DE19755039A1 - Federbein mit außenliegendem Speicher - Google Patents
Federbein mit außenliegendem SpeicherInfo
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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.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nämlich eine möglichst große Stützweite der
Kolbenstange im Zylinder und einen nahen Einbau zum Fahrzeugrad zu erhalten, wird
bei einer Ausführungsform dadurch erhalten, daß der Speicher mit dem Zylinderboden
verbunden ist und die Achse des Speichers derart geneigt zur Achse des Schwingungs
dämpfers verläuft, damit der Speicher mit Abstand an einer Antriebswelle des Fahrzeu
grads vorbeiführend angeordnet ist. Eine derartig ausgebildete Konstruktion eines Feder
beins oder eines Schwingungsdämpfers eignet sich besonders für frontgetriebene Kraft
fahrzeuge.
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 Schwingungs
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 eine Ausführungsform im Längsschnitt, bei der der Speicher mit dem Zylinderbo
den verbunden ist;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Speicher, dessen Boden mit der Speicherwand
einstückig hergestellt ist;
Fig. 7 eine Ausführungsform des Speichers, bei der der Anschlußdeckel mit der Spei
cherwand einteilig ausgebildet ist;
Fig. 8 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.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Schwingungsdämpfer 1 als Ein
rohr-Schwingungsdämpfer ausgebildet und besitzt einen Zylinderboden 22 mit einem An
schluß für den Speicher 3, wobei die Achse des Speichers 3 derart zur Achse des
Schwingungsdämpfers 1 geneigt ist, damit der Speicher 3 mit Abstand an einer An
triebswelle 23 des Fahrzeugrads vorbeiführt. Eine solche Federbeinkonstruktion ermög
licht insbesondere für frontgetriebene Fahrzeuge ebenfalls die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung für eine möglichst große Stützweite und Anordnung in unmittelbarer Radnä
he. So ist das Bodenventil 16 im Speicher 3 angeordnet und der Speicher kann in die
Radschüssel ragen, da an diesem Platz genügend Raum zwischen Antriebswelle
Bremszange und Achslenkern zur Verfügung steht.
Der Speicher 3 nach Fig. 6 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. 7 ist der Anschlußdeckel 17
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. 8 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 oder durch die abge
winkelte Anordnung der Achse des Speichers zur Achse des Schwingungsdämpfers eine
nahe dem Fahrzeugreifen liegende Verbindung mit dem Fahrzeug ermöglicht und dem
entsprechend die geringst mögliche Einwirkung der Radführungskräfte auf das Federbein
erzielt, zumal der Federteller oberhalb des Reifens angeordnet ist und ferner durch ent
sprechende Schrägstellung 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 (12)
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.
12. Federbein nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wobei der Speicher mit dem Zy
linderboden verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Speichers
(3) derart zur Achse des Schwingungsdämpfers (1) geneigt verlaufend angeordnet
ist, damit der Speicher (3) mit Abstand an einer Antriebswelle (23) des Fahrzeugrads
vorbeiführend angeordnet ist.
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