­ rungsform, indem die Winkel, um die sich das obere Blech 33 und das untere Blech 36 hin- und herbewegen können, durch An­ schläge 38 begrenzt sind, die auf der Stützplatte 32 und dem unteren Blech 36 vorgesehen sind.

Bei der zweiten und dritten Ausführungsform können die Rollen 28, 29, 34, 37 durch Kugeln ersetzt sein.

Gemäß allen Ausführungsformen, wie sie oben beschrieben wor­ den sind, sind die oberen und unteren Bleche frei, sich rela­ tiv zueinander in jeder Richtung hin- und herzubewegen auf­ grund der Anordnung, so daß diese Bleche frei sind, sich re­ lativ zueinander um die entsprechenden Achsen, die orthogonal zueinander sind, hin- und herzubewegen. Es ist jedoch auch möglich, die Richtung der Seitenkraft, die auf die Kompressi­ onsschraubenfeder ausgeübt wird, durch ein entsprechendes Ex­ periment oder analytische Forschung gemäß dem Verfahren mit endlichem Element zu bestimmen, so daß die oberen und unteren Bleche frei sein können, sich nur relativ in der so bestimm­ ten Richtung hin- und herzubewegen. Eine solche alternative Anordnung wird in vorteilhafter Weise die Konstruktion der vorhergehenden Ausführungsformen vereinfachen, ohne daß die gewünschte Wirkung verschlechtert wird, da die relative Hin- und Herbewegung dieser Bleche um eine einzige Achse bewirkt werden kann.

Claims (4)

1. Aufhängungssystem für ein Fahrzeug, das eine Kompressi­ onsschraubenfeder und einen Stoßdämpfer aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß von einem oberen Blech (13, 20, 32), das an einer Stoßdämpferstange (3) befestigt ist, und einem unteren Blech (16, 21, 36), das an einer Stoßdämpferröhre befestigt ist, um mit der dazwischen angeordneten Kompressionsschraubenfeder (17) belastet zu werden, eines oder beide dazu ausgebildet ist bzw. sind, sich relativ zueinander in einer vorbestimmten Richtung oder in jeder Richtung hin- und herzubewegen bzw. zu schwingen.

2. Aufhängungssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß von dem oberen Blech (13, 20, 32) und dem unteren Blech (16, 21, 36) eines oder beide dazu ausgebildet ist oder sind, sich um eine Achse oder zwei Achsen (X-X, Y-Y), die im wesentlichen senkrecht zueinander sind, relativ zueinander hin- und herzubewe­ gen bzw. zu schwingen.

3. Aufhängungssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die eine Achse oder die beiden Achsen (X-X, Y-Y) durch Rollen, Kugeln (28, 29, 34, 37) oder im wesentlichen V-förmige Ausnehmungen (8, 14) und im wesentlichen V-förmige Vorsprünge (11, 12), die dazu bestimmt sind, durch die Ausnehmungen (8, 14) aufgenom­ men zu werden, gebildet ist oder sind.

4. Aufhängungssystem für ein Fahrzeug nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, um den sich das obere Blech (13, 20, 32) und das untere Blech (16, 21, 36) relativ zueinander bewegen können, auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.