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Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug, mit zwei Längslenkern, einem sich zwischen den Längslenkern erstreckenden und mit diesen fest verbundenen Querträger, einer Lageranordnung, mittels welcher der aus den Längslenkern und dem Querträger gebildete Verbundlenkerkörper schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs gelagert ist, wenigstens einem Dämpfer, der einerseits mittels eines Dämpferlagers schwenkbar an dem Verbundlenkerkörper und andererseits an dem Fahrzeugaufbau gelagert ist, und wenigstens einem eine signalabgebende Komponente und eine signalsensierende Komponente umfassenden Höhenstandsensor, mittels welchem der Höhenstand des Fahrzeugaufbaus erfassbar ist, wobei eine erste der Komponenten an dem Verbundlenkerkörper oder an einem mit diesem fest verbundenen ersten Lagerteil des Dämpferlagers befestigt ist.
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Eine derartige Verbundlenkerachse ist aus der
DE 10 2006 003 622 A1 bekannt. Hierbei ist eine erste Komponente an dem Verbundlenker befestigt.
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Aus der
DE 10 2008 045 165 A1 ist ein Sensorsystem zur Steuerung einer Leuchtweiten- bzw. Niveauregulierung eines Fahrzeugs bekannt, bei dem an ein Achslager ein magnetisiertes oder magnetisierbares Element angeordnet ist, wodurch das Achslager als magnetischer Geber ausgebildet ist.
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Heutige Höhenstandsensoren für Fahrzeuge setzen sich aus einem Sensor und einem Anbindungsgestänge zusammen, wobei der Sensor wie ein Drehgeber funktioniert. Der Sensor wird üblicherweise karosserieseitig in der Nähe der Querlenker verbaut, wobei ein Hebel, der an der Drehachse des Sensors befestigt ist, über ein Gestänge mit dem Querlenker verbunden wird. Die Bewegungen des Querlenkers werden über diese Mechanik in eine Drehbewegung übersetzt, sodass es möglich ist, die Einfederung des Rades, die unter anderem durch die Bewegung des Querlenkers übertragen wird, zu messen. Der wesentliche Nachteil dieser Lösung besteht in dem aufwendigen Gestänge und dem damit verbundenem Bauraumbedarf sowie in der erhöhten Störanfälligkeit durch Steinschlag, Vereisung oder durch von dem Fahrwerk während der Fahrt eingezogene Äste.
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Die
DE 10 2006 061 976 A1 offenbart eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit einem Aufbau, einem Rad, wenigstens einem Lenker, mittels welchem das Rad mit dem Aufbau verbunden ist, einem Lager, mittels welchem der Lenker um zumindest eine Schwenkachse schwenkbar an dem Aufbau gelagert ist, an dem ein Innenteil des Lagers befestigt ist, und einer Winkelmessvorrichtung, mittels welcher eine Verschwenkung des Lenkers um die Schwenkachse relativ zu dem Aufbau erfassbar ist. Die Winkelmessvorrichtung weist ein als Signalgeber ausgebildetes Bauelement und ein als Sensor ausgebildetes Bauelement auf, wobei eines der Bauelemente außen am Lenker und das andere der Bauelemente an einer zum Aufbau ortsfesten Halterung im Abstand zum Lenker befestigt ist.
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Die
DE 44 29 856 C1 beschreibt eine Vorrichtung zum Erkennen des Fahrzeugniveaus, mit einer verschwenkbaren Sensoreinrichtung, wobei die Drehachse der Sensoreinrichtung konzentrisch zu einer Lenkerachse, um welche der Lenker einer Radaufhängung beim Ein- und Ausfedern verschwenkbar ist, angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung umfasst einen Magneten und einen magnetfeldempfindlichen Sensor.
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Diese Lösungen sind in Einzelradaufhängungen gut einsetzbar, für Verbundlenkerachsen aber nicht optimal, da diese lediglich Längslenker aufweisen, die über einen torsionsweichen Querträger miteinander verbunden sind. Insbesondere können sich in den beiden Lagern, mit denen die Verbundlenkerachse am Fahrzeugaufbau befestigt ist, Einflüsse beider Längslenker überlagern, was zu Ungenauigkeiten bei der Erkennung des Höhenstandniveaus führen kann.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verbundlenker der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass bei geringem Bauraumbedarf eine relativ genaue Erfassung des Höhenstands möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug umfasst zwei Längslenker, einen sich zwischen den Längslenkern erstreckenden und mit diesen fest verbundenen Querträger, eine Lageranordnung, mittels welcher der aus den Längslenkern und dem Querträger gebildete Verbundlenkerkörper schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs gelagert ist, wenigstens einen Dämpfer, der einerseits mittels eines Dämpferlagers schwenkbar an dem Verbundlenkerkörper und andererseits an dem Fahrzeugaufbau gelagert ist, und wenigstens einen eine signalabgebende Komponente und eine signalsensierende Komponente aufweisenden Höhenstandsensor, mittels welchem der Höhenstand des Fahrzeugaufbaus erfassbar ist, wobei eine erste der Komponenten an dem Verbundlenkerkörper oder an einem mit diesem fest verbundenen ersten Lagerteil des Dämpferlagers und eine zweite der Komponenten an dem Dämpfer befestigt ist.
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Bei einer Änderung des Höhenstands des Fahrzeugaufbaus ändert sich die Ausrichtung des Dämpfers relativ zu dem Verbundlenkerkörper und/oder dem ersten Lagerteil, wobei diese Ausrichtungsänderung mittels des Höhenstandsensors erfassbar ist. Da das Dämpferlager bevorzugt in enger räumlicher Nähe zu einem Fahrzeugrad angeordnet ist, kann der Höhenstand des Fahrzeugaufbaus relativ genau bestimmt werden. Der Höhenstandsensor ist insbesondere in enger räumlicher Nähe zum Dämpferlager angeordnet, mittels welchem der Dämpfer an dem Verbundlenkerkörper gelagert ist.
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Der Dämpfer umfasst bevorzugt ein mit einem zweiten Lagerteil des Dämpferlagers fest verbundenes erstes Dämpferbauteil, an dem die zweite Komponente befestigt ist. Das erste Dämpferbauteil ist vorzugsweise in seiner Länge unveränderlich. Bevorzugt umfasst der Dämpfer ein an dem Fahrzeugaufbau gelagertes zweites Dämpferbauteil, welches unter Veränderung der Länge des Dämpfers relativ zu dem ersten Dämpferbauteil bewegbar ist. Vorzugsweise ist das zweite Dämpferbauteil in seiner Länge unveränderlich. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung greift eines der Dämpferbauteile in das andere Dämpferbauteil ein und ist relativ zu diesem in Längsrichtung des Dämpfers bewegbar. Das erste Dämpferbauteil ist bevorzugt ein Dämpferrohr. Das zweite Dämpferbauteil umfasst bevorzugt einen in dem ersten Dämpferbauteil verschiebbar angeordneten Kolben und eine mit diesem fest verbundene Kolbenstange, die sich aus dem ersten Dämpferbauteil heraus erstreckt.
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Bevorzugt ist wenigstens eine Fahrzeugfeder vorgesehen, über welche der Verbundlenkerkörper an dem Fahrzeugaufbau abgestützt ist. Die Fahrzeugfeder kann mit dem Dämpfer zu einer Feder-Dämpfer-Einheit kombiniert sein. Bevorzugt ist die Fahrzeugfeder aber separat von dem Dämpfer angeordnet.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Dämpfer mittels des Lagers schwenkbar an einem ersten der Längslenker gelagert. Bevorzugt ist das erste Lagerteil an dem ersten Längslenker befestigt, insbesondere starr mit diesem verbunden. Vorzugsweise ist die erste Komponente an dem ersten Längslenker oder an dem ersten Lagerteil befestigt.
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Die beiden Lagerteile des Dämpferlagers sind insbesondere relativ zueinander drehbar, bevorzugt um eine Drehachse, die mit der Schwenkachse zusammenfällt, um welche der Dämpfer mittels des Dämpferlagers schwenkbar an dem Verbundlenkerkörper oder ersten Längslenker gelagert ist. Vorzugsweise sind die beiden Lagerteile konzentrisch angeordnet. Das erste Lagerteil bildet bevorzugt ein Innenteil des Dämpferlagers. Das zweite Lagerteil bildet bevorzugt ein das erste Lagerteil umgebendes oder umringendes Außenteil des Lagers. Vorzugsweise umfasst das Dämpferlager einen Elastomerkörper, der zwischen dem Innenteil und dem Außenteil angeordnet ist, sodass das Dämpferlager ein Elastomerlager bildet.
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Der Höhenstandsensor und somit auch die beiden Komponenten sind insbesondere außerhalb des Dämpferlagers angeordnet. Bevorzugt ist die erste Komponente an dem Verbundlenkerkörper oder ersten Längslenker oder an dem ersten Lagerteil unter Zwischenschaltung einer die erste Komponente tragenden Halterung befestigt. Somit ist es möglich, die beiden Komponenten in enger räumlicher Nähe anzuordnen. Bevorzugt ist ein sich zwischen den beiden Komponenten erstreckender Dichtungsbalg vorgesehen, sodass die Komponenten vor Schmutz, Wasser und anderen äußeren Einflüssen geschützt sind.
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Das Messprinzip des Höhenstandsensors basiert darauf, dass sich durch eine Veränderung der Lage der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente ein von der signalabgebenden Komponente abgegebenes Signal am Ort der signalsensierenden Komponente ändert, welche das Signal erfassen kann. Da eine Höhenstandänderung des Fahrzeugaufbaus mit einer Änderung der Ausrichtung des Dämpfers relativ zu dem Verbundlenkerkörper und/oder dem ersten Lagerteil verbunden ist, wird durch eine Höhenstandänderung auch die Lage der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente geändert. Somit bildet das Signal am Ort der signalsensierenden Komponente ein Maß für den aktuellen Höhenstand des Fahrzeugaufbaus.
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Bevorzugt ist die erste Komponente durch die signalsensierende Komponente und die zweite Komponente durch die signalabgebende Komponente gebildet. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die signalsensierende Komponente einen oder wenigstens einen magnetfeldempfindlichen Sensor und die signalabgebende Komponente einen oder wenigstens einen Magneten. Das von der signalabgebenden Komponente abgegebene Signal entspricht somit dem von dem Magneten abgegebenen Magnetfeld. Bevorzugt ist der Magnet ein Permanentmagnet, sodass keine elektrischen Leitungen zu der signalabgebenden Komponente verlegt werden müssen. Alternativ kann der Magnet aber auch als Elektromagnet ausgebildet sein.
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Der Höhenstand charakterisiert insbesondere den Abstand des Fahrzeugaufbaus zur Fahrbahn in Fahrzeughochrichtung. Durch eine Einfederung der Fahrzeugräder wird der Höhenstand verringert, und durch eine Ausfederung der Fahrzeugräder wird der Höhenstand vergrößert. Der Höhenstand wird auch als Fahrzeugniveau bezeichnet.
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An jedem der Längslenker ist bevorzugt ein Fahrzeugrad um eine Raddrehachse drehbar gelagert. Jedes der Räder sitzt vorzugsweise um die jeweilige Raddrehachse drehbar an einem Radträger, der mit dem jeweiligen Längslenker fest verbunden oder einstückig ausgebildet ist. Bevorzugt ist an jedem der Längslenker ein Dämpfer schwenkbar gelagert, der im Abstand zu dem jeweiligen Längslenker am Fahrzeugaufbau gelagert ist. Ferner ist vorzugsweise jeder der Längslenker über eine Fahrzeugfeder am Fahrzeugaufbau abgestützt.
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Die Längslenker sind bevorzugt torsions- und biegesteif ausgebildet. Der Querträger ist vorzugsweise biegesteif und torsionsweich ausgebildet. Der Querträger dient somit gleichzeitig als Stabilisator für die Verbundlenkerachse und umfasst vorzugsweise die Funktionalität einer Torsionsfeder. Die Lageranordnung, mittels welcher der Verbundlenkerkörper schwenkbar am Fahrzeugaufbau gelagert ist, umfasst bevorzugt zwei Elastomerlager.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Ermittlung des Höhenstands eine Messung der Relativbewegung zwischen Dämpfer und Verbundlenkerkörper eingesetzt. Bevorzugt wird hierzu ein Magnet als Maßverkörperung an dem Dämpferrohr befestigt, wohingegen der magnetfeldempfindliche Sensor an dem Innenteil des Dämpferlagers oder an der Verbundlenkerachse mittels einer Halterung befestigt wird. Das Innenteil des Dämpferlagers bildet insbesondere einen Innenring. Die Halterung ist vorzugsweise als Blech ausgebildet und kann auch als Adapterblech bezeichnet werden. Durch die kinematische Lagerung des Dämpfers erfolgt bei Federvorgängen eine Relativbewegung zwischen dem Dämpfer und dem Sensor. Etwaige Störbewegungen, die durch Lasten längs der Dämpferachse das Dämpferlager radial verformen, beeinflussen bei dieser Anordnung das Sensorsignal nicht oder nicht wesentlich. Der Bereich zwischen Magnet und Sensor wird insbesondere über einen Dichtungsbalg gegen eindringende Partikel geschützt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine Verbundlenkerachse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine perspektivische Ansicht des in 1 mit A gekennzeichneten Bereichs,
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3 eine perspektivische Ansicht des in 2 mit B gekennzeichneten Bereichs und
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4 eine schematische Seitenansicht des in 1 mit A gekennzeichneten Bereichs im eingefederten und im ausgefederten Zustand.
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Aus 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Verbundlenkerachse 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei zwei sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x erstreckende Längslenker 2 und 3 mittels eines sich in Fahrzeugquerrichtung y erstreckenden Querträgers 4 miteinander verbunden sind. Die Fahrzeughochrichtung ist mit z bezeichnet.
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Mit dem Längslenker 2 ist ein Radträger 5 fest verbunden, an dem ein Fahrzeugrad 6 um eine Raddrehachse 7 drehbar gelagert ist. Ferner ist mit dem Längslenker 3 ein Radträger 8 fest verbunden, an dem ein Fahrzeugrad 9 um eine Raddrehachse 10 drehbar gelagert ist. Die aus den Längslenkern 2 und 3 und dem Querträger 4 gebildete Verbundlenkerbaugruppe ist mittels einer Lageranordnung um eine in Fahrzeugquerrichtung y verlaufende Schwenkachse 11 schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau 12 eines Fahrzeugs gelagert. Die Lageranordnung umfasst zwei Elastomerlager 13 und 14, wobei das Elastomerlager 13 an dem Längslenker 2 und das Elastomerlager 14 an dem Längslenker 3 vorgesehen ist.
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Im Bereich des Fahrzeugrads 6 sind mit dem Längslenker 2 eine Fahrzeugfeder 15 und ein Dämpfer 16 verbunden, wobei sich die Feder 15 und der Dämpfer 16 im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung z erstrecken und im Abstand zu dem Längslenker 2 an dem Fahrzeugaufbau 12 gelagert sind. Ferner sind im Bereich des Fahrzeugrads 9 mit dem Längslenker 3 eine Fahrzeugfeder 17 und ein Dämpfer 18 verbunden, wobei sich die Feder 17 und der Dämpfer 18 im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung z erstrecken und im Abstand zu dem Längslenker 3 an dem Fahrzeugaufbau 12 gelagert sind.
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Aus 2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 mit A gekennzeichneten Bereichs der Verbundlenkerachse 1 dargestellt, wobei ein mit B gekennzeichneter Bereich zusätzlich vergrößert dargestellt ist. Der Bereich B ist in Einzeldarstellung auch aus 3 ersichtlich.
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Der Dämpfer 16 umfasst ein als Dämpferrohr ausgebildetes erstes Dämpferbauteil 19, welches mittels eines Dämpferlagers 20 um eine Schwenkachse 28 schwenkbar an dem Längslenker 2 gelagert ist. Ferner ist an dem Lenker 2 eine Aufnahme 22 für die Fahrzeugfeder 15 vorgesehen, die in 2 nicht dargestellt ist. Der Dämpfer 16 umfasst ein zweites Dämpferbauteil 23, welches in dem Dämpferrohr 19 in einer Längsrichtung 24 des Dämpfers 16 verschiebbar angeordnet ist, sodass der Dämpfer 16 in seiner Länge variierbar ist. Das zweite Dämpferbauteil 23 ist mittels eines oberen Dämpferlagers 21 (siehe 4) an dem Fahrzeugaufbau 12 gelagert.
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Das Dämpferlager 20 ist als Elastomerlager ausgebildet und umfasst ein Innenteil 25, welches von einem Außenteil 26 umringt ist. In dem als Hülse ausgebildeten Außenteil 26 sitzt ein Elastomerkörper 27, der das Innenteil 25 umringt und dieses mit dem Außenteil 26 verbindet. Schwenkt der Verbundlenkerkörper um die Schwenkachse 11, so ändert sich die Länge des Dämpfers 16. Ferner schwenkt das Dämpferrohr 19 um die Schwenkachse 28 relativ zu dem Längslenker 2. Da das Innenteil 25 starr an dem Längslenker 2 festgelegt ist, schwenkt das Dämpferrohr 19 auch relativ zu dem Innenteil 25 um die Schwenkachse 28.
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An dem Dämpferrohr 19 ist mittels einer Schelle 29 ein Permanentmagnet 30 befestigt, wobei anstelle der Schelle 29 auch ein anderes geeignetes Befestigungsmittel zur Befestigung des Magneten 30 an dem Dämpferrohr 19 eingesetzt werden kann. Der Magnet 30 ist lediglich schematisch angedeutet, da er von einem Dichtungsbalg 34 verdeckt ist. An dem Innenteil 25 ist eine vorzugsweise aus Blech gebildete Halterung 31 befestigt, die einen magnetfeldempfindlichen Sensor 32 trägt, der dem Magneten 30 gegenüberliegend angeordnet ist. Alternativ kann die Halterung 31 auch direkt an dem Längslenker 2 befestigt sein. Da bei einem Verschwenken des Verbundlenkerkörpers um die Schwenkachse 11 das Dämpferrohr 19 um die Schwenkachse 28 schwenkt, ändert sich auch die relative Lage des Magneten 30 zu dem Sensor 32. Diese Lageänderung ist mittels des Sensors 32 erfassbar und an eine schematisch dargestellte Auswerteeinrichtung 33 (siehe 1) als Information abgebbar. Der Dichtungsbalg 34 erstreckt sich zwischen dem Magneten 30 und dem Sensor 32 und dient als Schutz vor Verunreinigungen und Feuchtigkeit.
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Aus 4 ist eine schematische Seitenansicht des in 1 mit A gekennzeichneten Bereichs ersichtlich, wobei der Längslenker 2 und der Dämpfer 16 bei unterschiedlichen Höhenständen des Fahrzeugaufbaus 12 dargestellt sind. Eine Referenzlage ist dabei mit R gekennzeichnet. Erfolgt gegenüber der Referenzlage R eine Einfederung des Fahrzeugrads 6, schwenkt der Längslenker 2 nach oben, sodass sich der Dämpfer 16 verkürzt, wobei die Lage des Dämpferlagers 20 im eingefederten Zustand mit I gekennzeichnet ist. Bei einer Ausfederung des Fahrzeugrads 6 schwenkt der Längslenker 2 nach unten, sodass sich der Dämpfer 16 verlängert, wobei die Lage des Dämpferlagers 20 im ausgefederten Zustand mit II gekennzeichnet ist. Der Winkel α zwischen dem Dämpfer 16 und dem Längslenker 2 ändert sich in Abhängigkeit vom Höhenstand, sodass α in den Zuständen I und II unterschiedlich ist. Der Winkel α liefert somit Informationen über den aktuellen Höhenstand des Fahrzeugaufbaus. Mittels des den Magneten 30 und den Sensor 32 umfassenden Höhenstandsensors wird der Winkel α erfasst, sodass der Höhenstandsensor als Winkelmesseinrichtung ausbildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbundlenkerachse
- 2
- Längslenker
- 3
- Längslenker
- 4
- Querträger
- 5
- Radträger
- 6
- Fahrzeugrad
- 7
- Raddrehachse
- 8
- Radträger
- 9
- Fahrzeugrad
- 10
- Raddrehachse
- 11
- Schwenkachse
- 12
- Fahrzeugaufbau
- 13
- Elastomerlager
- 14
- Elastomerlager
- 15
- Fahrzeugfeder
- 16
- Dämpfer
- 17
- Fahrzeugfeder
- 18
- Dämpfer
- 19
- erstes Dämpferbauteil/Dämpferrohr
- 20
- (unteres) Dämpferlager
- 21
- oberes Dämpferlager
- 22
- Aufnahme für Fahrzeugfeder
- 23
- zweites Dämpferbauteil
- 24
- Längsrichtung des Dämpfers
- 25
- Innenteil des Dämpferlagers
- 26
- Außenteil des Dämpferlagers
- 27
- Elastomerkörper des Dämpferlagers
- 28
- Schwenkachse des Dämpferlagers
- 29
- Schelle
- 30
- Magnet
- 31
- Halterung
- 32
- Sensor
- 33
- Auswerteeinrichtung
- 34
- Dichtungsbalg
