DE10229584A1

DE10229584A1 - Anordnung zur Kompensation von Querkräften an einem McPherson-Federbein

Info

Publication number: DE10229584A1
Application number: DE10229584A
Authority: DE
Inventors: Cord Luehmann
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Vibracoustic SE and Co KG
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2022-07-03
Also published as: DE10229584B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation von Querkräften an einem McPherson-Federbein (1), umfassend eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit, bestehend wiederum aus wenigstens folgenden Bauteilen: DOLLAR A - einem Deckel (11) und Abrollkolben (12); DOLLAR A - einem Luftfederbalg (14) aus elastomerem Werkstoff, wobei die beiden Balgenden am Deckel (11) einerseits und am Abrollkolben (12) andererseits befestigt sind, wodurch der Luftfederbalg eine volumenelastische Luftkammer (15) einschließt, wobei ferner der Luftfederbalg eine erste Schlaufe (16) ausbildet, die an der Außenwand (13) des Abrollkolbens entlang gleiten kann; sowie DOLLAR A - einem Dämpfer (2). DOLLAR A Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass DOLLAR A - die erste Schlaufe (16) eine im Wesentlichen gleichmäßige Schlaufenbreite (c) am Abrollkolben (12) besitzt; und dass DOLLAR A - der Deckel (11) eine erste Anlagekontur (A) und zweite Anlagekontur (B) für den Luftfederbalg (14) unter Bildung einer zweiten Schlaufe (17) mit ungleichmäßiger Schlaufenbreite (a, b) aufweist, wobei die zweite Schlaufe nur in Achskinematik und bei Druckveränderungen ihre Position verändert, indem die erste Anlagekontur (A), wo die zweite Schlaufe zu ihrer größten Schlaufenbreite (a) gelangt, als Anschlagsfläche dient, während die zweite Anlagekontur (B), wo die zweite Schlaufe eine geringere Schlaufenbreite (b) besitzt, als anschlagsfreie Abrollfläche gestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation von Querkräften an einem McPherson-Federbein, umfassend eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit, bestehend wiederum aus wenigstens folgenden Bauteilen:

- einem Deckel und Abrollkolben;
- einem Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff, der zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger versehen ist, wobei die beiden Balgenden am Deckel einerseits und am Abrollkolben andererseits befestigt sind, wodurch der Luftfederbalg eine volumenelastische Luftkammer einschließt, wobei ferner der Luftfederbalg eine erste Schlaufe ausbildet, die an der Außenwand des Abrollkolbens entlang gleiten kann; sowie
- einem Dämpfer, umfassend ein Behälterrohr, das mit einem Radträger verbunden ist, eine Kolbenstange mit Dämpferkolben, eine Kolbenstangenführung, insbesondere unter Integration eines Dämpferdichtungspaketes, sowie ein Dämpferlager, wobei die Kolbenstange einerseits fest mit dem Dämpferlager verbunden ist und andererseits in dem Behälterrohr mittels des Dämpferkolbens und der Kolbenstangenführung verschiebbar gelagert ist.

Auf dem Gebiet der McPherson-Federbeine im Rahmen einer Radaufhängung für Kraftfahrzeuge gibt es zwischenzeitlich eine Vielzahl von Konstruktionsvorschlägen, wobei zum diesbezüglichen Stand der Technik insbesondere auf folgende Druckschriften verwiesen wird:
DE 20 63 448 A1,
DE 36 24 296 C3,
DE 36 31 610 A2,
DE 40 10 982 A1,
EP 0 225 271 B1,
EP 0 259 245 B1,
EP 0 395 214 B1,
EP 0 852 188 A1,
WO 98/26947 A1,
US 4 332 397

Im Rahmen einer Weiterentwicklung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine gattungsgemäße Anordnung an einem McPherson-Federbein bereitzustellen, bei der die Luftfeder über den gesamten Ein- und Ausfederbereich eine Querkraftkompensation in den Kontaktzonen der Kolbenstangenführung bzw. des Dämpferdichtungspaketes sowie im Dämpferkolben erreicht, und zwar unter dem Gesichtspunkt einer hohen Lebensdauer. Ferner soll die Querkraftkompensation über den Ein- und Ausfederbereich beeinflusst werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 dadurch, dass

- die erste Schlaufe eine im Wesentlichen gleichmäßige Schlaufenbreite am Abrollkolben aufweist; und dass
- der Deckel eine erste und zweite Anlagekontur für den Luftfederbalg unter Bildung einer zweiten Schlaufe mit ungleichmäßiger Schlaufenbreite aufweist, wobei die zweite Schlaufe nur in Achskinematik und bei Druckveränderungen ihre Position verändert, indem die erste Anlagekontur, wo die zweite Schlaufe zu ihrer größten Schlaufenbreite gelangt, als Anschlagsfläche dient, während die zweite Anlagekontur, wo die zweite Schlaufe eine geringere Schlaufenbreite besitzt, als anschlagsfreie Abrollfläche gestaltet ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 genannt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine komplette Anordnung eines McPherson-Federbeins unter Verdeutlichung der einzelnen Krafteinwirkungen;
Fig. 2 eine Detailansicht der Anordnung gemäß Fig. 1, betreffend die Luftfeder mit der ersten und zweiten Schlaufe;
Fig. 3 eine Detailansicht der ersten Schlaufe im Bereich des Abrollkolbens;
Fig. 4 eine Detailansicht der zweiten Schlaufe im Bereich des Deckels.
Durch einen Versatz des Deckels 11 gemäß Fig. 2 zur Symmetrieachse Y des Dämpfers 2 und durch eine Schrägstellung des Deckels 11 zur horizontalen Ebene X des Dämpfers 2 wird verstärkend neben den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 die Querkraft F₆ der Luftfeder aufgebaut, die entgegen der resultierenden Querkraft F₃ und F₄ am Dämpferdichtungspaket 6 und am Dämpferkolben 5 wirkt (Fig. 1).
Die Querkraft F₆ der Luftfeder, die die resultierenden Querkräfte verringert bzw. aufhebt, entsteht zusammenfassend durch folgende aus der Konstruktion resultierenden Wirkungsweisen:

1. Durch das einseitige Aufliegen der zweiten Schlaufe 17 und das Verhindern dieser Schlaufe am freien Abrollen in Bezug auf ihren gesamten Schlaufenumfang und somit durch die Einstellung des Kräftegleichgewichtszustandes zur ersten Schlaufe 16, die in Bezug auf ihren gesamten Schlaufenumfang frei abrollen kann, entsteht eine zur Symmetrieachse Y des Dämpfers 2 außermittig liegende Flächenbelastung des Deckels 11.
Diese Flächenlast hat wiederum einen Drehmoment 19 zur Folge, das aufgrund seiner Drehrichtung die Querkraftkompensation erbringt.
2. Wiederum durch das einseitige Aufliegen hat der Luftfederbalg 14 das Bestreben, auszuknicken. Dieses Bestreben entsteht ebenfalls durch:
- - die Flächenfast und das resultierende Drehmoment 19;
- - die Schrägstellung des Deckels 11 zur horizontalen Ebene X des Dämpfers 2;
- - einen Versatz des Deckels 11 zur Symmetrieachse Y des Dämpfers 2.

Das Ausknicken bzw. ein harmonisches Ausrichten wird jedoch dadurch verhindert, dass sich der Luftfederbalg 14 über die erste Schlaufe 16 am Abrollkolben 12 abstützt und somit eine Querkraft entsteht, die die resultierenden Querkräfte verringert bzw. aufhebt.
Fig. 3 zeigt nun einen Abrollkolben 12, der im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse Y des Dämpfers ist. Dabei steht die erste Schlaufe 16 bei einer im Wesentlichen gleichmäßigen Schlaufenbreite c nur in geringem oder keinem Maße schräg zu der horizontalen Ebene Z des Abrollkolbens. Außerdem ist der Abrollkolben als oberes Bauteil mit dem Dämpferlager 7 und dem Fahrzeugaufbau 20 verbunden.
Nach Fig. 4 weist der Deckel 11 mit Anbindung an das Behälterrohr 3 des Dämpfers eine erste Anlagekontur A und zweite Anlagekontur B für den Luftfederbalg 14 unter Bildung einer zweiten Schlaufe 17 mit ungleichmäßiger Schlaufenbreite a und b auf. Diese zweite Schlaufe verändert nur in Achskinematik und bei Druckveränderungen ihre Position, indem die erste Anlagekontur A, wo die zweite Schlaufe zu ihrer größten Schlaufenbreite a gelangt, als Anschlagsfläche dient, während die zweite Anlagekontur B, wo die zweite Schlaufe eine geringere Schlaufenbreite b besitzt, als anschlagsfreie Abrollfläche gestaltet ist.
Durch den Versatz und die Schrägstellung des Deckels 11 kommt die Anlagekontur A höher zu liegen als die zweite Anlagekontur B, und zwar unter Bildung einer schrägen zweiten Schlaufe 17. Die erste Anlagekontur A ist ferner als gekrümmte Anschlagsfläche gestaltet, und zwar mit einem Auslaufbereich 21, der im Wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene X (Fig. 2) des Dämpfers verläuft. Die zweite Anlagekontur B verläuft im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse Y des Dämpfers.
Die hier vorgestellte Anordnung gilt für einen Kreuzlagenbalg (DE 29 04 511 A1) wie auch für einen Axialbalg (DE 36 43 673 A1). Bei der Verwendung eines Axialbalges stützt zumeist eine zusätzliche Außenführung den Luftfederbalg ab. Bezugszeichenliste 1 McPherson-Federbein
2 Dämpfer (teleskopischer Stoßdämpfer)
3 Behälterrohr
4 Kolbenstange
5 Dämpferkolben
6 Kolbenstangenführung mit Dämpferdichtungspaket
7 Dämpferlager (Federbeinlager, Kopflager)
8 Radträger
9 Rad
10 Fahrbahn
11 Deckel mit erster Anlagekontur A und zweiter Anlagekontur B
12 Abrollkolben
13 Außenwand des Abrollkolbens
14 Luftfederbalg
15 Luftkammer
16 erste Schlaufe (Rollfalte) mit gleichmäßiger Schlaufenbreite c
17 zweite Schlaufe (Rollfalte) mit ungleichmäßiger Schlaufenbreite a und b
18 Puffer
19 Drehmoment
20 Fahrzeugaufbau
21 Auslaufbereich der ersten Anlagekontur A
F₁ resultierende Kraft am Dämpferlager
F₂ resultierende Querkraft am Dämpferlager
F₃ resultierende Querkraft an der Kolbenstangenführung bzw. am Dämpferdichtungspaket
F₄ resultierende Querkraft am Dämpferkolben
F₅ Radaufstandskraft
F₆ Querkraft der Luftfeder zur Querkraftkompensation
X horizontale Ebene des Dämpfers
Y Symmetrieachse des Dämpfers
Z horizontale Ebene des Abrollkolbens
W Federwirkungslinie

Claims

1. Anordnung zur Kompensation von Querkräften an einem McPherson-Federbein (1), umfassend eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit, bestehend wiederum aus wenigstens folgenden Bauteilen:

- einem Deckel (11) und Abrollkolben (12);

- einem Luftfederbalg (14) aus elastomerem Werkstoff, der zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger versehen ist, wobei die beiden Balgenden am Deckel (11) einerseits und am Abrollkolben (12) andererseits befestigt sind, wodurch der Luftfederbalg eine volumenelastische Luftkammer (15) einschließt, wobei ferner der Luftfederbalg eine erste Schlaufe (16) ausbildet, die an der Außenwand (13) des Abrollkolbens entlang gleiten kann; sowie

- einem Dämpfer (2), umfassend ein Behälterrohr (3), das mit einem Radträger (8) verbunden ist, eine Kolbenstange (4) mit Dämpferkolben (5), eine Kolbenstangenführung (6), insbesondere unter Integration eines Dämpferdichtungspaketes, sowie ein Dämpferlager (7), wobei die Kolbenstange einerseits fest mit dem Dämpferlager verbunden ist und andererseits in dem Behälterrohr mittels des Dämpferkolbens und der Kolbenstangenführung verschiebbar gelagert ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

- die erste Schlaufe (16) eine im Wesentlichen gleichmäßige Schlaufenbreite (c) am Abrollkolben (12) besitzt; und dass

- der Deckel (11) eine erste Anlagekontur (A) und zweite Anlagekontur (B) für den Luftfederbalg (14) unter Bildung einer zweiten Schlaufe (17) mit ungleichmäßiger Schlaufenbreite (a, b) aufweist, wobei die zweite Schlaufe nur in Achskinematik und bei Druckveränderungen ihre Position verändert, indem die erste Anlagenkontur (A), wo die zweite Schlaufe zu ihrer größten Schlaufenbreite (a) gelangt, als Anschlagsfläche dient, während die zweite Anlagekontur (B), wo die zweite Schlaufe eine geringere Schlaufenbreite (b) besitzt, als anschlagsfreie Abrollfläche gestaltet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrollkolben (12) im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse (Y) des Dämpfers (2) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schlaufe (16) nur in geringem oder keinem Maße schräg zu der horizontalen Ebene (Z) des Abrollkolbens (12) steht.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Deckel (11) durch einen Versatz zur Symmetrieachse (Y) des Dämpfers (2) und durch eine Schrägstellung zur horizontalen Ebene (X) des Dämpfers auszeichnet, wobei die erste Anlagekontur (A) höher zu liegen kommt als die zweite Anlagekontur (B), und zwar unter Bildung einer schrägen zweiten Schlaufe (17).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagekontur (A) als gekrümmte Anschlagsfläche gestaltet ist, und zwar mit einem Auslaufbereich (21), der im Wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene (X) des Dämpfers (2) verläuft.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anlagekontur (B) im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse (Y) des Dämpfers (2) verläuft.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrollkolben (12) als oberes Bauteil mit dem Dämpferlager (7) und einem Aufbau (20) in Verbindung steht, während der Deckel (11) eine Anbindung an das Behälterrohr (3) des Dämpfers (2) aufweist.