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Die Erfindung betrifft eine Achse für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Lenker und/oder zumindest einen Querlenker, insbesondere eine Querblattfeder, und zwei Radträger, die mit den Lenkern und/oder mit dem Querlenker jeweils verbunden sind, wobei die zumindest zwei Lenker über jeweils ein erstes Lager und/oder der zumindest eine Querlenker über zwei zweite Lager an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs lagerbar sind.
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Auch befasst sich die Erfindung mit einem Fahrzeug, welches eine solche Achse aufweist.
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Um einen Aufbau des Kraftfahrzeugs an geänderte Fahrbahnverhältnisse, beispielsweise Bodenunebenheiten oder ähnliches, anpassen zu können, ist es weiter bekannt geworden, ein Niveaueinstellungssystem für den Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs vorzusehen. Hierzu sind aus der
DE 10 2008 024 037 A1 und aus der
DE 10 2004 011 632 B3 entsprechende Feder- und/oder Dämpfereinrichtungen bekannt geworden, die selbstpumpend ausgebildet sind und durch insbesondere Zuführen oder Entnehmen von Dämpfungsmittel eine gewünschte Niveauhöhe des Fahrzeugaufbaus bereitstellen können.
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Weiter zeigt
DE 195 42 108 A1 eine Einzelradaufhängung für die Räder eines Kraftfahrzeugs, bei der ein unteres Radführungsglied in Form einer auch der Fahrzeugabfederung dienenden, sich über die Fahrzeugbreite von Rad zu Rad erstreckenden Querblattfeder, deren freien Enden jeweils über Kugelgelenke an den Radträgern der Räder angelenkt sind, sowie jeweils ein oberes Radführungsglied in Form entweder eines Dämpferbeins oder eines Querlenkers vorgesehen sind, wobei die Querblattfeder über zwei symmetrisch außerachsmittig angeordnete Lagerstellen am Fahrzeugaufbau abgestützt ist und ein zwischen Fahrzeugaufbau und Achssystem wirksames niveauregelndes Stellglied achsmittig an der Querblattfeder angreift.
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Nachteilig dabei ist, dass die bekannten Federbeine und Kolben-Zylinder-Aggregate einen vergleichsweise komplizierten Aufbau aufweisen. Dies bedingt hohe Herstellungs- und Wartungskosten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Achse für ein Kraftfahrzeug, bereitzustellen, welche einerseits kostengünstig herstellbar ist, andererseits eine einfache und zuverlässige Niveaueinstellung eines Aufbaus eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Die Erfindung löst die Aufgabe bei einer Achse für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Lenker und/oder zumindest einen Querlenker, insbesondere eine Querblattfeder, und zwei Radträger, die mit den Lenkern und/oder mit dem Querlenker jeweils verbunden sind, wobei die zumindest zwei Lenker über jeweils ein erstes Lager und/oder der zumindest eine Querlenker über zwei zweite Lager an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs lagerbar sind, dadurch, dass zumindest eines der ersten und/oder zweiten Lager eine drehrichtungsabhängige Kupplung umfasst, welche in einer Drehrichtung ein Drehmoment überträgt und in einer zweiten Drehrichtung öffnet.
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Die Erfindung löst weiter die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Achse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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Durch die Anordnung oder Integration einer drehrichtungsabhängigen Kupplung in zumindest einem der ersten und/oder zweiten Lager wird auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Niveauregulierung des Fahrzeugs ermöglicht: Senkt sich beispielsweise der Fahrzeugaufbau gegenüber der Konstruktionslage der Achse im Kraftfahrzeug ab, das heißt das Fahrzeug federt mit seinen Rädern ein, erzeugt die drehrichtungsabhängige Kupplung im jeweiligen ersten und/oder zweiten Lager ein Vorspannmoment, wenn diese beispielsweise nach oben sperrend ausgebildet ist. Federn die Räder aus und anschließend wieder ein, wird zunächst die drehrichtungsabhängige Kupplung bei der Ausfederbewegung mitgedreht, da diese nach unten öffnend ausgebildet ist. Beim anschließenden Einfedern der Räder versucht die drehrichtungsabhängige Kupplung nun in Gegenrichtung zu drehen. Da diese nach oben sperrend ausgebildet ist, dreht diese sich jedoch nicht mit, sondern stellt ein Vorspannmoment im jeweiligen ersten und/oder zweiten Lager durch Sperren zur Verfügung. Auf diese Weise wird der Aufbau des Fahrzeugs angehoben.
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Bei einem Ausfedern nach vorherigem Einfedern der Räder des Kraftfahrzeugs kann ein Vorspannmoment zumindest in dem entsprechenden ersten und/oder zweiten Lager zur Verfügung gestellt werden, wenn die drehrichtungsabhängige Kupplung nach unten sperrend ausgebildet ist. Dadurch kann das Niveau des Aufbaus des Kraftfahrzeugs abgesenkt werden.
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Die zugrunde liegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht also darin, eine drehrichtungsabhängige Kupplung an Lagern von Lenker und/oder Querlenkern anzuordnen, um eine Niveauverstellung eines Aufbaus des Kraftfahrzeugs, insbesondere während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, zu ermöglichen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Zweckmäßigerweise ist die Kupplung als, insbesondere schaltbarer, Freilauf und/oder als Lastmomentsperre ausgebildet. Ist die Kupplung als schaltbarer Freilauf ausgebildet, kann je nach Bedarf beispielsweise durch Betätigung des schaltbaren Freilaufs durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Niveauverstellung durch Einfeder- und/oder Ausfederbewegungen anhand der drehrichtungsabhängigen Kupplung eingestellt werden. So kann bei einer im Wesentlichen ebenen Fahrbahn der schaltbare Freilauf offen geschaltet sein, so dass Einfeder- und Ausfederbewegungen ohne Niveauverstellung des Kraftfahrzeugs über die ersten und/oder zweiten Lager ermöglicht werden. Verschlechtert sich der Zustand der Fahrbahn, kann der schaltbare Freilauf entweder durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder durch eine entsprechend angeordnete Straßenzustandsüberwachungseinrichtung betätigt werden. Auf diese Weise kann dann das Niveau des Aufbaus des Kraftfahrzeugs erhöht werden, um Unebenheiten in der Fahrbahn besser kontaktieren zu können. Wie auch die Lastmomentsperre ermöglicht der schaltbare Freilauf eine einfache und kostengünstige Bereitstellung einer drehrichtungsabhängigen Kupplung. Darüber hinaus baut der Freilauf und die Lastmomentsperre kompakt, was deren Einbau in das erste und/oder zweite Lager wesentlich vereinfacht.
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Auch kann die Niveauverstellung zur Anpassung des Fahrwerks an verschiedene Beladungszustände des Fahrzeugs, genutzt werden. So kann eine erhöhte Einfederung bei größerer Beladung des Fahrzeugs kompensiert werden, so dass das Fahrwerk weiterhin in der Konstruktionslage betrieben werden kann.
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Die Konstruktionslage ist dabei die Lage des Fahrzeugs bei normaler Beladung. Die Fahrdynamik und der Fahrkomfort können so auf die Konstruktionslage optimiert werden. Eine Verschlechterung der Fahrzeugdynamik bzw. des Fahrkomforts in Folge höherer Zuladung kann somit vermieden werden.
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Vorteilhafterweise ist die Kupplung ausgebildet, eine Vorspannung für die ersten Lager des Lenkers und/oder die zweiten Lager des Querlenkers bereitzustellen. Werden die drehrichtungsabhängigen Kupplungen in den ersten und zweiten Lagern entsprechend ausgebildet, wird durch die Vorspannung die Federrate der Lenker und/oder des Querlenkers verändert. Eine Vorspannung nach unten erhöht beispielsweise die Federrate und eine Vorspannung nach oben, reduziert die Federrate des Lenkers und/oder des Querlenkers. Nach einem Betätigen eines schaltbar ausgebildeten Freilaufs kann beispielsweise durch diesen beim Einfedern nach vorherigem Ausfedern der Räder des Kraftfahrzeugs ein Vorspannmoment in den ersten und/oder zweiten Lagern bereitgestellt werden, so dass insgesamt der Fahrzeugaufbau gegenüber der Fahrbahn erhöht wird.
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Zweckmäßigerweise ist die Kupplung derart ausgebildet, so dass eine Abwärtsbewegung des Aufbaus des Kraftfahrzeugs eine Federrate des Lenkers und/oder des Querlenkers erhöht. Eine Abwärtsbewegung des Aufbaus des Kraftfahrzeugs entspricht im Wesentlichen einem Einfedern der Achse aus der Konstruktionslage. Wird somit bei einer Abwärtsbewegung des Aufbaus des Kraftfahrzeugs die Federrate erhöht, wird vermieden, dass das Rad zu stark einfedert und letztlich das Kraftfahrzeug „aufsetzt”. Beschädigungen an Fahrzeugen werden reduziert.
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Vorteilhafterweise sind die zweiten Lager des Querlenkers mittig angeordnet. Diese Weiterbildung der Achse weist unter anderem den Vorteil auf, dass damit eine übliche Lagerung der Achse am Aufbau des Kraftfahrzeugs nicht verändert werden muss. Aufwendige neue Festlegungspunkte und Verbindungen der Achse mit dem Kraftfahrzeug werden vermieden. Die Weiterbildung bietet auch den Vorteil, dass damit auf einfache Weise eine Niveauverstellung des Aufbaus des Kraftfahrzeugs über den Querlenker ermöglicht wird.
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Zweckmäßigerweise ist eine Niveaueinstelleinrichtung zum Einstellen des Aufbauniveaus des Kraftfahrzeugs angeordnet. Mittels der Niveaueinstelleinrichtung ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, das Aufbauniveau des Kraftfahrzeugs anzuheben oder abzusenken. Die Niveaueinstelleinrichtung kann dabei ebenfalls mit entsprechend ausgebildeten und bereits bekannten Federbeinen oder Kolben-Zylinder-Aggregaten zusammenwirken, um das Aufbauniveau des Kraftfahrzeugs einzustellen.
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Vorteilhafterweise ist die Niveaueinstelleinrichtung zur Steuerung der drehrichtungsabhängigen Kupplung ausgebildet. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit die Kupplung, insbesondere ausgebildet als Freilauf, je nach Bedarf betätigt werden und so die Kupplung in zumindest einer Richtung sperrend geschaltet werden kann. Damit wird dann eine Vorspannung auf einen der Lenker und/oder den Querlenker übertragen. Die Kupplung, insbesondere in Form eines Freilaufs, kann allgemein bidirektional ausgebildet sein, so dass die Niveaueinstelleinrichtung der bidirektionalen Kupplung ebenfalls in Abhängigkeit einer gewünschten Drehrichtung jeweils schalten kann. Die bidirektionale Kupplung kann dann so geschaltet werden, dass diese entweder in der einen Richtung oder in der entsprechenden Gegenrichtung sperrt und ein Vorspannmoment in den ersten und/oder zweiten Lagern bereitstellt.
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Zweckmäßigerweise ist die Kupplung mechanisch oder elektromechanisch betätigbar. Auf diese Weise ist eine besonders einfache, schnelle und zuverlässige Betätigung der Kupplung, insbesondere auch eines schaltbaren Freilaufs, möglich.
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Unter einer Torque-Diode wird dabei eine Anordnung verstanden, mittels derer ein Drehmoment von einer ersten Welle auf eine zweite Welle übertragen werden kann, jedoch eine Übertragung eines Drehmoments von der zweiten Welle auf die erste Welle verhindert wird.
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Vorteilhafterweise ist die Kupplung als Klinkenfreilauf oder als Torque-Diode ausgebildet. Eine Ausbildung der Kupplung als Klinkenfreilauf ermöglicht eine besonders einfache Herstellung eines Freilaufs für das erste und/oder zweite Lager. Eine Torque-Diode ermöglicht insbesondere eine Verstellung derselben korrelierend zum Radfederweg im Verdrehwinkel des jeweiligen Lagers. Diese Verstellung kann auch in aktiver Weise mittels eines elektrischen Motors, insbesondere mit einem Getriebe, erfolgen und erfordert nur eine geringe Kraft zur Überwindung von inneren Reibungen in der Torque-Diode. Eine Verstellung kann ebenfalls auch durch eine mechanische Kopplung erfolgen: Dabei kann die mechanische Kopplung so ausgebildet sein, dass die Torque-Diode bei einer Trennung blockiert und so eine Erhöhung der Federkraft des Lenkers und/oder des Querlenkers bewirkt. Insgesamt ergibt sich so ebenfalls eine situationsabhängige Regelung der Radlast mittels der Torque-Diode: Erfolgt keine dem Federweg des jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs korrelierende Verdrehung des jeweiligen Lagers mit der Torque-Diode, blockiert diese und die Federkraft in die gegenwärtige Bewegungsrichtung wird erhöht.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigen jeweils in schematischer Form
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1 eine Achse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dreidimensionaler Ansicht;
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2 eine Achse gemäß 1 auf ihrer linken Seite;
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3a, b eine Achse gemäß 1 mit offenem Freilauf;
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3c, d eine Achse gemäß 1 mit gesperrtem Freilauf bei Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn;
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3e, f eine Achse gemäß 1 mit gesperrtem Freilauf bei Drehrichtung im Uhrzeigersinn;
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4a eine Querblattfeder einer Achse gemäß 1 mit offenem Freilauf in entspannter Lage und Konstruktionslage;
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4b eine Querblattfeder einer Achse gemäß 1 mit gesperrtem Freilauf bei Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn in entspannter Lage und Konstruktionslage;
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4c eine Querblattfeder einer Achse gemäß 1 mit gesperrtem Freilauf bei Drehrichtung im Uhrzeigersinn in entspannter Lage und Konstruktionslage; sowie
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5 eine drehrichtungsabhängige Kupplung in Form eines Klinkenfreilaufs einer Achse gemäß 1.
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1 zeigt eine Achse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dreidimensionaler Ansicht.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Achse für ein Kraftfahrzeug. Die Achse 1 umfasst dabei jeweils seitlich zwei Radträger 4, die über eine Querblattfeder 2 miteinander verbunden sind. An der Querblattfeder 2 sind zwei Lager 5b angeordnet. Die zwei Lager 5b unterteilen dabei die Längserstreckung der Querblattfeder 2 zwischen den beiden Radträgern 4 im Wesentlichen in drei gleich große Abschnitte. Am Radträger 4 sind auf jeder Seite der Achse 1 jeweils zwei Lenker 3 angeordnet. Die Lenker 3 sind dabei auf den den jeweiligen Radträgern 4 abgewandten Seiten jeweils mit einem Lager 5a versehen. Das jeweilige Lager 5a der Lenker 3 und die Lager 5b der Querblattfeder 2 werden dabei mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs zur Lagerung der Achse 1 verbunden. Der Aufbau des Kraftfahrzeugs ist in 1 nicht gezeigt.
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Auf der Innenseite der jeweiligen Radträger 4 sind weiterhin Dämpfer 7 angeordnet, die sich im Wesentlichen senkrecht zu den Lenkern 3 und der Querblattfeder 2 nach oben erstrecken und die ebenfalls mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs zur Dämpfung einer Bewegung der Achse 1 verbunden sind. Die Achse 1 umfasst weiter eine Niveaueinstellungsvorrichtung S, die mit den Lagern 5a der Lenker 3 und mit den Lagern 5b der Querblattfeder 2 zur Betätigung von zumindest einer drehrichtungsabhängigen und schaltbaren Kupplung 8 zusammenwirkt. Die Niveaueinstellungsvorrichtung S ist weiter mit einem Höhensensor 50 verbunden. Der Höhensensor 50 kann dabei an der Achse 1 oder auch an einer geeigneten Position am Kraftfahrzeug angeordnet werden.
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Zur Niveaueinstellung und zum Einregeln einer definierten Niveaulage des Kraftfahrzeugs kann vom Höhensensor 50 der Niveaueinstellungsvorrichtung S zur Betätigung der Kupplung 8 ein Höhenstandsignal bereitgestellt werden, welches elektrisch oder mechanisch als Stellweg und/oder Drehwinkel vorliegen kann. Als Höhenstandsignal wird dabei die Distanz zwischen Radnut und einem Referenzpunkt am Aufbau des Kraftfahrzeugs definiert. Zur Betätigung der Kupplung 8 in dem zumindest einen Lager 5a, 5b des Lenkers 3 oder der Querblattfeder 2, wird ein elektrisches Signal, insbesondere ein digitales oder analoges Signal, von der Niveaueinstellungsvorrichtung S an die jeweiligen Kupplungen 8 in den Lagern 5a, 5b übermittelt und diese dadurch betätigt. Eine weitere Möglichkeit ist eine Betätigung der Kupplung 8, insbesondere bei Kupplungen 8 in Form von schaltbaren Freiläufen, in den Lagern 5a und/oder 5b direkt mechanisch, insbesondere durch einen Stößel, einen Bowden-Zug und/oder eine Koppelstange.
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2 zeigt eine Achse gemäß 1 auf ihrer linken Seite.
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In 2 ist die Achse 1 gemäß 1 von vorne mit Blickrichtung entlang einer Fahrzeuglängsachse gezeigt. Die Querblattfeder 2 ist dabei mit dem linken Lager 5b am Aufbau 6 des Kraftfahrzeugs drehbar gelagert. Oberhalb der Querblattfeder 2 ist ein Lenker 3 einerseits mit dem Radträger 4 und andererseits über ein Lager 5a mit dem Aufbau 6 des Kraftfahrzeugs verbunden. Am Radträger 4 ist weiterhin der Dämpfer 7 zu erkennen, der sich im Wesentlichen senkrecht nach oben erstreckt und sich in einem oberen Bereich des Aufbaus 6 des Kraftfahrzeugs abstützt (nicht gezeigt).
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Insgesamt besteht die in den 1–5 dargestellte Achse 1 aus elastischen Lenkern 3 insbesondere aus Faserverbund. Die Lenker 3 sind radseitig form-, stoff- oder kraftschlüssig mit dem Radträger 4 verbunden, wobei die Anbindung mechanisch im Sinne einer elastischen Einspannung eines Balkens wirkend ausgebildet ist. Die Lenker 3 und die Querblattfeder 2 sind in aufbauseitigen Lagern 5a, 5b drehbar gelagert. Zur Niveauverstellung der Achse 1 relativ zum Aufbau 6 des Kraftfahrzeugs ist eine Vorspannung der Lager 5a, 5b mittels jeweils einer Kupplung in Form eines schaltbaren Freilaufs in mindestens einem dieser Lager 5a, 5b pro Seite der Achse 1 vorgesehen. Dabei erhöht eine Vorspannung nach unten die Federrate der Lenker 3 und der Querblattfeder 2, wohingegen eine Vorspannung nach oben die Federrate der Lenker 3 und der Querblattfeder 2 reduziert.
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3a, b zeigen eine Achse gemäß 1 mit offenem Freilauf.
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In 3a ist im Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Kraftfahrzeugs links der Radträger 4 gezeigt, der mittels eines federnd ausgebildeten Lenkers 3 über eine drehrichtungsabhängige Kupplung 8 in Form eines schaltbaren Freilaufs an dem Aufbau (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In 3a ist die Konstruktionslage 20 von Radträger 4, Lenker 3 und Freilauf 8 der Achse 1 gezeigt. In 3b wird nun der Radträger 4 gegenüber dem aufbauseitigen Lager 5a nach oben (Einfederbewegung 20a des zum Radträger 4 zugehörigen Rades) verschoben. Der Lenker 3 wird somit gebogen, da das Lager 5a fest am Aufbau angeordnet ist. Die Einfederbewegung 20a des Radträgers 4 bewirkt jedoch durch den Lenker 3 eine Drehung im Uhrzeigersinn 25a der Kupplung 8 im Lager 5a. Die Kupplung 8 wird somit korrespondierend zur Einfederbewegung 20a gedreht. In den 3a, 3b ist die Kupplung 8 bzw. der gezeigte Freilauf 8 offen, das heißt der Freilauf 8 sperrt in keiner Drehrichtung.
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3c und 3d zeigen eine Achse gemäß 1 mit gesperrtem Freilauf bei Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn.
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In 3c ist nun der Freilauf 8 nach oben sperrend ausgebildet, das heißt der Freilauf 8 ist in Drehrichtung 25b entgegen dem Uhrzeigersinn geöffnet und sperrt bei Drehrichtung 25a im Uhrzeigersinn. Federt der Radträger 4 nun mit der Einfederbewegung 20a ein, wird im Gegensatz zur 3b der Freilauf 8 nicht korrespondierend mitgedreht, sondern es wird durch dessen Blockieren ein Vorspannmoment im Lager 5a für den Lenker 3 bereitgestellt. Die Federrate des Lenkers 3 wird damit erhöht und insgesamt die Bewegung des Lenkers 3 und damit des Radträgers 4 gedämpft.
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In 3d federt der Radträger 4 zunächst aus (Ausfederbewegung 20b), das heißt der Radträger 4 bewegt sich relativ zum aufbaufesten Lager 5a nach unten. Während der Ausfederbewegung 20b des Radträgers 4 relativ zum Lager 5a des Lenkers 3 nach unten, dreht sich der Freilauf 8 entgegen dem Uhrzeigersinn korrespondierend mit, da der Freilauf 8 diese Drehrichtung 25b geöffnet ist. Nach dem anschließenden Einfedern des Radträgers 4 nach oben (Einfederbewegung 20a) sperrt nun der Freilauf 8, da der Lenker 3 durch den Radträger 4 nach oben bewegt wird und so der Freilauf 8 mit Drehrichtung 25a gedreht werden soll. Durch die Aufwärts- bzw. Einfederbewegung 20a des Radträgers 4 wird nun ein Vorspannmoment 26b im Lager 5a für den Lenker 3 und damit für den Radträger 4 bereitgestellt. Das Lager 5a stellt somit im Wesentlichen eine Einspannung für den Lenker 3 bereit, wodurch sich die Federrate des Lenkers 3 erhöht: Federt der Lenker 3 also zunächst aus und bleibt der Freilauf des Lagers 3 gesperrt bei Drehrichtung 25a im Uhrzeigersinn, wird der Lenker 3 anschließend bereits in der Konstruktionslage 20 mit einem Einspann- oder Vorspannmoment 26b belastet.
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Durch die in der Konstruktionslage 20 höhere Kraft mittels des verstellten Lagers 5a auf den Lenker 3 stellt sich eine neue, höhere Niveaulage 30 für den Aufbau des Kraftfahrzeugs ein. Nach mehreren Ausfedervorgängen, die sich durch Fahrbahnunebenheiten ergeben können, wird eine gewünschte Vorspannung über das Lager 5a im Lenker 3 eingestellt, um die Niveaulage des Aufbaus des Kraftfahrzeugs an den Fahrbahnzustand anzupassen und entsprechend einzuregeln. Mittels der Niveaueinstellungsvorrichtung S kann der Freilauf 8 auch geschaltet werden und auf diese Weise auch das Vorspannmoment 26b wieder aufgehoben werden.
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Die 3e, 3f zeigen eine Achse gemäß 1 mit gesperrtem Freilauf bei Drehrichtung im Uhrzeigersinn.
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Die 3e und 3f zeigen im Wesentlichen die Bereitstellung eines Vorspannmoments für den Lenker 3 bei einer Ausfederbewegung 20b aus der Konstruktionslage 20 und bei einer Ausfederbewegung 20b nach einer vorherigen Einfederbewegung 20a des Radträgers 4. In 3e federt der Radträger 4 zunächst nach unten aus der Konstruktionslage 20 aus. Der Freilauf 8 des Lagers 5a ist dabei nach unten, das heißt entgegen dem Uhrzeigersinn sperrend, ausgebildet. Dementsprechend wird ein Vorspannmoment 26a über das Lager 5a auf den Lenker 3 übertragen und erhöht dessen Federrate. In 3f federt der Radträger 4 zunächst der Konstruktionslage 20 nach oben ein. Da der Freilauf 8 im Uhrzeigersinn nicht sperrend ausgebildet ist, dreht sich der Freilauf 8 im Uhrzeigersinn ebenfalls korrespondierend zur Bewegung des Lenkers 3. Bei der anschließenden Ausfederbewegung 20b nach unten wirkt der Freilauf 8 nun sperrend, das heißt, es wird ein Vorspannmoment 26a im Lager 5a durch den sperrenden Freilauf 8 auf den Lenker 3 übertragen und erhöht somit die Federrate des Lenkers 3. Da der Freilauf 8 nun relativ zur Konstruktionslage 20 nach oben, das heißt im Uhrzeigersinn, gedreht ist und in Rückrichtung sperrt, stellt der Lenker 3 für den Radträger 4 eine niedrigere Niveaulage für den Aufbau des Kraftfahrzeugs relativ zur Konstruktionslage 20 zur Verfügung.
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4a zeigt eine Querblattfeder einer Achse gemäß 1 mit offenem Freilauf in entspannter Lage und Konstruktionslage.
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Analog zu den in den 3a–3f dargestellten Ein- und Ausfederbewegungen 20a, 20b des Lenkers 3 und der damit einhergehenden Änderung der Niveaulage 30 des Aufbaus des Kraftfahrzeugs, wird in den 4a–4c dieses nun für die Querblattfeder 2 der Achse 1 entsprechend dargestellt.
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In 4a ist eine Querblattfeder 2 gezeigt, die auf jeweils einem Drittel ihrer Längserstreckung zwei Lager 5b aufweist. Die Lager 5b weisen jeweils einen Freilauf 8 auf und sind mit dem Aufbau (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Querblattfeder 2 ist in den zwei Lagern 5b jeweils drehbar gelagert. In 4a sind die Freiläufe 8 der Lager 5b offen, das heißt die Achse 2 kann sich in diesen Lagern 5b bei Einfederbewegungen 20a und Ausfederbewegungen 20b frei drehen. Als durchgezogene Linie in 4a gezeigt ist die Konstruktionslage 20 der Querblattfeder 2. Bei einer Ausfederbewegung 20b wird die Querblattfeder 2 mit ihrem jeweiligen linken und rechten Ende, an denen sie mit dem linken bzw. rechten Radträger 4 verbunden ist, nach unten gebogen (unterbrochene Linie) und nimmt eine Ausfederlage 20b' ein. Zwischen den beiden Lagern 5b wölbt sich die Querblattfeder 2 dementsprechend nach oben.
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In 4b ist nun die Querblattfeder 2 mit Lagern 5b versehen, deren Freiläufe 8 nach oben sperrend ausgebildet sind: Bewegen sich das linke und rechte Ende der Querblattfeder 2 nach oben, sperrt das linke Lager 5b bei Drehrichtung 25a im Uhrzeigersinn und das rechte Lager 5b bei Drehrichtung 25b entgegen dem Uhrzeigersinn. Federt die Querblattfeder 2 wie in 4b gezeigt in die Ausfederlage 20b' aus, werden die Freiläufe 8 der Lager 5b jeweils korrespondierend mitgedreht. Beim anschließenden Wiedereinfedern sperren diese nun, da beide Freiläufe 8 nun in ihren Sperrrichtungen gedreht werden sollen. Somit wird eine neue Niveaulage 30 erreicht. Nach der Einfederbewegung 20a ist die Niveaulage 30 der Querblattfeder 2 nun unterhalb der Konstruktionslage 20. Die Verstellung des Niveaus auf die neue Niveaulage 30 hat also den Fahrzeugaufbau (nicht gezeigt) gegenüber den Radträgern 4 erhöht.
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In 4c ist nun der umgekehrte Fall zur 4b und der Fall analog zu den 3e und 3f gezeigt: Die Freiläufe 8 in den Lagern 5b sind nun nach unten gesperrt ausgebildet, das heißt der linke Freilauf 8 im linken Lager 5b wird bei einer Ausfederbewegung 20b des linken Endes der Querblattfeder 2 nicht gedreht, sondern sperrt in Drehrichtung 25b entgegen dem Uhrzeigersinn. Federt das linke Ende der Querblattfeder 2 wiederum ein, ist der Freilauf 8 in dieser Drehrichtung geöffnet und dreht sich korrespondierend zur Einfederbewegung 20a der Querblattfeder 2 über die Konstruktionslage 20 hinaus nach oben mit Gleiches gilt entsprechend für den rechten Freilauf 8 im Lager 5b mit jeweils entgegengesetzten Drehrichtungen zum linken Freilauf 8. Insgesamt wird dadurch das Niveau des Fahrzeugaufbaus gegenüber der Konstruktionslage 20 in eine neue Niveaulage 30 nach oben verstellt und der Fahrzeugaufbau nach unten gegenüber den Radträgern 4 abgesenkt.
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5 zeigt eine drehrichtungsabhängige Kupplung in Form eines Klinkenfreilaufs einer Achse gemäß 1.
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In 5 ist ein Freilauf 8 in Form eines Klinkenfreilaufs 35 gezeigt. In dem Klinkenfreilauf 35 ist eine Welle oder Hülse 42 in einer Lagerschale 43 elastisch, sowohl in Drehrichtung und auch radial gelagert. Dabei steht die Welle oder Hülse 42 mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs und die Lagerschale 43 mit dem jeweiligen Ende eines elastischen Lenkers 3 in Wirkverbindung. Dabei kann die Welle oder Hülse 42 auch in umgekehrter Weise mit dem Ende des elastischen Lenkers 3 und die Lagerschale 43 mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs verbunden sein.
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In der Lagerschale 43 ist zumindest ein Klinkenkörper 41 angeordnet. Der Klinkenkörper 41 ist dabei in Richtung der Welle oder Hülse 42 federnd angeordnet bzw. angefedert. In der Welle oder Hülse 42 ist zumindest eine Ausnehmung 42a angeordnet, die als Raststellung für die in der Lagerschale 43 für den zumindest einen Klinkenkörper 41 dient. Selbstverständlich können auch mehrere Klinkenkörper 41 umfänglich an der Lagerschale 43 angeordnet werden. Ebenso können die Klinkenkörper 41 für die entsprechende entgegengesetzte Drehrichtung vor oder hinter der Zeichenebene versetzt an der Welle oder Hülse 42 in der Lagerschale 43 angeordnet werden.
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In 5 ist die Kurvenscheibe 40 koaxial um die Lagerschale 43 angeordnet. Die Kurvenscheibe 40 weist dabei eine Ausnehmung 40a auf, die eine Sperrposition 45a, eine Rastposition 45b und eine Drehposition 45c für den Klinkenkörper 41 bereitstellt. In der Sperrposition 45a sperrt der Klinkenkörper 41 und damit der gesamte Klinkenfreilauf 35. In der Rastposition 45b kann der Klinkenkörper 41 frei rasten, wenn der Klinkenkörper die Rastposition 45b einnimmt. In der Freilaufposition 45c wird ein Einrasten des Klinkenkörpers 41 verhindert, aufgehoben oder der Klinkenkörper angehoben, so dass sich die Welle oder Hülse 42 frei drehen kann. Dabei ist es möglich, anstelle eines Klinkenkörpers 41 auch einen oder mehrere Freilaufkörper oder in einem Käfig gelagerte Freilaufkörper zu verwenden.
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Zusammenfassend weist die Erfindung unter anderem den Vorteil auf, dass eine Niveauregulierung eines Aufbaus eines Kraftfahrzeugs auf besonders einfache und kostengünstige Weise ermöglicht wird.
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Obwohl die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Als drehrichtungsabhängige Kupplung kann beispielsweise auch ein in beide Drehrichtungen wirkender Klinkenfreilauf eingesetzt werden, dessen Klinkenkörper mit einer Kurvenscheibe, insbesondere für jede Drehrichtung individuell, so verstellt werden können, dass diese im Wesentlichen ständig anliegen und nicht in eine Rastposition einfallen oder sich bewegen können, das heißt das zugehörige Lager ist offen und die Klinken werden aus einer Sperrlage herausbewegt. Es ist ebenso möglich, die Klinkenkörper ab einem vorgebbaren Drehwinkel des zugehörigen Lagers in die entsprechenden Aussparungen eingreifen zu lassen. Auf diese Weise wird ein Freilauf mit gewissem Umschlagspiel zur Verfügung gestellt. Schließlich ist es ebenso möglich, die Klinkenkörper so auszubilden, dass diese in der Rastposition gesperrt werden können, das heißt, das Lager ist blockiert und ein Freilauf ist nur in eine Richtung möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achse
- 2
- Querblattfeder
- 3
- Lenker
- 4
- Radträger
- 5a
- Lagerlenker
- 5b
- Lagerquerblattfeder
- 6
- Aufbaukraftfahrzeug
- 7
- Dämpfer
- 8
- Kupplung
- 20
- Konstruktionslage
- 20a, 20a'
- Einfederbewegung/-lage
- 20b, 20b'
- Ausfederbewegung/-lage
- 25a
- Drehung im Uhrzeigersinn
- 25b
- Drehung entgegen Uhrzeigersinn
- 26a, b
- Vorspannmoment
- 30
- neue Niveaulage
- 35
- Klinkenfreilauf
- 40
- Kurvenscheibe
- 40a
- Ausnehmung Kurvenscheibe
- 41
- Klinkenkörper
- 42
- Welle
- 42a
- Ausnehmung Welle
- 43
- Lagerschale
- 45a, 45b, 45c
- Position Kurvenscheibe
- S
- Niveaueinstellungsvorrichtung
- 50
- Höhensensor
