DE102013012637A1 - Federsystem für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Federsystem für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Federsystem für eine Radaufhängung eines Fahrzeugrads (20) eines Kraftfahrzeugs, mit einer am Aufbau (24) oder an einem Hilfsrahmen (26) und an einem Radführungselement (14) abgestützten Tragfeder (18) sowie mit einer ersten Stelleinrichtung (34) zur Bereitstellung eines aktiven Fahrwerks im Fahrbetrieb für dynamische Belastungsfälle. Erfindungsgemäß ist zusätzlich eine zweite Stelleinrichtung (30) vorgesehen, mit der der Fahrzeugaufbau (24) für eine statische Niveauregulierung absenkbar oder anhebbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federsystem für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei Radaufhängungen mit Federsystemen mit neben der Tragfeder einer aktiv verstellbaren Zusatzfeder ist sowohl die Federrate an fahrdynamische Zustände anpassbar als auch ein Niveauausgleich mit Vermeidung von Nick- und Wankbewegungen der Karosserie des Kraftfahrzeugs möglich.
  • Ein Federsystem der gattungsgemäßen Art beschreibt beispielsweise die DE 10 2009 047 144 A1 , bei der der Tragfeder der Radaufhängung eine Zusatzfeder parallel geschaltet ist, die über einen Aktuator und ein Kraftübertragungselement in ihrer Vorspannung verstellbar ist. Der Aktuator ist dabei entsprechend bauraumintensiv so auszulegen, dass sämtliche, das heißt sowohl statische als auch dynamische Belastungsfälle ausgleichbar sind. Bei einer einmaligen Aktuatorbetätigung wird mittels der Zusatzfeder eine Niveauregulierung mit einer Absenkung oder Anhebung des Fahrzeugaufbaus erreicht. Bei einer fortlaufenden Aktuatorbetätigung im Fahrbetrieb wird dagegen mittels der Zusatzfeder ein teilaktives bzw. aktives Fahrwerk realisiert.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Federsystem bereitzustellen, mittels dem eine noch verbesserte Anpassung des Federsystems an statische und dynamische Belastungsfälle bei einer günstigen Auslegung des Aktuators für die Zusatzfeder ermöglicht ist.
  • Die Aufgabe ist den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Tragfeder sowohl mit einer ersten Stelleinrichtung für dynamische Belastungsfälle im Fahrbetrieb mit einer zweiten Stelleinrichtung, das heißt einer statischen Höhenverstellvorrichtung kombiniert ist. Durch diese Maßnahme gelingt es, die statische Komponente im Belastungsprofil des Federsystems von der dynamischen Beanspruchung zu trennen, wodurch der die erste Stelleinrichtung (Zusatzfeder) verstellende Aktuator weniger belastet wird und demzufolge einfacher und/oder gewichtsgünstiger ausgeführt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Höhenverstellvorrichtung nur zur statischen Niveaueinstellung und/oder zum Lastausgleich der Karosserie des Kraftfahrzeugs angesteuert. Wird zum Beispiel das Kraftfahrzeug beladen oder es wird über eine manuelle Fahrzeugniveau-Einstellung ein höheres Fahrzeugniveau vorgegeben, so ist dies über die Höheneinstellvorrichtung und die Tragfeder ohne Beanspruchung des Aktuators bzw. der Zusatzfeder ausgleichbar bzw. einstellbar.
  • Bevorzugt kann dabei die Höhenverstellvorrichtung zwischen dem Aufbau oder dem Hilfsrahmen des Kraftfahrzeugs und der korrespondierenden Federauflage der Tragfeder angeordnet sein, weil hier die Anordnung und die Ansteuerung der Höhenverstellvorrichtung einfacher ist.
  • In baulich und konstruktiv einfacher Weise kann die Höhenverstellvorrichtung durch eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit gebildet sein, die über ein Steuerventil und eine Druckmittelquelle ansteuerbar ist und deren Druckraum über das Steuerventil kurzschließbar ist. Nach Einstellung oder Anpassung des Fahrzeugniveaus ist die Höhenverstellvorrichtung kurzgeschlossen bzw. ohne jeglichen Energiebedarf festgesetzt.
  • Alternativ kann die Höhenverstellvorrichtung elektromechanisch betätigbar sein, wobei ein Elektromotor über ein selbsthemmendes Getriebe die korrespondierende Federauflage der Tragfeder entsprechend verstellt.
  • In an sich bekannter Weise kann die aktive Zusatzfeder durch eine Drehstabfeder gebildet sein, die über einen Elektromotor und ein hoch übersetzendes Getriebe verstellbar ist und die über eine Gestängeverbindung gelenkig mit einem Radführungselement der Radaufhängung des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Dadurch können beide Verstellvorrichtungen räumlich getrennt verbaut und funktionell günstig angeordnet sein.
  • Schließlich können die Tragfeder und die Zusatzfeder vorteilhaft an einem Querlenker als Radführungselement der Radaufhängung zwischen einem äußeren Radträger und einem innenliegenden, aufbau- oder rahmenfesten Lenkerlager abgestützt bzw. angelenkt sein.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in einem senkrechten Fahrzeugquerschnitt ein Federsystem einer Radaufhängung für die hinteren Räder eines Kraftfahrzeugs mit einer Tragfeder, einer Höhenverstellvorrichtung und einer über einen Aktuator betätigten, aktiven Zusatzfeder.
  • In der Zeichnung ist mit 10 eine hintere Radaufhängung für ein Personenkraftfahrzeug bezeichnet, die vereinfacht dargestellt einen Radträger 12, einen unteren und einen oberen Querlenker 14, 16 und eine Tragfeder 18 aufweist.
  • An dem Radträger 12 ist das Hinterrad 20 in üblicher Weise drehbar gelagert. Der obere Querlenker 16 ist über Lenkerlager 22 am nur angedeuteten Aufbau 24 des Kraftfahrzeugs angelenkt, während der untere Querlenker 14 über Lenkerlager 22 mit einem Hilfsrahmen 26 schwenkbar verbunden ist. Ferner sind die Querlenker 14, 16 als Radführungselemente mit dem Radträger 12 über Lenkerlager 28 (dies können Kugelgelenke sein) gelenkig verbunden.
  • Soweit nicht beschrieben kann die Radaufhängung 10 bekannter Konstruktion sein und zum Beispiel auch als Mehrlenkerachse, Federbeinachse, etc. ausgeführt sein. Der übliche Stoßdämpfer ist in der vereinfachten Darstellung nicht eingezeichnet.
  • Die hier als Schraubendruckfeder dargestellte Tragfeder 18 ist mit ihrer unteren Federauflage 18a an dem unteren Querlenker 14 und mit ihrer oberen Federauflage 18b unter Zwischenschaltung einer Höhenverstellvorrichtung 30 am Aufbau 24 abgestützt.
  • Die Höhenverstellvorrichtung 30 kann eine hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit sein, deren einen Druckraum abschließender Kolben die Federauflage 18b im Sinne einer Anhebung oder Absenkung des Fahrzeugniveaus höhenverstellt.
  • Die Kolben-Zylinder-Einheit 30 wird über ein nur angedeutetes Steuerventil 32 angesteuert, das zum Anheben des Fahrzeugniveaus den Druckraum mit einer Druckmittelquelle P und zum Absenken mit einem Rücklauf R verbindet bzw. nach Einstellung des Fahrzeugniveaus diesen absperrt bzw. kurzschließt.
  • An den unteren Querlenker 14 ist ferner eine aktiv verstellbare Zusatzfeder 34 (eine Drehstabfeder) angelenkt, die über einen Elektromotor 36 und ein gegebenenfalls selbsthemmendes, hoch übersetztes Getriebe 38 als Aktuator in ihrer Vorspannung verstellbar ist.
  • Die Zusatzfeder 34 bzw. Drehstabfeder ist über ein Gestänge 40 an dem Querlenker 14 benachbart zur Federauflage 18a der Tragfeder 18 angelenkt, wobei deren Fusspunkte jeweils zwischen dem äußeren Lenkerlager 28 und dem inneren Lenkerlager 22 des Querlenkers 14 positioniert sind.
  • Über den Aktuator 36, 38 und die Zusatzfeder 34 kann aktiv die Gesamtfederrate des Federsystems 18, 34 verändert und damit im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs dessen Fahrdynamik angepasst oder verändert werden. Dies kann in bekannter Weise sowohl eine Beeinflussung der Federeigenschaften zu zum Beispiel einer komfortablen oder sportlichen Auslegung der Radaufhängung 10 sein, sowie zum Entgegenwirken von Nick- und/oder Wankneigungen des Kraftfahrzeuges bei Bremsmanövern oder beim Durchfahren von Kurven, etc. dienen.
  • Davon unbeeinflusst dient die Höhenverstellvorrichtung 30 in statischer Auslegung dazu, das Fahrzeugniveau zum Beispiel nach Maßgabe eines manuellen Schalters anzuheben oder abzusenken und/oder bei Beladung des Kraftfahrzeugs das eingestellte Fahrzeugniveau zu halten. Im Fahrbetrieb und fahrdynamisch betrachtet ist die Höhenverstellvorrichtung 30 statisch bzw. in der eingestellten Position festgelegt. Gleiches gilt bei nicht in Betrieb befindlichem Kraftfahrzeug, so dass in diesen Zuständen kein Energieverbrauch vorliegt.
  • Die Höhenverstellung der Federauflage 18b der Tragfeder 18 kann anstelle der beschriebenen, hydraulischen Betätigung über die Kolben-Zylinder-Einheit auch elektromechanisch erfolgen, wobei hier ein entsprechend angesteuerter Elektromotor über ein selbsthemmendes Getriebe (zum Beispiel einem Schneckentrieb) die Federauflage 18b höhenverstellt.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern ist auch an vorderen Radaufhängungen und an Radaufhängungen anwendbar, die von der beschriebenen Querlenkerausführung abweicht, zum Beispiel Radaufhängungen mit Federbeinen oder Mehrlenkerachsen mit räumlich angeordneten Einzellenkern.
  • Anstelle der Schraubendruckfeder als Tragfeder 18 könnte gegebenenfalls auch eine andere Tragfeder, zum Beispiel eine Drehstabfeder verwendet sein, die über die Höhenverstellvorrichtung 30 entsprechend statisch verstellt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009047144 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Federsystem für eine Radaufhängung eines Fahrzeugrads (20) eines Kraftfahrzeugs, mit einer am Aufbau (24) oder an einem Hilfsrahmen (26) und an einem Radführungselement (14) abgestützten Tragfeder (18) sowie mit einer ersten Stelleinrichtung (34) zur Bereitstellung eines aktiven Fahrwerks im Fahrbetrieb für dynamische Belastungsfälle, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine zweite Stelleinrichtung (30) vorgesehen ist, mit der der Fahrzeugaufbau (24) für eine statische Niveauregulierung absenkbar oder anhebbar ist.
  2. Federsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stelleinrichtung (34) und die zweite Stelleinrichtung (30) funktionell voneinander unabhängig betätigbar sind.
  3. Federsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stelleinrichtung (30) zwischen dem Aufbau (24) oder dem Hilfsrahmen (26) des Kraftfahrzeugs und der korrespondierenden unteren Federauflage (18a) oder der korrespondierenden oberen Federauflage (18b) der Tragfeder (18) angeordnet ist.
  4. Federsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stelleinrichtung (30) zwischen dem Aufbau (24) oder dem Hilfsrahmen (26) des Kraftfahrzeugs und dem Radträger (12) oder einem Querlenker der Radaufhängung angeordnet ist.
  5. Federsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stelleinrichtung (30) durch eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit gebildet ist, die über ein Steuerventil (32) und eine Druckmittelquelle (P) ansteuerbar ist und deren Druckraum über das Steuerventil (32) kurzschließbar ist.
  6. Federsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stelleinrichtung (30) elektromechanisch betätigbar ist, wobei ein Elektromotor über ein selbsthemmendes Getriebe die korrespondierende Federauflage (18b) der Tragfeder (18) verstellt.
  7. Federsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stelleinrichtung (34) eine aktive Zusatzfeder, insbesondere eine Drehstabfeder (34) ist, die über einen Elektromotor (36) und ein hoch übersetzendes Getriebe (38) verstellbar ist und die über eine Gestängeverbindung (40) gelenkig mit einem Radführungselement (14) der Radaufhängung (10) verbunden ist.
  8. Federsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder (18) und die Zusatzfeder (34) an einem Querlenker (14) als Radführungselement der Radaufhängung (10) zwischen einem äußeren Radträger (12) und einem innenliegenden, aufbau- oder rahmenfesten Lenkerlager (22) abgestützt bzw. angelenkt sind.
  9. Verfahren zur Ansteuerung eines Federsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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