DE4130112A1 - Federdaempfer fuer kraftfahrzeug-achsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem Teleskop-Stoß­ dämpfer und einer diesen umschließenden Schraubenfeder o. ä. bestehenden Federdämpfer für Kfz-Achsen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie er allgemein und u. a. aus den DE-OS 38 26 301 sowie DE-OS 39 28 134 bekannt ist.

Feder- oder Dämpferbeine eines Kraftfahrzeuges werden bekannt­ lich durch die am Rad angreifenden Radkräfte u. a. auf Biegung beansprucht, wodurch an den Gleitstellen ihres Teleskop-Stoß­ dämpfers, d. h. am Dämpferkolben sowie am Kolbenstangenlager, Querkräfte auftreten, durch welche die Reibungskräfte, insbe­ sondere die Haftreibungskräfte, stark erhöht werden, was zu ei­ nem erschwerten Ansprechen des Teleskop-Stoßdämpfers führt. Insbesondere auf an sich guten Straßen mit lediglich ver­ gleichsweise kleinen Fahrbahnunebenheiten kann es unter Umstän­ den sogar dazu kommen, daß das Ansprechen des Teleskop-Stoß­ dämpfers völlig verhindert wird, so daß solche Fahrbahnstöße - zumindest kurzzeitig - quasi ungefedert bzw. ungedämpft auf den Fahrzeugaufbau übertragen werden, wodurch sich das Fahrverhal­ ten und der Fahrkomfort des Fahrzeugs spürbar verschlechtert. Erst bei Überschreiten einer bestimmten (Losbrech)Kraft geht die - erhöhte - Haftreibung i. a. schlagartig in die niedrigere Gleitreibung über. Dieses schlechte Ansprechverhalten wird im allgemeinen mit dem Begriff "slip and stick"-Effekt beschrie­ ben.

Es ist bekannt (z. B. Zeitschrift Hoesch "Berichte aus For­ schung und Entwicklung unserer Werke", Heft 1/67, Seiten 17 bis 22), daß unerwünscht hohe Reibung bei einem Federbein prinzi­ piell z. B. durch Wahl eines großen Mindestabstandes (Basislän­ ge) der Gleitstellen seines Teleskop-Stoßdämpfers verringert werden kann. Eine solche Maßnahme erfordert jedoch entsprechend lange Feder- bzw. Dämpferbeine, die aus Raumgründen nicht über­ all eingesetzt werden können.

Bekannt ist es auch (z. B. aus eben dieser Zeitschrift sowie DE-OS 14 30 586, 15 05 615, 15 05 616 und 15 80 480) die Rei­ bung an den Gleitstellen dadurch herabzusetzen und damit die Ansprechempfindlichkeit des Feder- bzw. Dämpferbeins zu erhö­ hen, daß entweder die Mittelachse der der Fahrzeugfederung die­ nenden Schraubenfeder o. ä. gegenüber der Längsachse des Tele­ skop-Stoßdämpfers versetzt, insbesondere exzentrisch dazu ange­ ordnet wird, oder als Schraubenfeder eine im eingebauten Zu­ stand quer zur Fahrzeuglängsrichtung vorgespannte Schraubenfe­ der verwendet wird, oder aber außerhalb der eigentlichen Fede­ rungseinrichtung eine sich einerseits am Fahrzeugaufbau und an­ dererseits am Zylinder des Teleskop-Stoßdämpfers abstützende und eine äußere Querkraftkomponente erzeugende zusätzliche Fe­ dervorrichtung vorgesehen wird.

Ein solches Schrägstellen oder Versetzen der Schraubenfeder oder auch die Anordnung einer zusätzlichen, eine Querkraftkom­ ponente erzeugenden Federvorrichtung ist wegen der i. a. beeng­ ten Einbauverhältnisse nicht immer möglich.

Aus der EP-OS 00 64 594 sind auch Federbeinanordnungen bekannt, bei denen die aufbauseitigen gummielastischen Federbeinlager derart ausgebildet sind, daß der Kolbenstange des Teleskop- Stoßdämpfers beim Ein- und Ausfedern eine sich der axialen Kol­ benstangenbewegung überlagernde Drehbewegung aufgezwungen wird, wodurch die Reibungskräfte insbesondere in den sogenannten "Totpunkten" der Kolbenstangen-Hubbewegung durch Vermeidung der Haftreibung und Erzwingung einer Gleitreibung (Kolbenstangen­ drehung) verringert werden sollen. Der fertigungstechnische Aufwand für derartige gummielastische Lager ist vergleichsweise hoch. Außerdem werden die Gummikörper dieser Lager materialmä­ ßig sehr hoch beansprucht; es erscheint nicht ganz einfach, sie unter Einhaltung eines erträglichen Bauvolumens so zu bemessen, daß sie auch bei kurzen, schnellen Fahrbahnstößen an sich guter Fahrbahnen eine zur Vermeidung des "slip-an-stick-Effekts" aus­ reichend große Relativverdrehung bewirken können.

Bekannt ist auch eine Federbein-Radaufhängung (z. B. DE-OS 39 38 773), bei der zur Verringerung des bekannten "slip-and­ stick-Effektes" am aufbauseitigen freien Ende der Kolbenstange des Teleskop-Stoßdämpfers der Federbeinanordnung ein quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufender starrer Hebel starr befestigt ist, dessen freies Ende ein Gummimetallager trägt, dessen In­ nenhülse leicht drehbar auf einem etwa horizontal und in Fahr­ zeuglängsrichtung ausgerichteten aufbaufesten Lagerbolzen gela­ gert ist, wobei Innenhülse und Außenhülse sowie der dazwischen befindliche Gummikörper des Gummimetallagers derart bemessen sind, daß sich zwischen Innen- und Außenhülse eine gewisse kar­ danische Beweglichkeit ergibt. Üblicherweise wird das aufbau­ seitige Ende eines Federbeins oder Federdämpfers nach Art eines Stiftgelenks ausgebildet; für die vorerwähnte bekannte Feder­ bein-Radaufhängung mit starr am Kolbenstangenende befestigtem Hebel müßte der Aufbau in diesem Bereich zur Befestigung des benötigten horizontalen Lagerbolzens völlig anders gestaltet werden.

Auch bei jeweils aus einem Teleskop-Stoßdämpfer und einer die­ sen umschließenden Schraubenfeder o. ä. bestehenden Federdämp­ fern, wie sie bevorzugt im Bereich nicht gelenkter Hinterachsen eingesetzt werden, wobei sie radseitig vorzugsweise mittels ei­ nes Gummimetallagers am Radführungsglied der Hinterachse ange­ lenkt sind, treten vergleichbare, wenn auch bezüglich der Grö­ ßenordnung kleinere Schwierigkeiten bezüglich des Ansprechver­ haltens des Teleskop-Stoßdämpfers auf, obgleich Federdämpfer im Gegensatz zu Federbeinen oder Dämpferbeinen keine eigentlichen Radführungsaufgaben übernehmen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, einen Federdämpfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art mit möglichst geringem Aufwand derart auszubil­ den, daß das Ansprechverhalten seines Teleskop-Stoßdämpfers verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist zwischen der radial inneren ersten und der radial äußeren zweiten Lagerhülse des Gummimetallagers des Fe­ derdämpfers eine jeweils mit diesen beiden über ein ringför­ miges Gummielement verbundene mittlere dritte Lagerhülse ange­ ordnet, an welcher ein Federteller zur Abstützung der Schrau­ benfeder des Federdämpfers befestigt ist. Die beiden ringförmi­ gen Gummielemente besitzen dabei vorzugsweise unterschiedliche Kennungen. Vorzugsweise ist das radial äußere zweite ringförmi­ ge Gummielement wesentlich weicher bemessen als das radial in­ nere erste ringförmige Gummielement.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie­ les wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in prinzipienhafter Dar­ stellung die teilgeschnittene Ansicht eines in einem Fahrzeug eingebauten Federdämpfers gemäß der Erfindung.

Gezeigt ist ein Ausschnitt einer Radaufhängung eines Kraft­ fahrzeuges, z. B. der Aufhängung des linken Rades 14 einer Hin­ terachse, wobei lediglich die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile, insbesondere der untere, d. h. radseitige Teil des erfindungsgemäßen Federdämpfers 1 dargestellt sind.

Dieser besteht in üblicher Weise aus einem Teleskop-Stoßdämpfer 2, von dem lediglich das Dämpferrohr zu sehen ist, sowie einer den Teleskop-Stoßdämpfer umschließenden Schraubenfeder 3, die der Fahrzeugabfederung dient und sich einenends am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau und anderenends am Radträger 13 oder einem mit diesem verbundenen Radführungslenker abstützt.

Die radseitige Anlenkung des Federdämpfers 1 erfolgt mittels eines Gummimetallagers 4, welches in üblicher Weise eine radial innere erste Lagerhülse 5 zur Befestigung am Radträger 13 bzw. am Radführungslenker sowie eine mit dieser gummielastisch ver­ bundene radial äußere zweite Lagerhülse 6 aufweist, welche ih­ rerseits starr am unteren Ende des Dämpferrohrs des Teleskop- Stoßdämpfers 2 befestigt, z. B. angeschweißt ist.

Die radial innere erste Lagerhülse 5 ist mittels einer Befesti­ gungsschraube 11 fest mit Lagerwangen 12 verschraubt, die ih­ rerseits Teil entweder des Radträgers 13 oder eines der Radfüh­ rungslenker sein können. Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß sie am freien Ende eines Längslenkers befestigt sind, der seinerseits natürlich auch Teil einer bekannten Verbundlenker­ bzw. Koppellenkerachse sein kann.

Bei solcher Konstellation ist das Gummimetallager 4 derart aus­ gerichtet, daß die Längsachse der radial inneren ersten Lager­ hülse 5 etwa parallel zur Dreh- bzw. Schwenkachse des zugehöri­ gen Achslenkers, im Ausführungsbeispiel also etwa in Fahrzeug­ querrichtung ausgerichtet ist.

In Verbindung mit Schräg- oder sogar Querlenkern wäre das Gum­ mimetallager 4 entsprechend anders auszurichten.

Abweichend von bekannten Federdämpferanordnungen ist nun zwi­ schen der ersten und der zweiten Lagerhülse 5 bzw. 6 des Gummi­ metallagers 4 eine mittlere dritte Lagerhülse 7 angeordnet, welche über ein radial inneres erstes ringförmiges Gummielement 8 mit der radial inneren ersten Lagerhülse 5 und über ein radi­ al äußeres zweites ringförmiges Gummielement 9 mit der radial äußeren zweiten Lagerhülse 6 in Verbindung steht. Vorzugsweise sind diese Gummielemente anvulkanisiert.

An der mittleren dritten Lagerhülse 7 ist ein Federteller 10 o. ä. befestigt, z. B. angeschweißt, auf dem sich das untere, d. h. das radseitige Ende der Schraubenfeder 3 abstützt. Im Ge­ gensatz zu bekannten Federdämpferanordnungen sind die radseiti­ gen Enden der Schraubenfeder 3 und des Teleskop-Stoßdämpfers 2 also nicht mehr in starrer Weise gemeinsam, sondern weitgehend voneinander entkoppelt am Radträger 13 bzw. am entsprechenden Radführungslenker angelenkt.

Die Schraubenfeder 3 stützt sich mit ihrem Federteller 10 über das radial innere ringförmige Gummielement 8 torsions-, radial­ und kardanisch nachgiebig auf der radial inneren Lagerhülse 5 und somit an den Lagerwangen 12 bzw. dem Radträger 13 ab. Der starr mit der radial äußeren zweiten Lagerhülse 6 verbunde­ ne Teleskop-Stoßdämpfer 2 stützt sich seinerseits über das ra­ dial äußere ringförmige Gummielement 9 in entsprechender Weise nachgiebig auf der mittleren dritten Lagerhülse ab.

Es liegen letztlich also zwei Gummimetallager in zylindrischer Bauweise vor, die koaxial ineinandergeschoben sind. Durch ge­ eignete Bemessung der beiden ringförmigen Gummielemente 8, 9 kann in vorteilhafter Weise dafür gesorgt werden, daß eine ge­ genseitige Beeinflussung bzw. Überlagerung der eingeleiteten Kräfte und Momente auf ein Minimum reduziert wird.

Vorzugsweise wird das radial innere erste Gummielement 8, über welches sich die Schraubenfeder 3 mit ihrem Federteller 10 ab­ stützt, vergleichsweise hart und das radial äußere zweite Gum­ mielement 9, über welches sich der Teleskop-Stoßdämpfer 2 ab­ stützt, vergleichsweise sehr weich bemessen.

Der Federteller 10 ist beim erfindungsgemäßen Federdämpfer ge­ gen das Dämpferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers also relativ ver­ schwenkbar. Auf diese Weise werden beim Ein- und Ausfedern des Rades über das Gummimetallager 4 in den Federdämpfer 1 einge­ leitete Momente im wesentlichen über die Schraubenfeder 3 in den nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau eingeleitet, wo­ bei die Schraubenfeder verformt wird; nur noch ein sehr gerin­ ger Teil dieser Biegemomente wird am Dämpferrohr und damit an der Kolbenstange des Teleskop-Stoßdämpfers wirksam. Solche ge­ ringen Momenteneinleitungen bedeuten aber auch entsprechend ge­ ringe Querkräfte am Dämpferkolben und an der Kolbenstangenfüh­ rung und damit ein - gewünschtes - besonders gutes Ansprechver­ halten des Teleskop-Stoßdämpfers 2.

Aufbauseitig werden die Schraubenfeder 3 und die Kolbenstange des Teleskop-Stoßdämpfers 2 in z. B. aus der DE-OS 39 28 134 bekannter Weise völlig getrennt voneinander am Fahrzeugaufbau abgestützt bzw. angelenkt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Federdämpfer-Gummime­ tallagers wird es auch möglich, die Kolbenstange des Teleskop- Stoßdämpfers schwächer als bisher üblich zu dimensionieren, da sie ja nur noch vergleichsweise gering auf Biegung beansprucht wird.

Das vorgeschlagene spezielle Gummimetallager ist konstruktiv recht einfach und ohne besonderen fertigungstechnischen Aufwand herzustellen.

Claims (3)

1. Aus einem Teleskop-Stoßdämpfer (2) und einer diesen um­ schließenden Schraubenfeder (3) bestehender Federdämpfer (1) für Kfz-Achsen, der mindestens einenends ein Gummimetallager (4) mit einer radial inneren ersten Lagerhülse (5) und einer mit dieser über ein ringförmiges Gummielement o. ä. verbunde­ nen radial äußeren zweiten Lagerhülse (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zwei­ ten Lagerhülse (5, 6) eine dritte Lagerhülse (7) angeordnet ist, welche über ein radial inneres erstes ringförmiges Gum­ mielement (8) o. ä. mit der ersten Lagerhülse (5) und über ein radial äußeres zweites ringförmiges Gummielement (9) o. ä. mit der zweiten Lagerhülse (6) in Verbindung steht, und daß an der mittleren dritten Lagerhülse (7) ein Feder­ teller (10) zur Abstützung der Schraubenfeder (3) befestigt ist.

2. Federdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ringförmigen Gummi­ elemente (8, 9) unterschiedliche Kennungen besitzen.

3. Federdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das radial äußere zweite ring­ förmige Gummielement (9) wesentlich weicher bemessen ist als das radial innere erste ringförmige Gummielement (8).