DE10249119A1

DE10249119A1 - Dämpferbein-Radaufhängung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10249119A1
Application number: DE10249119A
Authority: DE
Inventors: Roland Schmidt; Ludwig Seethaler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: DE10249119B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpferbein-Radaufhängung, insbesondere für ein nicht lenkbares Kraftfahrzeug-Rad, mit einem hydraulischen Stoßdämpfer, dessen unteres Dämpferrohr-Ende mit einem Radträger verbunden ist und dessen Kolbenstange mit ihrem freien Ende letztlich am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, und wobei an das Dämpferrohr des abseits einer den Fahrzeug-Aufbau tragenden Schraubenfeder oder dgl. angeordneten Stoßdämpfers über einen Hebelarm eine Federkraft angelegt ist, die ein dem durch die Radaufstandskraft auf das Dämpferbein einwirkenden Biegemoment entgegengerichtetes sogenanntes Kompensationsmoment hervorruft. Dabei kann ein die genannte Federkraft erzeugendes Federelement zwischen dem Hebelarm und einem Querlenker, der gelenkig am Radträger befestigt und mit seinem anderen Ende schwenkbar letztlich am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, verspannt sein. Alternativ kann eine den Fahrzeug-Aufbau tragende und sich letztlich am Querlenker abstützende Schraubenfeder am Endbereich einer im Querlenker gelagerten Wippe abgestützt sein, die mit ihrem anderen, bezüglich der Wipp-Achse gegenüberliegenden Endbereich auf den Hebelarm des Dämpferrohres einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpferbein-Radaufhängung für Fahrzeuge und insbesondere eine Dämpferbein-Aufhängung eines nicht lenkbaren Kraftfahrzeug-Rades, mit einem hydraulischen Stoßdämpfer, dessen unteres Dämpferrohr-Ende mit einem Radträger des ihm zugeordneten Fahrzeug-Rades verbunden ist und dessen Kolbenstange mit ihrem freien Ende letztlich am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, wobei eine Maßnahme zur zumindest teilweisen Kompensation eines durch die Radaufstandskraft auf den Stoßdämpfer einwirkenden Biegemoments vorgesehen ist. Zum technischen Umfeld wird neben der deutschen Patentschrift 14 30 586 beispielsweise auf die DE 39 38 773 C2 verwiesen.

Bei den im Fahrzeugbau bekannten Federbeinachsen hat der im Federbein integrierte Stoßdämpfer eine radführende Funktion und muss deshalb Querkräfte aufnehmen bzw. ist einem hieraus resultierenden Biegemoment ausgesetzt. Dies macht relativ große Kolbenstangendurchmesser und ebenso relativ groß dimensionierte Dichtungs- und Führungseinheiten für die Kolbenstange im Dämpferrohr erforderlich. Die Losbrechreibung zwischen Dichtung und Kolbenstange einerseits und Dämpferrohr und Kolben andererseits verschlechtert das Ansprechverhalten des Stoßdämpfers und beeinträchtigt damit den Fahrkomfort. Um diese Losbrechreibung zu minimieren, ist ein Querkraftausgleich bei Federbeinachsen durch Schrägstellung der im Federbein enthaltenen und den Fahrzeug-Aufbau tragenden Schraubenfeder gegenüber der Dämpfermittellinie bekannt (vgl. die eingangs erstgenannte DE-PS 14 30 586 ). Dadurch wird vermieden, dass aus der Radlast (= Radaufstandskraft) statische Vorlasten am Dämpferkolben und an der Dichtungs-Führungseinheit der Kolbenstange entstehen. Somit wird das Ansprechverhalten des Stoßdämpfers verbessert. Eine weitere in die gleiche Richtung gehende Maßnahme ist – ebenso wie der auch der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technologische Hintergrund – in der eingangs zweitgenannten Schrift beschrieben und besteht darin, dass das freie Ende der Kolbenstange des Stoßdämpfers über einen etwa quer zur Fzg.-Längsachse verlaufenden Hebel unter Zwischenlage eines geeigneten Gummimetalllagers am Fzg.-Aufbau befestigt ist. Hierdurch wird ein Gegenmoment oder hier sog. Kompensationsmoment erzeugt und in den Stoßdämpfer eingeleitet, das dem durch die Radaufstandskräfte erzeugten Biegemoment entgegenwirkt.

Bei einer Dämpferbeinachse oder einer Dämpferbein-Radaufhängung, bei der die den Fzg.-Aufbau tragende Schraubenfeder oder dgl. getrennt vom Stoßdämpfer angeordnet ist, ist selbstverständlich ein zuerst beschriebener Querkraftausgleich durch Schrägstellen dieser Schraubenfeder nicht möglich. Auch die an zweiter Stelle beschriebene Möglichkeit ist mangels einer statischen Vorlast in Richtung der Längsachse des Stoßdämpfers nicht möglich, so dass bei einer derartigen konventionellen Dämpferbein-Radaufhängung die Kolbenstange und der Dämpferkolben des Stoßdämpfers aus der Radlast mit stationären Vorlasten senkrecht zur Dämpferachse beaufschlagt werden, die die Losbrechreibung erhöhen und das Anfederverhalten beeinträchtigen.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass an das Dämpferrohr des abseits einer den Fzg.-Aufbau tragenden Schraubenfeder oder dgl. angeordneten Stoßdämpfers über einen Hebelarm eine Federkraft angelegt ist, die ein dem genannten Biegemoment entgegengerichtetes sog. Kompensationsmoment hervorruft. Vorteilhafte Ausbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird ein Biegemoment bzw. sog. Kompensationsmoment in das Dämpferrohr, d.h. das Rohr des Stoßdämpfers eingeleitet, das dem aus der Radaufstandskraft resultierenden Biegemoment entgegenwirkt und dieses zumindest teilweise kompensiert. Dabei ist es nicht erforderlich, das aus der Radaufstandskraft resultierende Biegemoment vollständig und exakt aufzuheben, denn eine wesentliche Verbesserung kann auch bereits dann erzielt werden, wenn dieses sog. Stör-Biegemoment um ein bestimmtes, ggf. erhebliches Maß verringert wird. Auch kann ein diese Verringerung des Stör-Biegemomentes verursachendes Kompensationsmoment etwas größer als das Stör-Biegemoment selbst sein, wenn nur das danach verbleibende Rest-Moment erheblich geringer als das Stör-Biegemoment ist. Wenn dabei – wie vorgeschlagen – das Kompensationsbiegemoment direkt in das Dämpferrohr eingeleitet wird, so kann dem Stör-Biegemoment quasi direkt entgegengewirkt werden, ohne dass ein „Umweg" über die Kolbenstange des Stoßdämpfers erfolgt. Vorteilhafterweise wird hierdurch die Belastung der Stoßdämpfer-Kolbenstange weiter reduziert.

Wie die Federkraft, die an den erfindungsgemäßen Hebelarm des Dämpferrohres angelegt werden soll, beispielsweise bzw. bevorzugt erzeugt werden kann, ist in den Unteransprüchen angegeben und wird im Folgenden anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in den beigefügten 1, 2 räumlich dargestellt sind und vereinfacht jeweils die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen Dämpferbein-Radaufhängung enthalten, näher erläutert. Gezeigt ist dabei die Ansicht von schräg hinten auf diese Dämpferbein-Radaufhängung, d.h. beim dargestellten Fzg.-Rad handelt es sich bspw. um das linke Hinterrad eines PKW's.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein nicht lenkbares Kfz-Rad bezeichnet, an dessen nicht näher dargestelltem Radträger 2 ein ein Dämpferbein bildender Stoßdämpfer 3 sowie gelenkig ein Querlenker 4 befestigt sind. Mit seinem hier freien Ende ist dieser Querlenker 4 schwenkbar entweder direkt am (nicht dargestellten) Fahrzeug-Aufbau oder an einem zwischengeschalteten Fahrschemel angelenkt. Auch das freie Ende einer Kolbenstange 3a des Stoßdämpfers 3, die zusammen mit einem nicht sichtbaren Dämpferkolben im Dämpferrohr 3b des Stoßdämpfers 3 längsverschiebbar geführt ist, ist am Fzg.-Aufbau befestigt. Ferner stützt sich der Fahrzeug-Aufbau wie üblich an einer Schraubenfeder 7 oder dgl. ab, die ihrerseits auf dem Querlenker 4 abgestützt ist. Abweichend von der bekannten Federbein-Radaufhängung, bei der diese Schraubenfeder den Stoßdämpfer umgibt, ist bei der hier dargestellten Dämpferbein-Radaufhängung die Schraubenfeder 7 abseits des Stoßdämpfers 3 bzw. abseits des radführenden Dämpferbeins angeordnet.
Sowohl beim Ausführungsbeispiel nach 1 als auch beim Ausführungsbeispiel nach 2 ist am Dämpferrohr 3b in dessen unterem Bereich auf der dem Rad 1 bzw. dem Radträger 2 gegenüberliegenden Seite ein Hebelarm 5 vorgesehen bzw. befestigt (angeschweißt oder angeformt oder dgl.), an dem eine sog. Kompensations-Federkraft F_K anliegt, die bezüglich des Stoßdämpfers 3 ein in dieser Ansicht von hinten linksdrehendes sog. Kompensationsmoment M_K hervorruft. Dieses Kompensationsmoment M_K wirkt einem sog. Stör-Biegemoment M_B, das aus dem seitlichen Versatz d des Anlenkpunktes des Stoßdämpfers 3 am Radträger 2 gegenüber der Radmitte und der Radaufstandskraft F_A resultiert, zumindest teilweise entgegen, mit den weiter oben geschilderten Vorteilen.
Beim Ausführungsbeispiel nach 1 ist ein die Federkraft F_K erzeugendes Federelement 6 zwischen dem besagten Hebelarm 5 und dem Querlenker 4 abgestützt oder verspannt. Bei der hier gezeigten Anordnung ist dieses Federelement 6 eine geeignete Druckfeder und bspw. als Schraubenfeder ausgebildet. Bei geeigneter anderer Anordnung des Hebelarmes 5 (bspw. auf der dem Radträger 2 zugewandten Seite des Dämpferrohres 3b oder auf der gleichen Seite wie dargestellt, jedoch unterhalb des Querlenkers 4 bei entsprechend verlängertem Dämpferrohr liegend) kann das Federelement 6 jedoch auch als Zugfeder ausgebildet sein. Hinsichtlich des Federtyps sind dabei grundsätzlich neben Schraubenfedern bspw. auch Drehfedern oder Blattfedern möglich.
Beim Ausführungsbeispiel nach 2 wirkt eine in üblicher Weise zwischen dem Fzg.-Aufbau und dem Querlenker 4 vorgesehene und somit ohnehin bereits vorhandene Schraubenfeder 7, über die sich der Fzg.-Aufbau am Querlenker 4 abstützt, als Federelement, das an den Hebelarm 5 des Dämpferrohres 3b eine Federkraft F_K anlegt. Hierzu ist – abweichend von der üblichen Bauweise – die Schraubenfeder 7 – (anstelle derer auch ein anderes geeignetes Federelement vorgesehen sein kann) – am Endbereich einer am oder im Querlenker 4 um eine Wipp-Achse 9 verschwenkbar gelagerten Wippe 8 abgestützt, die mit ihrem anderen, bezüglich der Wipp-Achse 9 gegenüberliegenden Endbereich auf den Hebelarm 5 des Dämpferrohres 3b einwirkt. Die sog. Wipp-Achse 9 verläuft dabei im wesentlichen in Fzg.-Längsrichtung bzw. quer zum Querlenker 4, der sich seinerseits im wesentlichen in Fzg.-Querrichtung erstreckt. Am der Schraubenfeder 7 gegenüberliegenden Endbereich der Wippe 9 ist ein Übertragungshebel 10 angelenkt, der gelenkig mit dem Hebelarm 5 verbunden ist. Mit dieser Konstruktion wird die Kraft der Schraubenfeder 7 somit nicht nur – wie üblich – in den Querlenker 4 eingeleitet, und zwar über die Wipp-Achse 9 bzw. eine entsprechende Aufhängung 11 der Wippe 8 am Querlenker 4, sondern es wird über die Wippe 8 und den Übertragungshebel 10 die Kraft der Schraubenfeder 7 auch an den Hebelarm 5 weitergeleitet und erzeugt mit diesem Hebelarm 5 das gewünschte Kompensationsmomentes M_K, wobei hier vorteilhafterweise gleichzeitig ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Größe dieses Kompensationsmomentes M_K und der Radaufstandskraft F_A besteht, da letztere nicht nur das Stör-Biegemoment M_B, sondern auch die Kraft in der Schraubenfeder 7 in ihrer Größe beeinflusst.
Mit den vorgeschlagenen Konstruktionen lassen sich die bei Dämpferbein-Radaufhängungen üblicherweise vorhandenen Querkräfte auf den Dämpferkolben sowie die Kolbenstange 3b des Stoßdämpfers 3 zumindest verringern oder vollständig kompensieren, so dass die Losbrechreibung im Stoßdämpfer verringert und dessen Ansprechverhalten und somit der Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessert wird, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Dämpferbein-Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Dämpferbein-Aufhängung eines nicht lenkbaren Kraftfahrzeug-Rades (1 ), mit einem hydraulischen Stoßdämpfer (3), dessen unteres Dämpferrohr-Ende mit einem Radträger (2) des ihm zugeordneten Rades (1) verbunden ist und dessen Kolbenstange (3a) mit ihrem freien Ende letztlich am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, wobei eine Maßnahme zur zumindest teilweisen Kompensation eines durch die Radaufstandskraft (F_A) auf den Stoßdämpfer (3) einwirkenden Biegemoments (M_B) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an das Dämpferrohr (3b) des abseits einer den Fzg.-Aufbau tragenden Schraubenfeder (7) oder dgl. angeordneten Stoßdämpfers (3) über einen Hebelarm (5) eine Federkraft (F_K) angelegt ist, die ein dem genannten Biegemoment (M_B) entgegengerichtetes sog. Kompensationsmoment (M_K) hervorruft.
Dämpferbein-Radaufhängung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, mit einem gelenkig am Radträger (2) befestigten Querlenker (4), der mit seinem anderen Ende schwenkbar letztlich am Fzg.-Aufbau abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Federkraft (F_K) erzeugendes Federelement (6) zwischen dem Hebelarm (5) und dem Querlenker (4) abgestützt oder verspannt ist.
Dämpfbein-Radaufhängung nach Anspruch 1, mit einem gelenkig am Radträger (2) befestigten Querlenker (4), der mit seinem anderen Ende schwenkbar letztlich am Fzg.-Aufbau abgestützt ist und der eine den Aufbau tragende Schraubenfeder (7) oder dgl. trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (7) am Endbereich einer am oder im Querlenker (4) gelagerten Wippe (8) abgestützt ist, die mit ihrem anderen, bezüglich der Wipp-Achse (9) gegenüberliegenden Endbereich auf den Hebelarm (5) des Dämpferrohres (3b) einwirkt.