DE2063448A1

DE2063448A1 - Aus Stoßdämpfer und Luftfeder bestehendes Federbein

Info

Publication number: DE2063448A1
Application number: DE19702063448
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt. B60g 15-12 Lutz
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1972-07-06

Description

Aus Stoßdämpfer und Luft feder bestehendes Federbein Die Erfindung betrifft ein Federbein, bestehend aus einem Stodämpfer und einem zwischen dem Stoßdämpfergehäuse und dem Kolbenstangenende angeordneten druck gas gefüllten Federraum, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei eine bewegliche Trennwand mit einem Ende am Stoßdämpfergehäuse befestigt ist und eine Relativbewegung des Stoßdämpfergehäuses zur Einspannstelle der Kolbenstange am Fahrzeug eine Volumenänderung des Federraumes und damit ein Abrollen der beweglichen Trennwand an einer Abrollfläche erzeugt.
Bekannt sind Federbeine, bei denen ein starres topfförmiges Teil am Ende der Kolbenstange des Stoßdämpfers befestigt ist. Die bewegliche Trennwand in Form eines Rollbalges ist mit dem einen Ende an diesem topffdrmigen Teil und mit dem anderen Ende am Stoßdämpfergehäuse verbunden. Problematisch ist die gasdichte Verbindung des Rollbalges mit dem topfförmigen Teil, denn sie erfordert hohe Fertigungsgenauigkeiten des an sich schon sehr teueren Teils sowie der zusätzlich notwendigen Verbindungsteile.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein im Aufbau einfaches Federbein zu schaffen das geringe Herstellkosten tind wenige Teine zur Befestigung CIBS, Rollbalges ohne hohe Genauigkeitsanforderungen aufweist, eine hohe Betriebssicherheit besitzt sowie eine Veränderung der Kennlinie für Gasfedern auf einfache Weise zuläßt, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Einspannstelle der Kolbenstange am Fahrzeug das andere Ende der beweglichen Trennwand befestigt ist. Die obere Einspannstelle der beweglichen Trennwand erfordert hierdurch keinerlei besonders präzise ausgeführten Teile,wodurch sich ein einfacher Aufbau des Federbeines ergibt.
Entsprechend der Erfindung wird eine betriebssichere Abdichtung der beweglichen Trennwand mit einfachen Mitteln dadurch erreicht, daß das Ende der beweglichen Trennwand amKolbenstangenende befestigt ist und sich auf einem Federteller abstützt, oder daß das Ende der beweglichen Trennwand an einem Federteller befestigt ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Ende der beweglichen Trennwand an einem fahrzeugfesten Teil befestigt und stützt sich an diesem ab. Das Einspanngelenk der Kolbenstange wird durch diese Befestigungsart von der durch die Gasfeder ausgeübten Federkraft entlastet. Eine solche Ausführung ist jedoch nur für ungelenkte Räder geeignet.-Um das von der Rad Last auf die Kolbenstange ausgeübte Biegemoment weitgehend zu kompcnsieren, wird erFindungsgemß der obere Federteller ftlr die bev7egLiche Trennwand in CIn sich bekannter Weise exzentrisch zur Achse der Kolbenstange angeordnet.
Für gelenkte Räder ist, wie die Erfindung zeigt, der exzentrisch zur Achse der Kolbenstange angeordnete Federteller für die bewegliche Trennwand drehbar am Fahrzeugaufbau befestigt, während die Kolbenstange über ein sphärisches Lager mit dem Fahrzeugaufbau in Verbindung steht. Dementsprechend wirkt die Abstützkraft der Gasfeder auf den Fahrzeugaufbau und nicht auf das Kolbenstangenlager.
Dadurch, daß in an sich bekannter Weise zur Befestigung die bewegliche Trennwand an ihren Enden im Längsschnitt rechteckförmig bis keilförmig ausgebildete Wulste aufweist und die Einspannstellen Schrägflächen besitzen, welche unter dem Druck im Federraum ein Festziehen der Enden der beweglichen Trennwand ergeben, wird eine besonders gute Abdichtung des Federraumes infolge der Keilwirkung zwischen den Wulsten und den starren Einspannstellen erzielt. Zusätzliche Spannteile außerhalb der Wulste sind nicht erforderlich, wenn innerhalb der rechteckförmig bis keilförmig ausgebildeten Wulste in an sich bekannter Weise Einlagen angeordnet sind.
Eine Veränderung der Kennlinie für die Gasfeder ist entsprechend den Merkmalen der Erfindung dadurch möglich, daß eine kegelstumpfförmig ausgebildete Abrollfläche für die bewegliche Trennwand mit dem Stoßdämpfergehäuse verbunden ist bzw. daß an der Einspannstelle des Kolbenstangenendes eine Abrollfläche angeordnet ist. Befinden sich im Bereich beider Einspannstellen der bewegliche Trennwand e eine Abrollfläche, so läßt sich eine geknickte Federkennlinie realisieren.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auf einfache Weise ein Einknicken der schlauchförmig ausgebildeten beweglichen Trennwand dadurch vermieden werden, daß ein rohrförmiges und an seinen Enden etwas aufgeweitetes Abstützteil auf der beweglichen Trennwand befestigt ist. Durch entsprechende Verlängerung dieses Abstütteiles wird ein Schutzrohr geschaffen, welches die als Schlauchrollbalg ausgebildete bewegliche Trennwand gegen mechanische Beschdigungen schützt. Gleichzeitigwird durch die V erlängerung des Abstützteiles die Beanspruchung der beweglichen Trennwand im Abrollbereich niedrig gehalten.
Eine sehr einfache Befestigung des Abstützteiles auf der beweglichten Trennwand ergibt sich entsprechend der Erfindung dadurch, daß der Innendurehmesser des Abstützteiles etwas etwas kleiner ist als der Außendurchmesser der beweglichen Trennwand.
Aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nach folgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen Fig. 1 zeigt eine A'usf'ührungsformdes erfindungsgeinäßen Federbeins mit im Längsschnitt dargestellter Gasfeder Fig. 2 stellt ein Federbein für ein gelenktes Rad dar, wobei der Federteller exzentrisch zur Kolbenstangenachse angeordnet ist.
Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines Federbeins mit im Längsschnitt dargestellter Gasfeder.
Fig. 4 zeigt eine mit dem Stoßdämpfergehäuse verbundene kegelstumpfförmige Abrollfläche für die bewegliche Trennwand.
Fig. 5 stellt eine Ausführungsform des Federbeines dar, welches im Bereich beider Einspannstellen Abrollflächen für die bewegliche Trennwand aufweist.
Das in Fig. 1 dargestellte Federbein ist am unteren Teil des Stoßdämpfergehäuses 1 über ein Gelenk 2 mit der Achse des Fahrzeuges verbunden. Die für die ungelenkten Räder eines Fahrzeuges geeignete Verbindung der Kolbenstange 3 mit dem Fahrzeugaufbau 4 besteht aus dem Gummigelenk 5, welches zwischen einem Anpreßteller 6 und einem Federteller 7 angeordnet ist. Durch die bewegliche Trennwand 8, die als Schlauchrollbalg ausgeführt ist, wird der Federraum 9 begrenzt. An beiden Enden besitzt die bewegliche Trennwand 8 rechteckförmig bis keilförmig ausgebildete Wulste 10 mit im Querschnitt kreisring- oder rechteckförmigen Einlagen il. Die am Stoßdämpfergehäuse 1 angeordnete Schrägfläche 12 verhindert ein Überziehen des Wulstes 10 infolge des Druckes im Federraum 9.
Als Abrollfläche 13 für die bewegliche Trennwand 8 dient die sich an die Schrägfläche 12 anschließende zylindrische Fläche des Stoßdämpfergehäuses 1. Mit der beweglichen Trennwand 8 ist das an seinen Enden aufgeweitete rohrförmige Abstützteil 14 verbunden. Zur Befestigung auf der beweglichen Trennwand 8 weist das Abstützteil 14 einen gegenüber dem Außendurchmesser der beweglichen Trennwand 8 etwas kleineren Innendurchmesser auf. Das im wesentlichenrohrförmig ausgebildete Abstützteil 14 kann aus Netall oder Kunststoff gefertigt sein. Zur Veränderung des Gasdruckes im Federraum 9 ist in der Kolbenstange 3 der Kanal 15 angeordnet.
Bei der Relativbewegung zwischen dem Stoßdämpfergehäuse 1 und dem Fahrzeugaufbau 4 entsteht durch die Druckänderung im Federraum 9 die Federwirkung. Die bewegliche Trennwand 8 rollt dabei auf der Abrolifläche 13 ab.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt ein Federbein für die gelenkten Räder eines Kraftfahrzeuges. In dem mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbundenen Silentblock 16 ist exzèntrisch zur Kolbenstangenachse der Federteller 7 drehbar gelagert und stützt sich auf diesem ab. Damit keine Einwirkung der Federkräfte auf die Kolbenstangeneinspannstelle erfolgt, ist am Ende der Kolbenstange 3 zur Verbindung mit dem Fahrzeugaufbau ein sphärisches Lager 26 angeordnet.
In der eingezeichneten Stellung nach Fig. 2 ist die Kolbenstange 3 frei von Querkräften. Dies ist der Fall, wenn die Wirkungslinie der Gas federkraft durch den Schnittpunkt Ogeht. Die Wirkungslinie der Kraft im Lenker 24 und die Wirkungslinie der aus Normalkraft N und Seitenführungskraft S gebildeten Radlast R ergeben diesen Schnittpunkt 9. Die aus Vorspur und Sturz herrührende Seitenführungskraft S sowie die Normalkraft N greifen an der Aufstands fläche des Reifens an und wirken über den Achsschenkel 25 auf das Federbein.
In Fig. 3 stützt sich die bewegliche Trennwand 8 an einem am Fahrzeugaufbau 4 befindlichen Dom 19 ab und ist zwischen ,diesem und dem Einspannteller 17, welcher einen Vorsprung 18 autweistg eingespannt. Durch diese direkte Abstützung am Fahrzeugaufbau können die von der Gas feder herrührenden Stützkräfte sich nicht auf die Einspannstelle der Kolbenstange auswirken. Die-Befestigung der beweglichen Trennwand 2 am Stoßdämpfergehause 1 erfolgt mittels des sich zum Rand hin konisch verengenden topfförmigen Teiles 20. Dieses Teil 20 umgibt den Wulst 10 am äußeren Durchmesser und bewirkt durch die konische Form ein Festziehen des Wulstes 10 auf dem Stoßdämpfergehause 1.
Der Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und dem nach Fig. 1 besteht darin, daß auf dem Stoßdämpfergehause 1 ein Abrollkörper befestigt ist, der eine kegelstumpfförmig ausgebildete Abrollflache 21 aufweist. Ferner ist das Abstützteil 14 über die Abrollwtllste hinaus verlängert, um die Beanspruchung der beweglichen Trennwand 8 beim Abrollen möglichst niedrig zu halten. Dieses Abstützteil 14 dient gleichzeitig als Schutzrohr gegen Verschmutzung und gegen mechanische Beschädigungen der beweglichen Trennwand 8.
Durch die Anordnung einer solchen kegelstumpfförmigen Abrollfläche 21 auf dem Stoßdämpfergehäuse 1 wird eine änderung der Federkennlinie auf einfache Weise erzielt. Außerdem ist eine bessere Kühlung des Stodämpfergehäuses gewährleistet.
Ist der mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbundene Dom 19 derart ausgestaltet, daß durch ihn, wie dies Fig. 5 zeigt, ebenfalls eine Abrollfläche 22 für die bewegliche Trennwand 8 entsteht, so kann die Federkennlinie durch entsprechende Wahl der Kegelwinkel für die Abrollflächen 21, 22 weitgehend variiert werden. Beispielsweise erfolgt entsprechend dieser Darstellung solflF,,o 501ang Abrollen der beweglichen Trennwand 8 auf der mit dem Stoßdämpfergehäuse 1 verbundenen Abrollfläche 21,. bis die Trennwand 8 den Anschlag 23 erreicht. Eine weitere Einfederung bewirkt, daß die bewegliche Trennwand 8 auf der mit einem größeren Kegelwinkel dargestellten Abrolifläche 22 am Dom 19 abrollt, wodurch eine geknickte Federkennlinie erzeugt wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Federbeines, insbesondere mit einem Abstützteil 14 aus Kunststoff, besteht in seiner geringen Geräuschentwicklung. Der für das Federbein im Fahrzeug vorhandene Bauraum kann besser ausgenützt werden, wobei eine geringfügige Berührung des Abstützteiles mit einem anderen Teil keine stbrende Geräusche erzeugt. Die Form der oberen Abstützung 4, 19 für die bewegliche Trennwand wird so gewählt, daß Auslenkungen des Federbeines nicht zum Einknicken der elastischen Trennwand führen.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsftrüien, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens weitgehend variiert werden. Beispielsweise kann die obere Abrollfläche ebenso an einem Federteller angeordnet sein. Zur Anpassung der Federkennlinie an die gestellten Forderungen können die Mantellinien der Abrollflächen 21, 22 in sich gekrümmt sein. Ferner ist die Befestigung des Stützteiles auf der beweglichen Trennwand mittels Sicken am Umfang möglich.
Ebenso kann das Stützteil durch entsprechende Einlagen in der beweglichen Trennwand gebildet werden.

Claims

Patentans prü che

Federbein, bestehend aus einem Stoßdämpfer und einem zwischen dem Stoßdämpfergehäuse und dem Kolbenstangenende angeordneten druckgasgefüllten Federraum, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei eine bewegliche Trennwand mit einem Ende am Stoßdämpfergehäuse befestigt ist und eine Relativbewegung des Stoßdämpfergehäuses zur Einspannstelle der Kolbenstange am Fahrzeug eine Volumenänderung des Federraumes und damit ein Abrollen der beweglichen Trennwand an einer Abrollfläche erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einspannstelle der Kolbenstange (3) am Fahrzeugaufbau (4) das andere Ende der beweglichen Trennwand (8) befestigt ist.
2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der beweglichen Trennwand (8) an einem Federteller (7) befestigt ist.
3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der beweglichen Trennwand C8) am Kolbenstangenende befestigt ist und sich auf einem Federteller (7) abstützt.
4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der beweglichen Trennwand (8) an einem fahrzeugfesten Teil (4, 19) befestigt ist und sich an diesem abstützt.
5. Federbein nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (7) für die bewegliche Trennwand (8) in an sich bekannter Weise exzentrisch zur Achse der Kolbenstange (3) angeordnet ist.
6. Federbein nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der exzentrisch zur Achse der Kolbenstange (3) angeordnete Federteller (7) für dir bewegliche Trennwand (8) drehbar am Fahrzeugaufbau (4, 19) befestigt ist, während die Kolbenstange (3) über ein sphärisches Lager (26) mit dem Fahrzeugaufbau (4, 19) in Verbindung steht.
7. Federbein nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zur Befestigung die bewegliche Trennwand (8) an ihren Enden im Längsschnitt rechteckförmig bis keilförmig ausgebildete Wulste (10) aufweist und die Einspannstellen Schrägflächen (12, 18) besitzen, welche unter dem Druck im Federraum ein Festziehen der Enden der beweglichen Trennwand (8) vergeben.
8. Federbein nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der rechteckförmig bis keilförmig ausgebildeten Wulste (10) in an sich bekannter Weise Einlagen (11) angeordnet sind.
9. Federbein nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß am Stoßdämpfergehäuse (1) ein im Durchmesser verringerter Ansatz mit anschließender kegelstumpfförmiger Schrägfläche (12) angeordnet ist und sich im Bereich der iolbenstangenverbindung mit dem Fahrzeugaufbau (4, 19) ein Einspannteller (17) befindet, der einen gegen den Wulst (10) der beweglichen Trennwand (8) gerichteten kreisringförmigen Vorsprung (18) aufweist.
10. Federbein nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine kegelstumpfförmig ausgebildete Abrollfläche (21) für die bewegliche Trennwand (8) mit dem Stoßdämpfergehäuse (1) verbunden ist.
11. Federbein nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einspannstelle des Kolbenstangenendes eine Abrollfläche (22) angeordnet ist.
12. Federbein nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich beider Einspannstellen der beweglichen Trennwand (8) je eine Abrollflache (21 22) angeordnet ist.
13. Federbein nach den Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (23) für die bewegliche Trennwand (8) auf einer Abrollfläche (21 oder 22) angeordnet ist.
14. Federbein nach den Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiges und an seinen Enden aufgeweitetes Abstützteil (14) auf der beweglichen Trennwand (8) befestigt ist.
15. Federbein nach den Ansprüchen 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Abstützteiles (14) etwas kleiner ist als der Außendurchmesser der beweglichen Trennwand (8?.