DE10229584B4 - Strut for a suspension of vehicles with a system for compensation of lateral forces - Google Patents

Strut for a suspension of vehicles with a system for compensation of lateral forces Download PDF

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Abstract

Federbein (1) für eine Radaufhängung von Fahrzeugen mit einer Anordnung zur Kompensation von Querkräften, umfassend eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit, bestehend wiederum aus wenigstens folgenden Bauteilen:
– einem Federteller (11) und Abrollkolben (12);
– einem Luftfederbalg (14) aus elastomerem Werkstoff, wobei die beiden Balgenden am Federteller (11) einerseits und am Abrollkolben (12) andererseits befestigt sind, wodurch der Luftfederbalg (14) eine volumenelastische Luftkammer (15) einschließt, wobei ferner der Luftfederbalg (14) eine erste Schlaufe (16) ausbildet, die an der Außenwand (13) des Abrollkolbens (12) entlang abrollen 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) mit Integration eines Dämpferdichtungspaketes, sowie ein Dämpferlager (7), wobei die Kolbenstange (4) einerseits fest mit dem Dämpferlager (7) verbunden ist und andererseits in dem Behälterrohr (3) mittels des Dämpferkolbens (5) und der Kolbenstangenführung (6) verschiebbar gelagert ist;
– die...Strut (1) for a suspension of vehicles with a system for compensation of lateral forces, comprising an air spring-damper unit, in turn consisting of at least the following components:
- A spring plate (11) and rolling piston (12);
- An air spring bellows (14) made of elastomeric material, wherein the two bellows ends on the spring plate (11) on the one hand and on the rolling piston (12) are attached on the other hand, whereby the air spring bellows (14) includes a volume-elastic air chamber (15), wherein further the air spring bellows (14 ) forms a first loop (16) which can roll along the outer wall (13) of the rolling piston (12) along; such as
- a damper (2), comprising a container tube (3) which is connected to a wheel carrier (8), a piston rod (4) with damper piston (5), a piston rod guide (6) with integration of a damper seal package, and a damper bearing (7 ), wherein the piston rod (4) on the one hand firmly connected to the damper bearing (7) and on the other hand in the container tube (3) by means of the damper piston (5) and the piston rod guide (6) is slidably mounted;
- the...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbein für eine Radaufhängung von Fahrzeugen mit einer Anordnung zur Kompensation von Querkräften, umfassend eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a strut for a suspension of Vehicles with an arrangement for the compensation of lateral forces, comprising a Air spring-damper unit, according to the generic term of claim 1

Auf dem Gebiet der 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 A
DE 36 24 296 C3
DE 36 31 610 A1
DE 40 10 982 A1
EP 0 225 271 B1
EP 0 259 245 B1
EP 0 395 214 B1
EP 0 852 188 A2
WO 98/26947 A1
US 4 332 397 A In the field of struts in the context of a suspension for motor vehicles, there are in the meantime a variety of design proposals, reference being made to the related art in particular to the following documents:
DE 20 63 448 A
DE 36 24 296 C3
DE 36 31 610 A1
DE 40 10 982 A1
EP 0 225 271 B1
EP 0 259 245 B1
EP 0 395 214 B1
EP 0 852 188 A2
WO 98/26947 A1
US 4,332,397 A.

Im Rahmen einer Weiterentwicklung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine aus der DE 20 63 448 A bekannte gattungsgemäße Anordnung an einem Federbein bereitzustellen, bei der die Luftfeder über den gesamten Ein- und Ausfederbereich eine Querkraftkompensation in den Kontaktzonen der Kolben stangenführung 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.As part of a further development, the object of the invention is to provide one from the DE 20 63 448 A known generic arrangement to provide a shock absorber, wherein the air spring over the entire input and rebound area a transverse force compensation in the contact zones of the piston rod guide and the damper seal package and the damper piston achieved, and indeed from the viewpoint of a long service life. Furthermore, the lateral force compensation should be able to be influenced via the rebound and rebound area.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.Is solved This object with the features of claim 1.

Bei einem Federbein für eine Radaufhängung von Fahrzeugen mit einer Anordnung zur Kompensation von Querkräften, umfassend eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit, bestehend wiederum aus wenigstens folgenden Bestandteilen:

  • – einem Federteller und Abrollkolben;
  • – einem Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff, wobei die beiden Balgenden am Federteller 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 abrollen kann; sowie
  • – einem Dämpfer, umfassend ein Behälterrohr, das mit einem Radträger verbunden ist, eine Kolbenstange mit Dämpferkolben, eine Kolbenstangenführung mit 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; wobei die erste Schlaufe eine gleichmäßige Schlaufenbreite am Abrollkolben besitzt;
weist erfindungsgemäß
  • – der Federteller eine erste Anlagekontur und eine zweite Anlagekontur für den Luftfederbalg unter Bildung einer zweiten Schlaufe mit ungleichmäßi ger Schlaufenbreite auf, wobei die zweite Schlaufe nur bei Ein- und Ausfederungsvorgängen 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.
A strut for a suspension of vehicles having a transverse force compensation arrangement, comprising an air spring-damper unit, again comprising at least the following components:
  • - A spring plate and rolling piston;
  • - An air spring bellows made of elastomeric material, wherein the two bellows ends are fastened on the spring plate on the one hand and the rolling piston on the other hand, whereby the air bag includes a volume-elastic air chamber, further wherein the air spring bellows forms a first loop which can roll along the outer wall of the rolling piston along; such as
  • - A damper comprising a container tube which is connected to a wheel carrier, a piston rod with damper piston, a piston rod guide with integration of a damper seal package, and a damper bearing, wherein the piston rod is on the one hand firmly connected to the damper bearing and on the other hand in the container tube by means of the damper piston and the piston rod guide is slidably mounted; wherein the first loop has a uniform loop width on the rolling piston;
has according to the invention
  • - The spring plate a first contact contour and a second abutment contour for the air bag to form a second loop with unregelmäßi ger loop width, the second loop changed their position only during embedding and Ausfederungsvorgängen and pressure changes by the first plant contour (A), where the second loop reaches its largest loop width (a) serving as abutment surface, while the second abutment contour (B), where the second loop has a smaller loop width (b), is designed as a stop-free rolling surface.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 genannt.Advantageous embodiments The invention are mentioned in the dependent claims 2 to 7.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The Invention will now be described by way of embodiments with reference described on drawings. Show it:

1 eine komplette Anordnung eines Federbeins unter Verdeutlichung der einzelnen Krafteinwirkungen; 1 a complete arrangement of a shock absorber showing the individual forces;

2 eine Detailansicht der Anordnung gemäß 1, betreffend die Luftfeder mit der ersten und zweiten Schlaufe; 2 a detailed view of the arrangement according to 1 relating to the air spring having the first and second loops;

3 eine Detailansicht der ersten Schlaufe im Bereich des Abrollkolbens; 3 a detailed view of the first loop in the region of the rolling piston;

4 eine Detailansicht der zweiten Schlaufe im Bereich des Deckels. 4 a detailed view of the second loop in the region of the lid.

Durch einen Versatz des Federtellers 11 gemäß 2 zur Symmetrieachse Y des Dämpfers 2 und durch eine Schrägstellung des Federtellers 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 (1).By an offset of the spring plate 11 according to 2 to the symmetry axis Y of the damper 2 and by an inclination of the spring plate 11 to the horizontal plane X of the damper 2 is reinforced in addition to the characterizing features of claim 1 the lateral force F 6 of the air spring constructed, which counter to the resulting transverse force F 3 and F 4 on Dämpferdichtungspaket 6 and on the damper piston 5 works ( 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 Hindern 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 ein 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 Flächenlast 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.
The transverse force F 6 of the air spring, which reduces or eliminates the resulting transverse forces, is summed up by the following effects resulting from the construction:
  • 1. By the one-sided resting of the second loop 17 and preventing this loop from free rolling with respect to its entire loop circumference and thus by the adjustment of the equilibrium state of the first loop 16 , which can roll freely in relation to their entire loop circumference, arises to the symmetry axis Y of the damper 2 off-center surface loading of the lid 11 , This surface load in turn has a torque 19 As a result, due to its direction of rotation, the lateral force compensation is provided.
  • 2. Again by the one-sided resting has the air bag 14 the desire to buckle. This effort is also created by: - the surface load and the resulting torque 19 ; - the inclination of the lid 11 to the horizontal plane X of the damper 2 ; - an offset of the lid 11 to the symmetry axis Y of the damper 2 , However, the buckling or a harmonic alignment is prevented by the fact that the air bag 14 over the first loop 16 on the rolling piston 12 supports and thus creates a transverse force, which reduces or eliminates the resulting lateral forces.

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 in 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. 3 now shows a rolling piston 12 which is substantially rotationally symmetric to the symmetry axis Y of the damper. This is the first loop 16 at a substantially uniform loop width c only slightly or no extent obliquely to the horizontal plane Z of the rolling piston. In addition, the rolling piston as the upper component with the damper bearing 7 and the vehicle body 20 connected.

Nach 4 weist der Federteller 11 mit Anbindung an das Behälterrohr 3 des Dämpfers eine erste Anlagekontur A und eine 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.To 4 points the spring plate 11 with connection to the container tube 3 the damper a first contact contour A and a second contact contour B for the air spring bellows 14 forming a second loop 17 with uneven loop width a and b on. This second loop changes its position only in axis kinematics and pressure changes by the first contact contour A, where the second loop reaches its largest loop width a serves as a stop surface, while the second abutment contour B, where the second loop has a smaller loop width b, designed as a stop-free rolling surface.

Durch den Versatz und die Schrägstellung des Federtellers 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 (2) des Dämpfers verläuft. Die zweite Anlagekontur B verläuft im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse Y des Dämpfers.Due to the offset and the inclination of the spring plate 11 If the contact contour A is higher than the second contact contour B, namely to form an oblique second loop 17 , The first contact contour A is also designed as a curved stop surface, with an outlet region 21 which is substantially parallel to the horizontal plane X ( 2 ) of the damper runs. The second contact contour B runs essentially parallel to the axis of symmetry Y of the damper.

Die hier vorgestellte Anordnung gilt für einen Kreuzlagenbalg ( DE 29 04 522 A1 ) wie auch für einen Axialbalg ( DE 36 43 073 A1 ). Bei der Verwendung eines Axialbalges stützt zumeist eine zusätzliche Außenführung den Luftfederbalg ab.The arrangement presented here applies to a cross-layer bellows ( DE 29 04 522 A1 ) as well as for an axial bellows ( DE 36 43 073 A1 ). When using a Axialbalges supported mostly an additional outer guide from the air bag.

Claims (7)

Federbein (1) für eine Radaufhängung von Fahrzeugen mit einer Anordnung zur Kompensation von Querkräften, umfassend eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit, bestehend wiederum aus wenigstens folgenden Bauteilen: – einem Federteller (11) und Abrollkolben (12); – einem Luftfederbalg (14) aus elastomerem Werkstoff, wobei die beiden Balgenden am Federteller (11) einerseits und am Abrollkolben (12) andererseits befestigt sind, wodurch der Luftfederbalg (14) eine volumenelastische Luftkammer (15) einschließt, wobei ferner der Luftfederbalg (14) eine erste Schlaufe (16) ausbildet, die an der Außenwand (13) des Abrollkolbens (12) entlang abrollen 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) mit Integration eines Dämpferdichtungspaketes, sowie ein Dämpferlager (7), wobei die Kolbenstange (4) einerseits fest mit dem Dämpferlager (7) verbunden ist und andererseits in dem Behälterrohr (3) mittels des Dämpferkolbens (5) und der Kolbenstangenführung (6) verschiebbar gelagert ist; – die erste Schlaufe (16) eine gleichmäßige Schlaufenbreite (c) am Abrollkolben (12) besitzt; dadurch gekennzeichnet, dass – der Federteller (11) eine erste Anlagekontur (A) und eine zweite Anlagekontur (B) für den Luftfederbalg (14) unter Bildung einer zweiten Schlaufe (17) mit ungleichmäßiger Schlaufenbreite (a, b) aufweist, wobei die zweite Schlaufe (17) nur bei Ein- und Ausfederungsvorgängen und bei Druckveränderungen ihre Position verändert, indem die erste Anlagenkontur (A), wo die zweite Schlaufe (17) zu ihrer größten Schlaufenbreite (a) gelangt, als Anschlagsfläche dient, während die zweite Anlagekontur (B), wo die zweite Schlaufe (17) eine geringere Schlaufenbreite (b) besitzt, als anschlagsfreie Abrollfläche gestaltet ist.Suspension strut ( 1 ) for a suspension of vehicles with a system for compensation of lateral forces, comprising an air spring-damper unit, in turn consisting of at least the following components: - a spring plate ( 11 ) and rolling piston ( 12 ); - an air bag ( 14 ) made of elastomeric material, wherein the two Balgenden the spring plate ( 11 ) on the one hand and on the rolling piston ( 12 ) are attached on the other hand, whereby the air spring bellows ( 14 ) a volume-elastic air chamber ( 15 ), further comprising the air bag ( 14 ) a first loop ( 16 ) formed on the outer wall ( 13 ) of the rolling piston ( 12 ) can roll along; and - a damper ( 2 ), comprising a container tube ( 3 ) with a wheel carrier ( 8th ), a piston rod ( 4 ) with damper pistons ( 5 ), a piston rod guide ( 6 ) with integration of a damper seal package, as well as a damper bearing ( 7 ), whereby the piston rod ( 4 ) on the one hand firmly with the damper bearing ( 7 ) and on the other hand in the container tube ( 3 ) by means of the damper piston ( 5 ) and the piston rod guide ( 6 ) is slidably mounted; - the first loop ( 16 ) a uniform loop width (c) on the rolling piston ( 12 ); characterized in that - the spring plate ( 11 ) a first contact contour (A) and a second contact contour (B) for the air bag ( 14 ) to form a second loop ( 17 ) with non-uniform loop width (a, b), wherein the second loop ( 17 ) changes its position only in the case of rebounding and rebounding processes and under pressure changes, by the first plant contour (A), where the second loop (A) 17 ) reaches its largest loop width (a) serves as a stop surface, while the second contact contour (B), where the second loop ( 17 ) has a smaller loop width (b), as stop-free rolling surface is designed. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrollkolben (12) rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse (Y) des Dämpfers (2) ist.Strut according to claim 1, characterized in that the rolling piston ( 12 ) rotationally symmetrical to the symmetry axis (Y) of the damper ( 2 ). Federbein 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.Strut according to claim 1 or 2, characterized in that the first loop ( 16 ) only slightly or not obliquely to the horizontal plane (z) of the rolling piston ( 12 ) stands. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Federteller (11) durch einen Versatz zur Symmetrieachse (y) des Dämpfers (2) und durch eine Schrägstellung zur horizontalen Ebene (x) des Dämpfers (2) auszeichnet, wobei die erste Anlagekontur (A) höher zu liegen kommt als die zweite Anlagekontur (B), und zwar unter Bildung einer schrägen zweiten Schlaufe (17).Strut according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spring plate ( 11 ) by an offset to the symmetry axis (y) of the damper ( 2 ) and by an inclination to the horizontal plane (x) of the damper ( 2 ), wherein the first contact contour (A) comes to lie higher than the second contact contour (B), to form an oblique second loop ( 17 ). Federbein 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 parallel zur horizontalen Ebene (X) des Dämpfers (2) verläuft.Strut according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first contact contour (A) is designed as a curved abutment surface, with an outlet region ( 21 ) parallel to the horizontal plane (X) of the damper ( 2 ) runs. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anlagekontur (B) parallel zur Symmetrieachse (Y) des Dämpfers (2) verläuft.Strut according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second contact contour (B) parallel to the axis of symmetry (Y) of the damper ( 2 ) runs. Federbein 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 Federteller (11) eine Anbindung an das Behälterrohr (3) des Dämpfers (2) aufweist.Strut according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rolling piston ( 12 ) as the upper component with the damper bearing ( 7 ) and a structure ( 20 ), while the spring plate ( 11 ) a connection to the container tube ( 3 ) of the damper ( 2 ) having.
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