DE102005042821A1

DE102005042821A1 - Aktor für eine Radaufhängung

Info

Publication number: DE102005042821A1
Application number: DE200510042821
Authority: DE
Inventors: Wilfried Michel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-09-10
Also published as: DE102005042821B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktor für eine Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Lenker einerseits an einem Radträger und andererseits am Aufbau des Fahrzeuges über Gelenke angelenkt und mittels eines Stellelementes verstellbar ist. Zur Schaffung einer schnell ansprechenden Verstellung und einer präzisen Radführung wird vorgeschlagen, dass das aufbauseitige Gelenk (16) des Lenkers (12) mittels des am Aufbau (20) angeordneten Stellelementes (24, 26; 36, 40) im Wesentlichen in Längsrichtung des Lenkers (12) verschiebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktor für eine Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aktoren für Radaufhängungen sind allgemein bekannt, so z. B. aus der DE 20 2004 001 614 U1 bei der Zahnstangenabschnitte vorgesehen sind, die relativ zueinander über ein Zahnritzel des Aktors verstellbar sind. Die Verstellung erfolgt über eine flexible Welle und einen beabstandet angeordneten Stellmotor mit einem Getriebe. Bei diesem Aufbau erhöht die Stellmechanik die ungefederte Masse des Fahrzeuges in unverwünschter Weise.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktor vorzuschlagen, der neben einer schnellen Verstellbarkeit eine besonders steife Abstützung und präzise Radführung sicherstellt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das aufbauseitige Gelenk des Lenkers mittels des am Aufbau angeordneten Stellelementes im wesentlichen in Längsrichtung des Lenkers verschiebbar ist. Dadurch ändern sich die Abstände der Gelenkpunkte und damit die wirksame Lenkerlänge nicht, so dass die vorgegebene Kinematik erhalten bleibt und trotzdem Sturz-, Spurkorrektu ren und/oder gezielte Eigenlenkbewegungen eingestellt bzw. überlagert werden können. Des weiteren wird durch diese aufbauseitig vorgesehene Ausgestaltung ein Aufbau zur Verfügung gestellt, bei dem der Lenker leicht bleiben kann, d. h. die ungefederten Massen nicht nennenswert erhöht werden, da der Verstellmechanismus nicht am Lenker sitzt. Zudem kann beispielsweise eine Hinterachse in eine lenkbare Achse überführt werden, ohne den Lenker zu ersetzen. D. h. der Lenker kann hier im Originalzustand verbleiben, da er lediglich „geschoben" wird.

Bevorzugt kann das aufbauseitige Gelenk des Lenkers ein Gummi-Metall-Hülsenlager sein, das in einer U-förmigen Konsole am Aufbau gehalten ist, wobei das Gummi-Metall-Hülsenlager relativ zur Konsole verschiebbar angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Verwirklichung der Erfindung mit geringem Mehraufwand und einer kompatiblen Anpassung an Radaufhängungen mit oder ohne längenveränderlicher Verstellung eines oder mehrerer Lenker.

Eine besonders steife Abstützung des Lenkers wird dabei dadurch erzielt, dass eine quer durch das Gummi-Metall-Hülsenlager und die Konsole verlaufende Befestigungsschraube in langlochförmigen, in Längsrichtung des Lenkers ausgerichteten Ausnehmungen geführt ist und dass das Stellelement mit der Befestigungsschraube zusammenwirkt. Baulich besonders günstig kann dabei das bewegliche Stellteil des Stellelementes mit einem gabelförmigen Abschnitt die Konsole umgreifen, wobei sich die Befestigungsschraube durch Bohrungen des gabelförmigen Abschnittes, durch die aufbauseitige Konsole und durch das Gummi-Metall-Hülsenlager erstreckt. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausführung eines Gummi-Metall-Hülsenlagers mit einer Distanzhülse, die sich durch die Ausnehmungen der Konsole hindurch zwischen den Schraubenöffnungen des gabelförmigen Abschnittes erstreckt und die die Befestigungsschraube umgibt, wobei zwischen der Distanzhülse und einer Innenhülse des Gummi-Metall-Hülsenlagers eine Gleitlagerung ausgebildet ist, z. B. unter Verwendung von Gleitbuchsen. Mit einer derartigen Ausgestaltung des Gummi- Metall-Hülsenlagers kann zum einen das Moment aus der Torsion des Gummilagers weggenommen werden und zum anderen der gesamte Schraubverband in Axialrichtung einfach beherrscht werden. Mit einem derartigen Aufbau muss das Stellelement somit nur in Längsrichtung des Lenkers wirkende Reaktionskräfte aufnehmen, während senkrecht dazu auftretende Kräfte und Momente über die Konsole abgestützt werden.

Die aufbauseitige Konsole kann ferner vertikal an einem Längs- oder Querträger nach oben oder unten abragend ausgerichtet sein, während das Stellelement bzw. dessen bewegliches Stellteil horizontal und im wesentlichen in Längsrichtung des Lenkers wirkt. Dabei kann des weiteren das Stellelement über einen an dem Längs- oder Querträger angeordneten Befestigungsbock gehalten sein. Daraus resultiert eine fertigungstechnisch einfache und robuste Konstruktion mit günstiger Einleitung der auftretenden Kräfte und Momente in die Karosserie des Fahrzeuges.

Weiter kann der Längs- oder Querträger ein Hilfsrahmen des Fahrzeuges sein, an dem die Radaufhängung mit dem Lenker und dem Stellelement als eine Vormontageeinheit angeordnet sein können.

Das Stellelement kann in besonders vorteilhafter Weise ein unmittelbar in Längsrichtung des Lenkers wirkender Linearantrieb sein, mittels dem eine extrem schnelle und präzise Lenkerverstellung gegeben ist; dies ist insbesondere für aktive Fahrwerkregelungen in Kraftfahrzeugen ein wichtiges Kriterium.

Beispielsweise kann das Stellelement ein hydraulisch betätigter Stellmotor sein, dessen Stellkolben den gabelförmigen Abschnitt trägt, wobei der Stellmotor im nicht-aktivierten Zustand hydraulisch gesperrt ist. Dies kann beispielsweise mittels eines Steuerventils bzw. Wegeventils mit geschlossener Mitte erreicht werden, welches nur bei Stellbewegungen die Hydraulikkammern bei derseits des Stellkolbens alternierend mit einer Druckmittelquelle und einem Rücklauf verbindet und ansonsten die Verbindungen sperrt.

In alternativer Ausführung kann das Stellelement ein elektrisch betätigter Stellmotor sein, der über ein selbsthemmendes Getriebe mit dem gabelförmigen Abschnitt trieblich verbunden ist. Das selbsthemmende Getriebe kann in baulich besonders einfacher Weise ein Schraubentrieb sein, mit einer schraubenförmigen Antriebspindel des Stellmotors und einer Schraubenmutter an dem gabelförmigen Abschnitt.

Weiter ist vorteilhaft zur Positionserfassung des Lenkers, insbesondere zur Erfassung einer Längenänderung bzw. einer Längeneinstellung eine Messeinrichtung vorgesehen, z. B. ein Linearmaßstab oder ein Winkelcodierer.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 ein erfindungsgemäßer Aktor für eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge in einer Seitenansicht gemäß Pfeil X der 2, mit einem hydraulisch betätigten Stellelement,
2 einen Schnitt gemäß Linie II – II der 1 durch die Vorrichtung, und
3 eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen Aktors mit einem elektrisch betätigten Stellelement und einem selbsthemmenden Schraubentrieb.
In den 1 und 2 ist grob schematisch eine erste Ausführungsform eines einem Lenker 12 einer nicht dargestellten Radaufhängung für Kraftfahrzeuge zugeordneten Aktors 10 dargestellt. Der Lenker 12 (oder eine entsprechende Spurstange bei gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeuges) kann Teil eines aktiven Fahrwerks mit fahrdynamisch abhängiger Verstellung z. B. des Radsturzes und/oder der Spur des Rades oder anderer fahrdynamischer Parameter sein.
Der Lenker 12 ist einerseits über ein Kugelgelenk 14 an einem nicht dargestellten Radträger der Radaufhängung des Kraftfahrzeuges und andererseits über ein Gummi-Metall-Hülsenlager 16 (im folgenden als Hülsenlager bezeichnet) an einer vertikal nach unten abragenden, U-förmigen Konsole 18 schwenkbar angelenkt.
Die Konsole 18 ist an einen Längsträger 20 eines nicht weiter dargestellten Hilfsrahmens des Kraftfahrzeuges angeschweißt. Ferner ist an den Längsträger 20 ein Befestigungsbock 22 angeschweißt, an dem ein Stellelement 24 z. B. mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt ist. Das Stellelement 24 weist einen noch zu beschreibenden Linearantrieb auf, der senkrecht zur Konsole 18 und horizontal bzw. in Längsrichtung des Lenkers 12 wirkt.
Wie dies insbesondere der 2 zu entnehmen ist, setzt sich das Hülsenlager 16 aus einer in ein Auge 12a des Lenkers 12 eingepressten Außenhülse 16a, einem ringförmigen Gummikörper 16b, einer Innenhülse 16c, zwei Gleitbuchsen 16d, 16e sowie einer Distanzhülse 16f zusammen. Das Hülsenlager 16 ist durch eine sich durch deren Distanzhülse 16f erstreckende Befestigungsschraube 32 mit einer Schraubenmutter 34 gehalten, wobei sich die Befestigungsschraube 32 ferner durch langlochförmige Ausnehmungen 18a der Konsole 18 und durch Bohrungen 26d des gabelförmigen Abschnittes 26c erstreckt. Die in der Längsrichtung des Lenkers 12 ausgerichteten Ausnehmungen 18a sind in ihrer Länge so ausgelegt, dass die konstruktiv vorgegebene Verstellbarkeit des Lenkers 12 gegeben ist.
Das Stellelement bzw. der hydraulisch betätigte Stellmotor 24 weist ein bewegliches Stellteil 26 auf, das sich aus einem Stellkolben 26a, einer Führungsstan ge 26b und einem gabelförmigen Abschnitt 26c zusammensetzt. Der gabelförmige Abschnitt 26c umfasst die Konsole 18 (vgl. 2).
Der Stellkolben 26a unterteilt das Gehäuse 24a des Stellmotors 24 in zwei Hydraulikkammern 24b, 24c, die über Leitungen (ohne Bezugszeichen) mit einem hydraulischen Steuerventil 28 (1) verbunden sind.
Über das elektrisch betätigte Steuerventil 28 mit geschlossener Mitte können die Hydraulikkammern 24b, 24c alternierend mit einer Druckmittelquelle oder einem drucklosen Rücklauf verbunden werden; in der nicht aktivierten Stellung (Mitte) des Steuerventils 28 sind beide Hydraulikkammern hydraulisch gesperrt.
Die Führungsstange 26b des Stellteiles 26 ist in dem Gehäuse 24 des Stellmotors 24 in der besagten Längsrichtung des Lenkers 12 verschiebbar geführt und mittels einer Abdichtmanschette 30 nach außen abgedichtet.
Wird das Stellelement bzw. der hydraulische Stellmotor 24, 26 aktiviert bzw. mit Hydraulikdruck entsprechend beaufschlagt, so wird der Stellkolben 26a in der einen oder anderen Richtung verschoben, wobei der gabelförmige Abschnitt 26c über die Befestigungsschraube 32 das Hülsenlager 16 mit dem Lenker 12 verschiebt. Die Befestigungsschraube 32 kann sich dabei im Rahmen des durch die langlochförmigen Ausnehmungen 18a vorgegebenen Freiraumes relativ zur Konsole 18 verschieben.
Damit verbunden wandert der Gelenkpunkt des Kugelgelenkes 14 entsprechend aus, während der Abstand der Gelenkpunkte von Kugelgelenk 14 und Hülsenlager 16 zueinander unverändert bleibt.
Die 3 zeigt ein zu den 1 und 2 alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei nur die wesentlichen Unterschiede zur 1 und 2 dargestellt und beschrieben sind. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß 3 ist das Stellelement mit einem elektrisch betätigten Stellmotor 36 und einem linear wirkenden Schraubentrieb mit einem beweglichen Stellteil 40 ausgeführt.
Der Schraubentrieb setzt sich dabei zusammen aus einer als Schraube ausgeführten Antriebsspindel 36a des Stellmotors 36 und einer rohrförmigen Schraubenmutter 40a, die an den gabelförmigen Abschnitt 40b des Stellteiles 40 angeformt ist. Der Schraubentrieb 36a, 40a ist selbsthemmend ausgelegt.
Das auch die Schraubenmutter 40a aufnehmende, mehrteilige Gehäuse 36b des Stellmotors 36 ist wie vorbeschrieben an dem Befestigungsbock 22 des Längsträger 20 angeschraubt. Ferner ist die Schraubenmutter 40a in dem Gehäuse 36b des Stellmotors 36 an ihrem Außenumfang geführt und mittels einer Abdichtmanschette 30 nach außen abgedichtet.
Der elektrisch betätigte Stellmotor 36 verdreht bei entsprechender Ansteuerung über ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät die Antriebsspindel 36a in der einen oder anderen Drehrichtung, wodurch die über den gabelförmigen Abschnitt 40b unverdrehbar gehaltene Schraubenmutter 40a linear relativ zur axial unverschiebbar geführten Antriebsspindel 36a verstellt wird.
Die Verstellung des Lenkers 12 bzw. dessen Hülsengelenkes 16 relativ zur Konsole 18 erfolgt dann wie zu den 1 und 2 bereits beschrieben, wobei die Befestigungsschraube 32 hier entsprechende Bohrungen 40c des Stellteiles 40 durchdringt.

Claims

Aktor für eine Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenker (12) einerseits an einem Radträger und andererseits am Aufbau eines Fahrzeuges über Gelenke angelenkt und mittels eines Stellelementes (24, 26; 36, 40) verstellbar ist, und dass das aufbauseitige Gelenk (16) des Lenkers (12) mittels des am Aufbau (20) angeordneten Stellelementes (24, 26; 36, 40) im wesentlichen in Längsrichtung des Lenkers (12) verschiebbar ist.
Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aufbauseitige Gelenk des Lenkers (12) ein Gummi-Metall-Hülsenlager (16) ist, das in einer U-förmigen Konsole (18) am Aufbau (20) gehalten ist und dass das Gummi-Metall-Hülsenlager (16) relativ zur Konsole (18) verschiebbar angeordnet ist.
Aktor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine quer durch das Gummi-Metall-Hülsenlager (16) und die Konsole (18) verlaufende Befestigungsschraube (32) in langlochförmigen, in Längsrichtung des Lenkers (12) ausgerichteten Ausnehmungen (18a) geführt ist und dass das Stellelement (24, 26; 36, 40) mit der Befestigungsschraube (32) zusammenwirkt.
Aktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Stellteil (26; 40) des Stellelementes (24, 36) mit einem gabelförmigen Abschnitt (26c; 40b) die Konsole (18) umgreift, wobei sich die Befestigungsschraube (32) durch Schraubenöffnungen, insbesondere Bohrungen (26d; 40c) des gabelförmigen Abschnittes (26c; 40b), durch die Ausnehmungen (18a) der aufbauseitigen Konsole (18) und durch das Gummi-Metall-Hülsenlager (16) erstreckt.
Aktor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gummi-Metall-Hülsenlager (16) eine Distanzhülse (16f) aufweist, die sich durch die Ausnehmungen (18a) der Konsole (18) hindurch zwischen den Schraubenöffnungen (26d; 40c) des gabelförmigen Abschnittes (26c; 40b) erstreckt und die die Befestigungsschraube umgibt, und dass zwischen der Distanzhülse (16f) und einer Innenhülse (16c) des Gummi-Metall-Hülsenlagers (16) eine Gleitlagerung ausgebildet ist, insbesonders unter Verwendung wenigstens einer Gleitbuchse (16d, 16e).
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufbauseitige Konsole (18) vertikal an einem Längs- oder Querträger (20) ausgerichtet ist, während das Stellelement (24; 36) bzw. dessen bewegliches Stellteil (26; 40) horizontal und im wesentlichen in Längsrichtung des Lenkers (12) wirkt.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (24; 36) über einen an dem Längs- oder Querträger (20) angeordneten Befestigungsbock (22) gehalten ist.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längs- oder Querträger (20) ein Hilfsrahmen des Fahrzeuges ist.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (24, 26; 36, 40) ein unmittelbar in Längsrichtung des Lenkers (12) wirkender Linearantrieb ist.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement ein hydraulisch betätigter Stellmotor (24) ist, dessen Stellkolben (26) den gabelförmigen Abschnitt (26c) trägt und dass der Stellmotor (24) im nichtaktivierten Zustand hydraulisch gesperrt ist.
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement ein elektrisch betätigter Stellmotor (36) ist, der über ein selbsthemmendes Getriebe (36a, 40a) mit dem gabelförmigen Abschnitt (40b) trieblich verbunden ist.
Aktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das selbsthemmende Getriebe (36a, 40a) ein Schraubtrieb ist, mit einer schraubenförmigen Antriebspindel (36a) des Stellmotors (36) und einer Schraubenmutter (40a) an dem gabelförmigen Abschnitt (40b).
Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aktor (10) bzw. Lenker (12) eine Messeinrichtung zur Erfassung einer Längeneinstellung und/oder Längenänderung zugeordnet ist.