DE4331585C2 - Oberes Stützlager für einen Federdämpfer oder ein Federbein - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein oberes Stützlager für einen Federdämpfer oder ein Federbein der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Sie eignet sich insbesondere zur Verwendung in Personenkraftwagen. Entsprechend bezieht sich die Erfindung auch auf einen solchen Personenkraftwagen.

Bei einem aus der EP 0 279 135 A1 bekannten oberen Stützlager eines radführenden Federbeins eines lenkbaren Vorderrades ist das freie Ende der Kolbenstange des Teleskopstoßdämpfers über ein in seinen Einzelheiten nicht weiter dargestelltes gummielastisches Lager am Aufbau befestigt, während das aufbauseitige, d. h. obere Ende der den Teleskopstoßdämpfer umhüllenden Schraubenfeder im radialen Abstand zum gummielastischen Lager unmittelbar am Aufbau abgestützt ist. Zwischen der Schraubenfeder und der Kolbenstange ist als Anschlagpuffer ein mit seinem oberen Ende ebenfalls unmittelbar am Aufbau befestigtes gummielastisches hülsenförmiges Federelement angeordnet, dessen unteres Ende sich bei eingefedertem Rad nicht wie sonst im allgemeinen üblich an der Stirnseite des Dämpferrohrs, sondern an dessen Außenumfang abstützt, nämlich auf dem am Dämpferrohr befestigten Federteller der Schraubenfeder, wodurch für die Unterbringung dieses Federelements praktisch kein zusätzlicher axialer Bauraum für das Federbein bzw. den Federdämpfer erforderlich wird.

Da die Kolbenstange sowohl von der Schraubenfeder als auch von dem hülsenförmigen Anschlagpuffer völlig getrennt mittels eines gummielastischen Lagers am Aufbau befestigt ist, wird die Kolbenstange von Biegebeanspruchungen weitgehend freigehalten, wodurch sich ein für den Komfort des Fahrzeugs günstiges Ansprechverhalten der Federung ergibt.

Ein oberes Stützlager der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 065 235 A1 bekannt. Bei einem Anschlag des Gummimetallagers wird die Kolbenstange des Federdämpfers bzw. Federbeins unter Umständen stark auf Biegung beansprucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einem Federdämpfer bzw. Federbein ein gutes Anfedern bzw. Ansprechen der Federung zu erzielen, den Federdämpfer bzw. das Federbein mit der oberen Abstützung als problemlos transportierbare und einfach endmontierbare Vormontagebaueinheit herzustellen und die Kolbenstange des Federdämpfers bzw. Federbeins im wesentlichen nur auf Zug und Druck zu belasten.

Diese Aufgabe wird durch ein oberes Stützlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei maximalen Druck- und Zugbelastungen lassen sich so vor allem Biegebeanspruchungen der Kolbenstange stark vermindern. Das obere Stützlager wird vorzugsweise in einem Personenkraftwagen mit den Merkmalen von Patentanspruch 7 verwendet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen angegeben.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt in der Hauptschwenkebene durch den oberen Bereich eines am Fahrzeug­ aufbau angelenkten Federbeins oder Federdämp­ fers gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das obere Federbein­ lager in einer zur Hauptschwenkebene senk­ recht verlaufenden Vertikalebene.

Die in Fig. 1 gezeigte Federbein- oder Federdämpferanordnung ist Teil einer im übrigen nicht weiter dargestellten Kfz-Radauf­ hängung.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Radaufhängung vor­ ausgesetzt, bei der das Federbein bzw. der Federdämpfer 1 beim Ein- und Ausfedern des ihm zugeordneten Fahrzeugrades im wesent­ lichen in einer in der Zeichenebene liegenden Vertikalebene um das am Aufbau abgestützte obere Federbein- bzw. Federdämpferende verschwenkt wird.

Das Federbein bzw. der Federdämpfer 1 enthält u. a. einen Teles­ kopstoßdämpfer 2, eine Schraubenfeder 3 sowie eine Zusatzfeder 4 in Form eines gummielastischen hülsenförmigen Federelements.

Die Kolbenstange 2b einerseits und die diese mit Abstand umhül­ lende Schraubenfeder 3 sowie die räumlich zwischen der Schrau­ benfeder 3 und der Kolbenstange 2b angeordnete Zusatzfeder 4 an­ dererseits greifen mit ihren oberen Enden getrennt voneinander am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 5 an. Während die Anlenkung und Abstützung des Kolbenstangenendes mittelbar über ein ver­ gleichsweise weich bemessenes Gummimetallager 6 erfolgt, sind die Schraubenfeder 3 und die Zusatzfeder 4 praktisch unmittelbar am Fahrzeugaufbau 5 bzw. einem starr damit verbundenen Teil ab­ gestützt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ab­ stützung der oberen Windung der Schraubenfeder 3 in üblicher Weise über eine vergleichsweise harte gummielastische Federun­ terlage 7.

Es ist leicht erkennbar, daß infolge dieser getrennten Abstüt­ zung beim Ein- und Ausfedern des Rades über die Schraubenfeder 3 sowie die Zusatzfeder 4 keine spürbaren Biegebeanspruchungen auf die Kolbenstange 2b übertragen werden können, so daß deren An­ sprechempfindlichkeit und Leichtgängigkeit dadurch nicht be­ einträchtigt wird.

Die hülsenförmige Zusatzfeder 4 stützt sich beim Einfedern mit ihrem unteren Ende nicht wie sonst allgemein üblich auf der Stirnseite des Behälterrohrs 2a des Teleskopstoßdämpfers ab, sondern wie dies sonst allenfalls für Anschlagpuffer bekannt ist (EP-0 279 135-A1) am Außenumfang des Dämpferrohrs 2a, und zwar auf einem am Behälterrohr im Abstand von dessen Stirnseite befe­ stigten Federteller 8.

Der Innendurchmesser der hülsenförmigen Zusatzfeder 4 ist um so viel größer bemessen, als der Durchmesser des Dämpferrohrs 2a oberhalb des Federtellers 8, daß dieses beim Einfedern unbehin­ dert von der Zusatzfeder quasi bis ans Ende der Zusatzfeder in deren zylindrischen Hohlraum 4a eintauchen kann. Für die dabei "auf Block" gehende Zusatzfeder wird infolge ihrer Abstützung auf dem Federteller 8 axial kein zusätzlicher Bauraum benötigt.

Das das Kolbenstangenende mit dem Aufbau 5 verbindende Gummime­ tallager 6 enthält eine mit der Kolbenstange 2b verbundene radi­ al innere Hülse 6a, eine diese im Abstand konzentrisch umschlie­ ßende radial äußere Hülse 6b sowie ein die beiden Hülsen mitein­ ander verbindendes ringförmiges Gummielement 6c, das zwecks Er­ zielung einer gewünschten Kennung sowie zwecks Erzielung einer gewissen kardanischen Beweglichkeit über seinen Ringumfang ver­ teilt angeordnete übliche nierenförmige Ausnehmungen o. ä. 6d aufweist und beim Ein- und Ausfedern im wesentlichen nur auf Schub beansprucht wird.

Auf der Ober- und Unterseite der radial inneren Hülse 6a sind je zwei einander jeweils diametral gegenüberliegende axial bogen­ förmig vorspringende obere Gummiwülste 9 und untere Gummiwülste 10 angeformt, die räumlich derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß ihre Bogenmitten etwa in einer zur vertikalen Schwenk­ ebene der Kolbenstange 2b, d. h. hier der Zeichenebene, senk­ recht stehenden Vertikalebene liegen, wie dies aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 gut zu erkennen ist.

Das Gummimetallager 6 ist innerhalb eines Lagergehäuses 11 gela­ gert, welches aus einer topfförmigen Oberschale 12 und einer topfförmigen Unterschale 13 zusammengefügt ist. Die etwa paral­ lel zueinander liegenden beiden Topfböden 12a und 13a dienen für das Gummimetallager 6 als Druck- bzw. Zuganschlag. Sie sind des­ halb axial soweit voneinander beabstandet, daß sie beim normalen betrieblichen Ein- und Ausfedern keine Berührung mit der axial entsprechend hin- und herbewegten radial inneren Hülse 6a des Gummimetallagers bekommen, sondern nur in extremen Betriebssi­ tuationen bei maximaler Zugkraft bzw. bei maximaler Druckkraft der Kolbenstange 2b als Axialanschläge an den bogenförmigen Gum­ miwülsten 9 bzw. 10 der inneren Hülse zur Anlage gelangen.

Infolge der bogenförmigen Ausbildung und der besonderen räumli­ chen Ausrichtung der Gummiwülste relativ zur Schwenkebene der Kolbenstange 2b können auch in dieser extremen Situation keine oder allenfalls nur vernachlässigbar kleine Biegebeanspruchungen in der Kolbenstange auftreten.

Die beiden topfförmigen Schalen 12 und 13 sind derart ausgebil­ det, daß das aus ihnen zusammengefügte Lagergehäuse 11 einen krempenförmig umlaufenden Befestigungsflansch 14 besitzt, an dessen Unterseite sich das aufbauseitige Ende der Schraubenfeder 3 - im Ausführungsbeispiel unter Zwischenfügung der gummielasti­ schen Federunterlage 7 - abstützt und der im übrigen dazu dient, das Lagergehäuse 11 und damit das obere Ende des Federbeins bzw. Federdämpfers 1 am Aufbau 5 zu befestigen, z. B. anzuschrauben.

An der Unterseite des Lagergehäuses 11, genauer gesagt an der Unterseite des Topfbodens 13a der topfförmigen Unterschale 13 ist auch das aufbauseitige Ende der hülsenförmigen Zusatzfeder 4 axial abgestützt, die im übrigen mit entlang ihrem Außenumfang radial vorspringenden Noppen 15 o. ä. in damit korrespondierende nicht weiter bezeichnete Aufnahmeöffnungen des Lagergehäuses 11 eingeknöpft ist.

Die im Topfboden 13a der Unterschale 13 vorgesehene etwa zentri­ sche Durchtrittsöffnung 13b für die Kolbenstange 2b ist als in der Schwenkebene ausgerichtetes Langloch ausgebildet und allen­ falls nur geringfügig größer bemessen als es für eine unbehin­ derte Schwenkbewegung der Kolbenstange beim Ein- und Ausfedern erforderlich ist. Hierdurch wird einerseits mit Sicherheit aus­ geschlossen, daß die beim Einfedern axial zusammengedrückte Zu­ satzfeder 4 auch nur ansatzweise ins Innere des Lagergehäuses 11 verdrängt wird und dadurch gegebenenfalls die freie Beweglich­ keit des Gummimetallagers 6 beeinträchtigen könnte, und zum an­ deren erhält bzw. behält der Topfboden 13a dadurch bewußt die Funktion eines versteifenden Schließbleches, wodurch der das Fe­ derbein bzw. den Federdämpfer abstützende und durch Anordnung einer Aufnahmeöffnung für das Lagergehäuse 11 der Federbeinab­ stützung an sich zunächst geschwächte Aufbaubereich nach Einset­ zen und Anschrauben des Lagergehäuses wieder versteift ist.

Das Gummimetallager 6 ist durch das Lagergehäuse 11 nach außen weitgehend gekapselt und damit gegen seine Funktion und Lebens­ dauer beeinträchtigende Verschmutzungen geschützt. Im übrigen liegt die hülsenförmige Zusatzfeder 4 im normalen Betrieb (in Fig. 1 ist das Federbein bzw. der Federdämpfer 1 dagegen im ma­ ximal ausgefederten Zusatz dargestellt) bereits bei Leerlast, d. h. bei nur mit dem Fahrer beladenen Fahrzeug mit seinem unteren Ende auf dem Federteller 8 an, so daß auch ihr zylindrischer Hohlraum 4a nach außen abgeschlossen ist.

Insbesondere in den Fällen, in denen - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 - das obere Federbeinende mit seinem Lagergehäuse 11 in ein nach außen weitgehend abgeschlos­ senen Raum z. B. in einen Längsträger 5a o. ä. des Fahrzeugbo­ dens eingebaut ist, ist es von Vorteil, mindestens einen zwi­ schen Oberschale 12 und Unterschale 13 vom Inneren des Lagerge­ häuses 11 nach außen führenden Be- und Entlüftungskanal 16 anzu­ ordnen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine in die Unterschale 13 vom Topfboden 13a bis zum äußersten Rand der Un­ terschale eingedrückte Sicke ausgebildet ist. Über diesen Be- und Entlüftungskanal 16 wird dann nicht nur das Innere des La­ gergehäuses 11 be- und entlüftet, sondern auch eine Möglichkeit zum Abfluß von sich dort eventuell niederschlagenden Kondenswas­ sers o. ä. geschaffen. Die hülsenförmige Zusatzfeder 4 ist dabei in diesem Bereich ihres Außenumfangs mit einer der Sickenkontur korrespondierenden nutähnlichen Ausnehmung versehen, die in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, in die die Sicke formschlüssig eingreift, wodurch die Zusatzfeder 4 in Umfangsrichtung zusätz­ lich gesichert wird.

Die Federbein- bzw. Federdämpferanordnung kann in vorteilhafter Weise auch als komplette, einbaufertige Vormontageeinheit vorge­ fertigt werden, d. h. als Baueinheit, die nicht nur den Teles­ kopstoßdämpfer 2 und die Schraubenfeder 3 sowie die Zusatzfeder 4 enthält, sondern auch die eigentliche obere Stützlagerung des Federbeins, nämlich das speziell ausgebildete Lagergehäuse 11, das nicht nur das Gummimetallager 6 aufnimmt und nach außen weitgehend abkapselt, sondern gleichzeitig auch mit seinem der Verschraubung mit dem Fahrzeugaufbau dienenden krempenförmigen Flansch 14 auch das obere Ende der Schraubenfeder 3 abstützt und fixiert.

Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Federdämpferanordnung 1 Teil einer Hinterradaufhängung ist und ihre obere Stützlagerung am Fahrzeugaufbau 5 an einem steifen Längsträger 5a im seitlichen Bodenbereich des Fahrzeugs erfolgt, um so im Heckbereich des Fahrzeugs, d. h. im Bereich des Kofferraums bei einem niedrigen Ladeboden eine möglichst große Durchladebreite zu erzielen.

Für die obere Stützlagerung der Federdämpferanordnung ist im fahrbahnseitigen Wandbereich des Längsträgers 5a einfach eine Aufnahmeöffnung 17 vorgesehen, die eine auf die Umfangskontur des Lagergehäuses 11 abgestimmte Öffnungskontur besitzt. In die­ se Aufnahmeöffnung ist das Lagergehäuse 11 der vormontierten Fe­ derdämpfer-Baueinheit von unten bis zur Anlage seines krempen­ förmigen Befestigungsflansches 14 am Längsträger 5a eingeschoben und sodann mit diesem verschraubt. Da das Lagergehäuse 11, u. a. auch wegen seines in vorerwähnter Weise quasi als Schließblech wirkenden unteren Topfbodens 13a ein vergleichsweise steifes Bauelement darstellt, wird die Festigkeit und Steifigkeit des Längsträgers 5a durch die in seinem fahrbahnseitigen Wandbereich angeordnete Aufnahmeöffnung 17 nach Einsatz und Verschraubung des Lagergehäuses 11 praktisch nicht beeinträchtigt.

Dadurch daß die obere Abstützung der Federdämpferanordnung am Längsträger 5a oder einem damit vergleichbaren steifen Träger erfolgt und das Lagergehäuse 11 mit dem die Kolbenstange ab­ stützenden Gummimetallager 6 so tief wie möglich ins Innere des Längsträgers 5a eingebracht wird, wird der vorhandene Bauraum für die Unterbringung der Federdämpferanordnung in Längsrichtung des Federdämpfers 1 ohne Beeinträchtigung des Ladebodens 18 op­ timal ausgenutzt.

BEZUGSNUMMERNLISTE

1

Federbein oder Federdämpfer

2

Teleskopstoßdämpfer

2

a Dämpferrohr

2

b Kolbenstange

3

Schraubenfeder

4

Zusatzfeder der in Form eines gummielastischen hülsenförmigen Federelements

4

a zylindrischer Hohlraum

5

Fahrzeugaufbau

5

a Längsträger

6

Gummimetallager

6

a radial innere Hülse

6

b radial äußere Hülse

6

c ringförmiges Gummielement

6

d nierenförmige Ausnehmung

7

Federunterlage

8

Federteller für Zusatzfeder

9

obere Gummiwülste

10

untere Gummiwülste

11

Lagergehäuse

12

topfförmige Oberschale

12

a Topfboden

13

topfförmige Unterschale

13

a Topfboden

13

b zentrische Durchtrittsöffnung

14

krempenförmiger Befestigungsflansch

15

Noppen

16

Be- und Entlüftungskanal

17

Aufnahmeöffnung

18

Ladeboden

19

nutähnliche Ausnehmung

Claims (7)

1. Oberes Stützlager für einen Federdämpfer (1) oder ein Federbein, wobei der Federdämpfer (1) bzw. das Federbein einen Teleskopstoßdämpfer (2) mit einem Dämpferrohr (2a) und einer Kolbenstange (2b), eine den Teleskopstoßdämpfer (2) kolbenstangenseitig umhüllende Schraubenfeder (3) sowie ein kolbenstangenseitig zwischen der Schraubenfeder (3) und der Kolbenstange (2b) jeweils mit radialem Abstand dazu angeordnetes, sich beim Einfedern an dem Dämpferrohr (2a), insbesondere an dessen Außenumfang, abstützendes, gummielastisches, hülsenförmiges Federelement (4) aufweist, umfassend:
ein Gummimetallager (6) zur aufbauseitigen Abstützung der Kolbenstange (2b) getrennt von der aufbauseitigen Abstützung der Schraubenfeder (3) und des hülsenförmigen Federelements (4), das eine mit der Kolbenstange (2b) verbindbare radial innere Hülse (6a), eine radial äußere Hülse (6b) und ein zwischen diesen Hülsen angeordnetes, ringförmiges Gummielement (6c) aufweist, das beim Ein- und Ausfedern im wesentlichen nur auf Schub beansprucht wird,
ein Lagergehäuse (11) aus einer topfförmigen Oberschale (12) und einer Unterschale (13) mit einer etwa zentrischen Durchtrittsöffnung (13b) für die Kolbenstange (2b), innerhalb dessen das Gummimetallager (6) gelagert ist, wobei die voneinander axial beabstandeten und zueinander etwa parallelen Böden (12a, 13) erst bei maximaler Zugkraft und maximaler Druckkraft der Kolbenstange (2b) als Axialanschläge für das Gummimetallager (6) dienen,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Ober- und Unterseite der radial inneren Hülse (6a) je zwei einander jeweils diametral gegenüberliegende, axial bogenförmig vorspringende Gummiwülste (9, 10) angeformt sind, deren Bogenmitten etwa in einer zur vertikalen Schwenkebene der Kolbenstange (2b) senkrecht stehenden Vertikalebene liegen, welche bei maximaler Zugkraft und maximaler Druckkraft gegen die Böden (12a, 13) in Anlage gelangen, und
daß die Unterschale (13) topfförmig ausgebildet ist.

2. Oberes Stützlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbauseitige Ende des hülsenförmigen Federelements (4) an der Unterschale (13) des Lagergehäuses (11) befestigt und axial an der Unterseite deren Topfbodens (13a) abgestützt ist, und daß die Durchtrittsöffnung (13b) für die Kolbenstange (2b) allenfalls nur geringfügig größer bemessen ist, als es für eine unbehinderte Schwenkbewegung der Kolbenstange (2b) beim Ein- und Ausfedern erforderlich ist.

3. Oberes Stützlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbauseitige Ende des hülsenförmigen Federelements (4) mit entlang seinem Außenumfang radial vorspringenden Noppen (15) in damit korrespondierende Aufnahmeöffnungen des Lagergehäuses (11) eingeknöpft ist.

4. Oberes Stützlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (11) einen krempenförmig umlaufenden Befestigungsflansch (14) besitzt, und daß das aufbauseitige Ende der Schraubenfeder (3) an der Unterseite des Befestigungsflansches (14) abstützbar ist, vorzugsweise unter Zwischenfügung einer gummielastischen Federunterlage (7).

5. Oberes Stützlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Be- und Entlüftungskanal (16) zwischen der Oberschale (12) und der Unterschale (13) vom Inneren des Lagergehäuses (11) nach außen führt.

6. Oberes Stützlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Be- und Entlüftungskanal (16) durch eine in die Unterschale (13) vom Topfboden (13a) bis zum äußersten Rand der Unterschale (13) eingedrückte Sicke gebildet ist, und daß das hülsenförmige Federelement (4) in diesem Bereich seines Außenumfangs eine mit der Sickenkontur korrespondierende nutähnliche Ausnehmung (19) aufweist, in die die Sicke formschlüssig eingreift.

7. Personenkraftfahrzeug mit
steifen Trägern, insbesondere im Bodenbereich des Fahrzeugs befindlichen Längsträgern (5a),
Federdämpfern (1) oder Federbeinen, die jeweils einen Teleskopstoßdämpfer (2) mit einem Dämpferrohr (2a) und einer Kolbenstange (2b), eine den Teleskopstoßdämpfer (2) kolbenstangenseitig umhüllende Schraubenfeder (3) und ein kolbenstangenseitig zwischen der Schraubenfeder (3) und der Kolbenstange (2b) jeweils mit radialem Abstand dazu angeordnetes, sich beim Einfedern an dem Dämpferrohr (2a), insbesondere dessen Außenumfang, abstützendes, gummielastisches, hülsenförmiges Federelement (4) aufweisen, und mit
oberen Stützlagern jeweils nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die jeweils an einem steifen Träger vorgesehen sind und einen Federdämpfer (1) bzw. ein Federbein gegen den zugehörigen Träger abstützen,
wobei die Träger (5a) in einem fahrbahnseitigen Wandbereich in ihrer Öffnungskontur auf die Umfangskontur der Lagergehäuse (11) abgestimmte Aufnahmeöffnungen (17) aufweisen, in die die Lagergehäuse (11) von unten bis zur Anlage und Verschraubung ihrer Befestigungsflansche (14) an dem Träger (5a) eingeschoben sind.