DE19962026A1

DE19962026A1 - Feder/Dämpferanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19962026A1
Application number: DE1999162026
Authority: DE
Inventors: Helmut Krueger; Werner Krebs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-06-28

Abstract

Es ist eine Feder/Dämpferanordnung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die ein im Belastungsfall weitgehend auf Biegung belastetes Federelement (3, 11, 15) besitzt, welches sich in der Einbaulage im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feder/Dämpferanordnung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Feder/Dämpferanordnung stützt paarweise angebracht eine Achse eines Kraftfahrzeugs gegen die Karosserie ab. Wenn eine solche Feder/Dämpferanordnung die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs gegen die Karosserie abstützt, so sind an der Karosserie Radhäuser vorgesehen, die im Bereich des Kofferraums die nutzbare effektive Breite des Kofferraums einschränken. Es liegt dies daran, dass bei üblichen Feder/Dämpferanordnungen ein Dämpferelement von einer zylindrischen Schraubenfeder umgeben ist, so dass die Schraubenfeder für die Aufnahme des Dämpferrohrs einen gewissen Mindestdurchmesser aufweisen muß.

Auch besitzen die Schraubenfedern solcher bekannten Feder/Dämpferanordnungen aufgrund ihrer Auslegung zur Aufnahme beträchtlicher Kräfte entsprechend große Durchmesser, so dass die Radhäuser zur Aufnahme solcher Feder/Dämpferanordnungen große Abmessungen aufweisen und damit die nutzbare Breite des Kofferraums beschränken. Wenn nun statt der beschriebenen Feder/Dämpferanordnung eine ebenfalls bekannte Anordnung aus einem Dämpferelement und einer getrennt davon angeordneten Feder für das Abstützen der Karosserie an der Fahrzeugachse angeordnet wird, dann lässt sich zwar die Durchladebreite des Kofferraums erhöhen, gleichzeitig steigt aber der Montageaufwand, da nun zwei getrennte Bauteile bei der Montage des Kraftfahrzeugs eingebaut werden müssen, was zu höheren Kosten führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Feder/Dämpferanordnung zu schaffen, die den Durchladebereich im Kofferraum vergrößert und einfach und kostengünstig zu montieren ist.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon in den weiteren Ansprüchen angegeben sind.

Nach der Erfindung ist eine Feder/Dämpferanordnung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die ein im Belastungsfall weitgehend auf Biegung belastetes Federelement aufweist, welches sich in der Einbaulage im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Es bedeutet dies, dass es sich nicht mehr um eine zylindrische Schraubenfeder handelt, sondern um ein Federelement, welches in einem Schnitt durch das Federelement parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verschiedene Strukturen aufweisen kann, im Belastungsfall aber weitgehend auf Biegung belastet wird und eine in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet deutlich größere Erstreckung besitzt als quer zur Fahrzeuglängsrichtung. Durch die nur geringfügige Erstreckung quer zur Fahrzeuglängsrichtung ist es möglich, ein zur Aufnahme einer solcher Feder/Dämpferanordnung vorgesehenes Radhaus am Kraftfahrzeug mit in Fahrzeugquerrichtung betrachtet deutlich geringeren Abmessungen vorzusehen, was dazu führt, dass bei einer gegebenen Geometrie des Kofferraums die effektive Durchladebreite zwischen den beiden Radhäusern im Kofferraum deutlich vergrößert werden kann.

Das Federelement wird so am Dämpferelement angeordnet, dass es an den oberen und unteren Anschlussbereichen eines Dämpferelements gegen Ausknicken geführt angeordnet ist. Zu diesem Zweck kann der Anschlussbereich des Federelements, mit dem es beispielsweise an der Kolbenstange eines hydraulischen Dämpfers geführt werden kann, mit einer Öffnung zur Aufnahme der Kolbenstange versehen sein, so dass es über diese beispielsweise rund, oval oder auch mit einem mehreckigen Profil ausgeführte Öffnung an der Kolbenstange geführt wird und daher gegen ein seitliches Ausknicken geschützt ist. Auf diese Weise geführt, kann der Anschlussbereich des Federelements an der Kolbenstange bei einer in Richtung der axialen Längsrichtung des Federelements angreifenden Belastung in Achsrichtung ausweichen und damit elastisch verformt Kräfte aufnehmen, wird dabei aber geführt und kann nicht seitlich ausknicken.

Das Federelement kann aus zwei Federelementhälften gebildet werden, die zum Dämpferelement spiegelbildlich angeordnet sind, wobei auch die Anordnung nur einer solchen Federelementhälfte am Dämpferelement möglich ist. Eine sich daraus ergebende Biegebelastung des Dämpferelements kann durch eine entsprechende Verstärkung des Dämpferelements kompensiert werden. Die Anordnung nur einer Federelementhälfte führt zu einem nochmals kompakterem Radhaus, so dass das Radhaus auch in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet klein ausgebildet werden kann.

Das Federelement kann im Schnitt eine wellenförmige Konfiguration aufweisen, so dass auch ein Federelement aus zwei solchen Federelementhälften spiegelbildlich an dem Dämpferelement angeordnet zur Bildung der Feder der Feder/Dämpferanordnung möglich ist. Bei einer solchen aus zwei Federelementhälften gebildeten Feder kann es von Vorteil sein, im Anschlussbereich der Federelementhälften an der Kolbenstange des Dämpferelements eine Druckleiste anzuordnen, die dafür sorgt, dass eine in das Federelement eingeleitete Kraft in die federnden, beispielsweise wellenförmigen Bereiche der Federelementhälften eingeleitet wird und nicht bereits in dem Anschlussbereich der Federelementhälften an der Kolbenstange des Dämpferelerments eingeleitet wird.

Das Federelement kann eine im Schnitt konkav-konvexe Konfiguration besitzen und dabei ein geschlossenes Profil oder auch ein offenes Profil ausbilden. Auch ist eine rautenförmig geschlossen profilige oder offen profilige Konfiguration des Federelements möglich oder beispielsweise eine ovale geschlossen profilige oder offen profilige Konfiguration. Ein solches Federelement kann wieder aus zwei Federelementhälften gebildet sein, die an den oberen und unteren Anschlussbereichen des Dämpferelements gekoppelt geführt sind.

Aufgrund der Ausbildung des Federelements derart, dass es nur auf Biegung belastet wird, ist es auch möglich, das Federelement aus einem faserverstärkten oder auch unverstärkten Kunststoffwerkstoff in Kombination mit einem metallischen Werkstoff oder nur aus einem Kunststoffwerkstoff alleine hergestellt wird, was zusätzlich zur Verbreiterung des Durchladebereichs des Kofferraums auch zu einer Verringerung der Masse des Federelements und damit der Feder/Dämpferanordnung führt. Das Federelement kann in einem Schnitt quer zur Fahrzeuglängsrichtung ein abgerundet rechteckförmiges oder ovales Profil aufweisen und es ist auch möglich eine Feder/Dämpferanordnung mit einer Kombination aus mehreren Federelementen vorzusehen, die an den oberen und unteren Anschlussbereichen des Dämpferelements gegen Ausknicken geführt angeordnet sind.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine Feder/Dämpferanordnung nach der Erfindung in einer Ansicht von der Seite;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Federelementhälfte für die Feder/Dämpferanordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Feder/Dämpferanordnung ähnlich derjenigen nach Fig. 1 mit einer Anschlagbegrenzung;

Fig. 4 eine Feder/Dämpferanordnung mit einem Federelement nach einer modifizierten Ausführungsform;

Fig. 5 eine Feder/Dämpferanordnung nach einer-weiteren modifizierten Ausführungsform;

Fig. 6 zwei Querschnitte; die den querschnittlichen Aufbau des Federkörpers zeigen; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Radhauses zur Erläuterung des Durchladebreitegewinns.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Feder/Dämpferanordnung 1 nach der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem Dämpferelement 2 und einem Federelement 3. Das Federelement 3 setzt sich aus zwei Federelementen 4, 5 zusammen, die wellenförmig ausgebildet sind.

Wie es näher anhand von Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist, die eine Federelementhälfte 4 zeigt, besitzt diese im Anschlussbereich an das wellenförmige Profil zwei parallel verlaufende Schenkel 6, mit denen die Federelementhälfte 4 über die in den Schenkeln 6 ausgebildeten Bohrungen 7 mit dem Dämpferelement 2 geführt verbunden werden können, so dass die Federelementhälfte 4, 5 gegen ein seitliches Ausknicken aus der die Kolbenstange 8 des Dämpferelements 2 enthaltenden Ebene gesichert sind.

Fig. 1 zeigt, dass die beiden Federelementhälften 4, 5 weitgehend symmetrisch zum Dämpferelement 2 an diesem angeordnet werden und dass oberhalb der Schenkel 6 eine Druckauflage 9 vorgesehen ist, die bei einer Belastung des Federelements 3 in Richtung der Längsachse der Kolbenstange 8 die von der Belastung herrührende Kraft in das wellenförmige federnde Profil der Federelementhälften 4, 5 einleitet, so dass dieses weitgehend auf Biegung belastet wird.

Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 1 mit dem Unterschied, dass in Fig. 3 zusätzlich ein Anschlagbegrenzungsbauteil 10 an der Kolbenstange 8 geführt aufgenommen ist, so dass der in Richtung der Kolbenstange 8 betrachtete axiale Federweg der Federelementhälften 4, 5 durch das Anschlagbegrenzungsbauteil 10 beschränkt wird.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt ein Dämpferelement 2 mit einem daran angeordneten Anschlagbegrenzungsbauteil 10 und einem geschlossen profiligen konkav-konvexen Federelement 11 aus beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoffwerkstoff.

Eine Belastung des Federelements 11 in Richtung der axialen Längsrichtung der Kolbenstange 8 des Dämpferelements 2 führt zu einer Belastung des Federelements 2 durch Biegespannungen, so dass bei dem aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellten Federelement 11 nicht die Gefahr eines Bruches besteht, wie dies beispielsweise bei einer Torsionsbelastung einer aus Kunststoff hergestellten Schraubenfeder der Fall sein kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Feder/Dämpferanordnung nach der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, die eine schematisch dargestellte Hinterradfederung mit einem schematisierten Rad 12 und einer an einem Längslenker 13 geführten Hinterachse 14.

Das Federelement 15 nach der Ausführungsform gemäß Fig. 5 setzt sich aus zwei Federelementhälften 16, 17 zusammen, die im Anbindungsbereich an das Dämpferelement 2 gegen seitliches Ausknicken geführt angebunden sind. Eine Belastung in Richtung des Pfeiles 18 führt zu Biegespannungen in den Federelementhälften 16, 17, so dass auch das Federelement 16 beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffwerkstoff hergestellt werden kann.

Fig. 6 der Zeichnung zeigt zwei bevorzugte Querschnittsformen des jeweiligen Federkörpers der Federelemente, so dass der Federkörper im Querschnitt eine weitgehend rechteckförmige Konfiguration mit abgerundeten Ecken gemäß der oberen Darstellung der Fig. 6 aufweisen kann oder auch eine ovale bzw. ellipsenförmige Form besitzen kann. Durch eine geeignete Auswahl der Höhe der jeweiligen Federelemente, also in Richtung der axialen Längsrichtung der Kolbenstange 8 und der Breite, also in Richtung der Fahrzeuglängsrichtung bei Einbaulage des Feder/Dämpferelements im Radhaus des Kraftfahrzeugs ist eine geeignete Dimensionierung der Federelemente zur Aufnahme der anfallenden Belastungen möglich.

Fig. 7 der Zeichnung zeigt nun eine schematische Darstellung eines Radhauses eines Kraftfahrzeugs zur Erläuterung des Durchladebreitegewinns durch die Anordnung des erfindungsgemäßen Feder/Dämpferelements 1 im Radhaus eines Kraftfahrzeugs.

Das Radhaus 20, wie es zur Aufnahme einer bekannten Feder/Dämpferanordnung mit einer zylindrischen Feder 21 erforderlich ist, weist in Richtung des Pfeiles 22 eine deutlich größere Erstreckung auf als das Radhaus 23, welches zur Aufnahme einer Feder/Dämpferanordnung 1 nach der Erfindung ausgebildet ist. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist das Radhaus 23 in Richtung der Fahrzeuglängsrichtung eine größere Erstreckung auf als das Radhaus 20 zur Aufnahme der bekannten Feder/Dämpferanordnung, vergrößert aber die Durchladebreite in Richtung des Pfeiles 22 erheblich.

Die erfindungsgemäße Feder/Dämpferanordnung mit den beschriebenen Federelementen zeichnet sich durch eine raumsparende Ausbildung auf, so dass die Durchladebreite im Bereich des Kofferraums eines mit erfindungsgemäßen Feder/Dämpferanordnungen ausgestatteten Kraftfahrzeugs deutlich vergrößert werden kann. Aufgrund der Möglichkeit der Ausbildung der Federelemente aus einem faserverstärkten oder auch unverstärkten Kunststoffwerkstoff alleine oder in Kombination mit einem metallischen Werkstoff besitzt das erfindungsgemäße Feder/Dämpferelement eine deutlich geringere Masse als bekannte Feder/Dämpferanordnungen.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Feder/Dämpferanordnung

2

Dämpferelement

3

Federelement

4

Federelementhälfte

5

Federelementhälfte

6

Schenkel

7

Bohrungen

8

Kolbenstange

9

Druckauflage

10

Anschlagbegrenzungsbauteil

11

Federelement

12

Rad

13

Längslenker

14

Hinterachse

15

Federelement

16

Federelementhälfte

17

Federelementhälfte

18

Pfeil

20

Radhaus

21

Zylinderfeder

22

Pfeil

23

Radhaus

Claims

1. Feder/Dämpferanordnung für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch ein im Belastungsfall weitgehend auf Biegung belastetes Federelement (3, 11, 15), welches sich in der Einbaulage im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3, 11, 15) an oberen und unteren Anschlußbereichen eines Dämpferelements (2) gegen Ausknicken geführt angeordnet ist.

3. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3) eine im Schnitt wellenförmige Konfiguration aufweist.

4. Feder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3) aus zwei Federelementhälften (4, 5) gebildet ist, die an oberen und unteren Anschlußbereichen des Dämpferelements (2) gekoppelt geführt sind.

5. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) eine im Schnitt konkav-konvexe geschlossenprofilige oder offenprofilige Konfiguration aufweist.

6. Feder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) aus zwei Federelementhälften gebildet ist, die an oberen und unteren Anschlußbereichen des Dämpferelements (2) gekoppelt geführt sind.

7. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) eine im Schnitt rautenförmige geschlossen profilige oder offen profilige Konfiguration aufweist.

8. Feder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) aus zwei Federelementhälften gebildet ist, die an oberen und unteren Anschlußbereichen des Dämpferelements (2) gekoppelt geführt sind.

9. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine im Schnitt ovale geschlossen profilige oder offen profilige Konfiguration aufweist.

10. Feder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus zwei Federelementhälften gebildet ist, die an oberen und unteren Anschlußbereichen des Dämpferelements gekoppelt geführt sind.

11. Feder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3, 11, 15) aus einem metallischen und/oder faserverstärkten oder unverstärkten Kunststoffwerkstoff gebildet ist.

12. Feder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement in einem Schnitt quer zur Fahrzeuglängsrichtung ein abgerundet rechteckförmiges oder ovales Profil besitzt.