DE3606327A1

DE3606327A1 - Federbein

Info

Publication number: DE3606327A1
Application number: DE19863606327
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schmidt
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1986-02-27
Filing date: 1986-02-27
Publication date: 1987-09-03
Also published as: DE3606327C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Federbein für die Abstützung von Rädern eines Fahrzeuges gegenüber einem Fahrzeugaufbau, wobei das Federbein mit einem Achsschenkel verbunden und eine Kolbenstange im Fahrzeugaufbau gelagert ist und sich eine Feder einerseits am Federbein und andererseits über ein Federbeinlager Fahrzeugaufbau abstützt, wobei der Achsschenkel über ein Führungsgelenk und einem Querlenker an der Karosserie angelenkt ist.

Es sind Federbeine bekannt (z. B. DE-PS 15 05 616) die zur Geradführung von unabhängig aufgehängten Rädern von Kraftfahrzeugen dienen. Dabei ist der Stoßdämpfer in seinem oberen Bereich mit dem Fahrzeugaufbau beweglich und mit seinem unteren Bereich an einem Radträger starr befestigt, wobei eine Schraubenfeder so angeordnet ist, daß eine Querkraft erzielt wird, die einer Durchbiegung der Kolbenstange des Stoßdämpfers entgegenwirkt. Nachteilig ist, daß schon in der Fahrzeugkonstruktionslage, vor allem aber an der Kolbenstangenführung von radführenden Federbeinen wirkenden und in nachteiligerweise mit Reibung verbundenen Biegekräfte durch die Schrägstellung der Tragfeder gegen die Biegewirkrichtung nur teilweise kompensiert werden können.

Darüber hinaus sind Fahrzeugachsen bekannt, (z. B. DE-OS 31 40 540) bei denen eine Gelenkwelle verwendet wird, in der gleichzeitig zur Dämpfung von Fahrzeugschwingungen ein Teleskopstoßdämpfer gegebenenfalls auch eine Feder integriert ist. Durch die große Weguntersetzung entstehen kurze Federwege, die sowohl hohe Federkräfte als auch hohe Dämpfungskräfte erforderlich machen. Nachteilig ist jedoch, daß der Drehpunkt der Lenkachse üblicherweise sehr dicht und seitlich zur Gelenkwelle versetzt angeordnet ist, so daß für die Ausbildung eines entgegenwirkenden Drehmomentes sehr hohe Kräfte erforderlich wären. Nachteile entstehen auch bei der Lenkung selbst, da beim Radeinschlag das radseitige Antriebsgelenk von der Lenkachse nach außen wandert, so daß Momente entstehen, die bei Kurvenfahrt zur starken Übersteuerung des Fahrzeuges führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die auf das Federbein wirkenden Biegekräfte bzw. die Seitenlasten zu kompensieren, wobei eine Reduzierung der Reibung in der Kolbenstangenführung erzielt werden kann, so daß ein besseres Ansprechen der Fahrzeugfederung auch bei kleinen Bodenunebenheiten erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Federbein und der Karosserie eine Gasfeder angeordnet ist, die drehbar an der Karosserie und über ein im Bereich des Bodens des Federbeines angeordnetes Kugelgelenk gelagert ist.

Vorteilhaft ist die vollständige Kompensierung der Biegekräfte bzw. der Seitenlast in der Konstruktionslage des Fahrzeuges und die damit verbundene Reduzierung der Reibung in der Kolbenstangenführung. Hierdurch wird ein besseres Ansprechen der Fahrzeugfederung auch bei kleinen Bodenunebenheiten erzielt. Die Anwendung ist vor allem bei den Federbeinen günstig, die in Fahrzeuge eingebaut werden, welche zur Verbesserung der Aerodynamik eine niedrig konstruierte Motorhaube aufweisen, so daß die Federbeinlänge und die Führungsbasis zwischen der Kolbenstangenführung und dem Kolben verkürzt werden muß. Eine Verkürzung des Federbeines ist auch bei Fahrzeugen mit Frontantrieb notwendig, damit der Bauraum für die notwendige Antriebswelle geschaffen werden kann. Bei Anwendung in der Hinterachse eines Fahrzeuges bedarf es einer Verkürzung des Federbeines, um ein größeres Kofferraumvolumen zu erzielen.

Nach einem weiteren wesentlichem Merkmal ist vorgesehen, daß das Kugelgelenk mittig auf der Federbeinachse angeordnet ist, wobei die Federbeinachse die Drehachse (Spreizachse) darstellt.

Zur Erzielung eines entsprechenden Gegenmomentes, welches der Radaufstandskraft entgegenwirkt, ist nach einem weiterem Merkmal vorgesehen, daß die Gasfeder durch Gas vorgespannt ist oder daß die Gasfeder mit einer vorgespannten Schraubenfeder versehen ist. Vorteilhaft ist hierbei, daß die Gasfeder eine Ausfahrkraft erzeugt, die im radseitigen Drehpunkt des Querlenkers bzw. im Führungsgelenk zu dem durch die Radaufstandskraft erzeugten Biegemoment ein Gegenmoment erzielt, so daß die Biegekraft bzw. Seitenlast kompensiert wird. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß das Kugelgelenk auf der Federbeinachse bzw. Drehachse befestigt ist, wodurch sich an der Vorderachse keine Beeinflussung der Lenkung durch die Gasfeder ergibt, da bei Drehbewegung des Federbeines kein Biegemoment erzeugt wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt im wesentlichen das radführende Federbein 1, welches über die Kolbenstange 2 an der Karosserie 14 durch das obere Federbeinlager 3 befestigt ist. Zusätzlich ist die Feder 5 einerseits am Federbein und andererseits an der Karosserie 14 über das Federbeinlager 3 abgestützt. Die Kolbenstange 2 ist über die Kolbenstangenführung 4 im Federbein 1 gelagert und wird üblicherweise durch resultierende Biegekräfte und Seitenlasten beaufschlagt, u. a. durch Reaktionskräfte der Radaufstandskräfte.

Mit dem unteren Ende des Federbeines 1 ist der Achsschenkel über das Schwenklager 8 verbunden. Der Achsschenkel ist mit einem Führungsgelenk 13 versehen, welches einen Querlenker 12 aufnimmt, der wiederum mit der Karosserie 14 drehbar verbunden ist. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine Antriebswelle 11, da es sich um ein angetriebenes Fahrzeugrad 10 handelt.

Im Bereich des Bodens 6 des Federbeines 1 ist ein Kugelgelenk 7 mittig zur Federbeinachse 15 angeordnet, welches der Aufnahme der Gasfeder 9 dient. Die Gasfeder 9 ist dabei sowohl im Kugelgelenk 7 wie auch im Lager 16 drehbar gelagert.

Beim radführenden Federbein 1 mit seiner Kolbenstange 2 und der Tragfeder 5 entsteht durch die Radaufstandskraft F des Rades 10 über den Wirkabstand a ein Biegemoment im Führungsgelenk 13 ausgehend über den Wirkabstand c eine Reaktionskraft Ay am oberen Federbeinlager 3 und über den Wirkabstand d eine Reaktionskraft Cy an der Kolbenstangenführung 4. Eine besonders hohe Reaktionskraft Cy entsteht bei kurzen Federbeinen 1 wie z. B. bei frontgetriebenen Fahrzeugen mit über dem Querlenker 12 liegender Gelenkwelle 11.

Durch die Gasfeder 9, die mit dem Boden 6 des Federbeines 1 verbunden ist und die sich gegen die Karosserie 14 abstützt entsteht eine Ausfahrkraft F 1. Die Ausfahrkraft F 1 erzeugt somit über den Wirkabstand b ein Gegenmoment im Führungsgelenk 13, so daß das von der Radaufstandskraft F in Fahrzeugkonstruktionslage erzeugte Biegemoment bzw. die Seitenlast kompensiert wird. Es ergibt sich damit die Gleichung

F × a = F 1 × b.

Bezugszeichenliste 1 Radführendes Federbein
2 Kolbenstange
3 oberes Federbeinlager
4 Kolbenstangenführung
5 Feder
6 Boden des Federbeines
7 Kugelgelenk
8 Schwenklager
9 Gasfeder
10 Rad
11 Antriebswelle
12 Querlenker
13 Führungsgelenk
14 Karosserie
15 Federbeinachse (Drehachse)
16 Lager

Claims

1. Federbein für die Abstützung von Rädern eines Fahrzeuges gegenüber einem Fahrzeugaufbau, wobei das Federbein mit einem Achsschenkel verbunden und eine Kolbenstange im Fahrzeugaufbau gelagert ist und sich eine Feder einerseits am Federbein und andererseits über ein Federbeinlager am Fahrzeugaufbau abstützt, wobei der Achsschenkel über ein Führungsgelenk und einem Querlenker an der Karosserie angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Federbein (1) und der Karosserie (14) eine Gasfeder (9) angeordnet ist, die drehbar an der Karosserie (14) und über ein im Bereich des Bodens (6) des Federbeines (1) angeordnetes Kugelgelenk (7) gelagert ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk (7) mittig auf der Federbeinachse bzw. Drehachse (15) angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfeder (9) durch Gas vorgespannt ist.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfeder (9) mit einer vorgespannten Schraubenfeder versehen ist.