DE10205264B4

DE10205264B4 - Federbeinstützlager

Info

Publication number: DE10205264B4
Application number: DE10205264A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Römer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Roemer Matthias Dipl-Ing 71088 Holzgerlin De
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2022-02-09
Also published as: US20030151181A1; DE10205264A1; US6666439B2

Abstract

Federbeinstützlager, über das ein Kraftfahrzeugfederbein am Aufbau des Fahrzeugs abstützbar ist, mit
– einem Verbindungselement, das an einer Kolbenstange eines Federbeindämpfers befestigbar ist,
– einem Tragelement, über das der Federbeindämpfer am Fahrzeugaufbau abstützbar ist,
– Federelementen zwischen dem Verbindungselement und dem Tragelement, wobei
– ein erstes Federelement radial zwischen dem Verbindungselement und dem Tragelement angeordnet ist und
– ein zweites und ein drittes Federelement zusammen mit einem Abschnitt des Tragelements einen Anschlag für die Kolbenstange in axialer Richtung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (2b) des Tragelements (2), der Teil des Anschlags ist, annähernd kugelförmig oder konisch auswölbt, wobei ein Drehpunkt einer Pendelbewegung der Kolbenstange im Federbeinstützlager annährend den Mittelpunkt der Wölbung beschreibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbeinstützlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Auslegeschrift DE 1 116 261 B ist eine Befestigungsvorrichtung eines Stoßdämpfers beschrieben. Die Befestigungsvorrichtung weist ein Federelement mit einer Innen- und Außenhülse auf. Die Innenhülse ist zusammen mit zwei beidseitig der Innenhülse angeordneten Anschlagplatten mit einer Kolbenstange des Stoßdämpfers verschraubt. Die Außenhülse ist an einem Fahrzeugrahmen befestigt. Auslenkbewegungen des Federelementes sind durch Berührung der Anschlagplatten mit dem Fahrzeugrahmen bzw. mit der Außenhülse begrenzt.

Aus der DE 199 35 391 A1 ist ein Federbeinstützlager bekannt, bei dem ein Innenring auf jeder seiner beiden Stirnseiten zumindest einen elastisch nachgiebigen Anschlagpuffer zur Begrenzung extremer Auslenkbewegungen in Bewegungsrichtung des Stoßdämpfers aufweist und wobei die Anschlagpuffer jeweils mit Gegenanschlagflächen in Berührung bringbar sind. Gegenanschläge sind dabei einerseits der Boden eines an der Karosserie befestigten Flansches und andererseits die Karosserie selbst.

In der DE 43 40 556 A1 ist ein Federbeinstützlager beschrieben, das ein an einer Kolbenstange angeordnetes Verbindungselement aufweist, das über ein Federelement an einem Tragelement angebunden ist. Bei extremen Auslenkbewegungen des Federelementes schlägt eine an der Kolbenstange angeordnete Fläche an dem Tragelement an.

Wenn ein über das Federbein an der Karosserie abgestütztes Rad gerade dann einfedert, wenn das Federbein eine größere kardanische Auslenkung aus seiner Konstruktionslage erfährt, wird insbesondere die Kolbenstange des Dämpfers stark auf Biegung beansprucht, sodass sie verbiegen oder sogar brechen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Federbeinstützlager der bekannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass auch bei kardanischer Auslenkung des Federbeins aus der Konstruktionslage ein Ein- und Ausfedern des geführten Fahrzeugrades dauerhaft sicher gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Grundlegende Idee der Erfindung ist, den Abschnitt des das Federbein an der Karosserie abstützenden Tragelements im Federbeinstützlager, der als Anschlagfläche die axiale Bewegung einer Kolbenstange eines Federbeindämpfers begrenzt, annähernd kugelförmig gewölbt zu gestalten. Die Kolbenstange des Dämpfers ist dabei um einen Punkt, der sich auf der Längsachse der Kolbenstange befindet, pendelbeweglich gelagert. Dieser Drehpunkt ist zugleich der Mittelpunkt, um den das Tragelement abschnittsweise gebogen ist. Vereinfacht kann der gebogene Abschnitt des Tragelements auch mit einem größeren Radius oder sogar konisch ausgeführt sein. Bei Ein- oder Ausfedern eines gegenüber der Konstruktionslage kardanisch ausgelenkten Federbeins kann so ein punktuelles Auftreffen einer mit der Kolbenstange verbundenen Abstützfläche an dem Anschlag vermieden werden. Vielmehr wird eine ringförmige Abstützfläche bewirkt, die die von der Kolbenstange zu übertragende Kraft mittenzentriert und damit Momente ausgleichend auf das Tragelement überträgt.

Dadurch, dass der Boden des topfartigen Tragelements nicht eben, sondern gewölbt oder konisch geformt ausgeführt ist, erhöht sich die Steifigkeit des Tragelements. Somit ist es mög lich, die Wandstärke des Tragelements zu verringern und dadurch Gewichtseinsparung zu erzielen.

Das Federbeinlager kann mehrere Federelemente aufweisen, die voneinander getrennt radiale bzw. axiale Kräfte aufnehmen. Diese Trennung hat dahingehend Vorteile, dass verschiedene Elastomere mit unterschiedlichen Federungs- und Dämpfungseigenschaften für die einzelnen Teilaufgaben verwendet werden können. Erfindungsgemäß kann jedoch das Federbeinlager auch mit einem stoffschlüssigen und einstückigen Federelement ausgestattet sein, welches an das Verbindungselement anvulkanisiert ist und sowohl die radialen Lagerkräfte als auch die axialen Anschlagkräfte aufnimmt bzw. überträgt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der kugelförmige Abschnitt des Tragelementes zwischen zwei Trägerscheiben angeordnet, die jeweils ein zweites und drittes Federerelement umfassen. Die zwei Trägerscheiben sind durch eine Distanzhülse voneinander beabstandet und zwischen dem Verbindungselement und einem Kolbenstangenabsatz verspannt. Die mehrteilige Ausgestaltung der Trägerscheiben sichert die Montierbarkeit der sowohl innerhalb als auch außerhalb des Tragelements angeordneten Trägerscheiben. Denkbar ist auch eine einstückige Ausführung des Verbindungselements, welche die erste Trägerscheibe und die Distanzhülse umfasst.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Trägerscheiben derart ausgebildet, dass ihre dem kugelig gewölbten Tragelementabschnitt zugewandte Seite eine ebenfalls kugelig gewölbte oder konisch verlaufende Oberfläche aufweist. Dabei sind die Oberflächen in Konstruktionslage des Federbeins in annähernd konstantem Abstand zur Oberfläche des Tragelements angeordnet. Das auf den Oberflächen der Trägerscheiben beispielsweise aufvulkanisierte elastomere Federmaterial wird dadurch bei Kontakt mit dem Tragelement weniger stark verformt, was sich lebensdauererhöhend auswirkt.

Durch die Wahl von Federelementen mit unterschiedlichen Feder- bzw. Dämpfungseigenschaften kann das Federbeinstützlager entsprechend der Beanspruchung abgestimmt ausgelegt werden. So werden in der Regel für die axialen Anschläge im Lager weichere Elastomere eingesetzt, als für die radiale Abstützung. Auch die Formgebung der Federelemente hat Einfluss auf das Dämpfungs- und Geräuschverhalten des Lagers. Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht daher vor, das Dämpfungselement wulstförmig auszugestalten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt dabei:
1: eine schematische Darstellung eines Federbeinstützlagers mit gewölbter Anschlagfläche,
2: eine Darstellung nach 1 jedoch mit konischen Trägerscheiben,
3: eine Lagervariante, bei der das Federelement vom Tragelement umschlossen ist,
4: eine Darstellung nach 1 bei kardanisch ausgelenkter Kolbenstange während eines Einfedervorgangs,
5: eine Darstellung nach 2 bei kardanisch ausgelenkter Kolbenstange während eines Einfedervorgangs,
6: eine Darstellung nach 3 bei kardanisch ausgelenkter Kolbenstange während eines Einfedervorgangs.
1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers. Dieses beinhaltet ein Tragelement 2 und ein Verbindungselement 3, sowie ein zwischen diesen beiden angeordnetes Federelement 4a, welches mittels einer Hülse 5 an der Innenwand des rohrförmigen Abschnitts 2a des Tragelements 2 kraftschlüssig angeordnet ist.
Durch eine Öffnung 6 im gewölbten Abschnitt 2b des Tragelements 2 ist eine Kolbenstange 7 geführt und an ihrem oberen Ende über eine Schraubverbindung 8 mit dem Verbindungselement 3 kraftschlüssig verbunden. Dabei werden zwischen dem Verbindungselement 3 und einem Kolbenstangenabsatz 9 zwei konzentrisch zur Längsachse 7a der Kolbenstange 7 angeordnete kreisförmige Trägerscheiben 10a, 10b über eine Distanzhülse 11 derart verspannt, dass die obere Trägerscheibe 10a in einem von dem Tragelement 2, dem Verbindungselement 3 und dem Federelement 4a begrenzten Raum 12 angeordnet ist. Die untere Trägerscheibe 10b hingegen ist außerhalb dieses Raums 12 zwischen dem gewölbten Abschnitt 2b des Tragelements 2 und dem Kolbenstangenabsatz 9 angeordnet. Auf den jeweils dem Tragelement 2 zugewandten Längsseiten der Trägerscheiben 10a, 10b sind ein zweites und ein drittes Federelement 4b, 4c konzentrisch, unter Ausbildung eines Wulstes auf vulkanisiert.
In Abwandlung zu 1 sind in 2 die Trägerscheiben 10a, 10b teilweise konisch ausgeführt. Die obere Trägerscheibe 10a weist an der dem Verbindungselement 3 zugewandten Seite eine plane Oberfläche zur Anlage an das Verbindungselement 3 auf.
Die dem Verbindungselement 3 gegenüberliegende Seite der oberen Trägerscheibe 10a weist hingegen eine vom Umfang zur Mitte hin linear ansteigende Form auf, so dass die Trägerscheibe 10a unmittelbar an ihrer Mittenbohrung 13 die größte Dicke besitzt. Die untere Trägerscheibe 10b weist hingegen eine konstante Dicke auf und ist in Richtung Tragelement 2 geschirmt, so dass in Längsrichtung ein nahezu konstanter Abstand von der Oberfläche der Trägerscheibe zur Oberfläche des Tragelements vorliegt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 3 dargestellt. Das Federelement 4a, 4b, 4c ist einstückig und stoffschlüssig ausgeführt. Die Trägerscheibe 10a, 10b sind gegenüber den Ausführungsformen in 1 und 2 entfallen, das Verbindungselement 3 ist über eine Schraubverbindung 8 direkt am Kolbenstangenabsatz 9 gegen die Kolbenstange 7 verspannt.
Den Zuganschlag bei Ausfedern des durch das Federbein geführten, nicht dargestellten Rades bildet das Verbindungselement 3 zusammen mit dem unteren Teil 4c des Federelements 4a, 4b, 4c und dem kugelförmig gewölbten Abschnitt 2b des Tragelements 2.
Der Druckanschlag, wird durch das Verbindungselement 3 zusammen mit dem oberen Teil 4b des Federelements 4a, 4b, 4c und einem gewölbten Deckel 14, der in axialer Richtung einerseits durch einen Sicherungsring 15 und andererseits durch den äußeren Rand des ersten Federelements 4a sowie der Hülse 5 an der Innenwandung des Tragelements gehalten wird, gebildet.
4, 5 und 6 zeigen Schnitte durch das erfindungsgemäße Lager bei jeweils kardanisch ausgelenkter Kolbenstange. Der 4 und 5 ist zu entnehmen, wie das untere Federelement 4c unter Krafteinwirkung seitens der Kolbenstange 7 mit ringförmiger Kontaktfläche an der gewölbten Oberfläche des Tragelements 2 anliegt. Die von der Kolbenstange 7 übertragene Kraft wird somit nahezu momentenfrei am Tragelement 2 abgestützt. Dadurch wird die Gefahr der Kolbenstangenverbiegung wirksam vermieden und ein eventueller Bruch verhindert.
In 6 liegt der erste Teil 4a des Federelements 4a, 4b, 4c mit ringförmiger Kontaktfläche an der gewölbten inneren Oberfläche 16 des Deckels 14 und stützt somit die Axialkraft der Kolbenstange 7 über den Deckel 14 und den Sicherungsring 15 an dem Tragelement 2 ab.

Claims

Federbeinstützlager, über das ein Kraftfahrzeugfederbein am Aufbau des Fahrzeugs abstützbar ist, mit – einem Verbindungselement, das an einer Kolbenstange eines Federbeindämpfers befestigbar ist, – einem Tragelement, über das der Federbeindämpfer am Fahrzeugaufbau abstützbar ist, – Federelementen zwischen dem Verbindungselement und dem Tragelement, wobei – ein erstes Federelement radial zwischen dem Verbindungselement und dem Tragelement angeordnet ist und – ein zweites und ein drittes Federelement zusammen mit einem Abschnitt des Tragelements einen Anschlag für die Kolbenstange in axialer Richtung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (2b) des Tragelements (2), der Teil des Anschlags ist, annähernd kugelförmig oder konisch auswölbt, wobei ein Drehpunkt einer Pendelbewegung der Kolbenstange im Federbeinstützlager annährend den Mittelpunkt der Wölbung beschreibt.
Federbeinstützlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (4a, 4b, 4c) stoffschlüssig und einstückig ausgeführt sind.
Federbeinstützlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kugelförmige Flächenabschnitt (2b) des Tragelements (2) zwischen zwei Trägerscheiben (10a, 10b), welche jeweils das zweite und dritte Federelement (4b, 4c) umfassen, angeordnet ist.
Federbeinstützlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Trägerscheibe (10a, 10b) auf der dem Tragelement (2) zugewandten Seite eine Oberfläche aufweist, die in Angleichung an die Wölbung des Abschnitts (2b) des Tragelementes (2) annähernd kugelförmig oder konisch ausgebildet ist.
Federbeinstützlager nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, die Federelemente (4b, 4c) unter Ausbildung eines Wulstes auf den Trägerscheiben (10a, 10b) angeordnet sind.
Federbeinstützlager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheiben (10a, 10b) ringförmig um die Kolbenstange (7) angeordnet sind.