DE102009006644A1

DE102009006644A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Montieren eines Federbeines

Info

Publication number: DE102009006644A1
Application number: DE102009006644A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Michel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Montieren eines Federbeines (10) für eine Radaufhängung, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei das Federbein (10) einen Teleskop-Stoßdämpfer (12), eine um den Stoßdämpfer (12) angeordnete Tragfeder (20) und eine in Reihe geschaltete Speicherfeder (22) sowie einen innerhalb der Federn (20, 22) angeordneten, durch einen Antriebsmotor (18) betätigbaren Stelltrieb (16) aufweist und wobei die Federn (20, 22) an einem Dämpferlager (24) einerseits und an einem Radaufhängungselement andererseits über Federteller (32, 34) abgestützt sind und der Stelltrieb (16) auf einen zwischen den beiden Federn (20, 22) angeordneten, axial verschiebbaren Verstellfederteller (14) wirkt. Erfindungsgemäß wird zur Montage der Federn (20, 22) des Federbeines (10) eine Feder (22) mittels des vormontierten Stelltriebs (16) durch entsprechende Ansteuerung dessen Antriebsmotors (18) und axiale Verstellung des Verstellfedertellers (14) gespannt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Federbeines für Radaufhängungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Federbein der gattungsgemäßen Art beschreibt beispielsweise die DE 10 2005 001 744 B3 , mit einer Speicherfeder und einer Tragfeder sowie mit einem innerhalb der Federn positionierten Stelltrieb, der auf einen zwischen der Federn vorgesehenen, axial verschieblichen Verstellfederteller wirkt. Die Montage der im Einbauzustand unter Vorspannung stehenden Federn ist insofern kritisch, als aufgrund der baulichen Verhältnisse Spannvorrichtungen (zum Beispiel DE 20 2006 014 173 U1 ) kaum einsetzbar sind und von den Federn bei der Montage gegebenenfalls einseitig ausgeübte, in axialer Richtung auf den Verstellfederteller wirkende Belastungen den Stelltrieb beschädigen könnten.
Beim Zusammenbau des Federbeins werden zunächst die Speicherfeder mit Stellbetrieb und Antriebsmotor sowie mit den diese abstützenden Federtellern am Stoßdämpfer zu einer Vormontageeinheit montiert. In einem nächsten Montageschritt wird nun die Tragfeder mitsamt Dämpferstelze und Einzelteilen montiert. Dazu muss die Speicherfeder gespannt werden, damit der nun zu fügende Gesamtverbund aufgesetzt werden kann und anschließend per Mutter mit dem Kolbenstangenende verschraubt werden kann. Die Speicherfeder nicht zu spannen, und dafür die Tragfeder zu spannen ist nicht zielführend und aus montagetechnischen Gründen zu umständlich.
Die Speicherfeder muss also zwischen Motorgehäuse und Verstellfederteller gedrückt werden. Das heißt, es wird eine Axialkraft von außen auf die Speicherfeder aufgebracht. In der Folge müsste der Kugelgewindetrieb Spindeltrieb theoretisch von selbst in Drehung versetzt werden. In dieser Kraftflussrichtung ist dies aber nicht ohne weiteres möglich: Der Kugelgewindetrieb ist zwar nicht selbsthemmend, aber Erfahrungen aus der Praxis belegen, dass der Kugelgewindetrieb nicht immer von selbst anfängt zu rotieren, wenn die Axialkraft eingeleitet wird. Der Grund dafür ist folgender: Der Einfluss des Rastmomentes (induzierter Magnetfluss in der Motorwicklung), hervorgerufen aus einer Drehung von außen, setzt einen gewissen Widerstand entgegen. Das Rastmoment beträgt in der Regel etwa 1% des Motorbrennmomentes, und dieses geringe Rastmoment reicht bereits aus, um die Spindel nicht loslaufen zu lassen. Um ein Verklemmen mit Sicherheit zu vermeiden, müsste die Spindel zusätzlich in die richtige Richtung gedreht werden, sobald Axialkraft aufgebracht wird. Denn verklemmt der Kugelgewindetrieb, während die Axialkraft von außen aufgebracht wird, sind bleibende Schäden, sowohl für den filigranen Versteilfederteller, als auch für den Kugelgewindetrieb selbst, vorprogrammiert. Die Spindel jedoch von außen zu drehen, ist aus Gründen der Zugänglichkeit nahezu unmöglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Montage eines gattungsgemäßen Federbeines vorzuschlagen, das eine einfache und problemlose Montage der beiden Federn sicherstellt. Ferner soll eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Die verfahrensgemäße Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zur Montage der Federn des Federbeines eine Feder mittels des vormontierten Stelltriebes durch entsprechende Ansteuerung dessen Antriebsmotors und axiale Verstellung des Verstellfedertellers gespannt wird. Die Erfindung nützt somit den im Federbein vorhandenen Stelltrieb mit Antriebsmotor zur Montageerleichterung für die Federn und schließt dabei Beschädigungen am Stelltrieb zuverlässig aus.
Erfindungsgemäß erfolgt daher das montagebedingt erforderliche Zusammendrücken der Speicherfeder mittels des vormontierten Stelltriebes, der mit einer „von innen heraus wirkende Kraft” auf den Verstellfederteller wirkt und die Speicherfeder spannt. Es erfolgt also erfindungsgemäß die Tragfedermontage unter Zuhilfenahme des Stellermotors. Wie oben bereits erwähnt, müsste die Spindel in die richtige Richtung gedreht werden, um Klemmen zu vermeiden. Anstatt die Spindel umständlich in einer entsprechenden Vorrichtung zu drehen, dreht nun der Stellmotor selbst die Spindel. Die Position des Verstellfedertellers ist jederzeit ermittelbar, da der Motor selbstverständlich einen Resolver beinhaltet. Daraus ergeben sich folgende Vorteile: Die Speicherfeder muss vorrichtungsseitig nicht gespannt werden. Die Montagevorrichtung vereinfacht sich damit immens. Montageschritte werden reduziert. Fehlverbauungen werden vermieden. Beschädigungen wegen nicht loslaufender Spindel treten nicht mehr auf.
In besonders montagegünstiger Weise kann dabei die Speicherfeder mit dem Stelltrieb und dem Antriebsmotor und mit den diese abstützenden Federtellern am Stoßdämpfer vormontiert werden, wobei anschließend die Speicherfeder über den Verstellfederteller und den Stelltrieb zusammengespannt und dann die Tragfeder mit dem weiteren Federteller montiert wird. Bevorzugt kann die Speicherfeder soweit komprimiert werden, dass die Tragfeder weitgehendst kraftfrei montierbar ist. Der Montageablauf ist dementsprechend, zunächst die Speicherfeder nahezu vorspannungsfrei um den Stelltrieb zu montieren, dann über den Stelltrieb und den Antriebsmotor die Speicherfeder zu spannen und schließlich die Tragfeder ebenfalls weitgehendst spannungsfrei einzusetzen.
Der Antriebsmotor kann in bevorzugter Weise mittels eines an das vormontierte Federbein anschließbaren, separaten Montage-Steuergerätes gesteuert werden.
Eine besonders vorteilhafte und steuerungstechnisch einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird erzielt, indem der Antriebsmotor ein um den Stoßdämpfer herum angeordneter Elektromotor ist, der eine Gewindespindel eines mit dem Verstellfederteller zusammenwirkenden Kugelgewindetriebes antreibt, wobei der Elektromotor mittels eines an die Schnittstelle des elektrischen Anschlusses des Federbeines anschließbaren, elektrischen Montage-Steuergerätes gesteuert ist.
Schließlich kann in bevorzugter Weise die Gewindespindel des Kugelgewindetriebes auf dem Dämpferzylinder des Stoßdämpfers drehbar gelagert sein, wobei der Elektromotor um die Gewindespindel herum an einer Tragplatte angeordnet ist, die den ortsfesten Federteller der Speicherfeder trägt und mit einem Dämpferlager des Federbeines zusammengebaut ist und wobei der Dämpferzylinder mit der Tragplatte fest verschraubt ist und zusammen mit der Speicherfeder und dem Verstellfederteller eine Vormontageeinheit bildet, die dann im Wesentlichen mit der Tragfeder und einem an der Kolbenstange des Stoßdämpfers befestigbaren Radaufhängungselement und dem zweiten ortsfesten Federteller verbindbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 ein Federbein für eine Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, mit einem Teleskop-Stoßdämpfer, einem um den Stoßdämpfer herum angeordneten Stelltrieb mit einem Antriebsmotor und mit einer über einen Verstellfederteller in Reihe geschalteten Speicherfeder und einer Tragfeder, wobei das Federbein komplett montiert ist;
2 das Federbein gemäß 1 in einer Vormontageeinheit mit dem um den Stoßdämpfer montierten Stelltrieb mit Antriebsmotor und Verstellfederteller und vorgespannter Speicherfeder; und
3 die Montageabfolge der an der Vormontageeinheit gemäß 2 zu montierenden Tragfeder mit anschließendem Radführungselement in Explosionsdarstellung.
Das Federbein 10 gemäß 1 setzt sich im Wesentlichen zusammen aus einem Teleskop-Stoßdämpfer 12, einem auf einen Verstellfederteller 14 wirkenden Stelltrieb 16 mit einem Antriebsmotor 18, einer Tragfeder 20, einer Speicherfeder 22, einem Dämpferlager 24 und einer Dämpferstütze 26. Das Federbein 10 ist soweit nicht beschrieben bekannter Bauart und über das Dämpferlager 24 mit dem Aufbau des Kraftfahrzeuges und über die Dämpferstütze 26 mit einem Radaufhängungselement der Radaufhängung des Kraftfahrzeuges verbunden. Um die beiden Federn 20, 22 sind gummielastische Schutzmanschetten 28, 30 angeordnet.
Die beiden als Schraubendruckfedern ausgeführten Federn 20, 22 sind über den Verstellfederteller 14 in Reihe geschaltet, wobei sich die Tragfeder 20 über einen unteren Federteller 32 an der Dämpferstütze 26 und die Speicherfeder 22 über einen oberen Federteller 34 abstützt.
Der Federteller 34 ist an einer Tragplatte 36 ausgebildet, die in das Dämpferlager 24 integriert ist und an der der Dämpferzylinder 38 des Stoßdämpfers 12 über einen Anschlusszapfen 38a und eine Schraubenmutter 40 befestigt ist.
Die Dämpferstütze 26 mit dem Federteller 32 ist mit der Kolbenstange 42 des Stoßdämpfers 12 über eine Schraubverbindung mit einer Schraubenmutter 44 fest verbunden. Um die Kolbenstange 42 herum ist ein gummielastischer Anschlagpuffer 46 angeordnet.
Die Tragplatte 36 trägt als Antriebsmotor 18 einen hohlzylindrischen Elektromotor, dessen Stator 48 in einem topfförmigen Gehäuse 50 der Tragplatte 36 gehalten ist und dessen Rotor 52 mit einer Gewindespindel 54 des als Kugelgewindetrieb ausgebildeten Stelltriebes 16 trieblich verbunden ist.
Die Gewindespindel 54 ist auf dem Dämpferrohr 38 drehbar, aber axial unverschieblich gelagert und wirkt über Kugeln (nicht gezeigt) mit einer Kugelgewindemutter 56 zusammen. Die Kugelgewindemutter 56 ist mit dem Verstellfederteller 14 fest verbunden.
Bei einer Verdrehung der Gewindespindel 54 über den Elektromotor 18 wird die unverdrehbar gehaltene Kugelgewindemutter 56 axial nach oben oder unten verschoben, wodurch in bekannter Weise die Niveaulage der Karosserie des Kraftfahrzeuges einstellbar ist.
Die 2 zeigt das Federbein 10 als eine Vormontageeinheit und in gestürzter Montagelage, wobei u. a. die Tragfeder 20 und die Dämpferstütze 26 noch nicht montiert sind.
Die Vormontageeinheit setzt sich zusammen aus dem Stoßdämpfer 12, dem Stelltrieb 16 mit dem Verstellfederteller 14 und dem Antriebsmotor bzw. Elektromotor 18, sowie der Speicherfeder 22. Das Dämpferrohr 38 ist mit der Tragplatte 36 und dem Dämpferlager 24 bereits fest verbunden.
Ist der Stelltrieb 16 mit Bezug zur 1 in seiner untersten Position eingestellt, so kann zunächst die Speicherfeder 22 weitgehendest vorspannungsfrei montiert werden.
An dem Gehäuse 50 des Elektromotors 18 ist als spätere Schnittstelle eine Anschlusssteckbuchse 58 vorgesehen, an die ein separates Montage-Steuergerät 60 angeschlossen ist. Über das Steuergerät 60 kann der Elektromotor 18 derart angesteuert werden, dass die Speicherfeder 22 über den Stelltrieb 16 und den Verstellfederteller 14 gespannt wird.
Der Verstellhub des Verstellfedertellers 14 kann dabei manuell oder automatisiert gesteuert werden. Insbesondere wenn der Elektromotor 18 einen Wegsensor (Resolver) oder Endschalter aufweist, kann der Verstellhub des Verstellfedertellers 14 voll durchfahren werden und gegebenenfalls soweit erfolgen, dass die anschließende Montage der Tragfeder 20 kraftfrei und problemlos von Hand erfolgen kann.
Die 3 zeigt den anschließenden Montageablauf nach dem beschriebenen Vorspannen bzw. Komprimieren der Speicherfeder 22 über den Stelltrieb 16 und den Elektromotor 18 durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 18 über das Steuergerät 60.
Demzufolge wird die Tragfeder 20 mit nicht näher bezeichneten Federunterlagen 62 und dem Gummipuffer 46 auf die Kolbenstange 42 bis zum Verstellfederteller 14 aufgestülpt und durch Verschrauben der Dämpferstütze 26 mit der Kolbenstange 42 fixiert, wobei sich die Tragfeder 20 am ortsfesten Federteller 32 der Dämpferstütze 26 entsprechend abstützt.
Zuletzt wird neben hier nicht interessierenden Montageschritten durch Ansteuerung des Elektromotors 18 über das Steuergerät 60 der Verstellfederteller 14 in eine für den Einbau des Federbeines 10 in die Radaufhängung des Kraftfahrzeuges adäquate Neutralstellung (zum Beispiel Konstruktionslage) verfahren, wobei die Speicherfeder 22 teils entlastet und die Tragfeder 20 teils vorgespannt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005001744 B3 [0002]
- DE 202006014173 U1 [0002]

Claims

Verfahren zum Montieren eines Federbeines (10) für eine Radaufhängung, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei das Federbein (10) einen Teleskop-Stoßdämpfer (12), eine um den Stoßdämpfer (12) angeordnete Tragfeder (20) und eine in Reihe geschaltete Speicherfeder (22), sowie einen innerhalb der Federn (20, 22) angeordneten, durch einen Antriebsmotor (18) betätigbaren Stelltrieb (16) aufweist und wobei die Federn (20, 22) an einem Dämpferlager (24) einerseits und an einem Radaufhängungselement andererseits über Federteller (32, 34) abgestützt sind und der Stelltrieb (16) auf einen zwischen den beiden Federn (20, 22) angeordneten, axial verschiebbaren Verstellfederteller (14) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage der Federn (20, 22) des Federbeines (10) eine Feder (22) mittels des vormontierten Stelltriebes (16) durch entsprechende Ansteuerung dessen Antriebsmotors (18) und axiale Verstellung des Verstellfedertellers (14) gespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherfeder (22) mit dem Stelltrieb (16) und dem Antriebsmotor (18) und mit den diese abstützenden Federtellern (14, 34) am Stoßdämpfer (12) vormontiert wird, dass insbesondere nach erfolgter Vormontage anschließend die Speicherfeder (22) über den Verstellfederteller (14) und den Stelltrieb (16) zusammengespannt und dann die Tragfeder (20) mit dem weiteren Federteller (32) montiert wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherfeder (22) soweit komprimiert wird, dass die Tragfeder (20) weitgehendst kraftfrei montierbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (18) mittels eines an das vormontierte Federbein (10) anschließbaren, separaten Montage-Steuergerätes (60) gesteuert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (18) ein um den Stoßdämpfer (12) herum angeordneter Elektromotor (48, 52) ist, der mit der Gewindespindel (54) eines mit dem Verstellfederteller (14) zusammenwirkenden Kugelgewindetriebes (56) in Wirkverbindung ist, wobei insbesondere der Elektromotor (48, 52) mittels eines an die Schnittstelle des elektrischen Anschlusses (58) des Federbeines (10) anschließbaren, elektrischen Montage-Steuergerätes (60) gesteuert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (54) des Kugelgewindetriebes auf dem Dämpferzylinder (38) des Stoßdämpfers (12) drehbar gelagert ist, und/oder dass der Elektromotor (48, 52) um die Gewindespindel (54) herum an einer Tragplatte (36) angeordnet ist, die bevorzugt den ortsfesten Federteller (34) der Speicherfeder (22) trägt und/oder mit einem Dämpferlager (24) des Federbeines (10) eine Baueinheit bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferzylinder (38) mit der Tragplatte (36) fest verschraubt ist und zusammen mit der Speicherfeder (22) und dem Verstellfederteller (14) eine Vormontageeinheit bildet, die im Wesentlichen mit der Tragfeder (20) und einem an der Kolbenstange (42) des Stoßdämpfers (12) befestigbaren Radaufhängungselement (26) und dem zweiten ortsfesten Federteller (32) verbindbar ist.