DE68902107T2

DE68902107T2 - Obere gelenkverbindung zwischen einer feder-daempfer-einheit und dem rahmen eines kraftfahrzeugs.

Info

Publication number: DE68902107T2
Application number: DE8989402042T
Authority: DE
Inventors: Didier Cothenet
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1988-07-20
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2009-07-19
Also published as: FR2634425B1; EP0352184B1; ES2033110T3; EP0352184A1; DE68902107D1; FR2634425A1; US4981287A

Description

Die Erfindung betrifft eine obere Gelenkverbindung zwischen einer Feder-Dämpfer-Einheit und dem Rahmen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für die gelenkten Räder, mit zwei Stufen, nämlich einer "filtrierenden" Stufe mit geringer Steifigkeit und einer Stufe mit hoher Steifigkeit, die eine Begrenzung der Schwingungen ermöglicht, bestehend aus einer inneren mittleren Armatur, die mit einer Einrichtung zum Befestigen des oberen Endes des Dämpfers versehen ist, einer äußeren Armatur, die mit dem Chassis verbunden ist, auf ihrer Innenseite ein Futter zum Abstützen der Feder der Aufhängung trägt und nach oben zu durch eine Abdeckung verschlossen ist und einem Gurt mit hoher Steifigkeit, der an dem oberen Teil der inneren mittleren Armatur befestigt ist und zwei Oberflächen mit axialen Anlageflächen enthält, von denen sich eine an dem Boden der Abdeckung und die andere an einem nach außen umgebogenen Rand einer ringförmigen Abstützung, die mit der äußeren Armatur fest verbunden ist, abstützen kann. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-A-4 465 296 bekannt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, bei kleinen Verschiebungen um den Gelenkpunkt eine geringe axiale Steifigkeit in den beiden Richtungen (Zusammendrücken oder Ausdehnung der Feder-Dämpfer-Einheit) und eine geringe radiale Steifigkeit zu erhalten, während die Vorrichtung bei größeren Verschiebungen (oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes) ebenfalls in den beiden Richtungen eine hohe axiale Steifigkeit, sowie eine große radiale Steifigkeit aufweisen soll.
Bei konischen Verschiebungen oberhalb eines ebenfalls vorgegebenen Schwellenwertes muß die Steifigkeit gemäß einem weiteren Ziel der Erfindung in einer Richtung hoch und in der zu dieser senkrecht verlaufenden Richtung gering sein und zwar selbst bei großen Winkelverschiebungen des Dämpfers. Im Prinzip muß die hohe konische Steifigkeit in Querrichtung des Fahrzeuges und die geringe Steifigkeit folglich in Längsrichtung des Fahrzeuges vorhanden sein.
Wie man sieht, betrifft die Erfindung eine Gelenkverbindung, deren Aufgabe darin besteht, mehrere ziemlich verschiedene Funktionen in einem Organ zu integrieren.
Es empfiehlt sich darüber hinaus für eine gute Trennung zwischen den geringen Steifigkeiten um den Gelenkpunkt und den hohen Steifigkeiten bei den großen Ausschlägen Sorge zu tragen.
Ausgehend von einer Gelenkverbindung der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß die Gelenkverbindung ein Gelenklager, das die innere mittlere Armatur umgibt und einen Ring mit geringer Steifigkeit enthält, der zwischen dem unteren Abschnitt des Lagers und der ringförmigen Abstützung befestigt ist, und daß die äußere Umfangsfläche des Gurtes mit hoher Steifigkeit sich im Ruhezustand in geringem Abstand von der inneren Umfangsoberfläche der Abdeckung erstreckt.
Aufgrund dieser Anordnung erreicht man, daß die geringen Steifigkeiten in den oben erwähnten Richtungen durch den Ring mit geringer Steifigkeit erhalten werden, der zwischen dem unteren Abschnitt des Lagers und der ringförmigen Abstützung befestigt ist, die mit der äußeren Armatur verbunden ist.
Oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes, der übrigens für die axialen Schwingungen in den beiden Richtungen festgelegt ist, wird die hohe Steifigkeit durch die beiden Oberflächen des axialen Anschlages sichergestellt, wobei die hohe Drucksteifigkeit von dem Augenblick an sichergestellt wird, an dem die obere Oberfläche des Gurtesgegen den Boden der Abdeckung anschlägt, während die hohe Steifigkeit in Richtung einer Ausdehnung oder eines Rückstoßes oberhalb eines vorgegebenen Ausschlages, von dem Augenblick an sichergestellt wird, an dem die untere Oberfläche des Gurtes gegen den Umfangsrand der ringförmigen Abstützung anschlägt, die fest mit der äußeren Armatur verbunden ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung, insbesondere zur Erzielung einer hohen konischen Steifigkeit in einer Richtung oberhalb eines vorgegebenen Ausschlages und einer geringen konischen Steifigkeit in der senkrecht dazu verlaufenden Richtung selbst bei großen Ausschlägen, ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, das im folgenden anhand der Zeichnung erläutert wird. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen, quer zur Achse des Fahrzeuges verlaufenden Schnitt durch eine obere Gelenkverbindung gemäß der Erfindung, wobei die Feder und der Dämpfer nicht dargestellt sind,
Fig. 2 eine zweifache Teilansicht von axialen Schnitten durch den oberen Teil der Vorrichtung in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen gemäß der Linie A-A der Fig. 3,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den oberen, auf Fig. 2 dargestellten Teil der Vorrichtung,
Fig. 4 eine schematischere Ansicht eines axialen Längsschnittes, durch die auf den vorhergehenden Figuren dargestellte Vorrichtung, wobei die rechte Hälfte der Figur einen axialen Anschlag bei einem Rückprall (Ausdehnung) und die linke Hälfte der Figur einen axialen Anschlag bei einem Schlag (Druck) zeigt,
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende schematische Schnittansicht, die eine radiale Verschiebung nach links zeigt, was zur Folge hat, daß sich der Umfang des Gurtes mit hoher Steifigkeit an der inneren Umfangsfläche der Abdeckung abstützt und
Fig. 6 eine Schnittansicht in Längsrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die Erhaltung der schwachen konischen Steifigkeit bei großen Winkelverschiebungen in einer Längsebene zeigt.
Auf den Figuren wurden mit (1 und 2) zwei sich gegenüberliegende Schalen bezeichnet, deren Böden mit Hilfe eines Verbindungsstückes (3) miteinander verbunden sind und die gemeinsam das oben als innere mittlere Armatur bezeichnete Werkstück bilden, wobei das Verbindungsstück (3) gleichzeitig das Anschlußstück des oberen Endes des nicht dargestellten Dämpfers bildet. Die innere mittlere Armatur (1, 2, 3) ist von einem Gelenklager (4) umgeben, das aus einer Leichtmetallegierung oder aus Kunststoff bestehen kann, während die Schalen (1 und 2), die die mittlere Armatur bilden, aus einem Stahlblech bestehen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Verbindungsstück (3) auf einem niedrigeren Niveau liegt, als der Mittelpunkt der Rotationsbewegung des Lagers (4). Die Lage dieses Mittelpunktes, der (theoretisch) dem Punkt entspricht, um den sich der Dämpfer tatsächlich dreht, ermöglicht es, diesem eine größere fiktive Länge zu verleihen, als es seiner wirklichen Länge entspricht, was dazu führt, daß die Kinematik des Fahrgestells verbessert wird.
Die Vorrichtung enthält darüber hinaus, wie oben erwähnt, eine äußere Armatur (5), die ebenfalls aus Stahlblech bestehen kann und die Form einer nach unten offenen Schale hat, die innen mit einem Futter (6) aus Gummi oder einem elastomeren Material zur Abstützung der ebenfalls nicht dargestellten Feder der Aufhängung versehen ist. Die Stützfläche dieser Feder ist mit (7) bezeichnet. Die äußere Armatur (5) wird nach oben mit einer Abdeckung (8) verschlossen, die ebenfalls aus Stahlblech oder gegebenenfalls aus einem starren plastischem Material besteht und deren äußerer Rand (9) mit der äußeren Armatur (5) verbunden ist; die Befestigung kann beispielsweise durch Verschweißen des Randes mit dem Boden einer umlaufenden Rinne (10) erfolgen, die in der äußeren Armatur vorgesehen ist.
Ein Ring (11) mit geringer Steifigkeit, der ebenfalls aus elastomeren Material bestehen und mit einer umlaufenden Rinne (12) versehen sein kann, wird zwischen dem unteren Abschnitt des Lagers (4) und einer ringförmigen Abstützung (13) befestigt, die mit der äußeren Armatur (5) verbunden ist. Wie man auf der Zeichnung sieht, besteht die ringförmige Abstützung (13) aus einem zylindrischen Schacht, der eine mittlere Öffnung der Armatur (5) bildet. Man sieht, daß das Vorhandensein des Ringes (11) mit geringer Steifigkeit an dieser Stelle innerhalb genau festgelegter Schwingungsgrenzen, die gelenkige Verbindung mit geringer Steifigkeit zwischen der Feder-Dämpfer-Einheit und dem Chassis des Fahrzeuges ermöglicht, mit dem die äußere Armatur (5) verbunden ist.
Der Ring (11) dient gleichermaßen als Abdichtung, indem er den oberen Abschnitt der Vorrichtung mit hoher Steifigkeit gegen jede von dem Fahrgestell herrührende Verunreinigung schützt, die die Funktion beeinträchtigen könnte.
Um die große Steifigkeit der Gelenkverbindung und das Anschlagen sicherzustellen, wenn die Ausschläge mit geringer Steifigkeit überschritten werden, enthält die Vorrichtung im wesentlichen ferner einen Gurt (14) mit hoher Steifigkeit aus Gummi (Fig. 2 und 3), dessen umlaufende äußere Oberfläche (15) sich in geringem Abstand von der inneren Umfangsoberfläche der Abdeckung (8) erstreckt; dadurch wird die hohe radiale Steifigkeit bei großen Ausschlägen (Fig. 5 links) sichergestellt. Der Gurt (14) ist mit beliebigen geeigneten Mitteln an einer Ummantelungsmasse (17) aus Kunststoff oder einer Leichtmetallegierung angebracht, die an einen umlaufenden Rand (18) der oberen Schale (2) der inneren mittleren Armatur angeformt wird. Die Form dieser Ummantelungsmasse ergibt sich in Abhängigkeit von den Steifigkeitseigenschaften, die durch die Leistungsvorschriften vorgegeben sind.
Wie oben erwähnt weist der Gurt (14) zwei axiale Anschlagflächen auf, von denen sich die eine am Boden (21) der Abdeckung, die andere an einer umlaufenden Kante (23) der ringförmigen Abstützung (13) abstützen kann. Diese Oberflächen werden durch zwei Kopfstücke (19) gehalten, die sich in Querrichtung des Fahrzeuges diametral gegenüberliegen, wie sich insbesondere aus den Fig. 1 und 3 ergibt und die aus einem Stück mit dem Gurt (14) bestehen. Die beiden Kopfstücke (19) springen in axialer Richtung beidseitig gegenüber dem übrigen Teil des Gurtes (14) vor. Ihre obere Fläche (20) bildet so eine der axialen Anschlagflächen, die sich an dem Boden (21) der Abdeckung (8) abstützen kann, wenn der Druckausschlag (Stoß) der Feder-Dämpfungs-Einrichtung den vorgegebenen Wert überschritten hat (linke Hälfte der Fig. 4).
Gleichzeitig enthalten die Kopfstücke (19) darüber hinaus eine untere axiale Anschlagfläche (22), die sich an einer umlaufenden Kante (23) der vorstehend erwähnten ringförmigen Abstützung (13) abstützen kann.
Dieses Anschlagen ermöglicht es auch, die hohe Steifigkeit beim Rückprall sicherzustellen, d. h. wenn die Ausdehnung der Feder-Dämpfungs-Einrichtung die vorgegebene Amplitude überschreitet (Fig. 4, rechte Hälfte).
Die beiden sich diametral gegenüberliegen Kopfstücke (19), haben eine geringe Winkelerstreckung, wie sich aus Fig. 3 ergibt. Dadurch ist es möglich, ihnen zusätzlich die Rolle zu übertragen, eine hohe Steifigkeit bei konischen Schwingungen oberhalb einer bestimmten Winkelamplitude in der Querebene sicherzustellen und gleichzeitig eine sehr geringe Winkelsteifigkeit der Vorrichtung in der dazu senkrecht verlaufenden Ebene nämlich der Längsebene (Fig. 6), aufrechtzuerhalten.
Man sieht, daß der Trennnpunkt zwischen den Funktionen "geringe Steifigkeit" und "hohe Steifigkeit" der beschriebenen Vorrichtung durch das Spiel zwischen den Oberflächen (15-16, 20-21 und 22-23) bestimmt wird.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die untere Schale (1) die Funktionen "Abstützung (24) des Stoßanschlages", "Lagerung für den Dämpferbalg" und "Sicherheitsanschlag für den Dämpfer" im Falle einer Zerstörung des Stoßanschlages ausübt.

Claims

1. Obere Gelenkverbindung zwischen einer Feder-Dämpfer-Einheit und dem Rahmen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für die gelenkten Räder, mit zwei Stufen, nämlich einer "filtrierenden" Stufe mit geringer Steifigkeit und einer Stufe mit hoher Steifigkeit, die eine Begrenzung der Schwingungen ermöglicht, bestehend aus einer inneren mittleren Armatur (1, 2, 3), die mit einer Einrichtung (3) zum Befestigen des oberen Endes des Dämpfers versehen ist, einer äußeren Armatur (5), die mit dem Chassis verbunden ist, auf ihrer Innenseite ein Futter (6) zum Abstützen der Aufhängefeder trägt und nach oben zu durch eine Abdeckung (8) verschlossen ist und einem Gurt (14) mit hoher Steifigkeit, der an dem oberen Teil der inneren mittleren Armatur (1, 2, 3) befestigt ist und zwei Oberflächen (20, 22) mit axialen Anlageflächen enthält, von denen sich eine an dem Boden (21) der Abdeckung und die andere an einem nach außen umgebogenen Rand (23) einer ringförmigen Abstützung (13), die mit der äußeren Armatur (5) fest verbunden ist, abstützen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung ein Gelenklager (4), das die innere mittlere Armatur (1, 2, 3) umgibt und einen Ring (11) mit geringer Steifigkeit enthält, der zwischen dem unteren Abschnitt des Lagers (4) und der ringförmigen Abstützung (13) befestigt ist, und daß die äußere Umfangsfläche (15) des Gurtes (14) mit hoher Steifigkeit sich im Ruhezustand in geringem Abstand von der inneren Umfangsoberfläche (16) der Abdeckung (8) erstreckt.

2. Gelenkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere mittlere Armatur auf zwei Schalen (1, 2) besteht, deren Böden mittels eines Verbindungsstückes (3) miteinander verbunden sind, das gleichzeitig die Einrichtung zum Abstützen des oberen Endes des Dämpfers bildet, und daß die Einrichtung (3) auf einem niedrigeren Niveau liegt als der Drehungsmittelpunkt des Lagers (4).

3. Gelenkverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schale (2) der unteren mittleren Armatur (1, 2) eine umlaufende, umgebogene Randleiste (18) zur Befestigung des Gurtes (14) mit hoher Steifigkeit enthält.

4. Gelenkverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurt (14) mit hoher Steifigkeit an einer umlaufenden Umhüllungsmasse (17) angebracht ist, die an die Leiste (18) der oberen Schale (2) angeformt ist.

5. Gelenkverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden axialen Anlageflächen (20, 22) des Gurtes (14) mit hoher Steifigkeit an zwei Kopfstücken (19) mit geringer winkliger Ausdehnung ausgebildet sind, die sich in der Querebene diametral gegenüberliegen, wobei die beiden Kopfstücke (19) in axialer Richtung auf beiden Seiten gegenüber den restlichen Abschnitten des Gurtes (14) überstehen.