DE102005043192A1

DE102005043192A1 - McPherson Vordereckenmoduleinheit mit bananen- oder S-förmiger Feder

Info

Publication number: DE102005043192A1
Application number: DE102005043192A
Authority: DE
Inventors: Kris Schuyten
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-04-13
Also published as: US20060049605A1; GB2418002A; GB0518499D0; FR2874858A1; BRPI0506063A

Abstract

Eine Federbeineinheit beinhaltet ein Federbein mit einem damit verbundenen oberen und unteren Federsitz. Eine Feder ist zwischen dem oberen und dem unteren Federsitz angeordnet. In ihrem nicht zusammengepressten Zustand besitzt die Feder eine nicht lineare Gestalt, so dass sie eine Querkraft auf das Federbein ausübt, wenn sie zusammengepresst wird. Die nicht lineare Gestalt der Feder in ihrem nicht zusammengepressten Zustand ist so ausgebildet, um ein Einsetzen des Federbeins durch die Feder zu ermöglichen, wenn sich diese in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine McPherson Federbeineinheit für ein Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Feder für eine McPherson Federbeineinheit, die zur Kompensation von Querlasten auf die McPherson Federbeineinheit geformt ist, während weiterhin deren automatische Herstellung ermöglicht wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Federbeinartige Aufhängungssysteme sind in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein bekannt. Ein Teleskopfederbein, das gewöhnlicherweise einen hydraulischen Dämpfer beinhaltet, wird als eines der Führungselemente für das Rad des Kraftfahrzeugs verwendet. Die gebräuchlichste Form einer federbeinartigen Aufhängung ist das McPherson Federbein-Aufhängungssystem. Die McPherson Federbeineinheit beinhaltet eine Spiralfeder, die konzentrisch um das Teleskopfederbein, das der Stoßdämpfer ist, angeordnet ist. Das obere Ende der McPherson Federbeineinheit beinhaltet eine obere Befestigungseinheit, die in einem Dom befestigt ist, der durch den Fahrzeugkörper in einer Position oberhalb des Radkastens des Fahrzeugs ausgebildet ist.

Die Spiralfeder ist dazu bestimmt, durch das Rad ausgeübte Vibrationen abzufedern. Das Federbein oder der Stoßdämpfer ermöglichen eine Dämpfungskraft, die die durch die Feder ausgeübten Kräfte dämpft. Die Positionierungen der Achse des Federbeins relativ zum Fahrzeug und dem Rad verursacht eine Querkraft auf die McPherson Federbeineinheit, die im Allgemeinen senkrecht zur Achse der Federbeineinheit wirkt. Die Querkraft wird durch die Kräfte erzeugt, die von der Straße und dem Rad des Fahrzeugs auf die McPherson Federbeineinheit ausgeübt werden. Die Querkraft erzeugt eine Reibung an der Dichtschnittstelle sowie der Stange und dem Zylinder der Federbeineinheit sowie eine Reibung und Querkraft auf die oberen und unteren Befestigungseinheiten der Federbeineinheit. Diese Reibungslast und Querlast reduziert die Leistungsfähigkeit der Stoßdämpfereinheit und erzeugt einen unerwünschten Verschleiß sowie eine Verschlechterung der Komponenten in der McPherson Federbeineinheit.

Ein Verfahren zur Kompensierung der Querkraft auf das McPherson Federbein ist, die Feder derart zu formen, dass alle oder einige der Querkräfte ausgeglichen werden. Ein mit einer derartig geformten Feder verbundenes Problem ist der Effekt, der auf die automatisierte Montage der McPherson Federbeineinheit ausgeübt wird. Da die Spiralfeder konzentrisch um das Teleskopfederbein oder den Stoßdämpfer angeordnet ist, ist es zur Vereinfachung der Montage notwendig, die beiden offenen Enden der Spiralfeder im freien Zustand zu positionieren, so dass das Teleskopbein oder der Stoßdämpfer in beide Enden der Spiralfeder eingesetzt oder montiert werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert dem Stand der Technik eine bananenförmige oder S-förmige Spiralfeder für eine McPherson Federbeineinheit. Die oberen und unteren Enden der Spiralfederwindungen sind nicht zueinander parallel. Die Enden können derart geformt sein, dass ein zylinderförmiger Raum erhalten wird, der sich sowohl durch die oberen als auch unteren Enden der Spiralfederwindungen erstreckt. Auf diese Weise kann das Teleskopfederbein oder der Stoßdämpfer durch den zylindrischen Raum während des Montageverfahrens der McPherson Federbeineinheit eingesetzt oder montiert werden.

Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich. Es sollte verstanden werden, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifische Beispiele, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anzeigen, zum ausschließlichen Zwecke der Darstellung gedacht sind und den Bereich der Erfindung nicht einschränken.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird durch die ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser verständlich, wobei:
1 eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs zeigt, in dem die McPherson Federbeineinheit verwendet wird,
2 eine Seitenansicht einer der vorderen Aufhängungseinheiten ist, die die McPherson Federdämpfereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet,
3 eine Seitenansicht der in 2 dargestellten Spiralfeder in einem nicht zusammengedrückten Zustand zeigt und
4 eine Seitenansicht einer Spiralfeder gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem nicht zusammengepressten Zustand zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist ausschließlich beispielhafter Natur und soll die Erfindung und deren Anwendung oder Verwendung keinesfalls einschränken.
In 1 ist ein Fahrzeug dargestellt, das ein Aufhängungssystem mit einer Federbeineinheit gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet und allgemein mittels der Bezugsnummer 10 gekennzeichnet ist. Das Fahrzeug 10 weist eine hintere Aufhängung 12, eine vordere Aufhängung 14 und eine Karosserie 16 auf. Die hintere Aufhängung 12 besitzt eine quer verlaufende Hinterachseneinheit (nicht dargestellt), die dazu vorgesehen ist, operativ die Hinterräder 18 des Fahrzeugs zu tragen. Die Hinterachseneinheit ist operativ mittels eines Paars Stoßdämpfer 20 und eines Paars Schraubenfedern 22 mit der Karosserie 16 verbunden. In ähnlicher Weise beinhaltet die vordere Aufhängung 14 eine quer verlaufende Vorderachseneinheit (nicht dargestellt), um die Vorderräder 24 des Fahrzeugs operativ zu tragen. Die Vorderachseneinheit ist mittels eines zweiten Paars Stoßdämpfer 26 und eines Paars spiralförmig geformter Spiralfedern 28 mit der Karosserie 16 verbunden. Die Stoßdämpfer 20 und 26 dienen dazu, die Relativbewegung des ungefederten Bereiches (das heißt der Vorder- und Hinteraufhängungen 12 bzw. 14) und des gefederten Bereichs (das heißt die Karosserie 16) des Fahrzeugs 10 zu dämpfen. Während das Fahrzeug 10 als ein Personenwagen mit Vorder- und Hinterachseinheiten dargestellt ist, können die Stoßdämpfer 20 und 26 mit anderen Fahrzeugarten und/oder in anderen Anwendungsarten wie Fahrzeugen verwendet werden, die unabhängige Vorder- und/oder unabhängige Hinteraufhängungssysteme beinhalten. Der hier verwendete Begriff „Stoßdämpfer" bezeichnet Dämpfer im Allgemeinen und beinhaltet daher McPherson Federbeine. Während die vordere Aufhängung 14 als ein Paar McPherson Federbeine oder Stoßdämpfer 26 aufweisend dargestellt ist, liegt es im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass die hintere Aufhängung 12 ein Paar McPherson Federbeine oder Stoßdämpfer 26 beinhaltet, falls dieses gewünscht ist.
In 2 ist die Vorderradeinheit des Fahrzeugs 10 genauer dargestellt. Die Karosserie 16 bildet einen Dom 32 aus dem Blech des Fahrzeugs 10 aus, innerhalb dessen eine McPherson Federbeineinheit 34 befestigt ist, die eine Teleskopeinheit in Form eines Stoßdämpfers 26, einer Spiralfeder 28 und einer oberen Befestigungseinheit 36 aufweist. Die McPherson Federbeineinheit 34, die den Stoßdämpfer 26, die Spiralfeder 28 und die obere Befestigungseinheit 36 beinhaltet, ist mit dem Fahrzeug 10 unter Verwendung des Doms 32 verbunden. Die obere Befestigungseinheit 36 umfasst eine obere Befestigung 38, eine Lagereinheit 40 und einen oberen Federsitz 42. Die obere Befestigung 38 umfasst einen einteilig gepressten Körper und ein festes Körperelement, welches herkömmlicherweise aus Schmiedestahl besteht. Die obere Befestigungseinheit 36 ist mittels Bolzen 48 an dem Dom 32 befestigt. Die Lagereinheit 40 sitzt reibschlüssig innerhalb des aufgepressten Körpers der oberen Befestigung 38, so dass eine Seite der Lagereinheit 40 relativ zur oberen Befestigung 38 und dem Dom 32 fest ist. Die zweite Seite der Lagereinheit rotiert frei bezüglich der ersten Seite der Lagereinheit 40, der oberen Befestigung 38 und des Doms 32.
Die frei rotierende Seite der Lagereinheit 40 trägt den oberen Federsitz 42, der zum äußeren Durchmesser der Lagereinheit 40 spielgepasst ist. Zwischen dem oberen Federsitz und dem Stoßdämpfer 26 ist ein Federpuffer 50 angeordnet. Der Federpuffer 50 umfasst eine elastomeren Werkstoff, der mittels einer Kunststoffschmutzhaube 52 geschützt ist. Auf dem Stoßdämpfer 26 ist eine Pufferkappe 54 angeordnet, um den Federpuffer 50 und die Kunststoffschmutzhaube 52 zu verbinden.
An dem Stoßdämpfer 26 ist ein unterer Federsitz 60 befestigt. Zwischen dem oberen Federsitz 42 und dem unteren Federsitz 60 ist eine Spiralfeder 28 angeordnet, um die Karosserie 16 von der Aufhängung 14 zu isolieren. Der Stoßdämpfer 26 umfasst ein Druckrohr 62, eine Kolbeneinheit 64 und eine Teleskopstange oder Kolbenstange 66. Während der Stoßdämpfer 26 als Einrohrausführung dargestellt ist, liegt es im Bereich der vorliegenden Erfindung, einen Doppelrohrstoßdämpfer als Stoßdämpfer 26 zu verwenden. Während mit 2 der Stoßdämpfer 26 beschrieben ist, ist es ebenfalls beabsichtigt, dass der Stoßdämpfer 20 auch die hier hinsichtlich des Stoßdämpfers 26 beschriebenen Merkmale beinhalten kann.
Vor der Montage der McPherson Federbeineinheit 34 in dem Fahrzeug 10 wird die Vormontage der McPherson Federbeineinheit 34 durchgeführt. Die Pufferkappe 54, der Federpuffer 50 und die Schmutzhaube 52 werden an den Stoßdämpfer 26 montiert. Die Spiralfeder 28 wird über den Stoßdämpfer montiert und innerhalb des unteren Federsitzes 60 positioniert. Der obere Federsitz 42 wird auf den Stoßdämpfer 26 montiert und bezüglich der Spiralfeder 28 korrekt positioniert. Die Lagereinheit 40 wird auf dem oberen Federsitz 42 positioniert und die obere Befestigung 28 auf der Lagereinheit 40 positioniert. Die gesamte Einheit wird innerhalb einer Montagemaschine positioniert, die die Spiralfeder 28 derart komprimiert, dass das Ende der Kolbenstange 66 durch eine innerhalb der oberen Befestigungseinheit 36 angeordnete Bohrung ragt. Auf das Ende der Kolbenstange 66 wird eine Haltemutter 68 mittels eines Gewindes aufgenommen, um die Montage der McPherson Federbeineinheit 34 zu sichern.
Die Spiralfeder 28 ist in ihrem freien oder nicht zusammengedrückten Zustand in 3 dargestellt. Die Spiralfeder 28 weist eine obere Windung 70 mit einem Ende 72, eine untere Windung 74 mit einem Ende 76 und eine mittlere Windung 78 auf, die einen zwischen den oberen und unteren Windungen 70 bzw. 74 angeordneten Innenzylinder definiert. 3 zeigt, dass das obere Windungsende 70 nicht zum unteren Windungsende 76 parallel ist und dass die gesamte Form der Spiralfeder bananenförmig oder bogenförmig ist. Die Spiralfeder 28 muss nicht gedehnt oder gekrümmt werden, um die Montage des Stoßdämpfers 26 zu ermöglichen. Dieses ermöglicht eine vereinfachte Bestückung einer Montagemaschine mit sämtlichen Komponenten vor dem Beginn der Montage. Wenn die Spiralfeder 28 zusammengedrückt ist, wird das Ende der Kolbenstange 66 mittels eines Vilking-Werkzeugs gebogen, um sich durch die obere Befestigungseinheit 36 zu erstrecken. Die Mutter 38 wird mittels eines Gewindes auf der Kolbenstange 66 aufgenommen, um die Einheit zu halten. Die Spiralfeder 28 kann so geformt sein, dass ein imaginärer linearer Montagezylinder 80 sich durch die untere Windung 74, das untere Windungsende 76, die mittlere Windung 78, die obere Windung 70 und das obere Windungsende 72 erstreckt. Der Montagezylinder ermöglicht das Einsetzen des Stoßdämpfers 26 durch die Spiralfeder 28, während diese sich in ihrem nicht zusammengedrückten Zustand befindet.
Nach der Montage und vor der Ausrichtung im Fahrzeug 10 passt, wie in 2 dargestellt ist, das obere Windungsende 72 zum oberen Federsitz 42 und das untere Windungsende 76 zum unteren Federsitz 60. Die bananen- oder bogenförmige Gestalt der Spiralfeder 28 verursacht, dass auf den Stoßdämpfer 26 eine Querkraft ausgeübt wird. Diese Querkraft kann so ausgerichtet werden, dass sie beliebigen Querkräften, die durch ein Einfedern der vorderen Aufhängung 14 während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeübt werden, entgegenwirken und so ausgeglichen werden.
4 zeigt eine Spiralfeder 28', die anstelle der Spiralfeder 28 verwendet werden kann. Die Gestalt der Spiralfeder für die Vorderaufhängung ist nicht auf die für die Spiralfeder 28 gezeigte bananenförmige oder bogenförmige Gestalt beschränkt. Um die Querkräfte, die durch die Gestalt der Spiralfeder erzeugt werden, zu optimieren, kann die Spiralfeder eine beliebige Gestalt besitzen, solange der Montagezylinder 80 bewahrt wird. Die Spiralfeder 28' weist eine obere Windung 70' mit einem Ende 72', eine untere Windung 74' mit einem Ende 76' und eine mittlere Windung 78' auf, die zwischen der oberen und der unteren Windung 70' bzw. 74' angeordnet ist. 4 zeigt, dass das obere Windungsende 70' nicht zum unteren Windungsende 76' parallel ist und die Gesamtform der Spiralfeder 28' S-förmig ist. Die Spiralfeder 28' muss nicht gedehnt oder geformt werden, um die Montage des Stoßdämpfers 26 zu ermöglichen. Dieses ermöglicht, dass eine Montagemaschine vor Beginn der Montage mit sämtlichen Komponenten bestückt werden kann. Wenn die Spiralfeder 28' zusammengedrückt ist, ragt das Ende der Kolbenstange 60 durch die obere Befestigungseinheit 36. Die Mutter 68 ist mittels eines Gewindes auf der Kolbenstagen 66 aufgenommen, um die Einheit zu halten. Die Spiralfeder 28' kann derart geformt sein, dass sich durch die untere Windung 74', das untere Windungsende 76', die mittlere Windung 78', die obere Windung 70' und das obere Windungsende 72' ein imaginärer Montagezylinder 80' erstreckt. Der Montagezylinder 80' ermöglicht ähnlich wie der Montagezylinder 80 das Einsetzen des Stoßdämpfers 26 durch die Spiralfeder 28', während sich diese in einem nicht zusammengedrückten Zustand befindet.
Nach der Montage und richtigen Orientierung im Fahrzeug, ähnlich zu der für die Spiralfeder 28 in 2 gezeigten, wird das obere Federende 72' zum oberen Federsitz 42 und das untere Windungsende 76 zum unteren Federsitz 60 passen und die S-förmige Gestalt der Spiralfeder 28' eine Querkraft auf den Stoßdämpfer 26 ausüben. Diese Querkraft kann ausgerichtet werden, um einer beliebigen Querkraft, die durch ein Einfedern der Vorderaufhängung 14 während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeübt wird, entgegenzuwirken und diese auszugleichen.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, weshalb Variationen, die nicht von der Idee der Erfindung abweichen, in den Bereich der Erfindung fallen. Derartige Variationen dürfen nicht als Abweichung von der Idee und dem Bereich der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Federbeineinheit aufweisend: eine Teleskopeinheit, einen ersten Federsitz, der an der Teleskopeinheit befestigt ist, einen zweiten Federsitz, der an der Teleskopeinheit befestigt ist und eine Feder mit einem ersten Ende, das in den ersten Federsitz eingreift und einem zweiten Ende, das in den zweiten Federsitz eingreift, wobei die Feder einen zusammengepressten und einen nicht zusammengepressten Zustand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende der Feder nicht parallel zu ihrem zweiten Ende ist, wenn sich die Feder in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet, und die Feder eine nicht lineare Gestalt besitzt, wenn sie sich in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopeinheit sich durch die Innenseite der Feder erstreckt, wenn sich diese in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die nicht lineare Gestalt bogenförmig ist.
Federbeineinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopeinheit sich durch die Innenseite der Feder erstreckt, wenn sich diese in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht lineare Gestalt S-förmig ist.
Federbeineinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopeinheit sich durch die Innenseite der Feder erstreckt, wenn sich diese in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein linearer Zylinder durch das erste Ende der Feder, durch deren Innenseite und durch das zweite Ende der Feder erstreckt, wenn sich die Feder in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit, aufweisend: eine Teleskopeinheit, einen ersten Federsitz, der auf der Teleskopeinheit befestigt ist, einen zweiten Federsitz, der auf der Teleskopeinheit befestigt ist, und eine Feder mit einem ersten, in den ersten Federsitz eingreifenden Ende und einem zweiten in den zweiten Federsitz eingreifenden Ende, wobei die Feder einen zusammengepressten und einen nicht zusammengepressten Zustand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende der Feder eine erste Windung mit einem ersten Innendurchmesser beinhaltet, das zweite Ende der Feder eine zweite Windung mit einem zweiten Innendurchmesser beinhaltet, die zweite Windung zur ersten Windung nicht parallel ist und die Feder in ihrem nicht zusammengepressten Zustand eine nicht lineare Gestalt besitzt.
Federbeineinheit nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teleskopeinheit durch die Innenseite der Feder erstreckt, wenn sich diese in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht lineare Gestalt bogenförmig ist.
Federbeineinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die sich Teleskopeinheit durch die Innenseite der Feder erstreckt, wenn sich diese in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht lineare Form S-förmig ist.
Federbeineinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopeinheit sich durch die Innenseite der Feder erstreckt, wenn sich diese in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.
Federbeineinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder einen Innenzylinder definiert, der sich durch die ersten und zweiten Windungen erstreckt, und sich ein linearer Zylinder durch die erste Windung, durch den inneren Zylinder und durch die zweite Windung erstreckt, wenn sich die Feder in ihrem nicht zusammengepressten Zustand befindet.