DE102008060477B4

DE102008060477B4 - Anordnung zur Niveauregulierung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008060477B4
Application number: DE200810060477
Authority: DE
Inventors: Thomas Fucks
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2028-12-06
Also published as: DE102008060477A1

Abstract

Anordnung zur Niveauregulierung eines Fahrzeuges bestehend aus zumindest einem Feder-Dämpfungselement (1), das zur Verbindung zumindest eines Fahrzeugrades mit einem Fahrzeugaufbau (2) vorgesehen ist, bei der das Feder-Dämpfungselement (1) zumindest eine zwischen einem oberen und unteren Federteller (4.5) verspannte Feder (3) und einen von der Feder (3) teilweise umschlossenen Schwingungsdämpfer (6) bestehend aus einem Dämpferrohr (6.1) und einer Kolbenstange (6.2) aufweist und bei der der außerhalb der Feder (3) befindliche freie Endabschnitt (6.21) der Kolbenstange (6.2) mit dem Fahrzeugaufbau (2) verbunden ist, wobei die Kolbenstange (6.2) zur Niveauregulierung des Fahrzeuges um ihre Längsachse (LA) motorisch antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Federteller (4) gegenüber der Kolbenstange (6.2) um deren Längsachse (LA) drehbar gelagert ist, und dass im freien Endabschnitt (6.21) der Kolbenstange (6.2) ein gewindespindelartiger Abschnitt (7) vorgesehen ist, der mit einem mit dem Fahrzeugaufbau (2) verbundenen Spindelmutterelement (8) zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Niveauregulierung eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Räder eines Fahrzeuges werden üblicherweise über jeweils ein Feder-Dämpfungselement direkt oder indirekt mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, um hierdurch eine Federung des Fahrzeuges und somit ein sicheres und komfortables Fahrverhalten zu gewährleisten.
Ein Feder-Dämpfungselement weist hierzu beispielsweise zumindest eine zwischen einem oberen und unteren Federteller verspannte Feder und einen von der Feder teilweise umschlossenen vorzugsweise hydraulischen Schwingungsdämpfer bestehend aus einem Dämpferrohr und einer Kolbenstange auf, wobei überlicherweise der außerhalb der Feder befindliche freie Endabschnitt bzw. das freie Ende der Kolbenstange mit dem Fahrzeugaufbau verbunden und die Kolbenstange zur Niveauregulierung des Fahrzeuges um ihre Längsachse motorisch antreibbar ist. Das Feder-Dämpfungselement legt hierbei u. a. das jeweilige Fahrzeugniveau, d. h. den Abstand zwischen Fahrzeugunterboden und Untergrund bzw. Fahrbahn fest.
Systeme zur Regulierungen des Fahrzeugniveaus sind in der Praxis hinlänglich bekannt. Diese dienen beispielsweise zum Konstanthalten des Fahrzeugniveaus bei verschiedenen Beladungszuständen oder zur Regulierung der Bodenfreiheit des Fahrzeuges zum Befahren von unebenen Untergrundverhältnissen, beispielsweise im unbefestigten Gelände.
Hierzu werden häufig Feder-Dämpfungselemente vorgesehen, die pneumatisch oder hydraulisch höhenverstellbar sind. Diese verhindern beispielsweise ein Aufsetzen der Karosserie eines Fahrzeuges beim Überfahren von Hindernissen. Nachteilig erfordern derartige pneumatisch und hydraulisch höhenverstellbare Feder-Dämpfungselemente das Vorsehen einer Vielzahl von Zusatzaggregaten wie beispielsweise Pumpen, Ventile etc. und weisen daher einen schlechten Wirkungsgrad auf.
In zunehmenden Maße werden derartige Niveauregulierungen von Fahrzeugen auch zur aktiven Beeinflussung der Fahrdynamik eingesetzt, und zwar zur Stabilisierung eines Fahrzeugaufbaus gegenüber dynamischen Nick- und/oder Wankbewegungen des Fahrzeuges. Aus der DE 101 44 111 A1 ist beispielsweise ein elektromechanisches Niveauregulierungssystem bekannt, bei dem der obere Federteller eines Feder-Dämpfungselementes eines Fahrzeugfahrwerks mittels eines Elektroantriebs gegenüber dem Fahrzeugaufbau verstellbar ist, indem der Elektroantrieb einen mit dem oberen Federteller verbundenen Gewindeantrieb betätigt. Derartige elektromechanische Systeme zur Niveauregulierung sind bereits dynamisch einsetzbar.
Aus der gattungsbildenden EP 1 829 718 A1 ist im Rahmen einer Radaufhängung eines Fahrzeugs ein hydraulischer Dämpfer bekannt, der zwischen einem elektromotorischen Aktuator und einem Radbefestigungsteil angeordnet ist, wobei eine Abdeckhülse für eine Abdichtung für eine Kolbenstange des Dämpfers vorgesehen ist, die Abdeckhülse fest mit einem Gehäuse für den Dämpfer verbunden ist, an der Abdeckhülse ein unterer Federteller befestigt ist und ein oberer Federteller fest mit einem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Zwischen oberem und unterem Federteller ist eine Feder angeordnet.
Ausgehend vom dargelegten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Niveauregulierung eines Fahrzeuges anzugeben, welche im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen einen hohen Wirkungsgrad und eine technisch einfache, kompakte Bauweise aufweist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass der obere Federteller gegenüber der Kolbenstange des Feder-Dämpfungselementes um deren Längsachse drehbar gelagert ist und im freien Endabschnitt der Kolbenstange ein gewindespindelartiger Abschnitt vorgesehen ist, der mit einem mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Spindelmutterelement zusammenwirkt. Besonders vorteilhaft ist die Kolbenstange des Feder-Dämpfungselementes somit sowohl translatorisch als auch rotatorisch beweglich am Fahrzeugaufbau befestigt und weist in ihrem nach außen, in Richtung des Fahrzeugaufbaus abstehenden Bereich einen gewindespindelartigen Abschnitt auf, der mit einer am Fahrzeugaufbau vorgesehenen Spindelmutter zusammenwirkt. Die beschriebene Lösung ist technisch einfach realisierbar und weist einen hohen Wirkungsgrad auf.
Weiterhin vorteilhaft ist der gewindespindelartige Abschnitt durch ein in die Außenfläche des freien Endabschnittes der Kolbenstange eingebrachtes Gewinde gebildet.
Vorteilhaft ist durch eine Drehung der Kolbenstange um ihre Längsachse der Abstand zwischen dem das Spindelmutterelement aufnehmenden Abschnitt des Fahrzeugaufbaus und dem oberen Federteller variierbar, und dadurch eine elektromechanische Steuerung des Fahrzeugniveaus möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
In der Figur ist beispielhaft ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung zur Niveauregulierung eines Fahrzeuges dargestellt.
Die Anordnung weist zumindest ein Feder-Dämpfungselement 1 auf, dass zur Verbindung eines nicht in der Figur dargestellten Fahrzeugrades mit dem Aufbau bzw. der Karosserie des Fahrzeuges 2 vorgesehen ist. Überlicherweise besitzt ein Fahrzeug zumindest vier derartiger Anordnungen zur Niveauregulierung, die vorzugsweise unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Das Feder-Dämpfungselement 1 besteht zumindest aus einer Feder 3, beispielsweise einer Wendelfeder, die zwischen einem oberen und unteren Federteller 4, 5 verspannt ist. Das Feder-Dämpfungselement 1 weist ferner einen von der Feder 3 zumindest teilweise umschlossenen Schwingungsdämpfer 6 bestehend aus einem Dämpferrohr 6.1 und einer Kolbenstange 6.2 auf.
Das Dämpferrohr 6.1 des Schwingungsdämpfers 6 ist beispielsweise durch eine Öffnung des unteren Federtellers 5 geführt und steht nach unten entlang der Längsachse LA des Schwingungsdämpfers 6 von dem unteren Federteller 5 ab.
Das in der Figur nicht dargestellte freie Ende des Dämpferrohrs 6.1 ist vorzugsweise mit einem Radträger zur Aufnahme eines Fahrzeugrades verbunden. Hierbei ist das untere Federteller 5 an dem Dämpferrohr 6.1 des Schwingungsdämpfers 6 lagegesichert befestigt.
Das Dämpferrohr 6.1 ist zur Aufnahme der Kolbenstange 6.2 ausgebildet, d. h. zur Abfederung von auf das Feder-Dämpfungselement 1 einwirkenden Stößen taucht die Kolbenstange 6.2 in des Dämpferrohr 6.1 ein. Ferner ist die Kolbenstange 6.2 drehbar um ihre Längsachse LA im oberen Federteller 4 gelagert, und zwar mittels einer Lagereinheit 4.1, beispielsweise mittels einem Kugel-, Rollen- oder Nadellager, welches konzentrisch zur Langsachse LA im oberen Federteller 4 vorgesehen ist.
Das unter Federteller 5 ist hierbei zur Aufnahme des zum Dämpferrohr 6.1 gewandten freien Endes 3.1 der Feder 3 ausgebildet ist und das gegenüberliegende, zum Aufbau bzw. der Karosserie des Fahrzeuges 2 gerichtete freie Ende 12 der Feder 3 wird im oberen Federteller 4 aufgenommen. Somit ist die Feder 3 zwischen dem oberen und unteren Federteller 4, 5 verspannt.
Der außerhalb der Feder 3 befindliche bzw. der über den oberen Federteller 4 entlang der Längsachse LA verlaufende, freie Endabschnitt 6.21 der Kolbenstange 6.2 ist mit dem Fahrzeugaufbau 2 verbunden, und zwar weist der freie Endabschnitt 6.21 der Kolbenstange 6.2 ein gewindespindelartiger Abschnitt 7 auf, der mit einem mit dem Fahrzeugaufbau 2 verbundenen Spindelmutterelement 8 zusammenwirkt. Der gewindespindelartige Abschnitt 7 wird beispielsweise aus der Oberfläche der Kolbenstange 6.2 ausgedreht.
Das Spindelmutterelement 8 ist beispielsweise durch eine im Querschnitt kreisförmige Rohrhülse gebildet, welche durch eine Öffnung der Fahrzeugkarosserie 2 und aufgrund eines flanschartigen Endabschnittes vor einem Durchrutschen gesichert ist. Der flanschartige Endabschnitt ist vorzugsweise mit der Fahrzeugkarosserie 2 fest oder lösbar verbunden. Zur translatorischen Führung des gewindespindelartige Abschnittes 7 im Spindelmutterelement 8 weist dieses eine Durchführungsöffnung mit in den gewindespindelartigen Abschnitt 7 eingreifenden Kugelelementen auf. Die Mittelachse des Spindelmutterelementes 8 verläuft im montierten Zustand achsgleich mit der Längsachse LA der Kolbenstange.
Aufgrund des gewindespindelartigen Abschnittes 7 des freien Endabschnittes 6.21 erfährt die Kolbenstange 6.2 eine Führung entlang der Längsachse LA durch das Spindelmutterelement 8, und zwar derart, dass bei einer Drehung der Kolbenstange 6.2 um ihre Längsachse LA der Abstand D zwischen dem das Spindelmutterelement 8 aufnehmenden Abschnitt des Fahrzeugaufbaus bzw. der Fahrzeugkarosserie 2 und dem oberen Federteller 4 variiert wird. Hierdurch wird eine Niveauregulierung des Fahrzeuges möglich.
Zur Niveauregulierung ist die Kolbenstange 6.2 um ihre Längsachse LA motorisch antreibbar, und zwar mittels einer mit einem elektrischen Antriebseinheit (nicht in der Figur dargestellt) zusammenwirkenden Antriebsmechanik 9.
Die Antriebsmechanik 9 besteht beispielsweise aus einem am freien Ende 6.22 der Kolbenstange 6.2 vorgesehenen ersten Zahnrad 9.1, welches mit einem durch die elektrische Antriebseinheit angetriebenen zweiten Zahnrad 9.2 oder alternativ mit einer Antriebsschnecke 9.3 zusammenwirkt und die Drehbewegung der elektrischen Antriebseinheit in eine Drehbewegung der Kolbenstange 6.2 um die Längsachse LA umsetzt. Das erste und zweite Zahnrad 9.1, 9.2 können hierbei zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem oberen Federteller 4 und der Unterseite des Spindelmutterelementes 8 eine den freien Endabschnitt 6.21 zumindest teilweise konzentrisch umschließende, beispielsweise ziehharmonikaartige Schutzummantelung 10 vorgesehen.
Bei der vorausgehend beschriebenen Anordnung lässt sich die Kolbenstange 6.2 im Dämpfungsrohr frei drehen, oder in anderen Worten der Dämpferkolben ist im Stoßdämpfer frei drehbar, wobei in anderen Ausführungsformen die Anordnung auch derart ausgebildet sein kann, dass die Kolbenstange 6.2 sich in einem weiteren Kolben des Stoßdämpfers frei drehen lässt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Feder-Dämpfungselement
2: Fahrzeugaufbau bzw. Fahrzeugkarosserie
3: Feder
3.1: oberes freies Ende der Feder
3.2: unteres freies Ende der Feder
4: oberes Federteller
4.1: Lagereinheit
5: unteres Federteller
6: Schwingungsdämpfer
6.1: Dämpfungsrohr
6.2: Kolbenstange
6.21: freier Endabschnitt
6.22: freies Ende
7: spindelartiger Abschnitt
8: Spindelmutterelement
9: Antriebsmechanik
9.1: erstes Zahnrad
9.2: zweites Zahnrad
9.3: Antriebsschnecke
10: Schutzummantelung
D: Abstand
LA: Längsachse

Claims

Anordnung zur Niveauregulierung eines Fahrzeuges bestehend aus zumindest einem Feder-Dämpfungselement (1), das zur Verbindung zumindest eines Fahrzeugrades mit einem Fahrzeugaufbau (2) vorgesehen ist, bei der das Feder-Dämpfungselement (1) zumindest eine zwischen einem oberen und unteren Federteller (4.5) verspannte Feder (3) und einen von der Feder (3) teilweise umschlossenen Schwingungsdämpfer (6) bestehend aus einem Dämpferrohr (6.1) und einer Kolbenstange (6.2) aufweist und bei der der außerhalb der Feder (3) befindliche freie Endabschnitt (6.21) der Kolbenstange (6.2) mit dem Fahrzeugaufbau (2) verbunden ist, wobei die Kolbenstange (6.2) zur Niveauregulierung des Fahrzeuges um ihre Längsachse (LA) motorisch antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Federteller (4) gegenüber der Kolbenstange (6.2) um deren Längsachse (LA) drehbar gelagert ist, und dass im freien Endabschnitt (6.21) der Kolbenstange (6.2) ein gewindespindelartiger Abschnitt (7) vorgesehen ist, der mit einem mit dem Fahrzeugaufbau (2) verbundenen Spindelmutterelement (8) zusammenwirkt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gewindespindelartige Abschnitt (7) durch ein in die Außenfläche des freien Endabschnitts (6.21) der Kolbenstange (6.2) eingebrachtes Gewinde gebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Drehung der Kolbenstange (6.2) um ihre Längsachse (LA) der Abstand (D) zwischen dem das Spindelmutterelement (8) aufnehmenden Abschnitt des Fahrzeugaufbaus (2) und dem oberen Federteller (4) variierbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Federteller (4) eine konzentrisch um die Längsachse (LA) vorgesehene Lagereinheit (4.1) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (4.1) durch ein Kugel-, Rollen- oder Nadellager gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Federteller (5) lagegesichert mit dem Dämpferrohr (6.1) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (3) als Wendelfeder ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelmutterelement (8) durch eine im Querschnitt kreisförmige Rohrhülse gebildet ist, welche einen flanschartigen Endabschnitt aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelmutterelement (8) zur translatorischen Führung des gewindespindelartigen Abschnittes (7) der Kolbenstange (6.2) im Spindelmutterelement (8) eine Durchführungsöffnung mit in den gewindespindelartigen Abschnitt (7) eingreifenden Kugelelementen aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum motorischen Antrieb der Kolbenstange (6.2) an deren freiem Ende (6.22) eine Antriebsmechanik (9) vorgesehen ist, die über einen elektrische Antriebseinheit antreibbar ist.