DE69908714T2

DE69908714T2 - Schraubendruckfeder für eine Fahrzeugradaufhängung

Info

Publication number: DE69908714T2
Application number: DE69908714T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Imaizumi; Toshiho Nagoya city Aoyama; Shuji Kamiya; Koichi Toyoake city Irie; Takashi Chiryu city Gotoh
Original assignee: Chuo Hatsujo KK
Current assignee: Chuo Hatsujo KK
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP2000104772A; JP3960710B2; US6328290B1; US6460840B2; EP0976590A1; DE69908714D1; US20010035601A1; EP0976590B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schraubendruckfeder für eine Fahrzeugradaufhängung und genauer auf eine Schraubendruckfeder zum Einsatz in einer Federbeinfahrzeugradaufhängung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen ist eine Fahrzeugradaufhängung mit einer Schraubendruckfeder ausgestattet, die im Allgemeinen so entworfen ist, dass sie eine Spiralmittelachse aufweist, die sich mit der Richtung der Federrückstellkraft deckt. Verschiedene Typen der Fahrzeugradaufhängung sind schon bekannt. Unter ihnen ist die Federbeinradaufhängung sehr verbreitet, die einen Stoßdämpfer als Federbein für das Positionieren eines Rads verwendet. Jedoch wird entsprechend der Federbeinradaufhängung, aufgrund des Versatzes zwischen Krafteinleitungsachse und Federbeinachse, ein Biegemoment auf das Federbein ausgeübt, wobei eine Seitenkraft auf die Führung und den Kolben des Federbeins einwirkt. Diese Seitenkraft hindert den Kolben daran, reibungslos in der Führung zu gleiten, um als Stoßdämpfer zu fungieren. Um das Biegemoment zu kompensieren hat sich erwiesen, die Spiralmittelachse einer zylindrischen Schraubendruckfeder versetzt zur Federbeinachse anzuordnen.
Da die Anordnung zwischen der Spiralmittelachse der Schraubendruckfeder und der Federbeinachse des Stoßdämpfers geometrisch bestimmt wird, war es erforderlich, dass die Schraubendruckfeder so entworfen werden soll, dass sich ihre Spiralmittelachse mit der Richtung der Federrückstellkraft deckt. Um die Anforderungen zu erfüllen wurden zahlreiche Studien gemacht, einschließlich des Artikels „Approaches to Minimizing Side Force of Helical Coil Springs", der von Ingenieuren, darunter Erfinder der vorliegenden Anmeldung, vorgestellt und von der Japanischen Gesellschaft für Federforschung am 28. August 1999 veröffentlicht wurde, sowie der Artikel „Approaches to Minimizing Side Force of Helical Coil Springs for Riding Comfort", SAE Fachbeitrag Nr. 960730, Seiten 15–22, von den selben Personen wie den oben erwähnten Ingenieuren, beide sind hiermit als Quellennachweis aufgenommen. In diesen Artikeln wurde darauf abgezielt, die Reaktionsseitenkraft der Schraubendruckfeder zu minimieren.
In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 48-39290, wird ein Verfahren zur Montage einer herkömmlichen zylindrischen Spiralfeder an ein Fahrzeug eingebracht, die im unbelasteten Zustand eine gerade Spiralmittelachse hat, so dass sie in einer Richtung im Wesentlichen vertikal zur Mittellinie der Feder gekrümmt ist. Außerdem wird ein Verfahren zur Formung einer Sprialfeder eingebracht, deren Mittellinie im Voraus, in einem unbelasteten Zustand, gekrümmt ist, sowie die Montage dieser an das Fahrzeug und zwar in einem solchen Zustand, dass die Mittellinie gerade ausgerichtet ist, um durch die Reaktionsseitenkraft der Feder ein Moment zu erzeugen. Gemäß dieser Verfahren ist die Spiralfeder so an das Fahrzeug montiert, dass sie in der Richtung im Wesentlichen vertikal zur Mittellinie der Feder elastisch verformt ist, um eine Seitenbelastung zu verursachen, die auf das Dämpferbein wirkt, um daraufhin ein Moment zu erzeugen, welches einem Moment entgegenwirkt, das durch eine Rückstellkraft von der Straße verursacht wurde, damit die Seitenkraft reduziert wird, die auf die Führungsbuchse und den Kolben des Dämpferbeins wirkt.
Außerdem wurde im britischen Patent Nr. 1198713 eine Federbeinfahrzeugradaufhängung eingebracht, wobei eine Spiralfeder in einer Radaufhängungsbaugruppe asymmetrisch zu ihrer Mittelachse belastet wird, so dass sie ein Biegemoment an einen Stoßdämpfer überträgt, das dem entgegengesetzt ist, das von einer Radstütze übertragen wird. In 2 des britischen Patents wird eine Schraubenfeder offenbart, die entlang einer im Wesentlichen geraden Linie gewickelt ist und deren zwei Endwindungen in einem Winkel α° zueinander umgebogen sind. Die Ebenen, die durch eine Unterstützungsfläche der unbelasteten Schraubenfeder hindurchführen, konvergieren zur Innenseite des Fahrzeugs, wohingegen die Federteller mit einem Gehäuse und einer Führungsstange des Stoßdämpfers verbunden sind, beziehungsweise parallel zueinander angebracht sind.
Demzufolge wird angeführt, dass eine größere Vorspannung auf der Hälfte der Schraubenfeder erzeugt wird, die der Außenseite des Fahrzeugs zugewandt ist, als auf der Hälfte, die der Innenseite des Fahrzeugs zugewandt ist, so dass ein Biegemoment von der Vorspannkraft eingeleitet wird und zwar entgegensetzt zu dem Biegemoment, das durch die Radlast auf den Stoßdämpfer eingeleitet wird. 3 des britischen Patents zeigt eine Schraubenfeder, die um eine Bogenmittelachse der unbelasteten Feder gewickelt ist und zwei Unterstützungsflächen, die sich schräg in einem Winkel zueinander erstrecken.
Wenn die Schraubenfeder zwischen die parallelen Federteller gepasst wird und die längere Oberflächenlinie der unbelasteten Schraubenfeder der Außenseite des Fahrzeugs zugewandt ist, wird die äußere Hälfte der Schraubenfeder in einem größeren Ausmaß zusammengedrückt als die Hälfte, die der Innenseite des Fahrzeugs zugewandt ist. Mit Bezug auf 4 des britischen Patents, in dem zwei Federteller so angebracht sind, dass sie sich schräg in einem Winkel zueinander erstrecken, dabei ist einer mit dem äußeren Element und der andere mit dem inneren Element des Stoßdämpfers verbunden, wobei die Schnittlinie der zwei Ebenen außerhalb des Fahrzeugs liegt. Außerdem ist eine gerade gewickelte, zylindrische Schraubenfeder zwischen den zwei Federtellern zusammengedrückt, so dass die Hälfte der Schraubenfeder, die der Außenseite des Fahrzeugs zugewandt ist, in größerem Ausmaß zusammengedrückt ist, als die Hälfte, die der Innenseite des Fahrzeugs zugewandt ist.
Darüber hinaus wurde eine Radaufhängung mit einer Schraubendruckfeder, deren Mittellinie in etwa einen S-förmigen Verlauf hat, im japanischen Patent Nr.2642163 eingebracht, welches eine Priorität gemäß des Übereinkommens in Anspruch nimmt und zwar gegenüber einem von zwei deutschen Patentanmeldungen, gegenüber dem U.S. Patent Nr.4.903.985 die Priorität gemäß des Übereinkommens in Anspruch nimmt, das eine 6 hat, die sich von der entsprechenden 6 aus dem japanischen Patent unterscheidet, welches in der Entscheidung vor dem japanischen Patentamt geändert wurde. Gemäß dem japanischen Patent zielte die Erfindung darauf ab, die Verringerung der Seitenkraft, welche auf die Kolbenstange des Stoßdämpfers wirkt, in einem größeren Ausmaß zu ermöglichen, wobei in Anbetracht der Tatsache, dass Reifen immer breiter und breiter werden und damit den Berührpunkt der Reifen mit der Straße nach außen verschieben, immer größere Winkel zwischen der Linie der Stützwirkung und der Stoßdämpferachse entstehen, so dass die Schraubendruckfeder nicht schräg bezüglich der Stoßdämpferachse positioniert werden kann, was eigentlich wünschenswert wäre. Im japanischen Patent wird eine Schraubendruckfeder, deren Mittellinie im unbelasteten Zustand gekrümmt ist, als Stand der Technik in 5 offenbart, wobei angeführt wird, dass der Krümmungsradius der Federmittellinie konstant ist und dass die Linie der Federwirkung von der Mittellinie der Schraubenfeder lediglich verschoben ist, so dass es schwierig ist, die Seitenkraft ausreichend zu reduzieren. Mit anderen Worten wurde in dem japanischen Patent gefolgert, die Schraubendruckfeder, die eine gekrümmte Mittellinie im unbelasteten Zustand aufweist, nicht einzusetzen.
Mit Bezug auf die Fahrzeugradaufhängung ist eine weitere Reduzierung der Größe erforderlich, so dass es schwierig ist, ein Biegemoment, welches durch die Belastung von der Straße auf ein Federbein wirkt, mittels reiner Verbesserung des Federbeins und eines Stützmechanismus zu kompensieren, bei dem eine herkömmliche, zylindrische Schraubendruckfeder verwendet wird. Vielmehr ist es erforderlich, die Reaktionsseitenkraft der Schraubendruckfeder für die Verwendung in der Federbeinradaufhängung positiv zu steigern. Jedoch ist es nicht einfach, die gewünschte Seitenkraft mit der herkömmlichen Schraubendruckfeder zu erzeugen.
Gemäß dem Aufbau zur Formung der Spiralfeder mit der im Voraus gekrümmten Mittellinie im unbelasteten Zustand und ihrer Montage an das Fahrzeug in einem solchen Zustand, so dass die Mittellinie gerade ist, wie in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.48-39290 offenbart, ist es schwierig, die Feder passend in die Federbeinradaufhängung zu bauen und schwierig, den gewünschte Effekt zu erzielen. In dieser Veröffentlichung wurde kein passender Typ der Sprialfeder für die Verwendung in diesem Aufbau offenbart. Obwohl der Aufbau der Spiralfeder für die Verwendung in der Radaufhängung aus dem GB Patent Nr.1198713 offenbart wurde, ist es auch hier schwierig, die Feder zu montieren und schwierig, den gewünschten Effekt zu erzielen. In dieser Hinsicht wird im japanischen Patent Nr.2642163 angeführt, wie vorher beschrieben, dass es schwierig ist, eine ausreichende Reduzierung der Seitenkraft zu erreichen, welche auf den Führungsabschnitt des Federbeins und den Kolben wirkt. Darüber hinaus, ist es schwierig, die Druckfeder so herzustellen, dass ihre Mittellinie im unbelasteten Zustand einen in etwa S-förmigen Verlauf hat, wie im japanischen Patent Nr.2642163 offenbart, was eine Steigerung der Kosten verursacht.
Aus dem Vorangegangenen kann gefolgert werden, dass nur durch Krümmung der Schraubendruckfeder wie oben beschrieben, die Reaktionskraftachse oder die Linie der Federwirkung von der Spiralmittelachse oder der Mittellinie der Schraubendruckfeder parallel zueinander verschoben wird, um zur Mittellinie der oberen Endebene der Schraubendruckfeder versetzt zu sein. Demzufolge wirkt eine Exzenterkraft auf den oberen Sitz, welche die Struktur zur Unterstützung des oberen Sitzes verschlechtert.
Als ein weiterer Stand der Technik wird das Dokument EPA 526 689 A1 benannt, welches ein Verfahren zur Herstellung einer Spiraldruckfeder offenbart, die in ein Feder-Dämpfer-System eines Fahrzeugs montiert ist. Diese Feder hat eine vorgekrümmte Mittelbahn, wenn die Feder in einem unbelasteten Zustand ist. Wie jedoch schon vorher zitiert, beschreibt EPA 526 689 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer Spiraldruckfeder, das einen Behälter verwendet, in dem ein Kolbensystem montiert ist. Jedoch können nirgendwo in dieser Quelle Hinweise gefunden werden, wie die Spiraldruckfeder in einem Feder-Dämpfer-System montiert werden soll. Mit anderen Worten offenbart diese Quelle keine technische Lehre mit Bezug auf die relative Lage zwischen den Enden der vorgekrümmten Feder und den oberen und unteren Sitzen des Feder-Dämpfer-Systems. US 4 903 985 beschreibt eine Schraubendruckfeder wie im Oberbegriff von Anspruch 1 erwähnt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schraubendruckfeder mit einem einfachen Aufbau bereitzustellen und zwar zur Einleitung einer gewünschten Seitenkraft an ein Federbein einer Fahrzeugradaufhängung, wenn sie am Fahrzeug montiert ist.
Zur Bewerkstelligung des Obigen wird die Schraubendruckfeder gemäß der vorliegenden Erfindung an eine Fahrzeugkarosserie montiert, so dass sie zwischen einen oberen und einen unteren Sitz gedrückt ist, wobei sie eine Spiralmittelachse beinhaltet, die im Wesentlichen in einem vorherbestimmten Krümmungsradius gekrümmt ist, wenn die Feder in einem unbelasteten Zustand ist. Ein Gang der unteren Endspirale der Feder ist so eingestellt, um die Endebene ausschließlich der unteren Endspirale in einem ersten festgesetzten Winkel zum unteren Sitz so zu kippen, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Innenseite der Krümmung zu verkürzen, und/oder ein Gang einer oberen Endspirale ist so eingestellt, um die Endebene der oberen Endspirale in einem zweiten festgesetzten Winkel zum oberen Sitz so zu kippen, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Außenseite der Krümmung zu verkürzen.
Deshalb kann die Schraubendruckfeder wie im Folgenden beschrieben ausgeführt werden.
Erstens kann die Schraubendruckfeder mit einer Spiralmittelachse ausgebildet werden, die in einem vorherbestimmten Krümmungsradius, im unbelasteten Zustand der Feder, im Wesentlichen gekrümmt ist, wobei ein Gang ausschließlich der unteren Endspirale so eingestellt ist, dass die Endebene der unteren Endspirale in einem ersten festgesetzten Winkel zum unteren Sitz gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Innenseite der Krümmung zu verkürzen.
Zweitens kann die Schraubendruckfeder mit einer Spiralmittelachse ausgebildet werden, die in einem vorherbestimmten Krümmungsradius, im unbelasteten Zustand der Feder, im Wesentlichen gekrümmt ist, wobei ein Gang der oberen Endspirale so eingestellt ist, dass die Endebene der oberen Endspirale in einem zweiten festgesetzten Winkel zum oberen Sitz gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Außenseite der Krümmung zu verkürzen.
Drittens kann die Schraubendruckfeder mit einer Spiralmittelachse ausgebildet werden, die in einem vorherbestimmten Krümmungsradius, im unbelasteten Zustand der Feder, im Wesentlichen gekrümmt ist, wobei ein Gang der unteren Endspirale so ausgerichtet ist, dass die Endebene der unteren Endspirale in einem ersten festgesetzten Winkel zum unteren Sitz gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Innenseite der Krümmung zu verkürzen, außerdem wird ein Gang der oberen Endspirale so ausgerichtet, dass die Endebene der oberen Endspirale in einem zweiten festgesetzten Winkel zum oberen Sitz gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Außenseite der Krümmung zu verkürzen.
Sie kann auch so angeordnet werden, dass der Gang der unteren Endspirale so ausgerichtet wird, dass die Endebene der unteren Endspirale in einem ersten festgesetzten Winkel zum unteren Sitz gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Innenseite der Krümmung zu verkürzen, wobei der Mittelpunkt der Endebene der oberen Endspirale versetzt zum Mittelpunkt der Endebene der unteren Endspirale angeordnet ist und zwar in Richtung der Innenseite der Krümmung.
Oder der Aufbau kann gestaltet werden, dass der Gang aus der oberen Endspirale so ausgerichtet wird, dass er die Endebene der oberen Endspirale in einem zweiten festgesetzten Winkel zum oberen Sitz kippt, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Außenseite der Krümmung zu verkürzen, wobei der Mittelpunkt der Endebene der unteren Endspirale versetzt zum Mittelpunkt der Endebene der oberen Endspirale angeordnet ist und zwar in Richtung der Außenseite der Krümmung.
Die obere Endspirale der Feder kann in einer schweineschwanzförmigen Anordnung ausgebildet werden und/oder die untere Endspirale der Feder kann in einer schweineschwanzförmigen Anordnung ausgebildet werden.
Die Spiralmittelachse der Feder kann im Wesentlichen gekrümmt sein und zwar entsprechend mit mindestens zwei Krümmungsradien, wenn die Feder in einem unbelasteten Zustand ist. Oder die Spiralmittelachse der Feder kann eine Vielzahl von geradlinigen Linien aufweisen, die verbunden, um im Wesentlichen im vorherbestimmten Krümmungsradius gekrümmt zu sein, wenn die Feder in einem unbelasteten Zustand ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die zuvor angeführte Aufgabe und die folgende Beschreibung werden mit dem Verweis auf die beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen und in denen folgendes dargestellt ist:
l ist eine Schnittdarstellung einer Schraubendruckfeder zur Verwendung in einer Fahrzeugradaufhängung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Vorderansicht einer Schraubendruckfeder eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wenn sie an eine Fahrzeugradaufhängung montiert ist;
3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Schraubendruckfeder eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wenn sie an ein Federbein einer Fahrzeugradaufhängung montiert ist;
4 ist eine Schnittdarstellung eines Beispiels einer Schraubendruckfeder, das mit der vorliegenden Erfindung verglichen wird;
5 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Beispiels einer Schraubendruckfeder, das mit der vorliegenden Erfindung verglichen wird;
6 ist eine räumliche Ansicht, die ein Modell der Schraubendruckfeder darstellt und zwar zum Experimentieren mit einer Schraubendruckfeder, die eine Anfangskrümmung hat, um die Einflüsse auf die Federrückstellkraft zu untersuchen, die durch das Kippen einer unteren Endebene und/oder einer oberen Endebene der Feder auftreten;
7 ist ein Diagramm, das die Änderung der Rückstellkraft der in 6 dargestellten Schraubenfeder zeigt und zwar für den Fall, dass die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Schraubenfeder in der vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
8 ist ein Diagramm, das die Änderung der Reaktionseitenkraft der in 6 dargestellten Schraubenfeder zeigt und zwar für den Fall, dass die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Schraubenfeder in der vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
9 ist ein Diagramm, das die Änderung der Reaktionseitenkraft der in 6 dargestellten Schraubenfeder zeigt und zwar für den Fall, dass die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird und die obere Endebene um die x-Achse im Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Schraubenfeder in der vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
10 ist eine Schnittdarstellung einer Schraubendruckfeder gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 ist ein Diagramm, das die Änderung der Rückstellkraftachse der in 6 dargestellten Schraubenfeder zeigt und zwar für den Fall, dass die obere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Schraubenfeder in der vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
12 ist ein Kennfeld, welches das Verhältnis der Rückstellkraft für den Fall darstellt, dass die untere Endebene der in 6 dargestellten Schraubenfeder um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Schraubenfeder in der vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
13 ist ein Diagramm, das die Änderung der Reaktionseitenkraft der in 6 dargestellten Schraubenfeder zeigt und zwar in Abhängigkeit vom Kippwinkel α der unteren Ebene, in einem Zustand, bei dem die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Schraubenfeder in die vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
14 ist ein Diagramm, das den Versatz des Angriffspunkts der Rückstellkraft zeigt, welche durch die Veränderung des Kippwinkels α der unteren Ebene, der in 6 dargestellten Schraubenfeder, in einem Zustand zeigt, bei dem die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Schraubenfeder in die vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
15 ist eine Schnittdarstellung der Schraubendruckfeder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Schnittdarstellung eines Beispiels einer Schraubendruckfeder, das mit der in 15 dargestellten Feder verglichen wird;
17 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Beispiels einer Schraubendruckfeder, das mit der in 15 dargestellten Feder verglichen wird;
18 ist ein Diagramm, das Änderungen der Rückstellkraftachse der Schraubenfedern zeigt, wie in 16 und 17 dargestellt, welche zwischen einem oberen Sitz und einem unteren Sitz montiert sind, wobei diese mit den jeweiligen Winkeln δ und γ gekippt werden;
19 ist eine Schnittdarstellung einer Schraubendruckfeder mit einer Spiralmittelachse, die in einem vorherbestimmten Krümmungsradius im Wesentlichen gekrümmt ist und zwar durch eine Aneinanderreihung von zwei geradlinigen Linien;
20 ist eine Schnittdarstellung einer Schraubendruckfeder mit einer Spiralmittelachse, die in einem vorherbestimmten Krümmungsradius im Wesentlichen gekrümmt ist und zwar durch eine Aneinanderreihung von drei geradlinigen Linien;
21 ist eine Vorderansicht der Schraubendruckfeder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
22 ist eine Vorderansicht der Schraubendruckfeder gemäß wieder einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
23 ist eine Vorderansicht einer Schraubendruckfeder, wie in 22 dargestellt, welche zwischen einem oberen und einem unteren Sitz montiert ist; und
24 ist eine Vorderansicht einer Schraubendruckfeder gemäß wieder einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Mit Bezug auf 1 wird eine Schraubendruckfeder 5 (nachfolgend wird darauf einfach mit Schraubenfeder 5 verwiesen) schematisch veranschaulicht, welche in einer Fahrzeugradaufhängung verwendet werden kann. Wie in 2 dargestellt, ist die Schraubenfeder 5 an eine Federbeinradaufhängung (nachfolgend wird darauf einfach mit Radaufhängung verwiesen) montiert, von der das meiste durch eine Strich-Zweipunktlinie veranschaulicht ist, außer dem Abschnitt zur Unterstützung des oberen Endes der Schraubenfeder 5. 3 ist eine vergrößerte Zeichnung eines Abschnitts der in 2 dargestellten Radaufhängung, auf der die in 1 dargestellte Schraubenfeder 5 montiert ist.
Zu Beginn wird der gesamte Aufbau der Radaufhängung erklärt, wobei auf 2 Bezug genommen wird. Eine Radaufhängung 2 ist elastisch an ihrem oberen Ende an eine Fahrzeugkarosserie 1 montiert und ein oberer Sitz 3 ist an die Fahrzeugkarosserie 1 montiert. Ein unterer Sitz 4 ist an einem Mittelabschnitt des Federbeins 2 befestigt. Die Schraubenfeder 5 ist so angeordnet, dass sie zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4, das darin befindliche Federbein 2 umkreist. Das untere Ende des Federbeins 2 ist an einen Achsschenkel 6 befestigt, welcher durch einen unteren Ausleger 7 schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert ist. Dementsprechend ist ein Rad 8 an den Achsschenkel 6 montiert, der mit der Fahrzeugkarosserie 1 über das Federbein 2 und die Schraubenfeder 5 verbunden ist und außerdem mit der Fahrzeugkarosserie 1 über den unteren Ausleger 7 verbunden ist. Das obere Ende von Federbein 2 und der obere Sitz 3 sind an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert und zwar durch eine Federbeinhalterung 10, die später im Detail beschrieben wird. Zur Bildung eines Stoßdämpfers ist das Federbein 2 mit einem Zylinder 2a und einer Stange 2b versehen, welche gleitfähig im Zylinder 2a montiert ist. Die Stange 2b ist an ihrem oberen Ende durch die Federbeinhalterung 10 an der Fahrzeugkarosserie montiert und der Zylinder 2a ist an seinem unteren Ende an den Achsschenkel 6 montiert, um einen ähnlichen Aufbau zu dem zu bilden, der in dem zuvor erwähnten japanischen Gebrauchsmuster Nr.48-39290 offenbart ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schraubenfeder 5 mit einer Spiralmittelachse CA ausgebildet, die durch die Mitte der oberen Endebene US hindurchführt und die in einem vorherbestimmten Krümmungsradius gekrümmt ist, wenn die Schraubenfeder 5 in einem unbelasteten Zustand ist, um eine Anfangskrümmung mit dem Krümmungsbetrag (d), wie in 1 dargestellt, vorzusehen. Genauer ist die Spiralmittelachse CA in Übereinstimmung mit zwei Krümmungsradien gekrümmt, die sich in die gleiche Richtung erstrecken. Das heißt, die Spiralmittelachse CA des oberen Abschnitts UP der Schraubenfeder 5 ist im ersten Krümmungsradius R1 gekrümmt und die Spiralmittelachse CA des unteren Abschnitts LP der Schraubenfeder 5 ist im zweiten Krümmungsradius R2 gekrümmt. Außerdem ist ein Gang der unter Endspirale 5a der Schraubenfeder 5 so ausgerichtet, dass die Endebene der unteren Endspirale 5a in einem festgesetzten Winkel α zum unteren Sitz 4 gekippt ist, auf der die untere Endspirale 5a sitzt, wie durch die Strich-Zweipunktlinie aus 1 dargestellt, um in der Längsrichtung die Länge der Feder an der Innenseite der Krümmung zu verkürzen (z. B. die linke Seite in 1). In diesem Fall gibt es zwischen der unteren Endebene LS und dem unteren Sitz 4 eine relative Beziehung. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wie in 1 dargestellt, ist der untere Sitz 4 in der Horizontalen angeordnet, wohingegen die untere Endebene LS im festgesetzten Winkel α gekippt ist. Im Gegensatz dazu kann die untere Endebene LS auf der Horizontalen angeordnet werden, wohingegen der untere Sitz 4 im festgesetzten Winkel α gekippt sein kann. Um die Schraubenfeder 5 herzustellen, ist ihr Gang mit einer Element-Drahtkurbel zu verringern, um einen sogenannten negativen Gang zu erzeugen. Wenn deshalb die Steigung der unteren Endebene LS groß gemacht wird, wird es schwierig sein den Gang auszurichten. Um dieses Problem entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu lösen, wird sie so angeordnet, dass die Spiralmittelachse der Schraubenfeder 5 entsprechend zweier Krümmungsradien in einem unbelasteten Zustand gekrümmt ist.
Wie in 3 dargestellt, ist die Schraubenfeder 5 gemäß vorstehender Formgebung, zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4 angeordnet, die parallel zueinander plaziert sind, so wie in der vorherigen Radaufhängung. Die Schraubenfeder 5 ist so angeordnet, dass die Spiralmittelachse CA so gekrümmt ist, dass sie sich bis außerhalb des Fahrzeugs erstreckt. Die Federbeinhalterung 10 beinhaltet eine untere Konsole 12 zur Montage des oberen Sitzes 3 an die Fahrzeugkarosserie 1 durch ein Lager 11 hindurch, sowie eine obere Konsole 13, die durch Schrauben (nicht dargestellt), zusammen mit der unteren Konsole 12 mit der Fahrzeugkarosserie 1 verbunden ist, sowie einen Dämpfergummi 14, der zwischen der unteren Konsole 12 und der oberen Konsole 13 angeordnet ist. Deshalb ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Federbeinhalterung 10 ein Typ mit getrennt übertragender Belastung, bei dem das Federbein 2 an die Fahrzeugkarosserie 1 durch den Dämpfergummi 14 montiert ist, wohingegen die Schraubenfeder 5 durch das Lager 11 an die Fahrzeugkarosserie 1 montiert ist. Aus diesem Grund kann jede Spannung, die verursacht wird, wenn die Schraubenfeder 5 zusammengedrückt und ausgedehnt wird, angemessen aufgenommen werden. Der Dämpfergummi 14 ist so entworfen, dass er die Rückstellkraftachse der Schraubenfeder 5 durch den ungefähren Mittelpunkt der oberen Endebene US führt.
In der Zwischenzeit wird die Rückstellkraftachse RA nur durch das anfängliche Krümmen der Schraubendruckfeder 5x, wie beispielhaft in 4 dargestellt, parallel verschoben, so dass der Angriffspunkt der Rückstellkraft von der Spiralmittelachse CA versetzt wird und zwar um den Versatz der in 4 mit „e" angegeben ist, was eine außermittige Beanspruchung vom Lager 11 verursacht. Im Gegensatz zur in 4 dargestellten Schraubenfeder, ist gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Angriffspunkt der Rückstellkraft ungefähr im Mittelpunkt der oberen Endebene US positioniert und zur gleichen Zeit ist er ungefähr auf der Spiralmittelachse CA positioniert und zwar in der gleichen Weise, wie bei der in 5 dargestellten Schraubenfeder 5x. Deshalb wird die Seitenkraft an das Federbein 2 angelegt, ohne jegliche außermittige Belastung auf Lager 11 zu verursachen, was später im Detail mit Bezug auf die 12-14 beschrieben wird.
Gemäß der in 2 dargestellten Radaufhängung deckt sich die Rückstellkraftachse RA nicht mit der Krafteinleitungsachse AA. Das heißt die Federbeinachse SA des Federbeins 2 und die Krafteinleitungsachse AA bilden einen Winkel 81, wohingegen die Federbeinachse SA und die Rückstellkraftachse RR einen Winkel θ2 bilden. In 2 bezeichnet „LA" die Achse des unteren Auslegers 7, „KA" bezeichnet die Achse des Achsschenkelbolzens (nicht dargestellt). Aufgrund des Verhältnisses zwischen der Rückstellkraftachse RA und der Federbeinachse 5A, die sich nicht miteinander decken, kann ein Gleitwiderstand zwischen dem Zylinder 2a und der Stange 2b des Federbeins 2 verursacht werden. Jedoch wird der Gleitwiderstand von der Vorspannkraft der Schraubenfeder 5 kompensiert, um eine reibungslose Gleitbewegung der Stange 2b sicherzustellen, was später noch beschrieben wird.
6 veranschaulicht ein Modell einer Schraubendruckfeder 5x zum Experimentieren mit einer Schraubendruckfeder mit Anfangskrümmung, wobei die Spiralmittelachse dieser durch den Mittelpunkt der oberen Endebene hindurchführt und sich entsprechend der vorherbestimmten Krümmungsradien im unbelasteten Zustand krümmt, um die Einflüsse auf die Federrückstellkraft zu untersuchen, indem die untere Endebene der Feder gegenüber dem unteren Sitz gekippt wird und/oder die obere Endebene der Feder gegenüber dem oberen Sitz gekippt wird. Nachstehend werden Ergebnisse der Experimente beschrieben und zwar für den Fall, bei dem die Schraubenfeder 5x zusammengedrückt ist, um in der Längsrichtung die Länge beider Seiten der Schraubenfeder 5x zu verkürzen, z. B. die untere Endebene der Schraubenfeder 5x wird um α Grad gegen den Uhrzeigersinn um die x-Achse gedreht, wie in 6 dargestellt, sowie für den Fall, bei dem die obere Endebene der Schraubenfeder 5x um β Grad im Uhrzeigersinn um die x-Achse gedreht wird.
In 7, die das aus dem Experiment gewonnene Ergebnis darstellt, geben Volllinien die Veränderung der Rückstellkraftachse der Schraubenfeder 5x für den Fall an, dass die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird und die Strichlinien geben die Veränderung der Rückstellkraftachse einer herkömmlichen Schraubendruckfeder im gleichen Fall wie beim vorhergehenden Fall an. Wenn der Drehwinkel vergrößert wird, der in 6 um die x-Achse gedreht wird, z. B. der Kippwinkel α der unteren Endebene, wird sich das obere Ende der Rückstellkraftachse so, wie durch den Pfeil gekennzeichnet, bewegen. Die Rückstellkraftachse liegt auf der Verbindungslinie der Angriffspunkte der Rückstellkraft, die auf die obere Endebene und die untere Endebene wirkt.
Wie in 7 dargestellt, wurden die folgenden Ergebnisse aus dem Experiment gewonnen.

(1) Durch das anfängliche Krümmen der Schraubenfeder, wird die Rückstellkraftachse der Feder parallel in Y-Richtung verschoben, z. B. in die Richtung, in welche die Feder anfänglich gekrümmt ist, um sich auszudehnen.
(2) Mit dem Vergrößern des Kippwinkels α in die Richtung gegen den Uhrzeigersinn aus 6, nimmt die Steigung der Rückstellkraftachse der Feder in y-Richtung zu. Mit anderen Worten nimmt die Reaktionsseitenkraft der Schraubendruckfeder mit dem Vergrößern des Kippwinkels α der unteren Endebene zu.
(3) Mit dem Vergrößern des Kippwinkels α der unteren Endebene kommt der Angriffspunkt der Rückstellkraft auf der oberen Endebene der Schraubenfeder 5x nahe an den Mittelpunkt der oberen Endebene, z. B. die z-Achse in 7, wie durch die Volllinie gekennzeichnet, wohingegen sich die herkömmliche Feder von der Mitte der oberen Endebene entfernt, wie durch die Strichlinien gekennzeichnet.

Für den Fall, dass die obere Endebene der Schraubenfeder 5x im Uhrzeigersinn um die x-Achse gedreht wird, wobei die Schraubenfeder 5x in der vorbestimmten Höhe zusammengedrückt ist, nimmt die Steigung der Rückstellkraftachse der Feder in y-Richtung ab, z. B. sinkt die Reaktionsseitenkraft der Schraubenfeder 5x, mit dem Steigern des Kippwinkels β der oberen Endebene im Uhrzeigersinn (Figur die diesen Zusammenhang darstellt wurde ausgelassen).
Deshalb wird in dem Fall, bei dem der Kippwinkel der oberen Endebene der Schraubenfeder 5x Null ist, wenn die untere Endebene in 6 um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn um den Kippwinkel α gedreht wird, die Reaktionsseitenkraft variiert und zwar so, wie durch die Volllinien in 8 angegeben. Die Abszisse in 8 zeigt den Kippwinkel α der unteren Endebene und die Ordinate zeigt die Reaktionsseitenkraft Fx, Fy jeweils in der x-Richtung und der y-Richtung. Volllinien geben die Veränderungen der Reaktionsseitenkraft Fxb, Fyb der Schraubenfeder 5 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an, wohingegen die Strichlinie die Veränderung der Reaktionsseitenkraft Fxn, Fyn entsprechend der herkömmlichen Schraubendruckfeder angibt.
Wie in 8 dargestellt, wurden die folgenden Ergebnisse gewonnen.

(1) Wenn die Schraubenfeder 5x anfänglich in der y-Richtung gekrümmt ist, wird verglichen mit der Reaktionsseitenkraft Fxn, Fyn der herkömmlichen Schraubendruckfeder die Reaktionsseitenkraft Fxb in der x-Richtung gesteigert, wohingegen die Reaktionsseitenkraft Fyb in der y-Richtung gesenkt wird.
(2) In dem Fall, bei dem die untere Endebene in 6 um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn um den Kippwinkel α gedreht wird, wird die Reaktionsseitenkraft Fyb, mit dem Vergrößern des Kippwinkels α, in der y-Richtung stark gesteigert, wohingegen die Reaktionsseitenkraft Fxb in der x-Richtung geringfügig verkleinert wird.
(3) Der Absolutwert der Reaktionsseitenkraft Fxb in x-Richtung ist nicht unwesentlich, wenn sich die Federrückstellkraftachse mit der idealen Versatzlinie decken soll. In dieser Hinsicht kann die Reaktionsseitenkraft Fxb in x-Richtung minimiert werden und zwar durch Deckung der Krümmungsrichtung der Feder mit der Richtung der Reaktionsseitenkraft, die anliegt, wenn die Feder zwischen parallelen Sitzen zusammengedrückt ist, um die Lage der Endumdrehung der Feder anzupassen.

Hingegen für den Fall, dass die untere Endebene der Schraubenfeder 5x um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn in 6 um den Kippwinkel α von 8,0 Grad gedreht wird, wobei die Schraubenfeder 5x in einer vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist, sowie zur gleichen Zeit die obere Endebene der Schraubenfeder 5x um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn in 6 gedreht wird, wird sich die Reaktionsseitenkraft Fxb, Fyb der Schraubenfeder 5x mit dem Vergrößern des Kippwinkels β der oberen Endebene verändern, wie dies durch die Volllinien in 9 angegeben ist. Die Strichlinien geben die Veränderung der Reaktionsseitenkraft im gleichen Fall wie den vorhergehenden Fall an. Demnach kann mit Verweis auf 9 gefolgert werden, dass mit dem Vergrößern des Kippwinkels β der oberen Endebene gegen den Uhrzeigersinn die Reaktionsseitenkraft Fyb, Fyn in der y-Richtung stark verringert wird und die Reaktionsseitenkraft Fxb, Fxn geringfügig vergrößert wird.
Entsprechend der anfänglich gekrümmten Schraubendruckfeder kann gefolgert werden:

(1) Die Rückstellkraftachse wird parallel in die Richtung verschoben, in die sich die gekrümmte Feder ausgedehnt.
(2) Wenn die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn in 6 gekippt wird, wird die Reaktionsseitenkraft in der y-Richtung stark vergrößert und der Winkel zwischen der Spiralmittelachse und der Federrückstellkraftachse vergrößert.
(3) Für den Fall, dass die untere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn in 6 um den Kippwinkel α gedreht wird, kommt der Angriffspunkt der Rückstellkraft auf der oberen Endebene, mit dem Vergrößern des Kippwinkels α, nahe an den Mittelpunkt der oberen Endebene.
(4) Wenn jedoch die obere Endebene um die x-Achse im Uhrzeigersinn in 6 um den Kippwinkel β gedreht wird, wird die Reaktionsseitenkraft in y-Richtung mit dem Vergrößern des Kippwinkels β stark verringert, um den Effekt zu kompensieren, der erlangt wurde, wenn die untere Endebene gekippt wurde.
(5) Obwohl die Reaktionsseitenkraft in der Richtung vertikal zur Ausdehnungsrichtung der gekrümmten Feder (z. B. die Reaktionsseitenkraft in x-Richtung) einen großen Betrag hat, kann sie wie vorher beschrieben verringert werden und ihre Veränderung, die durch Kippen der Endebene verursacht wird, wird so klein sein, dass sie vernachlässigt werden kann.

Deshalb werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Krümmungsbetrag (d) und der Gang der unteren Endspirale 5a zur Lieferung des Kippwinkels α (z. B. der Drehwinkel, der in l im Uhrzeigersinn dreht) so festgelegt, dass der gleiche Zustand vorherrscht, wie beim unteren Sitz 4x, der in 5 dargestellt ist, wenn er gegen den Uhrzeigersinn um den Kippwinkel α gedreht wird, wobei die Schraubenfeder 5x in einer vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist, wenn die Schraubenfeder 5 zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4 montiert ist, so wie in 3 dargestellt. Wenn die Schraubenfeder 5, die so wie in 1 dargestellt ausgebildet ist, zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4 montiert ist, die parallel zueinander angeordnet sind und zwar auf die gleiche Weise wie im bisherigen Stand der Technik, wird die Schraubenfeder 5, wie in 2 und 3 dargestellt, eingebaut, um den gleichen Effekt zu liefern wie in dem Fall, bei dem die Schraubenfeder 5x zum unteren Sitz 4x gekippt wird, so wie in 5 dargestellt.
10 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Gang der oberen Endspirale 5b der Schraubendruckfeder (in diesem Ausführungsbeispiel mit 15 benannt) so ausgerichtet wurde, dass die Endebene der oberen Endspirale 5b in einem festgesetzten Winkel β zum oberen Sitz 3 gekippt ist, so dass er, wie durch die Strich-Zweipunktlinie in 10 dargestellt, aufgesetzt werden kann, um in der Längsrichtung die Länge der Schraubenfeder 15 an der Außenseite der Krümmung (z. B. die rechte Seite in 10) zu verkürzen. Die restlichen Bauteile sind im Wesentlichen die gleichen wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei die Bauteile, die gleichbedeutend zu den ursprünglich beschriebenen sind, mit den gleichen Bezugszeichen benannt werden.
In 11 kennzeichnen Volllinien die Veränderung der Rückstellkraftachse der Schraubenfeder 5x für den Fall, dass die obere Endebene um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, z. B. die entgegengesetzte Richtung zu der mit einem Pfeil in 6 gekennzeichneten Richtung, wobei die Schraubenfeder 5x in einer vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist. Da die Richtung des Pfeils in 6 mit der Richtung zum Vergrößern des Winkels β übereinstimmt, stimmt die entgegengesetzte Richtung mit der Richtung zum Verringern des Winkels β überein. Außerdem kennzeichnen die Strichlinien die Veränderung der Rückstellkraftachse der herkömmlichen Schraubendruckfeder für den gleichen Fall wie beim vorhergehenden Fall. 11 zeigt die Veränderung der Rückstellkraftachse der Feder, beim Vergrößern eines Drehwinkels, der in 11 um die x-Achse gedreht wird, z. B. der Kippwinkel β der oberen Endebene und zwar in der entgegengesetzten Richtung zu der mit dem roten Pfeil in 6 gekennzeichneten Richtung (mit anderen Worten, die Abnahmerichtung des Winkels β). Durch Vergrößern des Kippwinkels β der oberen Endebene in der entgegengesetzten Richtung zur Richtung im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil in 6 gekennzeichnet, z. B. die Richtung gegen den Uhrzeigersinn, wird die Steigung der oberen Endebene in y-Richtung vergrößert. Mit anderen Worten wird die Reaktionsseitenkraft der Schraubenfeder 5, mit dem Verringern des Kippwinkels β der oberen Endebene im Uhrzeigersinn, vergrößert, wie durch den Pfeil in 6 gekennzeichnet.
Dementsprechend werden der Krümmungsbetrag (d) und der Gang der unteren Endspirale 5b zur Lieferung des Kippwinkels β im unbelasteten Zustand, wie in 10 dargestellt, so festgelegt, dass der gleiche Zustand vorherrscht, wie der, bei dem die obere Endebene US gegen den Uhrzeigersinn um den Kippwinkel β gedreht wird, wobei die Schraubendruckfeder 5x in einer vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist, so wie in 6 dargestellt, wenn die Schraubenfeder 15 in 10 zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4 montiert ist, so wie in 2 dargestellt. Wenn die Schraubenfeder 5, die so geformt ist wie in 10 dargestellt ist, zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4 montiert ist, die parallel zueinander angeordnet sind und zwar auf die gleiche Weise wie beim bisherigen Stand der Technik, dann wird der gleiche Effekt erzielt, wie bei dem Fall, der in 11 offenbart wird.
Mit Verweis auf 12-14 kann gefolgert werden, dass durch Kippen der unteren Endebene der Schraubendruckfeder 5x mit der Anfangskrümmung, wie in 6 dargestellt, die Rückstellkraftachse RA ungefähr durch den Mittelpunkt der oberen Endebene hindurchführen wird. 12 veranschaulicht einen Zustand von einwirkenden Kräften für den Fall, dass die untere Endebene der Schraubenfeder 5x, wie in 6 dargestellt, um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn in 6 gedreht wird, wobei die Schraubenfeder 5x in einer vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist. Wie in 13 und 14 zu erkennen ist, wird sich die Reaktionsseitenkraft Fy und der Versatz (e) des Kraftangriffspunkts verändern und zwar entsprechend des Kippwinkels α der unteren Endebene der Schraubenfeder 5x zum unteren Sitz (in 12 nicht dargestellt).
13 und 14 zeigt die aus dem Experiment gewonnenen Ergebnisse, worin Volllinien das Ergebnis des Experiments für eine nicht gekrümmte Schraubendruckfeder angeben, die Strichpunktlinie gibt das Ergebnis für eine Schraubendruckfeder an, die mit einem Krümmungsbetrag (d) von 10 mm gekrümmt wurde, die Strich-Zweipunktlinie gibt das Ergebnis für eine Schraubendruckfeder an, die um 13 mm gekrümmt wurde und die Strichlinie gibt das Ergebnis für eine Schraubendruckfeder an, die um 16 mm gekrümmt wurde. Wie aus den Ergebnissen dieser Experimente zu erkennen ist, wird mit dem Vergrößern des Krümmungsradius die Reaktionsseitenkraft Fy verringert, sowie der Angriffspunkt der Rückstellkraft auf der oberen Endebene in die Ausdehnungsrichtung der Krümmung verschoben. Außerdem wird für den Fall, dass die untere Endebene um den Kippwinkel α gekippt wird, wobei der Winkel α vergrößert wird, die Reaktionsseitenkraft Fy vergrößert, sowie der Angriffspunkt auf der oberen Endebene verschoben und zwar in die entgegengesetzte Richtung zur Ausdehnungsrichtung der Krümmung der Schraubenfeder.
15 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in der eine Schraubendruckfeder 25 eine Spiralmittelachse CA hat, die mit einem oder zwei Krümmungsradien im unbelasteten Zustand gekrümmt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Gang der unteren Endspirale 25a der Schraubenfeder 25 so ausgerichtet worden, dass die Endebene der unteren Endspirale 25a in einem festgesetzten Winkel γ zum unteren Sitz 4 gekippt ist und zwar in der Richtung, um in der Längsrichtung die Länge der Schraubenfeder 25 an der Innenseite der Krümmung (z. B. die linke Seite in 15) zu verkürzen. Außerdem ist der Gang der oberen Endspirale 25b der Schraubenfeder 25 so ausgerichtet worden, dass die Endebene der oberen Endspirale 25b in einem festgesetzten Winkel δ zum oberen Sitz 3 gekippt ist und zwar in der Richtung, um in der Längsrichtung die Länge der Schraubenfeder 25 an der Außenseite der Krümmung (z. B. die rechte Seite in 15) zu verkürzen.
Mit anderen Worten sind die Kippwinkel γ, δ der unteren Endebene LS und der oberen Endebene US, sowie die Gänge der oberen Endspirale 25b und der unteren Endspirale 25a sind so ausgerichtet, dass sie im gleichen Zustand sind, wenn die Schraubenfeder 25, die so geformt ist wie in 15 dargestellt, zwischen einem oberen Sitz 3 und einem unteren Sitz 4 montiert ist, die parallel zueinander angeordnet sind, so wie durch die Strich-Zweipunktlinie dargestellt, wie bei dem Zustand, bei dem der untere Sitz 4y oder die untere Endebene der Schraubenfeder 5x wie in 16 dargestellt um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn um einen Winkel γ gedreht wird, sowie der obere Sitz 3y oder die obere Endebene der Schraubenfeder 5x um die x-Achse gegen den Uhrzeigersinn um den Winkel δ gedreht wird, wobei die gekrümmte Schraubenfeder 5x in einer vorherbestimmten Höhe zusammengedrückt ist. Wenn dementsprechend die Schraubenfeder 25, wie in 15 dargestellt, zwischen einem oberen Sitz 3 und einem unteren Sitz 4 montiert ist, die parallel zueinander angebracht wurden und zwar auf die gleiche Weise wie im bisherigen Stand der Technik, können die gleichen Effekte erzielt werden wie jene aus dem Ausführungsbeispiel, das in 1 und 10 offenbart ist.
In beiden Ausführungsbeispielen hat die Schraubenfeder die Bogenspiralmittelachse mit zwei Krümmungsradien im unbelasteten Zustand gekrümmt. Die Spiralmittelachse ist nicht notwendigerweise in einer Bogenform oder einer runden Form, sondern kann im Wesentlichen gekrümmt sein und zwar in einen vorherbestimmten Krümmungsradius, um die gleichen Effekte zu erzielen wie jene, die man in den Ausführungsbeispielen erzielt, die in 1 und 10 offenbart sind. Wie in 17 beispielhaft dargestellt, kann eine Spiralmittelachse CA1 durch eine Aneinanderreihung von zwei geradlinigen Linien a11, a12 ausgebildet werden, um in einem vorherbestimmten Krümmungsradius im Wesentlichen gekrümmt zu sein. In 18 bezeichnet eine Strichlinie die Rückstellkraftachse der Schraubenfeder 5x, die in einer Bogenform, so wie in 16 dargestellt, gekrümmt ist und die zwischen dem oberen Sitz 3y und dem unteren Sitz 4y montiert ist und die gegen den Uhrzeigersinn jeweils in den Winkeln δ, γ gekippt sind. Eine Volllinie in 18 gibt die Rückstellkraftachse der Schraubenfeder 5y an, die im Wesentlichen gekrümmt ist und zwar im vorherbestimmten Krümmungsradius durch die geradlinigen Linien a11, a12, wie in 17 dargestellt, wobei sie zwischen dem oberen Sitz 3y und dem unteren Sitz 4y montiert ist, welche gegen den Uhrzeigersinn jeweils in den Winkeln δ, γ gekippt sind. Entsprechend der in 17 dargestellten Schraubenfeder 5y, die durch die geradlinigen Linien a11, a12 im Wesentlichen gekrümmt ist und zwar im vorherbestimmten Krümmungsradius, wenn der maßgebliche Krümmungsradius ungefähr in der gleichen Größenordnung ist, wie der Krümmungsradius der Schraubenfeder 5x, wird, wie in 18 zu erkennen ist, die Rückstellkraftachse der Feder 5y ungefähr die gleiche sein, wie die der Feder 5x.
An Stelle der Schraubenfeder 25, wie in 15 dargestellt, kann deshalb eine Schraubendruckfeder 35, wie in 19 dargestellt, verwendet werden. Die Spiralmittelachse CA1 der Schraubenfeder 35 ist durch eine Aneinanderreihung von geradlinigen Linien a11, a12 in einem vorherbestimmten Krümmungsradius im Wesentlichen gekrümmt, wobei ein Gang der unter Endspirale 35a auf eine solche Weise ausgerichtet ist, dass die untere Endebene der Schraubenfeder 35 in einem festgesetzten Winkel γ zum unteren Sitz (nicht dargestellt) gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge an der Außenseite der Krümmung (linke Seite in 19) zu verkürzen, sowie dass die obere Endebene der Schraubenfeder 35 in einem festgesetzten Winkel δ zu einem oberen Sitz (nicht dargestellt) gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge an der Außenseite der Krümmung (rechte Seite in 19) zu verkürzen. Entsprechend der Schraubenfeder 35, kann deshalb im Wesentlichen der gleiche Effekt erzielt werden, wie der Effekt, der durch die Verwendung der Schraubenfeder 25 aus 15 erzielt wurde.
Oder wie in 20 dargestellt kann eine Spiralmittelachse CA2 durch eine Aneinanderreihung von drei geradlinigen Linien a21, a22, a23 gebildet werden, um in einem vorbestimmten Krümmungsradius im Wesentlichen gekrümmt zu sein. In 20 ist ein Gang der unteren Endspirale 45a auf eine solche Weise ausgerichtet, dass die untere Endebene der Schraubenfeder 45 in einem festgesetzten Winkel y zum unteren Sitz (nicht dargestellt) gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge auf der Innenseite der Krümmung (linke Seite in 20) zu verkürzen, sowie die obere Endebene der Schraubenfeder 45 in einem festgesetzten Winkel δ zu einem oberen Sitz (nicht dargestellt) gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge auf der Außenseite der Krümmung (rechte Seite in 20) zu verkürzen. Entsprechend der Schraubenfeder 45 kann deshalb im Wesentlichen der gleiche Effekt erzielt werden als jener, der durch Verwendung der Schraubenfeder 25 in 15 erzielt wurde.
Bezugnehmend auf die 21-23 werden weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erklärt, worin die Schraubendruckfedern 55, 65, wie in 21, 22 dargestellt, auf eine solche Weise geformt sind, dass die Spiralmittelachse CA3, CA4 in einem oder zwei Krümmungsradien jeweils in ihren unbelasteten Zuständen gekrümmt sind. Außerdem sind die Gänge der unteren Endspirale 55a, 65a so ausgerichtet, dass die untere Endebene der Schraubenfeder 55, 65 in einem festgesetzten Winkel y zum unteren Sitz (nicht dargestellt) gekippt ist, um in der Längsrichtung die Länge jeweils auf der Innenseite der Krümmung (linke Seite in 21, 22) zu verkürzen. Darüber hinaus sind die Spiralmittelachsen CA3, CA4 in einer solchen Weise ausgerichtet, dass der Mittelpunkt der oberen Endspirale 55b und der Mittelpunkt der oberen Endspirale 65b vom Mittelpunkt der unteren Endspirale 55a und dem Mittelpunkt der unteren Endspirale 65a versetzt sind und zwar durch die jeweiligen horizontalen Abstände S1, S2 in Richtung der Innenseite der Krümmung (linke Seite in 21, 22).
Wenn die Schraubenfeder 65, wie in 22 beispielhaft dargestellt, zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4 montiert ist, so wie in 23 dargestellt, wird sich der Mittelpunkt der Endebene der oberen Endspirale 65b, der vom Mittelpunkt der Endebene der unteren Endspirale 65a um den Abstand S2 versetzt ist, mit dem Mittelpunkt des oberen Sitzes 3, der zum Mittelpunkt des unteren Sitzes 4 nicht versetzt ist, decken. Demzufolge wird die Schraubenfeder 65 im gleichen Zustand gehalten, dass die obere Endebene der oberen Endspirale 65b gegen den Uhrzeigersinn um den Winkel δ, wie in 23 dargestellt, gedreht wird, so dass im Wesentlichen der gleiche Effekt erzielt werden kann wie jener der durch die Verwendung der Schraubenfeder 25 aus 15 erzielt wird.
Demzufolge kann die Schraubenfeder 55, 65, wie in 21, 22 dargestellt, sehr einfach geformt werden und zwar verglichen mit den oben erwähnten Federn, die es erfordern die Gänge so auszurichten, dass die oberen Endebenen gekippt werden. Im Gegensatz zu den Schraubenfedern 55, 65, wie in 21, 22 dargestellt, kann die Spiralmittelachse in einer solchen Weise ausgerichtet werden, dass der Mittelpunkt der unteren Endspirale 55a und der Mittelpunkt der unteren Endspirale 65a vom Mittelpunkt der oberen Endspirale 55b und dem Mittelpunkt der oberen Endspirale 65b versetzt ist und zwar jeweils in der Richtung der Außenseite der Krümmung (rechte Seite in 21, 22).
Als nächstes wird wieder ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert; worin eine Schraubendruckfeder 75 eine untere Endspirale 75a und eine obere Endspirale 75b hat, wovon beide in einer sogenannten schweineschwanzförmigen Anordnung ausgebildet sind. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel kann deshalb die Höhe der Schraubenfeder 75, wenn sie zusammengedrückt ist, kurz gemacht werden, außerdem kann der Hubweg der Radaufhängung, welchen die Schraubenfeder 75 aufweist, größer gemacht werden. Obwohl die untere Endebene der unteren Endspirale 75a in einem festgesetzten Winkel zu einem unteren Sitz (nicht dargestellt) gekippt ist, kann in der gleichen Weise wie bei der oben erwähnten Schraubenfeder 5, die obere Endebene der oberen Endspirale 75b in einem festgesetzten Winkel zum oberen Sitz (nicht dargestellt) gekippt werden, oder beide der Endspiralen können gekippt werden. Darüber hinaus kann obwohl die Spiralmittelachse der Schraubenfeder 75 entsprechend der zwei Krümmungsradien in einem unbelasteten Zustand gekrümmt ist, sie entsprechend mit einem einzigen Krümmungsradius gekrümmt sein.

Claims

Schraubendruckfeder, befestigt an einer Fahrzeugkarosserie um zwischen einem oberen Sitz und einem unteren Sitz zusammengedrückt zu werden, wobei eine Spiralmittelachse der Feder im Wesentlichen mit einem vorherbestimmten Krümmungsradius gekrümmt ist, wenn die Feder in einem unbelasteten Zustand ist, dadurch gekennzeichnet dass ein Gang ausschließlich an einer unteren Endspirale der Feder ausgebildet ist, die angeordnet ist, um die Endebene der unteren Endspirale in einem festgesetzten Winkel zum unteren Sitz zu kippen, um in der Richtung die Länge der Feder an der Innenseite der Krümmung zu verkürzen, oder dass ein Gang ausschließlich an einer oberen Endspirale ausgebildet ist, die angeordnet ist, um die Endebene der oberen Endspirale in einem zweiten festgesetzten Winkel zum oberen Sitz zu kippen, um in der Richtung die Länge der Feder an der Außenseite der Krümmung zu verkürzen, oder dass beide Gänge an der unteren und der oberen Endspirale ausgebildet sind.
Schraubendruckfeder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Spiralmittelachse der Feder im Wesentlichen gekrümmt ist, in Übereinstimmung mit mindestens zwei Krümmungsradien, wenn die Feder in einem unbelasteten Zustand ist.
Schraubendruckfeder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Spiralmittelachse der Feder eine Vielzahl von geradlinigen Linien aufweist, die verbunden sind, um im Wesentlichen im vorherbestimmten Krümmungsradius gekrümmt zu sein, wenn die Feder in einem unbelasteten Zustand ist.
Schraubendruckfeder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass mindestens eine von der oberen Endspirale und der unteren Endspirale in einer schweineschwanzförmigen Anordnung ausgebildet ist.
Schraubendruckfeder gemäß jedem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass der Mittelpunkt der Endebene der oberen Endspirale zum Mittelpunkt der Endebene der unteren Endspirale in Richtung der Innenseite der Krümmung versetzt ist.