DE102005034921A1

DE102005034921A1 - Federbeinbaugruppe mit umgedrehter Luftfederkonfiguration

Info

Publication number: DE102005034921A1
Application number: DE102005034921A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey M. Auburn Hills Lloyd
Original assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Current assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2006-03-23
Also published as: US7077052B2; JP2006071098A; US20060027093A1

Abstract

Eine Luftfederbaugruppe ist an einem Stoßdämpfer befestigt, um eine Federbeinbaugruppe zu bilden. Der Stoßdämpfer umfasst einen Außenzylinder mit einem Stoßdämpferkolben und einer in dem Außenzylinder angebrachten Kolbenstange. Der Außenzylinder umfasst eine Stoßdämpferhalterung, die an einem Fahrzeugrad befestigt ist. Die Luftfederbaugruppe umfasst eine obere Halterung, die an einem Fahrzeugkarosserieteil befestigt ist, und eine untere Halterung, die an dem Außenzylinder befestigt ist. Ein Luftfederkolben ist an der oberen Halterung über eine Lagerbaugruppe befestigt, um eine Relativdrehung zwischen dem Luftfederkolben und dem Fahrzeugkarosserieteil zu erlauben. Ein biegsames Teil erstreckt sich von der unteren Halterung zu einem unteren Ende des Luftfederkolbens. Die Kolbenstange ist an einem Ende an dem Stoßdämpferkolben und an einem entgegengesetzten Ende an dem Luftfederkolben befestigt. Ein Isolator ist zwischen der Kolbenstange und dem Luftfederkolben angebracht, um Stoßbelastungen zu minimieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfederbaugruppe mit einem Luftfederkolben, der an einer auf einem Fahrzeugkarosserieteil gelagerten oberen Halterung befestigt ist und der ein biegsames Teil umfasst, das sich von dem Luftfederkolben zu einer an einer Stoßdämpferbaugruppe befestigten unteren Halterung erstreckt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Luftfederbaugruppe ist an einem Stoßdämpfer befestigt, um eine Federbeinbaugruppe zu bilden. Die Federbeinbaugruppe ist zwischen einem Fahrzeugrad und einem Fahrzeugkarosserieteil angebracht. Die Federbeinbaugruppe dämpft die auf ein Fahrzeug wirkenden von der Straße ausgehenden Kräfte, um den Fahrkomfort der Fahrgäste zu verbessern.

Bei einer herkömmlichen Konfiguration umfasst die Luftfederbaugruppe einen auf dem Stoßdämpfer gelagerten Luftfederkolben, ein biegsames Teil, eine äußere Traghülse und eine obere Halterung. Das biegsame Teil hat einen unteren Endabschnitt und einen oberen Endabschnitt. Der untere Endabschnitt ist an dem Luftfederkolben befestigt, und der obere Endabschnitt ist an der oberen Halterung befestigt, um einen abgedichteten Innenraum zu bilden. Die obere Halterung ist an einem Fahrzeugkarosserieteil befestigt.

Die äußere Traghülse umschließt das biegsame Teil. Bei einer Stoßbelastung muss die äußere Traghülse der Bewegung des biegsamen Teils folgen, und sie umfasst normalerweise eine biegsame Halterung, was unerwünscht ist.

Das Anbringen der Luftfederbaugruppe an dem Stoßdämpfer stellt außerdem eine Herausforderung dar, weil die Luftfederbaugruppe eine entgegengesetzt gerichtete Querkraft in dem Stoßdämpfer erzeugen muss. Ferner erfordert die Luftfederbaugruppe einen großen Innenraum, um die Federkonstante herunterzubringen, wie es bei Anwendungen im Pkw-Bereich erforderlich ist.

Eine Lösung bestand darin, den Luftfederkolben auf einem Stoßdämpferkörper zu lagern, der als Außenzylinder ausgebildet ist. Die Luftfederbaugruppe ist dann entweder von einer durch den Stoßdämpferkörper gebildeten vertikalen Achse abgewinkelt, oder (durch das biegsame Teil gebildete) Wälznocken der Luftfeder sind abgewinkelt, um die erforderlichen Querkräfte zu erzeugen. Ein Nachteil bei dieser Lösung besteht darin, dass der Durchmesser des Luftfederkolbens vergrößert ist, um in einem bestimmten Winkel um den Stoßdämpferkörper herum zu passen. Die Luftfederbaugruppe erfordert also einen größeren Einbauraum infolge des größeren Durchmessers des Luftfederkolbens.

Es wäre vorteilhaft, eine Luftfederbaugruppe bereitzustellen, die den Durchmesser des Luftfederkolbens verkleinert und eine biegsame Halterung für die äußere Traghülse überflüssig macht, während nach wie vor eine gewünschte Federkonstante bereitgestellt wird. Die Luftfederbaugruppe sollte außerdem leicht in einem kleineren Bereich unterzubringen sein, wobei auch andere bekannte Mängel überwunden werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Luftfederbaugruppe umfasst eine untere Halterung, eine obere Halterung, die von der unteren Halterung beabstandet ist, einen Luftfederkolben, der auf der oberen Halterung gelagert ist, und ein biegsames Teil, das sich von der unteren Halterung zu dem Luftfederkolben erstreckt. Bei dieser einzigartigen Konfiguration ist die Luftfederbaugruppe gegenüber einer herkömmlichen Konfiguration umgedreht bzw. auf den Kopf gestellt. Der Luftfederkolben ist an der oberen Halterung befestigt, wobei sich das biegsame Teil von dem Luftfederkolben nach unten zu der unteren Halterung erstreckt. Die untere Halterung ist auf einer Stoßdämpferbaugruppe gelagert. Dies ermöglicht einen kleineren Durchmesser des Luftfederkolbens, womit der für die Luftfederbaugruppe erforderliche Einbauraum verkleinert wird.

Die untere Halterung ist zur Befestigung an dem Stoßdämpferkörper ausgebildet. Die obere Halterung ist zur Befestigung an einem Fahrzeugkarosserieteil ausgebildet. Der Stoßdämpferkörper umfasst eine Stoßdämpferhalterung, die zur Befestigung an einem Fahrzeugrad ausgebildet ist. Die Luftfederbaugruppe und die Stoßdämpferbaugruppe bilden zusammen eine Federbeinbaugruppe, die dazu dient, die von der Straße ausgehenden Kräfte zu dämpfen, die von dem Fahrzeugrad auf das Fahrzeugkarosserieteil übertragen werden.

Bei einer offenbarten Ausührungsform umfasst der Stoßdämpferkörper einen Außenzylinder einer Stoßdämpferbaugruppe. Ein Stoßdämpferkolben und eine Kolbenstange sind in dem Außenzylinder gelagert. Ein Ende der Kolbenstange ist an dem Stoßdämpferkolben befestigt, und ein entgegengesetztes Ende der Kolbenstange ist an dem Luftfederkolben befestigt. Ein Isolator ist zwischen der Kolbenstange und dem Luftfederkolben angebracht, um Stoßkräfte zu dämpfen.

Bei einer offenbarten Ausführungsform ist der Luftfederkolben an der oberen Halterung mit Hilfe einer Lagerbaugruppe angebracht. Dadurch kann sich der Luftfederkolben relativ zu der oberen Halterung drehen. Die obere Halterung umfasst eine erste Lagerfläche, und der Luftfederkolben umfasst eine zweite Lagerfläche. Die Lagerbaugruppe greift sowohl an der ersten als auch an der zweiten Lagerfläche an. Bei einer Ausführung ist die zweite Lagerfläche als äußerer Umfangsflansch ausgebildet, der sich mindestens teilweise um einen Außenumfang des Luftfederkolbens herum erstreckt.

Das Umdrehen der Luftfederbaugruppe durch Befestigen des Luftfederkolbens an der oberen Halterung stellt ein einfaches und wirksames Verfahren und Vorrichtung zum Verringern des Durchmessers des Luftfederkolbens bereit. Dies verbessert die Unterbringung, wobei immer noch die gewünschte Luftfederkonstante bereitgestellt wird. Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden am besten verständlich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische seitliche Querschnittsansicht einer Federbeinbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine in 1 dargestellte Federbeinbaugruppe 10 umfasst eine Luftfederbaugruppe 12 und eine Stoßdämpferbaugruppe 14. Die Federbeinbaugruppe 10 ist zwischen einem Fahrzeugrad 16 und einem Fahrzeugkarosserie- bzw. Fahrzeugrahmenteil 18 positioniert, um die von der Straße ausgehenden Kräfte zu dämpfen.
Die Stoßdämpferbaugruppe 14 umfasst einen als Außenzylinder 20 ausgebildeten Stoßdämpferkörper, einen Stoßdämpferkolben 22 und eine Kolbenstange 24. Der Stoßdämpferkolben 22 ist verschieblich in dem Außenzylinder 20 aufgenommen, um den Außenzylinder 20 in eine erste Kammer 26 und eine zweite Kammer 28 zu trennen. Eine Stoßdämpferhalterung 30 ist an dem Außenzylinder 20 befestigt. Die Stoßdämpferhalterung 30 ist an einer Radhalterungsstruktur 32 für das Fahrzeugrad 16 befestigt.
Die Luftfederbaugruppe 12 umfasst eine an dem Außenzylinder 20 angebrachte untere Halterung 34 und eine an dem Fahrzeugrahmenteil 18 angebrachte obere Halterung 36. Ein Luftfederkolben 40 ist auf der oberen Halterung 36 gelagert. Ein biegsames Teil 42 erstreckt sich von einem unteren Ende 44 des Luftfederkolbens 40 zu der unteren Halterung 34. Das biegsame Teil 42 bildet eine innere Fluidkammer bzw. einen Innenraum 46.
Ein unteres Ende 50 der Kolbenstange 24 ist an dem Stoßdämpferkolben 22 befestigt, und ein oberes Ende 52 der Kolbenstange 24 ist an dem Luftfederkolben 40 befestigt. Ein Isolator 54 ist zwischen dem oberen Ende 52 der Kolbenstange 24 und dem Luftfederkolben 40 angebracht. Federkräfte gehen nicht durch den Isolator 54. Der Isolator 54 dämpft nur Stoßkräfte. Der Isolator 54 ist am oberen Ende 52 der Kolbenstange 24 befestigt oder sonst wie daran angebracht. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Isolator 54 mit einer Schraube und einer Mutter 56 an der Kolbenstange 24 befestigt. Der Isolator 54 ist von dem Fahrzeugrahmenteil 18 beabstandet und angrenzend an die obere Halterung 36 positioniert.
Der Luftfederkolben 40 ist als becherförmige Komponente mit einem insgesamt flachen Bodenabschnitt 58 ausgebildet, wobei sich ein rohrförmiger Körperabschnitt 60 von dem flachen Bodenabschnitt 58 nach unten erstreckt. Eine in dem flachen Bodenabschnitt 58 ausgebildete Öffnung 62 nimmt den Isolator 54 auf. Der rohrförmige Körperabschnitt 60 erstreckt sich zu einem distalen Rand 64. Der distale Rand 64 ist gegen einen oberen Endabschnitt 66 des biegsamen Teils 42 abgedichtet. Ein unterer Endabschnitt 68 des biegsamen Teils 42 ist gegen die untere Halterung 34 abgedichtet. Es könnte jede in der Technik bekannte Art von Dichtungsschnittstelle, Dichtungsbaugruppe oder Dichtungsmethode verwendet werden, um das biegsame Teil 42 gegen den Luftfederkolben 40 und die untere Halterung 34 abzudichten.
Bei einer offenbarten Ausführungsform umfasst der Isolator 54 eine starre Grundplatte 70 mit einem an der starren Grundplatte 70 befestigten elastischen Material 72. Der Isolator 54 ist vorzugsweise so gestaltet, dass das elastische Material 72 direkt sowohl an der Oberseite 74 als auch an der Unterseite 76 des flachen Bodenabschnitts 58 des Luftfederkolbens 40 angreift.
Auf einer Lagerbaugruppe 80 ist der Luftfederkolben 40 für eine Drehung relativ zu der oberen Halterung 36 drehbar gelagert. Die obere Halterung 36 umfasst eine erste Lagerauflagefläche 82, und der Luftfederkolben 40 umfasst eine zweite Lagerauflagefläche 84. Die Lagerbaugruppe 80 greift direkt sowohl an der ersten als auch an der zweiten Lagerauflagefläche 82, 84 an.
Bei einer offenbarten Ausführungsform ist die zweite Lagerauflagefläche 84 als äußerer Umfangsflansch 86 ausgebildet, der an einer Außenseite 88 des Luftfederkolbens 40 befestigt ist. Der äußere Umfangsflansch 86 kann als Teil des Luftfederkolbens 40 ausgebildet sein oder kann durch Schweißen oder eine andere bekannte Befestigungsmethode oder -vorrichtung getrennt an dem Luftfederkolben 40 befestigt sein.
Die Stoßdämpferbaugruppe 14 umfasst eine insgesamt vertikale Achse 90, die durch die Kolbenstange 24 gebildet wird. Querkräfte werden erzeugt, indem die Luftfederbaugruppe 12 in einem Winkel zu der vertikalen Achse 90 angebracht wird. Bei einer anderen Konfiguration können Querkräfte erzeugt werden, indem die Luftfederbaugruppe 12 gegenüber der vertikalen Achse 90 nach links oder rechts versetzt angebracht wird.
Eine äußere Traghülse 92 umschließt insgesamt das biegsame Teil 42. Herkömmlicherweise ist eine biegsame Halterung zwischen der äußeren Traghülse 92 und dem biegsamen Teil 42 erforderlich, um Stoßbelastungen aufzunehmen. Bei dieser einzigartigen Konfiguration mit dem oben angeordneten Luftfederkolben 40 wird eine biegsame Halterung jedoch überflüssig. Ein Ende der äußeren Traghülse 92 kann mit einer Crimpbefestigung 94 direkt an dem biegsamen Teil 42 befestigt werden, so dass sich der obere Endabschnitt 66 des biegsamen Teils 42 relativ zu der äußeren Traghülse 92 bewegen kann. Eine Crimpbefestigung 96 kann auch zur Befestigung des oberen Endabschnitts 66 des biegsamen Teils 42 am unteren Ende 44 des Luftfederkolbens 40 verwendet werden.
Ferner wird im Vergleich zum Stand der Technik durch die einzigartige Konfiguration der Befestigung des Luftfederkolbens 40 an der oberen Halterung 36 die Luftfederbaugruppe 12 umgedreht bzw. auf den Kopf gestellt. Diese Innovation ermöglicht einen kleineren Kolbendurchmesser. Gemäß dem US-Patent Nr. 4,629,170 hängt die Luftfederkonstante mit dem Quadrat der wirksamen Fläche des Luftfederkolbens 40 zusammen, während es zwischen der Luftfederkonstante und dem Gesamtvolumen der Luftfederbaugruppe 12 einen Zusammenhang erster Ordnung gibt. Dadurch kann eine kleinere Luftfederbaugruppe 12 unter Verwendung eines kleineren Luftfederkolbens 40 mit einer kleineren wirksamen Fläche in einem Fahrzeug untergebracht werden, wobei der Luftfederkolben 40 an der oberen Halterung 36 befestigt ist.
Bei einer herkömmlichen Konfiguration, wo ein Luftfederkolben an einem Stoßdämpferkörper befestigt ist, wird das Kippen der Luftfederbaugruppe durch den Stoßdämpferkörper begrenzt. Indem der Luftfederkolben 40 an der oberen Halterung 36 befestigt wird, kann die Luftfederbaugruppe 12 mehr gekippt werden, weil der Luftfederkolben 40 zu der Kolbenstange 24 hin gekippt wird, die einen kleineren Durchmesser hat als der Außenzylinder 20 der Stoßdämpferbaugruppe 14. Somit können ausreichende Querkräfte und eine ausreichende Federkonstante mit der einzigartigen Konfiguration einer umgedrehten Luftfederbaugruppe 12 mit einem kleineren Luftfederkolben 40 erzeugt werden.
Es wurde zwar eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung offenbart, doch würde ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Rahmen dieser Erfindung fallen würden. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.

Claims

Luftfederbaugruppe, mit: einer ersten Halterung, die an einem Stoßdämpferkörper befestigt werden kann; einer zweiten Halterung, die an einem Fahrzeugkarosserieteil befestigt werden kann und von der ersten Halterung beabstandet ist; einem Luftfederkolben, der auf der zweiten Halterung gelagert ist; und einem biegsamen Teil, das sich zwischen der ersten Halterung und dem Luftfederkolben erstreckt.
Luftfederbaugruppe nach Anspruch 1, mit einer Lagerbaugruppe zur drehbaren Lagerung des Luftfederkolbens für eine Drehung relativ zu der zweiten Halterung.
Luftfederbaugruppe nach Anspruch 2, bei der der Luftfederkolben eine erste Lagerauflagefläche umfasst und die zweite Halterung eine zweite Lagerauflagefläche umfasst, wobei die Lagerbaugruppe direkt an der ersten und der zweiten Lagerauflagefläche angreift.
Luftfederbaugruppe nach Anspruch 3, bei der die erste Lagerauflagefläche einen Flansch umfasst, der an einer Außenseite des Luftfederkolbens befestigt ist und sich wenigstens teilweise um einen Außenumfang des Luftfederkolbens herum erstreckt.
Luftfederbaugruppe nach Anspruch 1, mit einem Isolator, der an dem Luftfederkolben befestigt ist und im Abstand von dem Fahrzeugkarosserieteil angeordnet ist, wenn die zweite Halterung an dem Fahrzeugkarosserieteil befestigt ist.
Luftfederbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die erste Halterung eine mittige Öffnung zur Aufnahme des Stoßdämpferkörpers und einen äußeren Umfangsflanschabschnitt umfasst, der mit dem biegsamen Teil dicht schließend verbunden ist.
Federbeinbaugruppe, mit: einem Stoßdämpfer mit einem Außenzylinder; und einer Luftfeder mit einer an dem Außenzylinder befestigten unteren Halterung, einem von der unteren Halterung beabstandeten Luftfederkolben und einer oberen Halterung, auf der der Luftfederkolben gelagert ist.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 7, bei der die obere Halterung an einem Fahrzeugkarosserieteil befestigt werden kann.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 8, mit einer auf dem Außenzylinder gelagerten Stoßdämpferhalterung, wobei die Stoßdämpferhalterung an einer Fahrzeugradstruktur befestigt werden kann.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 9, mit einem biegsamen Teil mit einem ersten Ende, das an der unteren Halterung befestigt ist, und einem zweiten Ende, das an einem unteren Ende des Luftfederkolbens befestigt ist.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 10, bei der ein oberes Ende des Luftfederkolbens an der oberen Halterung befestigt ist.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 10, mit einer äußeren Traghülse, die so an einem Ende des biegsamen Teils befestigt ist, dass ein entgegengesetztes Ende des biegsamen Teils relativ zu der äußeren Traghülse bewegbar ist.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 7, mit einem Stoßdämpferkolben und einer Kolbenstange, die in dem Außenzylinder angebracht ist, wobei die Kolbenstange an einem Ende an dem Stoßdämpferkolben befestigt ist und an einem entgegengesetzten Ende an dem Luftfederkolben befestigt ist.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 13, mit einer zwischen dem Luftfederkolben und der Kolbenstange angebrachten Isolatorbaugruppe.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 7, mit einer Lagerbaugruppe, auf der der Luftfederkolben für eine Drehung relativ zu der oberen Halterung drehbar gelagert ist.
Federbeinbaugruppe nach Anspruch 15, bei der die obere Halterung eine erste Lagerauflagefläche umfasst und der Luftfederkolben eine zweite Lagerauflagefläche umfasst, und bei der die Lagerbaugruppe an der ersten und der zweiten Lagerauflagefläche angreift.
Verfahren zur Montage einer Federbeinbaugruppe, mit den folgenden Schritten: Befestigen einer unteren Luftfederhalterung an einem Stoßdämpferkörper; Befestigen eines Luftfederkolbens an einer oberen Luftfederhalterung, die von der unteren Luftfederhalterung beabstandet ist; und Befestigen eines unteren Endes eines biegsamen Teils an der unteren Luftfederhalterung und eines oberen Endes des biegsamen Teils an dem Luftfederkolben.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die obere Luftfederhalterung zur Befestigung an dem Fahrzeugkarosserieteil ausgebildet wird und eine Stoßdämpferhalterung an dem Stoßdämpferkörper zur Befestigung an einem Fahrzeugrad angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem eine Lagerbaugruppe zwischen dem Luftfederkolben und der oberen Luftfederhalterung angebracht wird, um eine Relativdrehung zwischen dem Luftfederkolben und einem Fahrzeugkarosserieteil zu erlauben.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem ein Isolator an dem Luftfederkolben befestigt wird, um Stoßbelastungen zu dämpfen.