DE102008004089B4 - Schraubenfeder für ein Fahrwerk - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einstellvorrichtung für ein Fahrwerk von Fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Es ist bekannt Federn für das Fahrwerk eines Fahrzeugs unterschiedlich auszulegen. Einen verbesserten Fahrkomfort sowie eine gute Bodenhaftung der Räder des Fahrzeugs bewirken weich ausgelegte Fahrwerksfedern. Bei derartigen Federn, die eine kleine Federkonstante bzw. Federrate aufweisen, nimmt der für die Bodenhaftung des Rades maßgebliche Raddruck im Vergleich zu einer harten Federung ab. Diese Federauslegung hat zur Folge, dass beispielsweise beim Überfahren einer Bodenwelle die vom Rad an das Fahrwerk als Stoß weitergegebene Krafterhöhung entsprechend der geringeren Federrate vergleichsweise klein ist. Dagegen ist der sich einstellende Stoß bei einer hart ausgelegten Fahrzeugfeder entsprechend der großen Federrate vergleichsweise groß. Der Federweichheit des Federungssystems sind Grenzen gesetzt durch den zur Verfügung stehenden Einbauraum für den Einfederweg und den Ausfederweg sowie durch die sich bei weicher Federung einstellende größere Rollneigung des Fahrzeugaufbaus in Kurven.
- Als gattungsbildender Stand der Technik ist die
DE 10 2004 058 698 B3 an- anzusehen. Diese offenbart eine Einstellvorrichtung von Fahrzeugen, die eine Schraubendruckfeder einschließt, die über ein erstes Federende mittelbar einer Karosserie zugeordnet ist und mit einem zweiten Federende mit einer Radaufhängung und damit mit einem Rad des Fahrzeugs mittelbar verbunden ist, und die Schraubendruckfeder mit Ihren Federende jeweils an einem Federteller abgestützt ist. - Aus der
DE 10 2006 049 726 A1 ist eine Einstellvorrichtung bekannt, mit einer Schraubenfeder, bei der beide Federenden sich an einem Drehmechanismus abstützen. - Aus der
DE 37 07 085 A1 ist eine Radaufhängung bekannt, bei denen die Abstützpunkte einer Schraubendruckfeder gegenüber dem Fahrzeugaufbau und / oder gegenüber dem Radträger bzw. einer Lenkeranordnung translatorisch verschoben werden kann. Die Verschiebung erfolgt insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse der Federteller an denen die Druckfeder abgestützt ist. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs eine Einstellvorrichtung der Schraubendruckfeder zu realisieren, die eine Einleitung von Querkräften in Fahrwerkselemente unterbindet.
- Diese Problemstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Gemäß der in Anspruch 1 vorgestellten Lösung ist die Schraubendruckfeder mit einem Federende an einem Federteller abgestützt, der über einen Aktuator stufenlos verdreht bzw. eingestellt werden kann. Das weitere Federende stützt sich dagegen an einem Exzenterlager ab. Vorteilhaft ist der mit einem Aktuator in Verbindung stehende Federteller im Bereich der karosserieseitigen Abstützung der Schraubendruckfeder angeordnet. Das gegenüberliegende Exzenterlager ist an einem bodenseitig positionierten Radlenker zugeordnet. Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung bewirkt bei einer Verdrehung bzw. Einstellung der vorzugsweise C-förmig gestalteten Schraubendruckfeder eine lineare Bewegung des dem Exzenterlager zugeordneten Federendes. Vorteilhaft wird dabei die Schraubendruckfeder auf dem Federteller des Exzenterlagers genau zentrisch im Mittelpunkt geführt, wodurch ein seitliches Verschieben wirksam unterbunden ist und die gewünschte zentrische Kraftlinie der Schraubendruckfeder beibehalten werden kann. Gleichzeitig wird die nachteilige Übertragung von Seitenkräften bzw. Querkräften in die Fahrwerkselemente unterbunden bzw. auf ein Maß reduziert, welches keinen störenden Einfluss auf das Fahrwerk und damit das Fahrverhalten des Fahrzeuges nimmt.
- Eine Verstellung bzw. eine Verdrehung der Schraubendruckfeder über den Aktuator bewirkt eine Längenänderung der Schraubendruckfeder, wodurch eine weichere oder härtere Einstellung des Fahrwerks realisierbar ist. Außerdem nimmt die Einstellung unmittelbar Einfluss auf das Niveau des Fahrzeugs und damit auf die Bodenfreiheit des Fahrzeugs, wodurch die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung vorteilhaft auch in Geländefahrzeuge (SUV) eingesetzt werden kann.
- Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung wird bevorzugt in der Hinterradaufhängung eines Fahrzeugs eingesetzt, die unabhängig von der jeweiligen Position bzw. Einstellung keinen nachteiligen Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs nimmt.
- Ein bevorzugter Aufbau der Einstellvorrichtung schließt ein Exzenterlager ein, bestehend aus einer wälzgelagerten Trägerscheibe, die einen exzentrisch zu einer Mittelachse positionierten, für ein Wälzlager bestimmten Ansatz aufweist. Über das Wälzlager ist der Federteller drehbar angeordnet, an dem die Schraubendruckfeder mit einem Federende abgestützt ist.
- In vorteilhafter Weise wird als Aktuator für die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung ein Stellglied vorgesehen, das formschlüssig, vorzugsweise über ein Ritzel mit einem Zahnkranz eines Lagerings des Federtellers oder des Exzenterlagers zusammenwirkt. Der Aktuator ermöglicht eine stufenlose Verdrehung der Schraubendruckfeder.
- Zur Erzielung einer effektiven Verdrehung der Schraubendruckfeder bietet sich gemäß der Erfindung außerdem ein Planetengetriebe an. Der Aufbau sieht dazu eine Außenverzahnung an einem das Wälzlager umschließenden, mit dem Federteller zusammenwirkenden Blechmantel vor, die in eine Innenverzahnung eines dem Trägerteil zugeordneten Gehäuses eingreift. In die Innenverzahnung kann weiterhin ein Ritzel eingreifen, das mit dem Aktuator verbunden ist, über den die Verstellung erfolgt.
- Als Maßnahme zur Schaffung einer Baueinheit, die alle Bauteile des Exzenterlagers umfasst ist ein vorzugsweise spanlos aus Blech hergestellter Deckel vorgesehen. Der einerseits an dem Gehäuse und andererseits an dem Blechmantel fixierte Deckel bewirkt einen verliergesicherten Zusammenhalt aller Bauteile des Exzenterlagers, der den Transport sowie die Montage vereinfacht.
- Eine bevorzugte Einbaulage des Aktuators sieht vor, diesen karosserieseitig innerhalb der Schraubendruckfeder anzuordnen. Dadurch ergibt sich ein vorteilhaft von der Fahrbahn entferntere Einbaulage des Aktuators, der damit einer geringeren Verschmutzungsgefahr ausgesetzt ist. Außerdem ergibt sich durch die von den Windungen der Schraubendruckfeder umschlossene Aktuatoranordnung ein geschützter Einbau, der sich vorteilhaft auf den erforderlichen Bauraum der Einstellvorrichtung auswirkt. Für eine zwei Aktuatoren umfassende Einstellvorrichtung bietet es sich erfindungsgemäß weiterhin an, diese karosserieseitig und radlenkerseitig übereinstimmend innerhalb der Schraubendruckfeder zu positionieren.
- Zur Erzielung einer optimalen Verstellung umfasst die Fahrwerk-Einstellvorrichtung eine C-förmig gestaltete Schraubendruckfeder, die sich gleichzeitig positiv auf die Wirkung der Einstellvorrichtung auswirkt. Vorteilhaft ist eine derartig geformte Schraubendruckfeder so eingebaut, dass deren Formgebung die Fahrwerkseinstellung bzw. Verstellung mit Hilfe von Aktuatoren vereinfacht und verbessert.
- Figurenliste
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend beschrieben werden. Es zeigen:
-
1 den Aufbau einen erfindungsgemäßen, an einer Radaufhängung angeordneten Einstellvorrichtung; -
2 als Einzelteil eine C-förmig gestaltete Schraubendruckfeder; -
3 in einer Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Exzenterlager; -
4 in einem vergrößerten Maßstab ein Detail „Z“, gemäß der3 ; -
5 in einer Schnittansicht das Exzenterlager gemäß dem Verlauf5 -5 aus3 ; -
6 das Exzenterlager in einer Ansicht; -
7 die Draufsicht des Exzenterlagers; -
8 eine zu1 alternative Radaufhängung aus dem Stand der Technik, bei der beide Federenden der Schraubendruckfeder über ein Exzenterlager abgestützt sind; -
9 ein Detail eines Fahrwerksaufbaus, bei dem die Schraubendruckfeder vergleichbar der8 mit zwei Exzenterlagern zusammenwirkt. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
- Die
1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Radaufhängung1 eines PKW-Rades. Diese einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnete Radaufhängung1 umfasst zwei parallel zueinander angeordnete Radlenker2a ,2b , die einerseits gelenkig an einer Karosserie3 des ansonsten in1 nicht dargestellten Fahrzeugs angeordnet sind. Andererseits stellen die Radlenker2a ,2b eine Verbindung zu einem Achsschenkel4 her, an dem eine Rad5 geführt und über eine Radlagerung6 drehbar angeordnet ist. Zwischen einem abgewinkelten Schenkel7 der Karosserie3 und dem Radlenker2b ist eine Schraubendruckfeder8 angeordnet. Ein dem Radlenker2b zugeordnetes Federende9 der Schraubendruckfeder8 ist dabei über ein Exzenterlager10 abgestützt. Das dem Schenkel7 zugeordnete weitere Federende11 steht mit einem Federteller12 in Wirkverbindung. Die Anordnung der Schraubendruckfeder9 schließt weiterhin eine Einstellvorrichtung13 ein, die eine Verstellung bzw. Einstellung der Schraubendruckfeder8 ermöglicht. Zur Erzielung einer reibungsarmen Verstellung umfasst sowohl das Exzenterlager10 als auch der Federteller12 ein Wälzlager. Dem Federteller12 ist ein Aktuator14 zugeordnet, der bevorzugt über ein Ritzel formschlüssig in eine Verzahnung eines Stellrings des Federtellers12 eingreift und eine stufenlose Verdrehung der Schraubendruckfeder8 ermöglicht. Ausgehend von der in1 dargestellten Einbaulage kann durch Betätigung des Aktuators14 die Schraubendruckfeder8 verdreht werden, wodurch die gegenseitige exzentrische Abstützung des Federendes9 an dem Exzenterlager10 die Schraubendruckfeder8 in eine strichpunktiert dargestellte Position einstellbar ist. Diese eine lineare Verschiebung des Federendes9 auslösende Verdrehung der Schraubendruckfeder8 bewirkt gleichzeitig eine Längenänderung und damit unmittelbare Einflussnahme auf die Federkennlinie bzw. Federkonstante. Folglich kann mittels der Einstellvorrichtung13 unmittelbar Einfluss auf die Federcharakteristik und damit auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs genommen werden. - Die
2 zeigt als Einzelteil die C-förmig gestalte Schraubendruckfeder8 , die mit der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung13 zusammenwirkt. - Den Aufbau des erfindungsgemäßen Exzenterlagers
10 verdeutlicht die3 , die das Exzenterlager in einer Schnittdarstellung zeigt. Der Aufbau umfasst ein Gehäuse15 , in dem eine Trägerscheibe16 wälzgelagert um eine Mittelachse17 drehbar ist. Die Trägerscheibe16 bildet versetzt zur Mittelachse17 einen vorspringenden zur Aufnahme eines Wälzlager19 bestimmten Ansatzes18 . Ein den Ansatz umschließender Blechmantel20 steht mit einem Federteller21 in Verbindung, an dem das Federende9 der Schraubendruckfeder8 abgestützt ist. Ein sich einstellendes Maß „S“ zwischen der Mittelachse17 und einer Achse22 des Wälzlagers19 definiert die Exzentrizität des Exzenterlagers10 . Zur Schaffung einer verliergesicherten Anordnung aller Bauteile des Exzenterlagers10 und zur Erzielung einer Baueinheit ist ein aus Blech geformter Deckel23 vorgesehen, der wie in4 verdeutlicht, sowohl das Gehäuse15 als auch den Blechmantel20 umgreift und zumindest partiell mit abgewinkelten Borden24a ,24b in entsprechende Ausnehmungen des Gehäuse15 bzw. des Blechmantels20 eingreift. - Die
5 zeigt ein formschlüssiges Ineinandergreifen des Blechmantels20 und des Gehäuses15 . Dazu ist der Blechmantel20 mit einer Außenverzahnung25 versehen, die in eine entsprechende Innenverzahnung26 des Gehäuses15 eingreift. Die Innenverzahnung26 kann gleichfalls zum Eingriff eines in5 nicht abgebildeten, dem Aktuator14 zugeordneten Ritzels vorgesehen werden. Weiterhin verdeutlicht die5 den Aufbau bzw. das Zusammenwirken weiterer Einzelteile des Exzenterlagers10 . - In den
6 und7 ist das Exzenterlager10 in einer Vorderansicht bzw. der Draufsicht in einer Mittelstellung abgebildet. Im Einbauzustand ist das Exzenterlager10 über das Gehäuse15 mit dem Fahrwerk, d.h., beispielsweise einem in1 abgebildeten Radlenker2b lagefixiert verbunden. Bei einer gemäß den6 und7 ausgerichteten Lage des Federtellers21 gegenüber dem Gehäuse15 stellt sich die maximale Exzentrizität „S“ dar durch den Abstand zwischen der Mittelachse17 des Gehäuses15 und der Achse22 des Federtellers21 . Die Kraftwirkungslinie der Schraubendruckfeder 8 stimmt dabei mit der Mittelachse17 überein. Die maximale Verstellung des Federtellers21 gegenüber dem Gehäuse15 stellt sich bei einer Verdrehung des Federtellers21 um 180 Grad gegenüber der dargestellten Position, wodurch sich die Exzentrizität „S“ verdoppelt. - Die
8 zeigt die Radaufhängung1 mit einer Einstellvorrichtung27 , die alternativ im Vergleich zu1 aufgebaut ist und aus dem Stand der Technik bekannt ist. Übereinstimmende Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, zu deren Erläuterung sei auf die Beschreibung der1 verwiesen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf den abweichenden Aufbau. Danach ist jedem Federende9 ,11 der Schraubendruckfeder8 ein Exzenterlager10 zugeordnet. Die vorzugsweise übereinstimmend aufgebauten Exzenterlager10 sind synchron oder unabhängig voneinander über getrennte Aktuatoren14 einstellbar. Somit kann die Schraubendruckfeder8 in beliebige Stellungen gebracht werden, wodurch unmittelbar die Federlänge und / oder die Federkonstante beeinflußt werden kann. - Die
9 zeigt zwei Radlenker28 ,29 , zwischen denen eine Schraubendruckfeder8 eingesetzt ist, bei der beide Federenden über Exzenterlager10 an den Radlenkern 28,29 abgestützt sind. Von den über ein Gelenk30 verbundenen Radlenker28 ,29 ist einer beweglich und der weitere lagepositioniert. Durch die Verdrehung der Schraubendruckfeder8 mit Hilfe eines nicht abgebildeten Aktuators in einem Stellbereich der Exzentrizität „S“ verändert sich gleichzeitig ein Hebelarm „L“ zwischen dem Gelenk30 und einer Längsachse31 der Schraubendruckfeder8 . Durch diese Maßnahme kann unmittelbar Einfluss auf die Charakteristik der Fahrwerkdämpfung des Fahrzeugs genommen werden. - Alternativ zu der Anordnung gemäß
8 sind zur Verstellung der Exzenterlager10 gemäß9 , die Aktuatoren32 innerhalb der Schraubendruckfeder8 positioniert. Diese Anordnung bewirkt einen geschützten Einbau der Aktuatoren32 . Für Einstellvorrichtungen, die nur einen Aktuator32 einschließen, bietet es sich an, diesen karosserieseitig zu platzieren, wodurch dieser mit einem vergrößerten Abstand zur Fahrbahn angeordnet ist. Damit ist der Aktuator32 einer verringerten Verschmutzungsneigung ausgesetzt, was sich vorteilhaft auf die Funktion und die Lebensdauer des Aktuators32 auswirkt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Radaufhängung
- 2a
- Radlenker
- 2b
- Radlenker
- 3
- Karosserie
- 4
- Achsschenkel
- 5
- Rad
- 6
- Radlagerung
- 7
- Schenkel
- 8
- Schraubendruckfeder
- 9
- Federende
- 10
- Exzenterlager
- 11
- Federende
- 12
- Federteller
- 13
- Einstellvorrichtung
- 14
- Aktuator
- 15
- Gehäuse
- 16
- Trägerscheibe
- 17
- Mittelachse
- 18
- Ansatz
- 19
- Wälzlager
- 20
- Blechmantel
- 21
- Federteller
- 22
- Achse
- 23
- Deckel
- 24a
- Bord
- 24b
- Bord
- 25
- Außenverzahnung
- 26
- Innenverzahnung
- 27
- Einstellvorrichtung
- 28
- Radlenker
- 29
- Radlenker
- 30
- Gelenk
- 31
- Längsachse
- 32
- Aktuator
Claims (8)
- Einstellvorrichtung (13) von Fahrzeugen, die eine Schraubendruckfeder (8) einschließt, die über ein erstes Federende (11) mittelbar einer Karosserie (3) zugeordnet ist und mit einem zweiten Federende (9) mit einer Radaufhängung (1) und damit mit einem Rad (5) des Fahrzeugs mittelbar verbunden ist, und die Schraubendruckfeder (8) mit dem Federende (11) an einem Federteller (12) abgestützt ist, der mittels eines Aktuators (14) stufenlos verstellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Federende (9) über ein Exzenterlager (10) abgestützt ist.
- Einstellvorrichtung (13) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (13) für eine Hinterachse von Fahrzeugen bestimmt ist. - Einstellvorrichtung (13) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Exzenterlagers (10) ein Gehäuse (15) umfasst, in dem eine wälzgelagerte Trägerscheibe (16) angeordnet ist, die exzentrisch zu einer Mittelachse (17) einen vorstehenden, zur Aufnahme eines Wälzlagers (19) bestimmten Ansatz (18) bildet, wobei der Federteller (12) über das Wälzlager (19) verdrehbar ist. - Einstellvorrichtung (13) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) mittels eines formschlüssigen Eingriffsden Federteller (12) verstellt. - Einstellvorrichtung (13) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Federtellers (21) ein dem Federteller (21) zugeordneter Blechmantel (20) eine Außenverzahnung (25) aufweist, die mit einer Innenverzahnung (26) eines der Trägerscheibe (16) zugeordneten Gehäuses (15) in Eingriff steht. - Einstellvorrichtung (13) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung einer Baueinheit das Exzenterlagers (10) einen spanlos aus Blech hergestellten Deckel (23) umfasst, der einerseits an dem Gehäuse (15) und andererseits an Blechmantel (20) fixiert ist. - Einstellvorrichtung (!3) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (32) zumindest karosserieseitig so angeordnet ist, dass dieser von Windungen der Schraubendruckfeder (8) im Bereich des Federendes (11) umschlossen ist. - Einstellvorrichtung (13) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese eine C-förmig gestaltete Schraubendruckfeder (8) einschließt.
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