DE102014220185A1

DE102014220185A1 - Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102014220185A1
Application number: DE102014220185.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Krüger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: DE102014220185B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Federbein (10), das eine Feder (13) zum Abfedern von Schwingungen des Kraftfahrzeuges, die zwischen zwei Federtellern angeordnet ist, und einem Stoßdämpfer (5, 6) zum Dämpfen der Schwingungen des Kraftfahrzeuges aufweist, und einer Federbeinaufnahme (30) zum Abstützen des Federbeins (10) an der Karosserie (4) des Kraftfahrzeuges. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Federbeinaufnahme (30) eine Spindel (20) aufweist, welche mit einem der beiden Federteller (11) in Wirkverbindung steht, um durch Rotation der Spindel (20) diesen Federteller (11) relativ zur Federbeinaufnahme (30) zu bewegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Federbein, welches eine Feder zum Abfedern von Schwingungen des Kraftfahrzeuges, die zwischen zwei Federtellern angeordnet bzw. verspannt ist, und einen Stoßdämpfer zum Dämpfen der Schwingungen des Kraftfahrzeuges aufweist, und einer Federbeinaufnahme zum Abstützen des Federbeins an der Karosserie des Kraftfahrzeuges.
Es sind Vorrichtungen bekannt, die dazu dienen, Stöße, die auf das Kraftfahrzeug bei Straßenunebenheiten wirken, abzufangen und zu dämpfen, damit das Fahrzeug nicht den Bodenkontakt verliert und auf der Bahn verbleibt. Diese Vorrichtungen sind dazu ausgelegt, die Stöße auf die Karosserie des Kraftfahrzeuges abzufedern und zu amortisieren. In diesen Vorrichtungen werden üblicherweise Feder und Stoßdämpfer verwendet, die zusammen ein Federbein ergeben. Beim Federbein ist der Stoßdämpfer gewöhnlich im Zentrum einer Schraubenfeder angeordnet, die zwischen zwei Federtellern verspannt bzw. komprimiert ist. Dabei sind ein oberer Federteller sowie die Kolbenstange des Stoßdämpfers mit der Karosserie und ein unterer Federteller sowie der Kolbenzylinder des Stoßdämpfers mit einem der Räder des Kraftfahrzeuges gekoppelt. Die Stöße, die durch Fahrbahnunebenheiten in das Fahrzeug eingeleitet werden, werden durch die Feder abgefangen und in Schwingungen verwandelt. Der Stoßdämpfer dient dazu, dass diese Schwingungen schnell abklingen. Bei manchen Vorrichtungen sind die Feder und der Stoßdämpfer derart ausgerichtet, dass die Federachse und die Dämpfungsachse zusammenfallen, sodass die Feder und der Stoßdämpfer in derselben Bewegungsrichtung arbeiten. Bei manchen Vorrichtungen ist die Feder etwas schräg zum Stoßdämpfer angestellt, um die Kolbenstange des Stoßdämpfers von Seitenkräften zu entlasten. Außerdem sind Vorrichtungen bekannt, die neben der Schwingungsdämpfung zur Niveauregulierung des Kraftfahrzeuges dienen können. Niveauregulierung des Kraftfahrzeuges kann erforderlich sein, die Fahrzeughöhe bei verschiedenen Beladungszuständen konstant zu halten, oder das Fahrzeugniveau bei Bedarf anzuheben oder abzusenken, beispielsweise zur Reduktion des CO2-Ausstosses bei hohen Geschwindigkeiten ebenso wie aus optischen Gründen.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2009 027 715 A1 bekannt. Sie umfasst ein Federbein mit einem Stoßdämpfer und einer Feder, die zwischen zwei Federtellern angeordnet ist. Dabei ist einer der Federteller des Federbeins direkt an der Kolbenstange des Stoßdämpfers verschieblich angeordnet. Die Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass die Wirkung des Stoßdämpfers und der Feder nur in eine Richtung möglich ist. Dies führt dazu, dass die Vorrichtung die Krafteinwirkungen in nur eine Richtung abfangen kann. Beim Bewegen des Fahrzeuges auf unebenen Straßen wird das Fahrzeug jedoch in unterschiedliche Richtungen angeregt. Die Querkräfte können dabei nicht abgefangen werden und können im Ernstfall dazu führen, dass die Feder bricht und die Vorrichtung beschädigt wird. Zudem erfordert eine derartige Vorrichtung einen großen Bauraum, insbesondere eine große Bauhöhe, um die Feder an der Kolbenstange anzuordnen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zur Niveauregulierung des Kraftfahrzeuges bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile überwindet. Insbesondere ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die Krafteinwirkungen auf das Kraftfahrzeug in unterschiedliche Richtungen zuverlässig abfangen kann, die Schwingungen sicher abfedern kann, die robust ist und einen sparsamen Bauraum aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federbeinaufnahme eine Spindel aufweist, welche mit einem der beiden Federteller in Wirkverbindung steht, um durch Rotation der Spindel diesen Federteller relativ zur Federbeinaufnahme zu bewegen. Der Erfindungsgedanke liegt dabei zum einen darin, dass einer der Federteller über ein separates Bauteil, über eine gesondert herausgebildete Spindel, mit der Federbeinaufnahme bzw. mit der Kolbenstange des Stoßdämpfers gekoppelt werden kann. Das heißt, dass die Feder über die Spindel und der Stoßdämpfer direkt an der Federbeinaufnahme angeordnet werden können. Mithin kann der Vorteil erreicht werden, dass die Feder etwas schräg zum Stoßdämpfer ausgerichtet werden kann und nicht zwangsläufig koaxial zum Stoßdämpfer, wie es sein müsste, wenn dieser Federteller an der Kolbenstange befestigt werden müsste. Die Spindel erlaubt es somit, dass die Ausrichtung der Feder zum Stoßdämpfer über die Ausrichtung der Spindel nach Bedarf eingestellt werden kann, was in den Vorrichtungen ohne zwischengeschaltetes Bauteil nicht möglich wäre. Dies ermöglicht vorteilhafterweise, dass die Richtung der Federwirkung und die Dämpfungsrichtung des Stoßdämpfers sich unterscheiden können, um unterschiedliche Krafteinwirkungen zuverlässig abzufangen, die beispielsweise nicht nur senkrecht zur Fahrbahn, sondern auch leicht seitlich auf das Fahrzeug einwirken können. Somit kann sichergestellt werden, dass die verschiedenen Krafteinwirkungen auf das Fahrzeug, insbesondere durch Querkräfte, besser zwischen dem Stoßdämpfer und der Feder verteilt werden, und dass diese Bauteile, insbesondere die Feder, weniger durch die Querkräfte beansprucht werden und länger im Betrieb bleiben können. Der Querkraftausgleich kann dabei zur Entlastung des Stoßdämpfers dienen, indem die durch die Radlast in den Dämpfer eingeleiteten Querkräfte durch die Feder kompensiert werden. Die Lebensdauer der Vorrichtung kann somit erheblich verlängert werden, wobei gleichzeitig die Funktionsweise der Vorrichtung verbessert werden kann. Zum anderen liegt der Erfindungsgedanke darin, dass die Spindel dazu dienen kann, die Drehbewegung der Spindel in die Axialbewegung des Federtellers umzuwandeln. Dabei kann der Federteller entlang der Spindel verschoben werden, um den Abstand zwischen dem Federteller und der Federbeinaufnahme und folglich zwischen dem dazugehörigen Rad und der Karosserie zu verändern. Wenn sich der Abstand zwischen den Rädern und der Karosserie ändert, ändert sich die Höhe des Kraftfahrzeuges. Folglich kann das Fahrzeugniveau mit Hilfe der Spindel gezielt reguliert werden.
Des Weiteren kann die Erfindung vorsehen, dass die Spindel als eine Hohlspindel ausgebildet sein kann, die den Stoßdämpfer zumindest teilweise umgeben kann. Daraus folgt vorteilhafterweise, dass die Feder und der Stoßdämpfer nicht nur schräg zueinander ausgerichtet werden können, sondern auch zumindest zum Teil um einander herum, so dass der Federteller und der Kolben der Kolbenstange auf der gleichen Höhe und nicht nacheinander entlang einer Linie angeordnet werden können. Somit kann der Bauraum, insbesondere die Bauhöhe, der Vorrichtung erheblich reduziert werden. Eine derartige Vorrichtung mit reduziertem Bauraum kann deshalb nicht nur in größeren Kraftfahrzeugen sondern auch in kleineren oder in tiefergelegten Kraftfahrzeugen Platz finden. Weiterhin ist die derartige Anordnung der Feder um die Spindel herum leicht zu realisieren, so dass die Vorrichtung einfach aufgebaut werden kann.
Vorteilhafterweise kann gemäß der Erfindung eine Antriebsvorrichtung vorgesehen sein, um die Spindel rotatorisch anzutreiben. Die Antriebsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit einer Steuereinheit in Verbindung stehen, um das Fahrzeugniveau im laufenden Betrieb zu kontrollieren, beispielsweis um das Fahrzeugniveau bei unterschiedlichen Beladungszuständen auf der gleichen Höhe zu halten oder beim Fahren mit hohen Geschwindigkeiten abzusenken. Die flexible Niveauregulierung während der Fahrt kann beispielsweise dazu dienen, das Kraftfahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten abzusenken, um den Luftkisseneffekt zu vermeiden, damit der Bodenkontakt der Reifen verbessert wird. Zudem kann die flexible Niveauregulierung während der Fahrt ermöglichen, dass die Luftangriffsfläche bzw. die Wiederstandsfläche des Fahrzeuges reduziert wird, wodurch das Fahrzeug weniger Widerstand erfahren kann, so dass der Treibstoff eingespart und der CO2-Ausstoß reduziert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung manuell angesteuert werden kann, um das Fahrzeugniveau bei Bedarf, beispielsweise bei Reparatur oder aus optischen Gründen anzuheben oder abzusenken.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Antriebsvorrichtung einen elektrischen Motor und ein Zahnradgetriebe aufweisen, wobei das Zahnradgetriebe mit einem Zahnradkranz der Spindel zusammenwirken kann, um die Spindel drehbar anzutreiben. Dabei kann der Motor seitlich innerhalb oder außerhalb des Gehäuses befestigt werden oder je nach Fahrzeugart und verfügbarem Platz gerade dort angeordnet werden, wo freier Bauraum zur Verfügung steht. Der Motor kann dann vorteilhafterweise über das Zahnradgetriebe mit der gesondert erfindungsgemäßen Spindel in Wirkverbindung stehen und diese antreiben, um eine möglichst flexible Ausgestaltung der Vorrichtung zu erreichen. Der erfindungsgemäße Aufbau der Antriebsvorrichtung ermöglicht es somit, die Antriebsvorrichtung als eine externe Antriebsvorrichtung auszugestalten. Die Antriebsvorrichtung ist folglich konstruktiv vom Aufbau des Federbeins unabhängig. Dies beseitigt zusätzliche Schranken bzw. Vorgaben an den Aufbau des Federbeins im Gegensatz zu den herkömmlichen Vorrichtungen, die es beispielsweise erfordern, den Antrieb innerhalb der Feder anzubringen oder in das Federbein zu integrieren. Folglich kann der Aufbau des erfindungsgemäßen Federbeins flexibler ausgestaltet werden, insbesondere derart, dass die Feder und der Stoßdämpfer unter einem Winkel zueinander ausgerichtet werden können.
Alternativ kann die Antriebsvorrichtung einen Stator und einen Rotor aufweisen, wobei der Rotor an der Spindel ausgebildet sein kann, um die Spindel anzutreiben. Der Stator und der Rotor können dabei koaxial zu der Spindel angeordnet werden, um den Bauraum der Vorrichtung zu reduzieren. Dabei kann gleichzeitig die Feder koaxial zum Rotor und zum Stator sich erstrecken, wobei der Stoßdämpfer immer noch entweder koaxial oder unter einem Winkel zur Feder bzw. zur Spindel angeordnet werden kann, um den Erfindungsgedanken zu verwirklichen.
Die Erfindung kann weiterhin ein Gehäuse vorsehen, welches die Federbeinaufnahme und die Spindel zumindest teilweise umgeben kann, wobei die Antriebsvorrichtung derart am Gehäuse, insbesondere beabstandet zum Federbein, angeordnet sein kann, dass die Feder und der Stoßdämpfer sowohl koaxial als auch nicht koaxial zueinander angeordnet werden können. Gemäß der Erfindung kann dabei das Gehäuse nicht nur zum Schutz der Vorrichtung oder zum Bilden einer Baueinheit benutzt werden, sondern auch zum Anbringen der Antriebsvorrichtung beabstandet zum Federbein bzw. zur Spindel. Dies erhöht die konstruktive Freiheit beim Aufbau der Vorrichtung und stellt sicher, dass die Federachse, die sich koaxial um die Spindel erstrecken kann, und die Dämpfungsrichtung des Stoßdämpfers sich unterscheiden können, beispielsweise leicht versetzt sein können. Mit anderen Worten, dass die Feder und der Stoßdämpfer unterschiedliche Wirkungsrichtungen haben können.
Vorteilhafterweise kann einer der Federteller, insbesondere der obere Federteller, ein Innengewinde aufweisen, welches mit einem Außengewinde der Spindel in Wirkverbindung stehen kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Federteller in Form einer Spindelmutter ausgebildet sein. Durch das Zusammenwirken des Innengewindes des Federtellers und des Außengewindes der Spindel kann dabei vorteilhafterweise eine drehende Bewegung der Spindel in eine translatorische Bewegung umwandelt werden. Folglich kann die Spindel die Antriebswirkung der Antriebsvorrichtung auf den Federteller übertragen, indem der Federteller entlang der Spindel verfahren kann. Der Federteller kann somit einfach und linear verschieblich entlang der Spindel gelagert werden.
Erfindungsgemäß kann der Stoßdämpfer eine Kolbenstange umfassen, wobei die Federbeinaufnahme eine Kolbenaufnahme aufweisen kann, um die Kolbenstange fest aufzunehmen. Die Federbeinaufnahme kann wiederum fest an der Karosserie des Kraftfahrzeuges angeordnet werden, um die Schwingungen des Fahrzeuges direkt in die Bewegung der Kolbenstange umzusetzen, damit der Stoßdämpfer die Schwingungsenergie in Wärme umwandeln und dafür sorgen kann, dass die Schwingungen gedämpft werden und langsam abklingen.
Des Weiteren kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Federbeinaufnahme eine Rotationslagerung, insbesondere eine Wälzlagerung, umfassen kann, um die Spindel drehbar aufzunehmen. Insbesondere kann die Rotationslagerung als eine Doppellagerung ausgebildet sein, die eine Axiallagerung und eine Radiallagerung umfassen kann, um die Bewegung der Spindel axial und radial abzusichern bzw. zu begrenzen. Die Rotationslagerung kann dabei vorteilhafterweise zum Lagern der Spindel, zum Aufnehmen von radialen und axialen Kräften dienen sowie gleichzeitig ermöglichen, dass die Spindel rotieren kann, ohne ihre relative Position zur Federbeinaufnahme und somit zur Karosserie zu ändern. Mithin kann erreicht werden, dass nur der Federteller bzgl. der Federbeinaufnahme und der Karosserie seine relative Position ändert. Da die relative Position der Feder die Position der Räder bestimmt und die Position der Federbeinaufnahme die Höhe der Karosserie, kann durch Änderung des Abstandes zwischen der Feder und der Federbeinaufnahme, der Abstand zwischen den Rädern und der Karosserie eingestellt werden und somit das Fahrzeugniveau reguliert werden.
Gemäß der Erfindung kann die Feder eine Federachse und der Stoßdämpfer eine Dämpfungsachse aufweisen. Nach einem besonderen Vorteil der Erfindung kann die Federbeinaufnahme derart ausgestaltet sein, dass die Federachse und die Dämpfungsachse unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen können. Das bedeutet, dass die Federaufnahme einerseits die Kolbenstange fest mit der Karosserie des Kraftfahrzeuges verbinden kann und andererseits den oberen Federteller axial verschieblich zur Karosserie über die Spindel aufnehmen kann. Die erfindungsgemäße Federbeinaufnahme kann somit je nach Bedarf so ausgebildet sein, um für die unterschiedlich ausgerichteten Federn und Stoßdämpfer als Lager zu dienen.
Ferner kann das Gehäuse vorteilhafterweise derart, insbesondere mit einer Führung für den Federteller, ausgestaltet sein, um den Federteller gegen Verdrehen zu sichern und verschiebbar zu lagern. Das Gehäuse kann somit dazu dienen, die Bewegung des Federtellers außenseitig zu begrenzen und damit sicher zu führen. Vorteilhafterweise kann das Gehäuse hierzu eine Führung für den Federteller aufweisen, wobei die Oberfläche der Führung Führungsmittel bzw. eine aufgeraute Oberflächenstruktur aufweisen kann, um den Federteller beim Bewegen durch die Führung zuverlässig gegen Verdrehen abzusichern.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt ferner darin, dass die Spindel selbsthemmend ausgestaltet sein kann, um eine Verstellung der Vorrichtung bei Ausfall des Antriebes zu vermeiden. Die Selbsthemmung kann beispielsweise durch die geeignete Auswahl des Steigungswinkel des Gewinde, die Oberflächenrauigkeit der Spindel, die Werkstoffpaarung zwischen der Spindel und dem Federteller und dergleichen realisiert werden. Somit kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass bei Stromausfall der Federteller gegen ein Verrutschen oder ein Verdrehen entlang der Spindel gesichert werden kann, um unkontrollierte Schwingungen zu verhindern.
Des Weiteren kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung eine Bremseinrichtung aufweisen kann, um die Bewegung der Spindel zu stoppen. Somit kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass die Verstellung der Vorrichtung sanft, ohne Aufschlagen erfolgen kann. Des Weiteren kann dadurch erreicht werden, dass die Bewegung der Spindel und somit die Bewegung des Federtellers gezielt gesteuert und/oder automatisiert werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung eine automatische Steuerung des Fahrzeugniveau im laufendem Betrieb des Kraftfahrzeuges erfolgen kann.
Weiterhin kann vorteilhafterweise sein, dass die Feder mittels eines Axiallagers drehbar am Federteller gelagert sein kann, um beim Verdrehen der Feder die Reibung zu reduzieren. Mithin kann vorteilhafterweise ein ungewolltes Verstellen der Feder sowie der Federteller ausgeglichen werden und ein Erhitzen bzw. Beschädigen der Bauteile vermieden werden.
Außerdem ist es von Vorteil, dass die Vorrichtung als eine Montageeinheit ausgebildet sein kann, die als Ganzes anstelle einer konventionellen Vorrichtung zur Lagerung des Federbeins am Fahrzeug eingesetzt werden kann. Dies ermöglicht vorteilhafterweise, dass die Vorrichtung nicht nur in neuen Fahrzeugen bequem als eine Einheit eingesetzt sondern auch in älteren Kraftfahrzeugen einfach und kostengünstig nachgerüstet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem externen Motor,
2 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem integrierten Antrieb, und
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer nicht parallelen Ausrichtung der Dämpfungsachse und der Federachse.
Die 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges mit einem Federbein 10 zum Abfangen von Stößen auf das Kraftfahrzeug, die bei einer unebenen Fahrbahn auf das Fahrzeug einwirken können. Die Vorrichtung 1 ist zwischen der Karosserie 4 des Kraftfahrzeuges und den nicht dargestellten Rädern angeordnet. Das Federbein 10 sorgt dabei dazu, die Stöße vor dem Durchschlagen auf die Karosserie 4 in Schwingungen der Räder umzuwandeln, sie zu dämpfen und von der Karosserie 4 abzukoppeln. Hierzu umfasst das Federbein 10 eine Feder 13, die dazu geeignet ist, die Schwingungen des Kraftfahrzeuges entlang einer Federachse 16 abzufedern. Die Feder 13 ist dabei zwischen zwei Federtellern komprimiert: einem oberen Federteller 11, an dem das Gewicht des Fahrzeuges abgestützt werden kann, und einem unteren Federteller, der mit einem der Räder verbunden ist. In den 1 bis 3 ist der obere Federteller 11 dargestellt. Ferner umfasst das Federbein 10 einen Stoßdämpfer 5, 6 mit einer Kolbenstange 5 und einem Druckpuffer 6, die geeignet sind, die Schwingungen des Kraftfahrzeuges entlang einer Dämpfungsrichtung 15 abzufangen und zu reduzieren. Der Stoßdämpfer 5, 6 wandelt dabei die Schwingungsenergie des Kraftfahrzeuges in Wärme um, damit die Schwingungen schnell abklingen können, ohne dass das Kraftfahrzeug den Bodenkontakt verliert.
Zum Anbringen des Federbeins 10 an der Karosserie 4 des Kraftfahrzeuges ist erfindungsgemäß eine Federbeinaufnahme 30 vorgesehen. Unterschiedliche Ausführungsformen der Federbeinaufnahme 30 sind in den 1 und 2 bzw. in der 3 zu sehen. Ferner weist die Vorrichtung 1 ein Gehäuse 2 auf, welches die Federbeinaufnahme 30 zumindest teilweise umgibt. Erfindungsgemäß ist eine Spindel 20 an der Federbeinaufnahme 30 vorgesehen, die über ein Außengewinde 22 mit dem Innengewinde 12 des oberen Federtellers 11 im Eingriff steht, um durch Drehung der Spindel 20 den Federteller 11 relativ zur Federbeinaufnahme 30 entlang der Federachse 16 zu bewegen. Die Spindel 20 ist dabei als eine Hohlspindel 20 ausgebildet, die den Stoßdämpfer 5, 6 zumindest zum Teil umschließt. Eine Antriebsvorrichtung 40 dient dazu, um die Spindel 20 zu rotieren. Der Federteller 11 ist dabei in Form einer Spindelmutter ausgebildet, die beim Drehen der Spindel 20 entlang der Federachse 16 verfahren kann. Der Vorteil der Erfindung besteht im Gegensatz zum Stand der Technik darin, dass der Antrieb des Federtellers 11 über die gesondert herausgebildete Spindel 20 erfolgt und nicht direkt die Kolbenstange 5 des Stoßdämpfers 5, 6. Somit wird erreicht, dass die Feder 13 und der Stoßdämpfer 5, 6 unterschiedlich ausgerichtet werden können, wie in der 3 gezeigt ist. Folglich können die Richtung der Federwirkung 16 und die Dämpfungsrichtung 15 des Stoßdämpfers 5, 6 variieren, um die Krafteinwirkungen auf das Fahrzeug aus unterschiedlichen Richtungen besser abfangen zu können.
Erfindungsgemäß ist die Federbeinaufnahme 30 derart ausgestaltet, um die Vorrichtung 1 an identischen Aufnahmepunkten der Karosserie 4 wie ein konventionelles Federbeinlager anzuordnen. Dabei ist es denkbar, dass die Vorrichtung 1 als eine Montageeinheit ausgebildet sein kann, um deren Anbringen an der Karosserie 4 zu vereinfachen. Die Federbeinaufnahme 30 nimmt gemäß allen Ausführungsformen die Dämpferstange 5 mittels einer Kolbenaufnahme 34 derart, insbesondere entkoppelt, auf, dass die Dämpferstange 5 mit der Karosserie 4 des Fahrzeuges mitschwingen kann, um durch den Druckpuffer 6 die Schwingungsenergie zu zerstreuen, und dass die Winkeländerung der Dämpferstange 5 im Betrieb des Kraftfahrzeuges ausgeglichen werden kann. Ferner weist die Federbeinaufnahme 30 eine Wälzlagerung 31 für die Spindel 20 auf, die es ermöglicht, die Spindel 20 gegenüber der Federbeinaufnahme 30 zu verdrehen, ohne ihre axiale Position zur Federbeinaufnahme 30 zu verändern. Die Wälzlagerung 31 umfasst dabei eine Axiallagerung 32 und eine Radiallagerung 33 auf, um die Spindel 20 sowohl in die axiale als auch die radiale Richtung abzusichern. Die Spindel 20 wird durch den Antrieb 40 verdreht und überträgt die Antriebswirkung an den Federteller 11 derart, dass die Drehbewegung der Spindel 20 in die lineare Bewegung des Federtellers 11 entlang der Federachse 16 umgewandelt wird. Die Verdrehung der Spindel 20 führt somit zur Axialverschiebung des Federtellers 11 bzgl. der Federbeinaufnahme 30, die das gleiche Niveau aufweist wie die Karosserie 4. Folglich ändert sich der Abstand zwischen der Federbeinaufnahme 30 und der Feder 13 und somit zwischen der Karosserie 4 und den Rädern, so dass das Fahrzeugniveau bzgl. der Fahrbahn verstellt werden kann. Die Federbeinaufnahme 30 dient vorteilhafterweise dazu, um die Spindel 20 und der Stoßdämpfer 5, 6 aufzunehmen. Die Federbeinaufnahme 30 kann dabei derart ausgestaltet sein, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, um die Spindel 20 und den Stoßdämpfer 5, 6 koaxial aufzunehmen. Außerdem ist es möglich, die Federbeinaufnahme 30 derart auszugestalten, dass die Spindel 20 und der Stoßdämpfer 5, 6 nicht zwangsläufig parallel angeordnet werden müssen sondern unter einem spitzen Winkel α zueinander, wie in der 3 gezeigt ist. Mit der Vorrichtung 1, die in der 3 gezeigt ist, können also Schwingungen des Fahrzeuges nicht nur in die Dämpfungsrichtung 15 sondern auch in die leicht dazu versetzte Verstellrichtung 16 der Spindel 20 abgefangen werden.
Die 1 und 3 zeigen, dass die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 40 seitlich am Gehäuse 2 angeordnet sein kann und sich beabstandet zum Federbein 10 befinden kann. Derartige Anordnung des Antriebes 40 dient dazu, dass die Spindel 20 und somit die Feder 13, die um die Spindel 20 herum gewickelt ist, nicht unbedingt nacheinander, entlang einer Linie mit dem Stoßdämpfer 5, 6 angeordnet werden müssen. Wie in der 1 und der 3 außerdem zu sehen ist, ist der Antrieb 40 zumindest zum Teil außerhalb des Gehäuses 2 der Vorrichtung 1 herausgelagert. Die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebes 40 bzgl. des Federbeins 10 ermöglicht insbesondere, dass die Feder 13 und der Stoßdämpfer 5, 6 nicht zwangsläufig koaxial bzw. parallel zu einander ausgerichtet werden müssen.
Die 1 bis 3 zeigen dabei die niedrigste Fahrzeugstellung, in welcher der Abstand zwischen den Rädern und der Karosserie 4 minimal ist. Wie in allen 1 bis 3 zu sehen ist, befindet sich der obere Federteller 11 in der niedrigsten Position des Kraftfahrzeuges auf der gleichen Höhe mit dem Kolben der Kolbenstange 5. In dieser Position des Kraftfahrzeuges ist die Bauhöhe der Vorrichtung 1 im Vergleich zum Stand der Technik erheblich reduziert. Um das Fahrzeugniveau zu erhöhen, kann der Antrieb 40 die Spindel 20 derart antreiben, dass der Federteller 11 nach unten bzgl. der Federbeinaufnahme 30 verfahren kann. Somit kann der Abstand zwischen der Feder 13 und der Federbeinaufnahme 30 vergrößert werden, der die Fahrzeughöhe bestimmt. In Wirklichkeit verändert der Federteller 11 seine Höhe bzgl. der Fahrbahn nicht. Dagegen drehen sich die Federbeinaufnahme 30 zusammen mit der Kolbenstange 5 und der Karosserie 4 aus dem Federteller 11 nach oben heraus, während die Feder 13 mit den beiden Federtellern und ein nicht dargestellter Kolbenzylinder sowie die Räder des Fahrzeuges ihre Höhe beibehalten.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung, die in 1 und 3 gezeigt ist, weist die Antriebsvorrichtung 40 einen elektrischen Motor 41 und ein Zahnradgetriebe 42 auf, wobei das Zahnradgetriebe 42 mit einem Zahnradkranz 21 der Spindel 20 formschlüssig im Eingriff steht, um beim Verdrehen des Zahnradgetriebes 42 durch Abkämen des Zahnradkranzes 21 das Verdrehen der Spindel 20 zu bewirken. Mit Hilfe des Zahnradgetriebes 42 ist es möglich, den Motor 41 beabstandet zum Federbein 10 zu lagern, um eine möglichst flexible Ausgestaltung der Vorrichtung 1 zu erreichen. In den Beispielen der 1 und 3 ist der Motor 41 seitlich am Gehäuse 2 befestigt, wobei der Motor 41 zumindest zum Teil außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet ist.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, die in 2 gezeigt ist, weist die Antriebsvorrichtung 40 einen Stator 43 und einen Rotor 44 auf, wobei der Rotor 44 direkt an der Spindel 20 ausgebildet ist, so dass die Antriebsvorrichtung in der Vorrichtung 1 integriert ist. Der Stator 43 und der Rotor 44 sind dabei zwar axial zur, aber außerhalb der Feder 13 angeordnet, um sicher zu stellen, dass der Stoßdämpfer 5, 6 in eine andere Richtung 15 ausgerichtet werden kann, als die Feder 13, um bei Bedarf die Ausführungsform der 3 zu realisieren.
Wie in den 1 bis 3 zu erkennen ist, ist das Gehäuse 2 derart mit einer Führung 3 ausgestaltet, um den Federteller 11 bei seiner Bewegung nach oben und nach unten zu leiten. Die Führung 3 korrespondiert dabei mit der Außenkontur des Federtellers 11, um den Federteller 11 bei seiner axialen Bewegung sicher zu führen. Die Oberfläche der Führung 3 kann dabei derart aufgeraut oder mit speziellen Führungsschienen ausgestaltet sind, um den Federteller 11 gegen Verdrehen zu sichern. Weiterhin ist es denkbar, dass die Antriebsvorrichtung 40 mit einer Bremseinrichtung und/oder die Spindel 20 mit einem selbsthemmenden Gewinde 22 ausgestaltet werden können, um ein ungewolltes Nachschwingen gezielt zu unterbrechen.
Die voranstehende Erfindung der Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Gehäuse
3: Führung
4: Karosserie
5: Kolbenstange
6: Druckpuffer
10: Federbein
11: oberer Federteller
12: Innengewinde des oberen Federtellers
13: Feder
14: Axiallager für die Feder am oberen Federteller
15: Dämpfungsachse
16: Federachse
20: Spindel
21: Zahnradkranz
22: Außengewinde der Spindel
30: Federbeinaufnahme
31: Rotationslagerung
32: Axiallagerung für die Spindel an der Federbeinaufnahme
33: Radiallagerung für die Spindel an der Federbeinaufnahme
34: Kolbenaufnahme für die Kolbenstange an der Federbeinaufnahme
40: Antriebsvorrichtung
41: Motor
42: Zahnradgetriebe
43: Stator
44: Rotor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009027715 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Federbein (10), das eine Feder (13) zum Abfedern von Schwingungen des Kraftfahrzeuges, die zwischen zwei Federtellern angeordnet ist, und einem Stoßdämpfer (5, 6) zum Dämpfen der Schwingungen des Kraftfahrzeuges aufweist, und einer Federbeinaufnahme (30) zum Abstützen des Federbeins (10) an der Karosserie (4) des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahme (30) eine Spindel (20) aufweist, welche mit einem der beiden Federteller (11) in Wirkverbindung steht, um durch Rotation der Spindel (20) diesen Federteller (11) relativ zur Federbeinaufnahme (30) zu bewegen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (20) als eine Hohlspindel (20) ausgebildet ist, die den Stoßdämpfer (5, 6) zumindest teilweise umgibt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsvorrichtung (40) vorgesehen ist, um die Spindel (20) rotatorisch anzutreiben.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (40) einen elektrischen Motor (41) und ein Zahnradgetriebe (42) aufweist, wobei das Zahnradgetriebe (42) mit einem Zahnradkranz (21) der Spindel (20) zusammenwirkt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (40) einen Stator (43) und einen Rotor (44) aufweist, wobei der Rotor (44) an der Spindel (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (2) vorgesehen ist, welches die Federbeinaufnahme (30) und die Spindel (20) zumindest teilweise umgibt, wobei die Antriebsvorrichtung (40) derart am Gehäuse (2), insbesondere beabstandet zum Federbein (10), angeordnet ist, dass die Feder (13) und der Stoßdämpfer (5, 6) sowohl koaxial als auch nicht koaxial zueinander anordbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Federteller (11) ein Innengewinde (12) aufweist, welches mit einem Außengewinde (22) der Spindel (20) in Wirkverbindung steht, und dass insbesondere einer der Federteller (11) in Form einer Spindelmutter ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer (5, 6) eine Kolbenstange (5) umfasst, und dass die Federbeinaufnahme (30) eine Kolbenaufnahme (34) aufweist, um die Kolbenstange (5), insbesondere entkoppelt, aufzunehmen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahme (30) eine Rotationslagerung (31), insbesondere eine Wälzlagerung (31), umfasst, um die Spindel (20) drehbar aufzunehmen, und dass insbesondere die Rotationslagerung (31) als eine Doppellagerung ausgebildet ist, die eine Axiallagerung (32) und eine Radiallagerung (33) umfasst, um die Bewegung der Spindel (20) axial und radial abzusichern.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (13) eine Federachse (16) und der Stoßdämpfer (5, 6) eine Dämpfungsachse (15) aufweist, wobei die Federbeinaufnahme (30) derart ausgestaltet ist, dass die Federachse (16) und die Dämpfungsachse (15) unter einem spitzen Winkel (a) zueinander verlaufen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) derart, insbesondere mit einer Führung (3) für den Federteller (11), ausgebildet ist, um den Federteller (11) gegen Verdrehen zu sichern und verschiebbar zu lagern.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (20) selbsthemmend ausgestaltet ist, um eine Verstellung der Vorrichtung (1) bei Ausfall des Antriebes (40) zu vermeiden.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (40) eine Bremseinrichtung aufweist, um die Bewegung der Spindel (20) zu stoppen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (13) mittels eines Axiallagers (14), insbesondere eines Wälzlagers (14), drehbar an einem der Federteller (11) gelagert ist, um beim Verdrehen der Feder (13) die Reibung zu reduzieren.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) als eine Montageeinheit ausgebildet ist, die anstelle einer konventionellen Vorrichtung (1) zur Lagerung des Federbeins (10) am Fahrzeug einsetzbar ist.