DE19755039C2

DE19755039C2 - Federbein mit außenliegendem Speicher

Info

Publication number: DE19755039C2
Application number: DE19755039A
Authority: DE
Inventors: Robert Pradel; Guenther Handke
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: DE19755039A1; US6220408B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbein für den Einbau zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radführungsteil eines Kraftfahrzeugs, entsprechend dem Oberbegriff von Patent anspruch 1.

Durch die DE 42 33 701 A1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der einen außerhalb des Zylinders angeordneten Speicher bzw. Ausgleichsraum aufweist, wobei im Innen raum des Speichers der Gasraum vom Flüssigkeitsraum durch eine Membrane getrennt ist. Auch ist eine Ausführungsform mit einem zweiten Ausgleichsraum vorgesehen. Bei solchen Konstruktionen sollen die Vorteile eines Zweirohrschwingungsdämpfers mit den Vorteilen eines Einrohrschwingungsdämpfers vereinigt sein, wodurch sich verbesserte Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers ergeben sollen. Wesentlich ist je doch, daß bei einem solchen Schwingungsdämpfer durch das im Speicher zwischen dem Gasraum und dem Flüssigkeitsraum angeordnete Trennelement ein Lösen von Gas in der Dämpfflüssigkeit verhindert wird und somit die Bildung eines Gaspolsters in einem Ar beitsraum unterbunden ist und daher auch bei kleinen Hüben ein einwandfreies Anspre chen des Schwingungsdämpfers erfolgt.

Bei einem Federbein ist es durch die DE 28 21 492 A1 und die DE 28 55 561 A1 be kannt, in dem außerhalb des Zylinders angeordneten Feder- bzw. Ausgleichsraum eine Membrane zwischen der Gasfüllung und der Dämpfflüssigkeitsfüllung anzuordnen. Ebenso ist eine Ausführungsform beschrieben, die einen Federraum aufweist, dessen Gasfüllung durch einen Trennkolben von der Dämpfflüssigkeitsfüllung getrennt ist. Ein derartiges Federbein ist insbesondere bei Motorrädern zur Federung und Dämpfung des Hinterrades vorgesehen und wird zwischen der Hinterradschwinge und dem Rahmen eingebaut, so daß ein solches Federbein keine Radführungskräfte aufzunehmen hat.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Federbein für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das in einem im Fahrzeug vorgegebenen Einbauraum zur Aufnahme der Rad führungskräfte eine möglichst große Abstützlänge für die Kolbenstange im Zylinder auf weist und außerdem mit einem geringen Biegemoment der axial zueinander bewegli chen Teile behaftet ist und einen einfachen sowie kostengünstigen Gesamtaufbau be sitzt.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der Speicher mit einem Federteller verbunden ist, auf dem sich eine als Schraubenfeder ausgebildete Tragfeder abstützt, der Federteller druckdicht auf dem Zylinder oder einem den Zylinder umgeben den Behälter angeordnet ist, während der Innenraum des Zylinders oder des Behälters über einen im Federteller vorhandenen Verbindungskanal hydraulisch mit dem Speicher in Verbindung steht. Diese außerhalb des Zylinders bzw. des Behälters liegende und mit dem Federteller verbundene Anordnung des Speichers ermöglicht eine volle Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Einbaulänge für die Abstützung der Kolbenstange, so daß auch im ausgefederten Zustand des Federbeins eine relativ große Abstützlänge der Kol benstange im Zylinder gewährleistet ist. Da derartige Federbeine üblicherweise Radfüh rungskräfte übernehmen müssen, vermeidet die große Abstützlänge der Kolbenstange ein Klemmen der relativ zueinander axial beweglichen Teile und gewährleistet somit eine hohe Funktionssicherheit und ein gutes Ansprechverhalten des Federbeins, wobei durch die Zusatzfunktion des Federtellers, nämlich Aufnahme des Speichers und Bildung des Verbindungskanals zum Innenraum des Schwingungsdämpfers, ein einfacher und ko stengünstiger Gesamtaufbau gewährleistet ist.

Von den Radführungskräften wird ein möglichst geringes Biegemoment auf die zueinan der beweglichen Teile des Federbeins ausgeübt, wenn die Anlenkung des Federbeins möglichst nahe am Fahrzeugrad erfolgt. Dies wird dadurch möglich, daß erfindungsge mäß der Federteller mit dem Speicher zu einer Bau- und Montageeinheit verbunden und der Speicher auf der dem Fahrzeugrad abgewandten Seite des Schwingungsdämpfers angeordnet ist. Der Federteller sitzt dabei oberhalb des Reifens und der Zylinder bzw. der Behälter des Schwingungsdämpfers kann mit sehr geringem Abstand zum Reifen in das Fahrzeug eingebaut werden.

Eine weitere Ausführungsform wird erhalten, wenn der Federteller einen als Speicher ausgebildeten Innenraum aufweist, der vorzugsweise von zwei Schalen gebildet ist, die beispielsweise als Stanz- und Prägeteile aus Stahlblech hergestellt sind. Ebenso wird ent sprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung eine vorteilhafte und kostengünstige Ausführung erhalten, indem der Federteller mit dem Speicher und einem Lenkhebel eine Bau- und Montageeinheit bildet. Der Speicher kann dabei so mit dem Federteller ver bunden sein, daß dessen Achse parallel oder etwas geneigt zur Achse des Schwingungs dämpfers angeordnet ist und die Speicherwand einen geringen radialen Abstand zur Außenwand des Zylinders bzw. des Behälters aufweist.

Eine besonders robuste Verbindung des Speichers mit dem Schwingungsdämpfer wird merkmalsgemäß dadurch erhalten, daß der Boden des Speichers einen Befestigungszap fen aufweist und damit fest mit einem Anschlußteil des Schwingungsdämpfers verbun den ist. Hierdurch wird zusätzlich zu der Verbindung des Speichers mit dem Federteller eine weitere Abstützung oder Einspannung des Speichers geschaffen.

Um ein möglichst tiefes Eintauchen der Kolbenstange in den Zylinder zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn das üblicherweise im Zylinder angeordnete Bodenventil in den Spei cher eingebaut wird. Eine sehr günstige Ausführung wird dadurch erhalten, daß das Bodenventil in dem Anschlußdeckel angeordnet und befestigt ist, wodurch eine vor dem Zusammenbau mit den anderen Speicherteilen prüfbare Baueinheit geschaffen wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist, wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, die Achse des Speichers in etwa senkrecht zur Achse des Schwingungsdämpfers angeordnet, wobei der Boden des Speichers den Lenkhebel trägt. Dementsprechend kann der Speicher sowohl als Federteller und als Lenkhebel ausgebildet sein, insbesonde re bei Herstellung dieses Kombinationsteils im Gußverfahren.

Für die Ausbildung des Speichers ist eine große Freizügigkeit gegeben. So kann dieser als Trennkolbenspeicher ausgeführt sein, wobei die Speicherwand und der Speicherboden einstückig oder die Speicherwand mit dem Anschlußdeckel einstückig hergestellt werden kann, beispielsweise im Fließpreßverfahren. Um ein möglichst tiefes Eintauchen der Kol benstange in den Zylinder zu ermöglichen, kann das Bodenventil im Flüssigkeitsraum des Speichers angeordnet werden.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Federbein mit seitlich angeordnetem Speicher im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Ausführungsform im Längsschnitt, bei welcher der Speicher im Bereich seines Bodens eine zusätzliche Einspannstelle aufweist;

Fig. 3 ein Federbein im Längsschnitt, dessen Speicher mit einer parallel zur Schwinungs dämpferachse verlaufenden Achse angeordnet ist;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Federbein, dessen Speicher mit einer senkrecht zur Achse des Schwingungsdämpfers verlaufenden Achse eingebaut ist;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Speicher, dessen Boden mit der Speicherwand einstückig hergestellt ist;

Fig. 6 eine Ausführungsform des Speichers, bei der der Anschlußdeckel mit der Spei cherwand einteilig ausgebildet ist;

Fig. 7 einen mit einem Boden-Dämpfventil versehenen Speicher im Längsschnitt.

Das in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Federbein weist einen Schwingungsdämpfer 1, eine die Tragfeder bildende Schraubenfeder 2 und einen außerhalb angeordneten Spei cher 3 auf. Die sich einerseits am Fahrzeugaufbau abstützende Schraubenfeder 2 liegt andererseits auf einem Federteller 4 auf, der druckdicht mit dem Behälter 15 des Schwingungsdämpfers 1 verbunden ist und außer einem Anschluß für den Speicher 3 auch einen Lenkhebel 5 aufweist. Im Behälter 15 ist mit radialem Abstand ein Zylinder 6 angeordnet, in dem eine mit einem Dämpfkolben 8 versehene Kolbenstange 7 nach außen abdichtend axial beweglich geführt ist. Der Innenraum des Zylinders 6 ist mit Dämpfflüssigkeit gefüllt und wird durch den Dämpfkolben 8 in einen kolbenstangensei tigen Arbeitsraum 9 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 10 unterteilt und steht hydraulisch über das Bodenventil 16 mit dem ebenfalls mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Ringraum, der von der Außenwand des Zylinders 6 und der Innenwand des Behälters 15 begrenzt ist, in Verbindung. Zum Ausgleich des in den Zylinder 6 ein- bzw. ausfahrenden Volumens der Kolbenstange 7 ist der Ringraum über einen Verbindungskanal 21 mit dem Flüssigkeitsraum 11 des Speichers 3 verbunden, wobei die Speicherwand 14 einer seits druckdicht auf dem Federteller 4 sitzt und andererseits den Boden 18 trägt. Ein im Speicher 3 befindlicher und üblicherweise unter Druck stehender Gasraum 12 ist zum Flüssigkeitsraum 11 hin durch einen auf der Innenfläche der Speicherwand 14 axial be weglich und abgedichtet geführten Trennkolben 13 getrennt. Der Ringraum zwischen dem Zylinder 6 und dem Behälter 15 kann relativ eng ausgebildet sein, da er lediglich als Flüssigkeitsleitung zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 10 und dem Flüssig keitsraum 11 im Speicher 3 dient.

Der Speicher 3 ist vorzugsweise auf der dem Fahrzeugrad abgewandten Seite des Schwingungsdämpfers 1 angeordnet, so daß nicht nur die große Abstützlänge der Kol benstange 7 verwirklicht werden kann, sondern auch ein Einbau mit geringem Abstand zum Fahrzeugreifen möglich ist, damit die von den Radführungskräften auf das Feder bein ausgeübten Biegemomente möglichst klein gehalten werden können.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der mit dem Federteller 4 verbundene Speicher 3 mittels eines mit einem Anschlußgewinde versehenen Anschlußdeckels 17 im Federteller 4 eingeschraubt ist und der Boden 18 des Speichers 3 einen Befestigungszapfen 19 aufweist, der mit einem An schlußteil 20 des Schwingungsdämpfers 1 verbunden ist und dadurch eine sehr stabile Verbindung zwischen dem Speicher 3 und dem Schwingungsdämpfer 1 geschaffen wird. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denen des in Fig. 1 gezeigten Federbeins.

Bei dem Federbein nach Fig. 3 weist der Speicher 3, dessen Achse parallel zur Achse des Schwingungsdämpfers 1 verläuft, ein Bodenventil 16 im Flüssigkeitsraum 11 auf, so daß die Kolbenstange 7 bis zum Zylinderboden 22 in den Zylinder 6 eintauchen kann und dadurch die Stützweite für die Kolbenstange 7 optimal genutzt wird. Ebenso kann die Kolbenstange 7 sehr nahe am Fahrzeugrad angeordnet werden, da diese Ausführung nur einen Zylinder 6 aufweist und der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 9 über den im Federteller 4 vorhandenen Verbindungskanal 21 und das Bodenventil 16 mit dem Flüs sigkeitsraum 11 hydraulisch verbunden ist.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführung des Federbeins zeigt die Fig. 4, wobei die Ach se des Speichers 3 in etwa senkrecht zur Achse des Behälters 15 verläuft. Der druckdicht mit dem Behälter 15 verbundene Speicher 3 ist am Boden 18 mit dem Lenkhebel 5 ver bunden und trägt im Bereich des Behälters 15 den Federteller 4.

Der Speicher 3 nach Fig. 5 weist eine mit dem Boden 18 einstückig ausgebildete Spei cherwand 14 auf, während der Anschlußdeckel 17 einen mit einem Gewinde versehenen Zapfen aufweist und nach der Montage des Trennkolbens 13 druckdicht mit der Spei cherwand verbunden wird. Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist der Anschlußdeckel 1 7 einstückig mit der Speicherwand 14 ausgeführt und der Boden 18 ist nach dem Einbrin gen des Trennkolbens 13 auf der Speicherwand 14 durch einen Dichtring abgedichtet und anschließend beispielsweise mit einem Kondensator-Entladungsschweißverfahren mit der Speicherwand 14 verbunden.

Ein aus einer rohrförmigen Speicherwand 14, einem Boden 18 und einem Anschlußdec kel 17 zusammengesetzter Speicher 3 ist in Fig. 7 dargestellt. Außerdem ist ein Boden ventil 16 vorzugsweise durch Einrollen fest mit dem Anschlußdeckel 17 verbunden, wäh rend ein als Blechteil ausgebildeter Trennkolben 13 den Gasraum begrenzt.

Bei allen Ausführungen wird durch den außerhalb des Zylinders bzw. des Behälters an geordneten Speicher eine optimale Abstützweite für die Kolbenstange im Zylinder er reicht und durch die dem Fahrzeugrad abgewandte Anordnung eine nahe dem Fahrzeu greifen liegende Verbindung mit dem Fahrzeug ermöglicht und dementsprechend die geringst mögliche Einwirkung der Radführungskräfte auf das Federbein erzielt, zumal der Federteller oberhalb des Reifens angeordnet ist und ferner durch entsprechende Schräg stellung der Tragfeder eine Gegenkraft erzeugt werden kann.

Die hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders und dem Speicher kann auf die verschiedenste Art erreicht werden. Außer den in den Figuren aufgezeigten Möglichkeiten ist es ohne weiteres möglich, durch einen beispielsweise den kolbenstan genfernen Arbeitsraum mit dem Speicher verbinden Kanal oder ein Rohr die Hydrauliklei tung zu bilden.

Claims

1. Federbein für den Einbau zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radführungs teil eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Schwingungsdämpfer und einer Tragfeder, wobei der Schwingungsdämpfer eine in einem Zylinder abdichtend ge führte Kolbenstange aufweist, die fest mit einem mit Dämpfventilen versehenen Kolben verbunden ist und den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum des Zylin ders in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt, während ein außerhalb des Zylinders angeordneter Speicher zumindest mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum hydraulisch verbunden ist, dieser Speicher einen Flüssigkeits- und einen Gasraum aufweist und als Ausgleichs raum für das in den Zylinder ein- bzw. ausfahrende Volumen der Kolbenstange dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (3) mit einem Federteller (4) verbunden ist auf dem sich eine als Schraubenfeder (2) ausgebildete Tragfeder ab stützt, der Federteller (4) druckdicht auf dem Zylinder (6) oder auf einem den Zylin der (6) umgebenden Behälter (15) angeordnet ist, während der Innenraum des Zy linders (6) oder des Behälters (15) über einen im Federteller (4) vorhandenen Ver bindungskanal (21) hydraulisch mit dem Speicher (3) in Verbindung steht.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (4) mit dem Speicher (3) zu einer Bau- und Montageeinheit verbunden und der Speicher (3) auf der dem Fahrzeugrad abgewandten Seite des Schwingungsdämpfers (1) ange ordnet ist.

3. Federbein nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fe derteller (4) einen als Speicher (3) ausgebildeten Innenraum aufweist, der vorzugs weise von zwei Schalen gebildet ist.

4. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder teller (4) mit dem Speicher (3) und einem Lenkhebel (5) eine Bau- und Montageein heit bildet.

5. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Speichers (3) parallel oder etwas geneigt zur Achse des Schwingungsdämpfers (1) mit geringem radialem Abstand zum Schwingungsdämpfer (1) angeordnet ist.

6. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (18) des Speichers (3) einen Befestigungszapfen (19) aufweist und damit fest mit ei nem Anschlußteil (20) des Schwingungsdämpfers (1) verbunden ist.

7. Federbein nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Speichers (3) in etwa senkrecht zur Achse des Schwingungs dämpfers (1) angeordnet ist und der Boden (18) des Speichers (3) den Lenkhebel (5) trägt.

8. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spei cher (3) eine mit dem Boden (18) einstückig ausgebildete Speicherwand (14) auf weist und der Flüssigkeitsraum (11) durch einen Trennkolben (13) vom Gasraum (12) abgetrennt ist.

9. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spei cher (3) eine mit dem Anschlußdeckel (17) einstückig ausgebildete Speicherwand (14) aufweist und der Boden (18) nach dem Einbringen des Trennkolbens (13) mit der Speicherwand (14) abdichtend verbunden wird.

10. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Zweirohr-Schwingungsdämpfern übliche Bodenventil (16) im Speicher (3) angeord net ist und im Flüssigkeitsraum (11) befestigt ist.

11. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenventil (16) im Anschlußdeckel (17) befestigt ist und eine vor dem Zusam menbau des Speichers (3) prüfbare Baueinheit bildet.