DE10144111A1 - Electromechanical levelling regulator for automobile comprises a spindle drive operated by electric motor for adjusting position of bearing for mounting spring - Google Patents
Electromechanical levelling regulator for automobile comprises a spindle drive operated by electric motor for adjusting position of bearing for mounting springInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. The invention relates to an electromechanical Level control of a motor vehicle according to the generic term of claim 1 art defined.
Niveauregulierungen sind in der Praxis bei Personen- und Nutzkraftwagen seit langem bekannt. Ziel einer Niveauregulierung ist primär das Konstanthalten des Fahrzeugniveaus unter verschiedenen Beladungszuständen. Wenn das Fahrzeugheck z. B. bei maximaler Zuladung stark absinkt, wird u. a. der Luftwiderstandswert verschlechtert sowie die Bodenfreiheit und der Federweg verkleinert, so daß die Straßenlage des Fahrzeuges deutlich verschlechtert wird. Dazu kommt oft ein unkontrolliertes Lenkverhalten, Seitenwindempfindlichkeit und eine Blendung des Gegenverkehrs bei Nachtfahrten. Zudem verschlechtert sich der Fahrkomfort, da bei Stahlfedern mit zunehmender Beladung eine Veränderung der Schwingungsfrequenz eintritt. Eine von der Beladung unabhängige gleichbleibende Eigenfrequenz läßt sich nur durch eine Niveauregulierung erreichen, bei der die Standhöhe des Fahrzeuges bei allen Beladungszuständen automatisch konstant gehalten wird. Level regulations are in practice for personal and commercial vehicles have long been known. Target one Level regulation is primarily keeping the Vehicle levels under different load conditions. If that Vehicle rear z. B. drops sharply at maximum payload, we you. a. the air resistance value deteriorates as well Ground clearance and travel reduced so that the Road holding of the vehicle deteriorates significantly. In addition, there is often an uncontrolled steering behavior, Cross wind sensitivity and dazzling oncoming traffic Night driving. In addition, driving comfort deteriorates because a change for steel springs with increasing load the oscillation frequency occurs. One from the load independent constant natural frequency can only by achieve a level regulation at which the stand height of the Vehicle automatically with all loading conditions is kept constant.
In zunehmendem Maße wird die Niveauregulierung von Fahrzeugen auch zur aktiven Beeinflussung der Fahrdynamik an beiden Fahrzeugachsen eingesetzt, wobei ihr hauptsächlich die Aufgabe einer Stabilisierung eines Fahrzeugaufbaus gegenüber dynamischen Nick- und Wankbewegungen des Fahrzeugs zukommt. The level regulation of Vehicles also for actively influencing driving dynamics used on both vehicle axles, her mainly the task of stabilizing a vehicle body against dynamic pitch and roll movements of the The vehicle.
Die meisten aus der Praxis bekannten Systeme zur Niveauregulierung arbeiten mit Luftfedern oder teiltragenden hydropneumatischen Federn. Eine Luftfederung mit einer progressiven Gasfeder wird vorzugsweise in Lkw und Bussen eingesetzt, da bei diesen bereits eine Druckluftanlage für die Bremsen vorhanden ist. In herkömmlicher Weise wird dabei eine Luftfüllung eines Luftfederbalgs beim Einfedern zusammengedrückt, wobei das elastische Verhalten der Luft ausgenutzt wird. Ein mechanisches Niveau-Regelventil arbeitet bei Veränderung der Fahrzeugbelastung, wobei mit zunehmender Last so lange Druckluft in den Luftfederbalg einströmt, bis die ursprüngliche Höhe des Fahrzeugs wieder erreicht ist. Bei abnehmender Last strömt entsprechend so lange Luft aus dem Federelement, bis das Normal-Fahrzeugniveau wieder erreicht ist. Most systems known from practice for Level control work with air springs or partially load-bearing hydropneumatic springs. Air suspension with one progressive gas spring is preferred in trucks and buses used, since these already have a compressed air system for the Brakes is present. In a conventional way an air filling of an air bellows during compression compressed, the elastic behavior of the air is exploited. A mechanical level control valve works when changing the vehicle load, with increasing load as long as compressed air flows into the air bellows, until the original height of the vehicle is reached again is. As the load decreases, air flows for as long from the spring element until the normal vehicle level again is reached.
Allgemein bekannte hydropneumatische Federn stellen ein System aus hydraulisch und pneumatisch wirkenden Teilen dar, wobei der pneumatische Teil ein variabler, in der Regel mit Stickstoff gefüllter Druckraum ist, der eine Feder ersetzt. Dieser Druckraum ist durch eine Membran von einem ölgefüllten Hydraulikteil getrennt. Ein Kolben überträgt die Radbewegung über das Hydrauliköl auf das Gaspolster, welches komprimiert wird. Wenn der Aufbau des Fahrzeuges infolge größerer Zuladung sinkt, dann wird über einen Höhenregler Öl in den Ölraum gepumpt, bis das Normal-Fahrzeugniveau wieder erreicht ist. Bei sinkender Beladung fließt das Öl über einen Rücklauf in einen Ölbehälter zurück. Make well known hydropneumatic springs a system of hydraulic and pneumatic parts represents, with the pneumatic part a variable, in the The nitrogen chamber is usually filled with a spring replaced. This pressure chamber is through a membrane of one oil-filled hydraulic part separately. A piston transmits the wheel movement via the hydraulic oil onto the gas cushion, which is compressed. If the body of the vehicle decreases due to larger payload, then over one Elevator oil pumped into the oil room until that Normal vehicle level is reached again. When the load drops the oil flows through a return into an oil tank back.
Diese pneumatischen und hydropneumatischen Systeme sind sehr aufwändig, da sie die Bereitstellung eines Druckmediums, eine Verrohrung zur Führung des Druckmediums, Druckspeicher, Ventile und zahlreiche weitere Bauteile aufweisen, welche kostenintensiv sind. Zudem wird bei den meisten Systemen eine erhebliche Ölmenge benötigt. These pneumatic and hydropneumatic systems are very time consuming because they are providing a Pressure medium, piping to guide the pressure medium, Pressure accumulator, valves and numerous other components have which are costly. In addition, the most systems require a significant amount of oil.
Aus der DE 199 55 410 A1 ist eine Vorrichtung zur aktiven Federung eines Kraftfahrzeugrades an einem Fahrzeugaufbau mit einer lasttragenden Feder bekannt, die an einer oberen Stützstelle über einen rotatorischen Elektroantrieb am Fahrzeugaufbau und in einer unteren Stützstelle an einem Radträger abgestützt ist. Daneben ist ein parallel zur Feder wirkender elektrischer Linearantrieb vorgesehen. Die obere Stützstelle ist bei dieser Vorrichtung gegenüber dem. Fahrzeugaufbau durch den rotatorischen Elektroantrieb verstellbar. DE 199 55 410 A1 describes a device for active suspension of a motor vehicle wheel on a Vehicle body with a load-bearing spring known to a upper support point via a rotary electric drive on the vehicle body and in a lower support point on one Wheel carrier is supported. Next to it is a parallel to the Spring-acting electric linear actuator provided. The upper support point is in this device compared to. Vehicle structure thanks to the rotary electric drive adjustable.
Diese bekannte Lösung ermöglicht eine elektromechanische Niveauregulierung, mit der die bei Verwendung eines pneumatischen und/oder hydraulischen Druckmediums gegebenen Nachteile überwunden werden. Das Gesamtsystem ist jedoch mit der Bereitstellung eines elektrischen Linearantriebs und eines zweiten, rotatorischen Elektroantriebs verhältnismäßig aufwändig und hinsichtlich seiner konstruktiven Gegebenheiten nur sehr begrenzt einsetzbar. This known solution enables one electromechanical level control, with which the when using a given pneumatic and / or hydraulic pressure medium Disadvantages are overcome. The overall system is however with the provision of an electric linear actuator and a second, rotary electric drive relatively complex and in terms of its constructive Conditions can only be used to a very limited extent.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromechanische Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, welche die Vorteile eines druckmittelfreien Systems nutzt, einfach und kostengünstig realisierbar ist, und in einem weiten Spektrum von Einbausituationen unter Kombination mit verschiedenen mechanischen Federungssystemen nutzbar ist. It is an object of the present invention Electromechanical level control of a motor vehicle To provide the advantages of a pressure medium-free Systems uses, is simple and inexpensive to implement, and in a wide range of installation situations Combination with various mechanical Suspension systems can be used.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer elektromechanischen Niveauregulierung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved with a electromechanical level control according to the characteristics of the Claim 1 solved.
Eine elektromechanische Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1, bei der der mit der ersten Anlagestelle verbundene Gewinde- oder Spiraltrieb als Spindeltrieb mit einer von dem Elektroantrieb antreibbaren Spindel und einer fest mit der ersten Anlagestelle verbundenen Spindelmutter ausgebildet ist, stellt ein kostengünstiges und konstruktiv einfaches System mit einem Elektromotor und einer mechanischen Übersetzungskette dar. Electromechanical level control of a Motor vehicle according to the features of the preamble of Claim 1, in which with the first investment site connected threaded or spiral drive as a spindle drive one spindle driven by the electric drive and one spindle nut firmly connected to the first contact point is trained, provides an inexpensive and constructive simple system with one electric motor and one mechanical translation chain.
Die erste Anlagestelle kann dabei als einfaches tellerartiges Auflager ausgeführt sein, mit dem die Spindelmutter fest verbunden ist. The first investment point can be a simple one plate-like support with which the Spindle nut is firmly connected.
Je nach Federbauart kann die erste Anlagestelle aber auch eine andere Ausformung haben, so z. B. als ein im Bereich eines Innendurchmessers der Schraube angeordneter Hohlzylinder mit einer Randwulst zur Anlage der Feder. Letztere Lösung ist insbesondere bei einer Schraubenfeder sehr vorteilhaft, da auf diese Weise der Elektroantrieb platzsparend im Inneren des Hohlzylinders und damit im Bereich des Innendurchmessers der Schraubenfeder angeordnet werden kann. Depending on the type of spring, the first contact point can also have a different shape, such. B. as an im Range of an inner diameter of the screw arranged Hollow cylinder with an edge bead to rest the spring. The latter solution is particularly for a coil spring very advantageous because in this way the electric drive space-saving inside the hollow cylinder and thus in the Area of the inner diameter of the coil spring arranged can be.
Die Möglichkeiten der Anordnung des Spindeltriebs und des Elektroantriebs zueinander sind bei der erfindungsgemäßen elektromechanischen Niveauregulierung mannigfaltig, wobei die Anforderungen unterschiedlichster Einbausituationen erfüllt werden können. The possibilities of the arrangement of the spindle drive and of the electric drive to each other are in the varied electromechanical level control according to the invention, where the requirements are very different Installation situations can be met.
Die erfindungsgemäße elektromechanische Niveauregulierung ist auch nicht auf Anwendungen in Verbindung mit einem einzigen Federtyp beschränkt, sondern sie kann mit allen gängigen Federtypen, wie z. B. Schraubenfedern, Drehfedern und Blattfedern, kombiniert werden. The electromechanical according to the invention Level control is also not related to applications limited only spring type, but it can be used with all common spring types, such as B. coil springs, torsion springs and leaf springs.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar. Further advantages and advantageous configurations of the Subject of the invention are the claims, the description and the drawing can be removed.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer elektromechanischen Niveauregulierung nach der Erfindung sind in der Zeichnung - schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Several embodiments of an electromechanical Level control according to the invention are in the drawing - schematically simplified and are shown in the following description explained in more detail.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 eine vereinfachte dreidimensionale und teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Niveauregulierung mit einem Elektroantrieb und einem Spindeltrieb in Alleinstellung; Figure 1 is a simplified three-dimensional and partially sectioned representation of an electromechanical level control according to the invention with an electric drive and a spindle drive in isolation.
Fig. 2 eine stark schematisierte Prinzipskizze bezüglich der Anordnung des Elektroantriebs zum Spindeltrieb bei der elektromechanischen Niveauregulierung nach Fig. 1; FIG. 2 shows a highly schematic basic diagram with regard to the arrangement of the electric drive for the spindle drive in the electromechanical level control according to FIG. 1;
Fig. 3 eine vereinfachte dreidimensionale Darstellung einer Einbausituation der elektromechanischen Niveauregulierung nach Fig. 1 und Fig. 2 bei einem Längsträger eines Fahrzeugaufbaus; Fig. 3 is a simplified three-dimensional view of an installation situation of the electro-mechanical leveling device according to Figures 1 and 2 at a longitudinal beam of a vehicle body..;
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung eines Elektroantriebs zu einem Spindeltrieb bei einer weiteren Ausführung einer elektromechanischen Niveauregulierung nach der Erfindung, wobei der Elektroantrieb oberhalb der Feder angeordnet ist; Fig. 4 is a schematic illustration of an arrangement of an electric drive to a spindle drive with a further embodiment of an electromechanical level control according to the invention, wherein the electric drive is arranged above the spring;
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung eines Elektroantriebs zu einem Spindeltrieb bei einer weiteren elektromechanischen Niveauregulierung gemäß der Erfindung, wobei der Elektroantrieb achsparallel zu der Feder und dem Spindeltrieb angeordnet ist; Figure 5 is a schematic illustration of an arrangement of an electric drive to a spindle drive in a further electro-mechanical leveling device according to the invention, wherein the electric drive is arranged axially parallel to the spring and the spindle drive.
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung eines Elektroantriebs zu einem Spindeltrieb bei einer weiteren Ausführungsvariante der elektromechanischen Niveauregulierung nach der Erfindung, wobei der Elektroantrieb und der Spindeltrieb innerhalb eines Innendurchmessers einer Schraubenfeder angeordnet sind; Fig. 6 is a schematic illustration of an arrangement of an electric drive to a spindle drive, in a further variant embodiment of the electro-mechanical leveling device according to the invention, wherein the electric drive and the spindle drive are arranged inside an inner diameter of a coil spring;
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung einer Anwendung der erfindungsgemäßen elektromechanischen Niveauregulierung mit Verschiebung der oberen Anlagestelle einer Schraubenfeder in Fahrzeugquer- oder Fahrzeuglängsrichtung; Fig. 7 is a schematic diagram of an application of the electro-mechanical leveling device according to the invention with displacement of the upper bearing point of a coil spring in Fahrzeugquer- or vehicle longitudinal direction;
Fig. 8 eine Prinzipdarstellung einer Anwendung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Niveauregulierung in Kombination mit einer Biegefeder und Fig. 8 is a schematic representation of an application of an electro-mechanical level adjustment according to the invention in combination with a flexure spring and
Fig. 9 eine Prinzipdarstellung einer Anwendung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Niveauregulierung in Kombination mit einer Drehfeder. Fig. 9 is a schematic diagram of an application of an electromechanical level control according to the invention in combination with a torsion spring.
Bezug nehmend auf Fig. 1 ist eine Feder 1 zur Federung eines Kraftfahrzeuges gezeigt, welche zwischen einer ersten Anlagestelle 2 an einem Fahrzeugaufbau 3, welcher in Fig. 3 näher dargestellt ist, und einer zweiten Anlagestelle 4 an einem in der Fig. 1 nur symbolisch angedeuteten Radträger 5 angeordnet ist. Die Feder 1 stellt hier eine Schraubenfeder dar, welche sich an den Anlegestellen 2 und 4 abstützt. Referring to FIG. 1, a spring 1 for the suspension of a motor vehicle is shown, which is only symbolic between a first contact point 2 on a vehicle body 3 , which is shown in more detail in FIG. 3, and a second contact point 4 on one in FIG. 1 indicated wheel carrier 5 is arranged. The spring 1 represents a helical spring, which is supported at the jetties 2 and 4 .
Zur elektromechanischen Niveauregulierung des Kraftfahrzeuges ist die obere bzw. erste Anlagestelle 2 der Feder 1 mittels eines Elektroantriebs 6, welcher hier einen rotatorischen Elektromotor darstellt, gegenüber dem Fahrzeugaufbau verstellbar. Hierzu betätigt der Elektroantrieb 6 einen mit der ersten Anlegestelle 2 verbundenen Gewindetrieb, welcher als Spindeltrieb 7 mit einer von dem Elektroantrieb 6 antreibbaren Spindel 8 und einer fest mit der ersten Anlagestelle 2 verbundenen Spindelmutter 9 ausgebildet ist. For the electromechanical level control of the motor vehicle, the upper or first contact point 2 of the spring 1 can be adjusted relative to the vehicle body by means of an electric drive 6 , which here represents a rotary electric motor. For this purpose, the electric drive 6 actuates a threaded drive connected to the first landing point 2 , which is designed as a spindle drive 7 with a spindle 8 which can be driven by the electric drive 6 and a spindle nut 9 which is fixedly connected to the first contact point 2 .
Wie insbesondere auch der Prinzipdarstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Elektroantrieb 6 bei der hier beschriebenen Ausführung in Bezug auf die Spindel 8, welche koaxial zu der Feder 1 angeordnet ist, derart angeordnet, daß eine Ausgangswelle 10 des Elektroantriebs rechtwinklig zu der Spindel 8 verläuft. Das Antriebsmoment des Elektromotors 6 wird von dessen Ausgangswelle 10 auf die Spindel 8 mittels einer Übersetzungsstufe 11 (Schneckensatz, Winkeltrieb . . .) weitergeleitet und erhöht. Über die Drehung der Spindel 8 wird die mit einem tellerartig ausgebildetem Auflager 12 ausgeführte erste Anlagestelle 2 in ihrer Lage verstellt, wobei die in dem Auflager 12 fest eingebaute, mit Kugeln 13 in ein Gewinde der Spindel 8 eingreifende Spindelmutter 9 entlang der Längsachse der Spindel 8 wandert. Durch die damit einhergehende Verschiebung der ersten Anlagestelle 2 der Feder wird die Bodenhöhe des Kraftfahrzeuges erhöht oder verringert, wie dies durch einen Pfeil 14 in Fig. 2 angedeutet ist. As shown in particular also the schematic diagram of Fig. 2 it can be seen, the electric drive 6 is arranged in the embodiment described herein with respect to the spindle 8, which is disposed coaxially to the spring 1 so that an output shaft 10 of the electric drive perpendicular to the Spindle 8 runs. The drive torque of the electric motor 6 is forwarded from its output shaft 10 to the spindle 8 by means of a transmission stage 11 (worm gear, angular drive...) And increased. The position of the first bearing point 2 , which is designed with a plate-like support 12 , is adjusted by the rotation of the spindle 8 , the spindle nut 9 permanently installed in the support 12 and engaging with balls 13 in a thread of the spindle 8 along the longitudinal axis of the spindle 8 emigrated. The associated displacement of the first contact point 2 of the spring increases or decreases the floor height of the motor vehicle, as is indicated by an arrow 14 in FIG. 2.
Das System ist in jeder Position der ersten Anlagestelle 2 bzw. des Auflagers 12 arretierbar, wobei die Arretierung bei der hier gezeigten Ausführung durch eine selbsthemmende Gestaltung des Schneckensatzes 11 realisiert ist. Die Selbsthemmung des Schneckensatzes 11 wird dabei geometrisch mittels einer flachen Winkelgestaltung an den Zähnen des Schneckensatzes 11 realisiert. The system can be locked in any position of the first contact point 2 or the support 12 , the locking in the embodiment shown here being realized by a self-locking design of the screw set 11 . The self-locking of the screw set 11 is realized geometrically by means of a flat angle design on the teeth of the screw set 11 .
Selbstverständlich ist es in anderen Ausführungen auch möglich, eine Arretierung des ersten Auflagers 2 in seiner jeweiligen Position dadurch zu realisieren, daß eine Selbsthemmung beim Spindeltrieb 7 vorgesehen ist oder eine Bremse auf den Spindeltrieb oder den Elektroantrieb einwirkt oder eine Kombination dieser Möglichkeiten vorgesehen ist. Of course, in other versions it is also possible to lock the first support 2 in its respective position by providing self-locking in the spindle drive 7 or by applying a brake to the spindle drive or the electric drive or by a combination of these options.
Eine Selbsthemmung an dem Spindeltrieb 7 selbst kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn dieser abweichend von der in Fig. 2 gezeigten Ausführung mit einer Kugeln 13 aufweisenden Spindelmutter 9 eine Spindelmutter aufweist, welcher über ein geeignet gestaltetes Gewinde in ein Gewinde der Spindel eingreift. Self-locking on the spindle drive 7 itself can be provided, for example, if, in contrast to the embodiment shown in FIG. 2 with a spindle nut 9 having balls 13 , it has a spindle nut which engages in a thread of the spindle via a suitably designed thread.
Durch die vorgesehene Arretierung kann der Elektromotor 6 im ausgeregelten Niveauzustand abgeschaltet werden, ohne daß eine Veränderung der Fahrzeughöhe eintritt. The locking provided means that the electric motor 6 can be switched off in the regulated level state without the vehicle height changing.
In Fig. 3 ist eine Einbausituation der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten elektromechanischen Niveauregulierung dargestellt. Der gesamte Aktuator bestehend aus Elektroantrieb 6 und Spindeltrieb 7, welcher zum Schutz vor Verunreinigungen von einer elastischen Schutzhülle 19 umgeben ist, ist an dem Fahrzeugaufbau 3 befestigt, wobei sich als Karosseriebauteil insbesondere ein hier gezeigter Längsträger 15 eignet. Da die elektromechanische Niveauregulierung nur eine geringe Bauhöhe aufweist, ist sie vorteilhafterweise in diesem besonders stabilen Karosseriebauteil einbaubar, womit die Baueinheit der elektromechanischen Niveauregulierung gut geschützt ist. In Fig. 3 is an installation situation of the electro-mechanical leveling device shown in Fig. 1 and Fig. 2 is shown. The entire actuator consisting of electric drive 6 and spindle drive 7 , which is surrounded by an elastic protective cover 19 for protection against contamination, is fastened to the vehicle body 3 , a longitudinal member 15 shown here being particularly suitable as a body component. Since the electromechanical level control has only a small overall height, it can advantageously be installed in this particularly stable body component, with which the structural unit of the electromechanical level control is well protected.
Bei entsprechend starker Auslegung des Längsträgers 15 kann in diesen eine Aussparung 16 zum Einführen der Baueinheit der elektromechanischen Niveauregulierung eingebracht werden. Es ist aber ebenso möglich, die elektromechanische Druckregulierung in einem eigenen Gehäuse nach einem Blackbox-Prinzip in den Fahrzeuglängsträger 15 zu integrieren. Hierbei kann die zum Einbau in den Fahrzeuglängsträger 15 bestimmte elektromechanische Niveauregulierung in einem entsprechend geformtem Blechkasten vormontiert werden, welcher in den Längsträger 15 eingesetzt und mit diesem verschweißt, vernietet oder verschraubt wird. With a correspondingly strong design of the longitudinal beam 15 , a recess 16 for introducing the structural unit of the electromechanical level control can be introduced into it. However, it is also possible to integrate the electromechanical pressure regulation in a separate housing in the vehicle side member 15 according to a black box principle. Here, the electromechanical level control intended for installation in the vehicle side member 15 can be preassembled in a correspondingly shaped sheet metal box, which is inserted into the side member 15 and welded, riveted or screwed to it.
Um den Spindeltrieb 7 immer in Richtung der Federkraft der Feder 1 auszurichten bzw. eine Schrägstellung der Feder 1 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 auszugleichen, ist die Aufhängung der elektromechanischen Niveauregulierung an dem Fahrzeugaufbau 3 beweglich bzw. gelenkig gestaltet, indem in ein mit dem Längsträger 15 zu verbindendes Gehäuse 17, welches wenigstens den Spindeltrieb 7 aufnimmt, gegenüberliegend angeordnete und eine Gelenkachse bildende Bohrungen 18 eingebracht sind, in die jeweils ein Lager eingesetzt ist, welches eine das Gehäuse 17 mit dem Längsträger 15 gelenkig verbindende Gewindeschraube aufnimmt. In order to always align the spindle drive 7 in the direction of the spring force of the spring 1 or to compensate for an inclined position of the spring 1 with respect to the vehicle body 3 , the suspension of the electromechanical level control on the vehicle body 3 is designed to be movable or articulated, in that with the side member 15 connecting housing 17 , which receives at least the spindle drive 7 , oppositely arranged and forming a hinge axis bores 18 are introduced, in each of which a bearing is inserted, which receives a threaded screw articulately connecting the housing 17 with the side member 15 .
Während bei der in Fig. 3 gezeigten Einbausituation lediglich eine Schwenkachse, welche durch die Bohrungen 18 gebildet wird, vorgesehen ist, kann in einer weiteren Ausführung auch eine rechtwinklig hierzu verlaufende zweite Schwenkachse z. B. mittels eines kardanischen Gelenks vorgesehen werden. In besonders einfachen Ausführungen kann die elektromechanische Niveauregulierung selbstverständlich aber auch fest an dem Fahrzeugaufbau 3 montiert sein. While only one swivel axis, which is formed by the bores 18 , is provided in the installation situation shown in FIG. 3, in a further embodiment a second swivel axis z. B. can be provided by means of a cardan joint. In particularly simple designs, the electromechanical level control can of course also be fixedly mounted on the vehicle body 3 .
Die in den Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigte Anordnung ist bei Verwendung als reine Niveauregulierung gegenüber wechselnden Beladungszuständen vorzugsweise an einer Hinterachse des Fahrzeugs vorzusehen, da sich hier die größten Belastungsveränderungen infolge des Besetzens des Fahrzeugfonds mit Passagieren und des Beladens eines Kofferraums ergeben können. The arrangement shown in Figs. 1 to FIG. 3 should be provided when used as a pure level control to changing loading conditions, preferably on a rear axle of the vehicle, because the largest load changes as a result of occupying the vehicle funds with passengers and the loading can result in a trunk here.
Bei einer entsprechend starken Ausgestaltung des Elektroantriebs kann dieser jedoch nicht nur betriebsmodusspezifisch, d. h. in erster Linie in Abhängigkeit der Betriebszustände "Fahrzustand", "Stillstand", "System inaktiv", zur Niveauregulierung angesteuert werden, sondern es kann auch eine Ansteuerung in Abhängigkeit dynamischer Nick- und/oder Wankbewegungen des Fahrzeugs erfolgen. In letzterem Fall ist die gezeigte Anordnung zweckmäßigerweise sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse des Fahrzeugs vorzusehen. With a correspondingly strong design of the However, this can not only be an electric drive operating mode specific, d. H. primarily depending on the Operating states "driving state", "standstill", "system inactive ", to be controlled for level regulation, but it can also be a control depending on dynamic Nodding and / or rolling movements of the vehicle take place. In in the latter case, the arrangement shown is expedient both on the front axle and on the rear axle of the Vehicle.
Neben der bezüglich den Fig. 1 bis Fig. 3 beschriebenen Ausführung gibt es insbesondere hinsichtlich der Anordnung des Elektroantriebs 6 zu der Spindel 7 zahlreiche weitere Ausführungsvarianten, von denen nachfolgend einige besonders vorteilhafte Ausführungen beispielhaft beschrieben sind. In addition to the respect to FIG. 1 to FIG. 3 described embodiment, there are particular as regards the arrangement of the electric actuator to the spindle 6 numerous 7 other embodiments, some of which are particularly advantageous embodiments are described by way of example.
In der Fig. 4 ist schematisch eine Anordnungsvariante des Elektroantriebs 6 zu dem Spindeltrieb 7 gezeigt, bei der der Elektroantrieb auf einer der Feder 1 abgewandten Seite des Auflagers 12 angeordnet ist, so daß sich der Elektroantrieb 6 oberhalb der Feder 1 befindet. Die Spindel 8 kann bei einer solchen Anordnung direkt durch den Elektromotor 6 angetrieben sein, so daß die Spindel 8 eine Ausgangswelle des Elektromotors 6 darstellt. Abweichend hiervon kann die Spindel 8 auch koaxial zu einer Ausgangswelle des Elektroantriebs 6 angeordnet sein, wobei zwischen der Ausgangswelle und der Spindel 8 eine Übersetzungsstufe z. B. in Form eines Planetengetriebes vorgesehen sein kann. In FIG. 4 is a variant of arrangement of the electric drive shown 6 to the spindle drive 7 schematically, in which the electric drive on one of the spring 1 opposite side of the bearing 12 is arranged so that the electric motor 6 is located above the spring 1. In such an arrangement, the spindle 8 can be driven directly by the electric motor 6 , so that the spindle 8 represents an output shaft of the electric motor 6 . Deviating from this, the spindle 8 can also be arranged coaxially to an output shaft of the electric drive 6 , with a transmission stage between the output shaft and the spindle 8 z. B. can be provided in the form of a planetary gear.
Wie Fig. 5 zeigt, kann der Elektroantrieb 6 auch achsparallel zu der Spindel 8 angeordnet sein, wobei der Elektroantrieb 6 dann neben der Feder 1 angeordnet ist. Das Antriebsmoment des Elektroantriebs 6 kann von dessen Ausgangswelle 10 auf die Spindel 8 - wie in Fig. 5 gezeigt - durch einen Riementrieb 20 oder aber auch durch einen Stirnradsatz übertragen werden. Mittels des Riementriebs 20 oder gegebenenfalls des Stirnradsatzes kann eine gewünschte Übersetzung eingestellt werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, daß ein separater Planetensatz zur Verwirklichung einer Übersetzung im Elektroantrieb 6 vorgesehen ist. As Fig. 5 shows, the electric drive 6 can also be arranged axially parallel to the spindle 8, wherein the electric motor 6 is then placed next to the spring 1. The drive torque of the electric drive 6 can be transmitted from its output shaft 10 to the spindle 8 - as shown in FIG. 5 - by a belt drive 20 or else by a spur gear set. A desired transmission ratio can be set by means of the belt drive 20 or possibly the spur gear set. Of course, it is also possible that a separate planetary gear set is provided for realizing a translation in the electric drive 6 .
Eine weitere mögliche Anordnung des Elektroantriebs 6 zeigt die Fig. 6, bei der die erste Anlagestelle 2 an einem im Bereich eines Innendurchmessers der Feder 1 angeordneten Hohlzylinder 12' ausgebildet ist. Dieser Hohlzylinder 12' weist an seinem äußeren Umfang eine Randwulst 21 zur Anlage der Feder 1 auf. In dem topfartigen Innenraum des Hohlzylinders 12' ist der Elektroantrieb 6 angeordnet, welcher direkt oder über einen Planetensatz die Spindel 8 antreibt, welche einen mit der Spindelmutter 9 fest verbundenen Boden 22 des Hohlzylinders 12' durchgreift. A further possible arrangement of the electric drive 6 is shown in FIG. 6, in which the first contact point 2 is formed on a hollow cylinder 12 ′ arranged in the area of an inner diameter of the spring 1 . This hollow cylinder 12 'has on its outer periphery an edge bead 21 for abutting the spring 1 . In the pot-like interior of the hollow cylinder 12 ', the electric drive 6 is arranged, which drives the spindle 8 directly or via a planetary gear set which passes through a bottom 22 of the hollow cylinder 12 ' which is firmly connected to the spindle nut 9 .
Die Fig. 7 bis Fig. 9 zeigen besonders vorteilhafte Anwendungen einer elektromechanischen Niveauregulierung, bei der jeweils eine Feder zwischen einer ersten Anlagestelle an dem Fahrzeugaufbau und einer zweiten Anlagestelle an einem Radträger angeordnet ist, wobei sich die Feder auch über die gesamte Fahrzeugquerrichtung zwischen zwei Radträgern erstrecken kann, so daß die Feder eine erste Anlagestelle, welche der Einfachheit halber jeweils mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist, und zwei "zweite" Anlagestellen 4A und 4B hat. FIGS. 7 to Fig. 9 particularly advantageous applications show an electro-mechanical level adjustment, in each case a spring between a first bearing point to the vehicle body and a second bearing point is arranged on a wheel carrier in which, with the spring over the entire vehicle lateral direction between two wheel carriers can extend so that the spring has a first contact point, which for the sake of simplicity is designated by the reference number 2 , and two "second" contact points 4 A and 4 B.
In allen in den Fig. 7 bis Fig. 9 gezeigten Anwendungen ist die erste Anlagestelle 2 an dem Fahrzeugaufbau 3 mittels eines Elektroantriebs 6 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 verstellbar, indem der Elektroantrieb 6 einen mit der ersten Anlagestelle 2 verbundenen Gewindetrieb betätigt. Dieser Gewindetrieb ist in vorteilhaften Ausführungen wie der bezüglich den Fig. 1 bis Fig. 6 beschriebene Spindeltrieb 7 ausgebildet, jedoch sind für den jeweiligen Anwendungsfall auch andere Gewindetrieblösungen denkbar, mittels denen die erste Anlagestelle 2 verschiebbar ist. In all in FIGS. 7 to FIG. Applications 9, the first contact point 2 is adjustable to the vehicle body 3 by means of an electric drive 6 relative to the vehicle body 3 by the electric drive 6 actuates a connected to the first contact point 2 screw. This screw is formed in such advantageous embodiments with respect to FIG. 1 to FIG. 6 described spindle drive 7, but other solutions are conceivable screw for the application in question, by means of which the first contact point 2 is slidable.
Die Fig. 7 bis Fig. 9 zeigen jeweils stark vereinfacht eine als Verbundlenkerachse ausgeführte Hinterachse 23, wobei jeweils einem Rad 24 ein Radträger 5 mit einem Lenker 25 zugeordnet ist, an dessen Ende ein Achskörper 25 mit einem Stabilisator 26, wie es bei Verbundlenkerachsen allgemein bekannt ist, liegt. FIGS. 7 to FIG. 9 each show a greatly simplified embodied as a torsion beam rear axle 23, wherein a respective wheel 24, a wheel carrier 5 is assigned with a link 25 at the end of an axle housing 25 with a stabilizer 26, as generally described in torsion beam axles is known.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 ist zur Federung des Fahrzeuges an jedem Rad 24 eine Schraubenfeder 1 angeordnet, welche eine erste Anlagestelle 2 an dem Fahrzeugaufbau 3 und eine zweite Anlagestelle an dem Radträger 5 hat. Die erste Anlagestelle bzw. der obere Auflagepunkt der Feder 1 ist durch den Aktuator aus Elektroantrieb 6 und Spindeltrieb 7 in Fahrzeuglängsrichtung und gegebenenfalls auch in Fahrzeugquerrichtung verschiebbar. Hierzu ist die Feder 1 beispielsweise mittels eines Schlittens oder Kugelgelenks mit dem Spindeltrieb 7 verbunden, wobei der Schlitten 27 in einem Linearführungssystem 28, welches hier als eine sich wenigstens annähernd kreisbogenartig in Fahrzeugvorwärtsrichtung entgegen dem Fahrzeuglängsträger 15 erstreckende Kurvenbahn ausgebildet ist, verschiebbar ist. Wenn die erste Anlagestelle bzw. der obere Auflagepunkt 2 der Feder 1 durch den Elektroantrieb 6 in Fahrzeuglängsrichtung verstellt wird, wird das Hebelverhältnis zwischen der Federwirklinie und dem Radmittelpunkt geändert. Mit einer Verkleinerung der Übersetzung kann beispielsweise eine härtere Federung erreicht werden. In the embodiment of Fig. 7 for the suspension of the vehicle is disposed at each wheel 24 a helical spring 1, which has a first bearing point 2 to the vehicle body 3 and a second contact point on the knuckle 5. The first contact point or the upper contact point of the spring 1 can be displaced in the longitudinal direction of the vehicle and possibly also in the transverse direction of the vehicle by the actuator comprising the electric drive 6 and spindle drive 7 . For this purpose, the spring 1 is connected to the spindle drive 7 , for example by means of a slide or ball-and-socket joint, the slide 27 being displaceable in a linear guide system 28 , which is designed here as a curved path that extends at least approximately in the form of an arc in the vehicle forward direction against the vehicle side member 15 . If the first contact point or the upper contact point 2 of the spring 1 is adjusted by the electric drive 6 in the longitudinal direction of the vehicle, the lever ratio between the spring line of action and the center of the wheel is changed. With a reduction in the translation, for example, a harder suspension can be achieved.
In der Fig. 8 wird zur elektromechanischen Niveauregulierung eine Biegefeder 1' eingesetzt, welche eine Blattfeder darstellt, wie sie auch bei Federungen von Nutzfahrzeugen und Geländewagen anzutreffen ist. Bei der in Fig. 8 gezeigten Anwendung erstreckt sich die Biegefeder 1' achsparallel zu einer hier wieder als Verbundlenkerachse 23 ausgebildeten Hinterachse, und verbindet die der Achse 23 zugeordneten Räder 24 bzw. deren Radträger 5, womit die Feder 1' zwei "zweite" Anlagestellen 4A und 4B hat. Die in der Fig. 8 stark abstrahiert dargestellte Einbaulage der Biegefeder 1' zeigt, daß die erste Anlagestelle 2 der Biegefeder 1' an dem Fahrzeugaufbau 3 im Bereich der Mitte der Feder 1' angeordnet ist, wobei die erste Anlagestelle 2 hier wiederum mit einem Elektroantrieb 6 und einem Gewindetrieb 7 verbunden ist, so daß sie gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 höhenverstellbar ist. In FIG. 8, a spiral spring 1 'is used for electromechanical level regulation, which is a leaf spring, as is also found in the suspension of commercial vehicles and off-road vehicles. When in Fig. Application shown 8, the bending spring 1 'extends axially parallel to an again designed as a twist-beam axle 23 rear axle and connects the axis 23 associated with wheels 24 or their knuckle 5, whereby the spring 1' two "second" contact points 4 A and 4 B. The installation position of the bending spring 1 strong in Fig. 8 abstracted shown 'shows that the first contact point 2 of the bending spring 1' is disposed on the vehicle body 3 in the region of the center of the spring 1 ', wherein the first bearing point 2 Here again, with an electric drive 6 and a screw drive 7 is connected so that it is adjustable in height relative to the vehicle body 3 .
Besonders vorteilhaft ist es auch hier, wenn der Gewindetrieb 7 ein Spindeltrieb ist, welcher nach dem Prinzip des hinsichtlich der Fig. 1 bis Fig. 6 beschriebenen Spindeltriebs arbeitet. Das Auflager 29 der ersten Anlagestelle 2 der Feder 1' ist hier so vorzusehen, daß der Spindeltrieb 7 sowohl auf die Biegefeder 1' drücken kann als auch daß er die Mitte der Biegefeder 1' hochziehen kann. So kann bei einem abgesenkten Fahrzeugniveau durch ein Hochziehen der Mitte der Biegefeder 1' durch den Elektroantrieb 6 und den Spindeltrieb 7 eine Abwärtsbewegung der Federenden der Feder 1' bewirkt werden, wodurch die Räder 24 nach unten bewegt werden und das Fahrzeug angehoben wird. It is particularly advantageous here if the screw 7 is a spindle drive, which operates on the principle of the terms of FIG. 1 to FIG. 6 described spindle drive. The support 29 of the first contact point 2 of the spring 1 'is provided here that the spindle drive 7 on both the bending spring 1' can press and that it can "pull up the middle of the flexural spring. 1 With the vehicle level lowered, pulling up the middle of the spiral spring 1 'by the electric drive 6 and the spindle drive 7 can bring about a downward movement of the spring ends of the spring 1 ', as a result of which the wheels 24 are moved downward and the vehicle is raised.
Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist zur elektromechanischen Niveauregulierung eine Drehfeder 1" vorgesehen, welche hier achsparallel zu der Achse 23 anstelle des Stabilisators 26 vorgesehen ist. Auch diese Feder 1" ist zwischen den der Achse 23 zugeordneten Rädern 24 bzw. deren Radträgern 5 eingebaut, so daß die Drehfeder 1" neben einer ersten Anlagestelle 2 an dem Fahrzeugaufbau 3 zwei "zweite" Anlagestellen 4A, 4B an den Radträgern 5 hat. Die erste Anlagestelle 2 der Drehfeder 1" ist wiederum durch einen Elektroantrieb 6 und eine Stirnradstufe verstellbar, wobei die Feder hier hinsichtlich ihrer Torsion verändert werden kann. In the embodiment according to FIG. 9, a torsion spring 1 "is provided for electromechanical level regulation, which here is provided axially parallel to the axis 23 instead of the stabilizer 26. This spring 1 " is also between the wheels 24 assigned to the axis 23 or their wheel carriers 5 installed so that the torsion spring 1 "next to a first contact point 2 on the vehicle body 3 has two" second "contact points 4 A, 4 B on the wheel carriers 5. The first contact point 2 of the torsion spring 1 " is in turn by an electric drive 6 and a spur gear stage adjustable, whereby the spring can be changed in terms of its torsion.
In den Ausführungen nach Fig. 8 und Fig. 9 ist zusätzlich zu der Feder 1' bzw. 1" eine weitere Federung 31 des Fahrzeuges in Form bekannter Fahrzeugfedern vorgesehen. Die Biegefeder 1' bzw. die Drehfeder 1" sind hier als zuschaltbare Zusatzfedern zu der weiteren Fahrzeugfederung 31 vorgesehen. In the embodiments according to Fig. 8 and Fig. 9 is additionally '"provided a further suspension 31 of the vehicle in the form of known vehicle springs. The flexural spring 1 and 1' and the torsion spring 1" to the spring 1 are here as a switchable auxiliary springs to the further vehicle suspension 31 is provided.
Bei einer entsprechend starken Auslegung der Federn 1'
bzw. 1" sowie des Elektroantriebs 6 kann es aber
selbstverständlich auch vorgesehen sein, daß die Fahrzeugfederung
allein über diese Federn realisiert wird.
Bezugszeichen
1 Feder, Schraubenfeder
1' Feder, Biegefeder
1" Feder, Drehfeder
2 erste Anlagestelle
3 Fahrzeugaufbau
4 zweite Anlagestelle
4A zweite Anlegestelle
4B zweite Anlagestelle
5 Radträger
6 Elektroantrieb, Elektromotor
7 Gewindetrieb, Spindeltrieb
8 Spindel
9 Spindelmutter
10 Ausgangswelle
11 Schneckensatz/Winkeltrieb
12 Auflager
12' Hohlzylinder
13 Kugeln
14 Bewegungsrichtung
15 Längsträger
16 Aussparung
17 Gehäuse
18 Bohrung
19 Schutzhülle
20 Riementrieb
21 Randwulst
22 Boden
23 Achse, Verbundlenkerachse
23A Achskörper
24 Rad
25 Lenker
26 Stabilisator
27 Schlitten
28 Linearführungssystem, Kurvenbahn
29 Auflager
30 Auflager
31 weitere Fahrzeugfederung
With a correspondingly strong design of the springs 1 'or 1 "and the electric drive 6 , it can of course also be provided that the vehicle suspension is realized solely via these springs. Reference number 1 spring, coil spring
1 'spring, spiral spring
1 "spring, torsion spring
2 first investment point
3 Vehicle body
4 second investment point
4 A second jetty
4 B second attachment point
5 wheel carriers
6 electric drive, electric motor
7 screw drive, spindle drive
8 spindle
9 spindle nut
10 output shaft
11 worm set / angular drive
12 supports
12 'hollow cylinder
13 balls
14 direction of movement
15 side members
16 recess
17 housing
18 hole
19 protective cover
20 belt drive
21 edge bead
22 bottom
23 axle, twist beam axle
23 A axle beam
24 wheel
25 handlebars
26 stabilizer
27 sledges
28 Linear guidance system, cam track
29 supports
30 supports
31 more vehicle suspension systems
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