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Die Erfindung betrifft ein Federbeindom zur Aufnahme eines Federbeins einer Luftfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Federbein einer Luftfeder nach dem nebengeordneten Anspruch 7 und ein Fahrzeug nach dem nebengeordneten Anspruch 8. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
EP 2 308 703 A1 , die
DE 102 36 621 A1 und die
DE 10 2013 105 867 A1 verwiesen.
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Federbeine für Luftfedern (auch Luftfederbein genannt) bei Fahrzeugen, insbesondere im PkW-Bereich, sind im Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsformen bekannt.
Über das Federbein wird das Fahrzeugrad in Vertikalrichtung (also in Fahrzeughochrichtung) dämpfend bzw. federnd mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Hierzu wird das Federbein üblicherweise mit einem sogenannten Federbeindom mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, insbesondere verschraubt.
Der Federbeindom stellt dabei ein Teil der Fahrzeugkarosserie dar. Er ist üblicherweise durch Verstärkungen bzw. Rippen versteift ausgebildet, um die Anbindung des Federbeins zu versteifen. Ein solcher Federbeindom ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 105 867 A1 bekannt.
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Um mehrere Federraten der Luftfeder und damit eine Komforterhöhung zu realisieren, sind sogenannte schaltbare Luftfederbeine bekannt. Dabei umfasst das Federbein zumindest eine zusätzliche Luftkammer bzw. ein sog. externes Zusatzvolumen, welches dann bei Bedarf einer von der Grundsteifigkeit des Federbeins abweichenden Federsteifigkeit zugeschaltet werden kann. Beispielsweise ist aus der
EP 2 308 703 A1 ein solches Luftfederbein mit Zusatzvolumen bekannt. Die
DE 102 36 621 A1 zeigt ein Luftfedersystem mit einem Luftfederbein, bei welchem der Luftfederkopf des Luftfedersystems mehrere voneinander abgetrennte Kammern aufweist, die miteinander über Schaltventile verbindbar sind.
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Die Federbeinachse ist zumindest annähernd (leicht schräg) in Fahrzeughochrichtung angeordnet. Derartige Luftfederbeine haben bei Fahrzeugen mit hohen Komfortanforderungen sehr große Luftvolumen im oberen Bereich (in Fahrzeughochrichtung betrachtet) des Federbeins. Diese Luftvolumen bestimmen die Länge des Federbeins bzw. die Erstreckung des Federbeins in Fahrzeughochrichtung, da die Ausdehnung in seitlicher Richtung zur Federbeinachse im oberen Bereich über angrenzende Bauteile, wie beispielsweise Radführungselemente, stark beschränkt wird. Durch die hauptsächlich in vertikaler Richtung bzw. dazu leicht schräge Raumanordnung bestimmt diese Länge des Federbeins die Höhe der darüber angeordneten Karosserie. Bei einer Fahrzeugvorderachse wird damit durch die Länge des Federbeins in Fahrzeughochrichtung die Höhe der Fronthaube und damit das Exterieur-Design (auch der Verlauf der Motorhaube) beeinflusst. Ziel ist es dabei, auch aus aerodynamischen Gründen und damit einhergehenden Verbrauchsgründen, die Motorhaube bzw. die gesamte Fahrzeugkarosserie möglichst flach und nahe an der Straße zu halten.
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Eine möglichst komfortable Radaufhängung mit schaltbaren Federbeinen und Zusatzvolumina steht damit im Zielkonflikt zu einer möglichst niedrigen Fahrzeugkarosserie. Es ist dabei gleichzeitig das Ziel, die Fahrzeugkarosserie bzw. den Federbeindom möglichst steif zu gestalten.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, den oben genannten Zielkonflikt mit möglichst wenig Aufwand zu beseitigen sowie das weitere Ziel aufwandsarm zu erfüllen.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch einen Federbeindom mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Federbein mit den Merkmalen den Anspruchs 7 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Es wird ein Federbeindom zur Aufnahme eines Federbeins einer Luftfeder eines Fahrzeuges vorgeschlagen. Der Federbeindom ist dabei als Karosseriebauteil ausgebildet und kann beispielsweise mit der Karosserie verschraubt oder verschweißt sein. Beispielsweise kann der Federbeindom als Gussbauteil ausgebildet sein. Der Federbeindom ist zur Aufnahme des Federbeins mit einem Stützlager des Federbeins verbindbar.
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Es ist vorgesehen, dass der Federbeindom zumindest einen Hohlraum zur Aufnahme eines Fluids umfasst. Bei einem solchen Fluid handelt es sich bevorzugt um Luft. Es ist alternativ auch möglich, dass es sich bei dem Fluid um ein Öl einer Feder-Dämpfer-Einheit handelt.
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Besonders bevorzugt handelt sich dabei um ein Federbeindom an der Vorderachse bzw. an der Vorradaufhängung des Fahrzeuges. Insbesondere an der Vorderachse ist es nämlich erstrebenswert eine erhöhte Festigkeit der Anbindung der Luftfeder an die Fahrzeugkarosserie zu erzielen.
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Ein solcher Hohlraum ermöglicht es den Federbeindom möglichst steif auszubilden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hohlraum derart gestaltet, dass der Federbeindom einen I-förmigen aber dennoch geschlossenen bzw. kastenförmigen Querschnitt umfasst. Ein solcher Querschnitt macht zusätzliche Versteifungselemente bzw. Rippen oder dergleichen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind obsolet. Gleichzeitig ermöglicht ein solches I-Profil eine hohe Steifigkeit. Ein solches I-Profil ermöglicht dabei eine höhere Grundfestigkeit bzw. Steifigkeit des Federbeindoms und damit auch der Anbindung des Federbeins an der Fahrzeugkarosserie.
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Beispielsweise kann der Federbeindom in einem Hohlguss-Verfahren hergestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der zumindest eine Hohlraum derart fluidisch mit dem Federbein verbindbar ist, dass der Hohlraum ein Zusatzvolumen für die Luftfeder bildet, mit welcher dieser verbindbar ist. Besonders bevorzugt bildet das Zusatzvolumen ein zusätzliches Luftvolumen der Luftfeder bzw. des Luftfederbeins. Dies hat den Vorteil, dass kein sperriges, bauraumeinnehmendes Zusatzvolumen unterhalb oder oberhalb der Luftfeder zusätzlich angeordnet werden muss, sondern dass der bereits vorhandene Federbeindom durch das Vorsehen des Hohlraums dazu genutzt wird als Luftvolumen für die Luftfeder zu dienen.
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Dies ermöglicht wiederrum eine bauraumsparende Federbein und Federbeindomanordnung, insbesondere in Fahrzeughochrichtung, weshalb kein Zusätzlicher Bauraum (insbesondere ein Fahrzeughochrichtung) genutzt werden muss. An der Vorderachse beispielsweise bedeutet dies eine flache Motorhaube ohne Einschränkungen im Luftfedervolumen.
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Das Zusatzvolumen kann mit dem Federbein fluidisch durchgängig verbunden sein. Alternativ ist es auch möglich, dass zumindest ein Ventil oder dgl. zwischen dem Zusatzvolumen und dem Federbein angeordnet ist und durch Zu- oder Abschaltung die Federsteifigkeit eingestellt bzw. verändert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Federbeindom zumindest zwei, insbesondere zwei oder drei, oben erläuterte Hohlräume. Die Hohlräume sind dann jeweils fluidisch entweder mit dem Federbein und/oder miteinander verbunden. Zumindest einer der Hohlräume ist dabei bevorzugt fluidisch mit dem Federbein verbunden, sodass hier ein Zusatzvolumen zur Luftfederung gewährleistet werden kann. Der oder die anderen Hohlräume können dann entweder auch direkt mit dem Federbein fluidisch verbunden sein und/oder miteinander. Beispielsweise kann bei zwei Hohlräumen, welche als Art einzelne Kammern ausgebildet sind, die miteinander verschaltbar sind, eine in dessen Federsteifigkeit veränderbarer und einstellbarer Federanordnung bereitgestellt werden.
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Zur Veränderung der Federrate bzw. Federsteifigkeit der Federanordnung umfasst bevorzugt zumindest ein Hohlraum mindestens eine Ventilvorrichtung oder dergleichen zum Steuern des Fluidflusses zwischen dem Hohlraum und dem Federbein bzw. zum Steuern des Fluidflusses zwischen zumindest zwei Hohlräumen. Es ist alternativ oder auch zusätzlich möglich, dass das Federbein eine Ventilvorrichtung zum Steuern des Fluidflusses zwischen zumindest einem Hohlraum und dem Federbein umfasst.
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Einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung nach, ist es ebenfalls möglich, dass ein externes Luftvolumen, wie beispielsweise ein Druckbehälter, mit dem zumindest einem Hohlraum fluidisch verbunden ist. Dann kann der Hohlraum als Leitung bzw. Kanal zum Federbein dienen oder nur als Teilvolumen dienen. Das externe Luftvolumen kann separat an der Karosserie angeordnet sein.
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Es wird ferner ein Federbein einer Luftfeder bzw. Gasfeder eines Fahrzeuges gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Das Federbein ist dabei mittels eines oben beschrieben Federbeindoms (der nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist) in die Karosserie des Fahrzeuges aufnehmbar. Bevorzugt ist das Federbein mit dem Federbeindom verschraubt.
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Ferner wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug bzw. ein PKW, umfassend zumindest ein solches Federbein, das nach Anspruch 7 ausgebildet ist, vorgeschlagen. Das zumindest eine Federbein ist dabei in Fahrzeughochrichtung betrachtet, zumindest annähernd mit dessen oberen Ende mit einem Federbeindom verbunden, wobei der Federbeindom nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist. Bei den Federbeinen sind insbesondere die beiden Federbeine an der Vorderachse eines zweispurigen Fahrzeuges angesprochen. Die Erfindung ist jedoch genauso auch einer Fahrzeug-Hinterachse denkbar.
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Bevorzugt ist der zumindest eine Hohlraum des Federbeindoms dabei fluidisch mit dem Federbein verbunden. Beispielsweise kann dieser mit einem Volumen eines Rollbalgs des Federbeins bzw. ein zur Verbindungsstelle hinführendes Volumen des Federbeins verbunden sein.
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Ferner bevorzugt ist das Federbein mittels eines Stützlagers am Federbeindom abgestützt. Dabei kann die fluidische Verbindung des zumindest einen Hohlraums mit dem Federbein über einen Ringkanal des Stützlagers verlaufen.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
- 1 und zwei 3 zeigen dabei jeweils eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Federbeindoms einer Luftfeder einer Fahrzeuges mit einem Teil des Federbeins der Luftfeder in einer schematischen Darstellung.
- Die 2 und 4 zeigen jeweils ein beispielhaftes Stützlager des Federbeins passend zu dem Federbeindom aus den 1 und 3.
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1 zeigt einen, im eingebauten Zustand im Fahrzeug, in Fahrzeughochrichtung betrachtet, oberen Teil eines Federbeins 2. Dabei ist eine Kolbenstange 8, ein Endanschlag 7 bzw. eine Zusatzfeder, ein Rohrabschnitt in Form einer Außenführung an dem ein Rollbalg 9 geführt wird. Ferner umfasst das Federbein 2 ein Stützlager 3, das durch ein Gummilager 4 mit der Fahrzeugkarosserie, nämlich dem Federbeindom verbunden ist. Die Verbindung zum Federbeindom erfolgt dabei über mehrere Verschraubungen 6.
Der Federbeindom umfasst in diesem Beispiel genau einen Hohlraum 1, welcher als Zusatzvolumen für die Luftfeder dient. Dabei wird jeweils über zwei Stutzen 5 zwischen dem Hohlraum 1 und dem Federbein 2 ein Fluidfluss bzw. ein Luftfluss ermöglicht.
Wie insbesondere in 2, in einer dreidimensionalen Ansicht des Stützlagers 3 aus
1 von oben, zu erkennen, sind die Stutzen 5 in diesem konkreten Beispiel als einfache Einlässe gestaltet. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich die Stutzen 5 drehbar und mit mehreren verstellbaren Einlässen (beispielsweise in Form von Bohrungen) auszubilden, sodass die Menge des Fluidflusses zwischen dem Federbeindom und dem Federbein 2 eingestellt werden kann und die Stutzen 5 quasi als Ventil dienen. Es sind auch nicht zwangsweise zwei Stutzen 5 notwendig - ausreichend ist ein einziger Einlass bzw. Auslass, der beispielsweise in Form eines oder mehreren Stutzen 5 ausgebildet sein kann. Die Stutzen 5 aus 1 und 2 sind als materialeinheitliche Bauteile zum Stützlager 3 bzw. zum Stützlagerflansch des Federbeins 2 ausgebildet. Es ist alternativ auch möglich die Stutzen 5 bzw. zumindest einen Stutzen als separates Bauteil anzuordnen.
Es ist ebenfalls möglich ein vollkommen anderes, geeignetes Ventil anstelle eines Stutzens 5 anzuordnen.
In 2 sind ebenfalls die Verschraubungen 6 mit der das Federbein 2 mit der Karosserie bzw. dem Federbeindom verbunden wird, zu erkennen.
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In 3 ist ein weiteres Beispiel eines Teil eines Federbeins 2 einer Luftfeder zu erkennen, das mit einem Federbeindom verbunden ist. Das Ausführungsbeispiel aus 3 unterscheidet sich von dem aus 1 in der Geometrie des Hohlraums 1 sowie in der Ausbildung der Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum und dem Federbein 2. Daher sind alle Bezugszeichen, die bereits in 1 Verwendung finden und mit denen aus 1 identisch sind, nicht nochmals separat aufgeführt. Die Schnittachse in 3 ist leicht unterschiedlich zu der in 1, sodass die Verschraubung 6 zur Karosserie des Fahrzeuges zu erkennen ist. Auch in 3 umfasst der Federbeindom nur einen einzigen Hohlraum 1.
Es ist selbstverständlich, so wie auch in der Ausführung nach 1, möglich, dass der Federbeindom mehr als nur einen Hohlraum umfasst und dass die jeweiligen Hohlräume fluidisch miteinander bzw. mit dem Federbein 2 verbunden sind.
Die fluidische Verbindung zwischen dem Hohlraum 1 und dem Federbein 2 erfolgt im Ausführungsbeispiel aus 3 und 4 durch zwei in das Stützlager 3 bzw. den Stützlagerflansch kreisrunde Nuten 10, die durch mehrere Bohrungen 9 bzw. Öffnungen einen Fluideinlass bzw. einen Fluidauslass bilden. Insbesondere in 4, in einer dreidimensionalen Ansicht des Stützlagers 3 aus 3 in einer Ansicht von oben auf das Stützlager 3, sind die obere Nut 10 sowie die zahlreichen Bohrungen 9 zu erkennen. Dabei sind keinesfalls mehrere Bohrungen 9 notwendig - zumindest eine ist ausreichend, um einen Fluidfluss zwischen dem Federbein 2 und dem Hohlraum 1 zu ermöglichen.
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Der Hohlraum 1 in den jeweiligen Ausführungsbeispielen ermöglicht eine erhöhte Steifigkeit des Federbeindoms und der Anbindung des Federbeins 2 am Federbeindom der Fahrzeugkarosserie. Durch den zumindest einen Hohlraum 1 und die fluidische Verbindung zum Federbein 2 kann außerdem ein Zusatzvolumen bzw. ein zusätzliches Luftvolumen für die Luftfeder bereitgestellt werden, ohne dass zusätzlicher Bauraum dafür verwendet werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2308703 A1 [0001, 0003]
- DE 10236621 A1 [0001, 0003]
- DE 102013105867 A1 [0001, 0002]
