DE102015208785B4 - Verstellbarer Federträger - Google Patents
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Abstract
Verstellbarer Federträger (5), umfassend einen ersten und einen zweiten Federteller (7; 9), wobei zumindest einer der Federteller (7) mittels eines Aktuators (13) zu dem anderen Federteller (9) axial verstellbar ist, wobei der Aktuator (13) über eine über einen Motor (15) angetriebene Pumpe (17), die mit einem Vorratsbehälter (19) verbunden ist, mit Druckmittel gespeist wird, wobei der Motor (15), die Pumpe (17) und der Vorratsbehälter (19) eine Baueinheit (15; 17; 19)bilden, und die Baueinheit (15; 17; 19) eine Zylinderfläche (21) des Aktuators (13) bereitstellt und die Zylinderfläche (21) der Baueinheit (15; 17; 19) einen radialen Absatz (23) aufweist, der einen Zylinderboden des Aktuators (13) bildet, wobei mindestens zwei der Komponenten Motor (15), Pumpe (17) und Vorratsbehälter (19) axial in Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als Gleichgang-Zylinder ausgeführt ist und der Vorratsbehälter (19) von einen ersten und einem zweiten Zylinderraum gebildet wird.
Description
- Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Federträger gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
- Aus der
DE 32 23 195 A1 ist ein verstellbarer Federträger bekannt, der einen ersten und einen zweiten Federteller umfasst, wobei der Abstand der beiden Federteller mittels eines druckmittelbetätigtbaren Aktuators veränderbar ist, um eine Tragfeder, die zwischen den beiden Federtellern angeordnet ist, zielgerichtet vorzuspannnen, um eine gewünschte Tragkraft zu erreichen. - Als Druckmittel wird ein Hydraulikmedium verwendet. Eine Pumpe fördert aus einem Vorratsbehälter Druckmittel zu einem Zylinder des Aktuators. In dem Zylinder ist ein Kolben gleitend gelagert, der mit einem der beiden Federteller verbunden ist.
- Wie aus der Figur ersichtlich ist, besteht zwischen der Pumpe, einem Vorratsbehälter und dem Aktuator ein Rohrleitungssystem. Diese Aufteilung der Komponenten hat den Vorteil, dass das Gesamtsystem in einem Fahrzeug verteilt werden kann und dabei Einzelkomponenten, wie die Pumpe oder der Speicher, auch räumlich voneinander entfernt in einem Fahrzeug platzierbar sind. Damit steigen aber der Rohrleitungs- und der Montageaufwand, sowie das Risiko von Leckagen.
- Des Weiteren benötigt man für jedes Fahrzeugrad mindestens ein Strömungsventil, um über den Federträger das gewünschte Fahrzeugaufbauniveau bzw. die Federvorspannung der Tragfeder einstellen zu können.
- Die
DE 103 53 025 A1 offenbart einen verstellbarer Federträger, umfassend einen ersten und einen zweiten Federteller, wobei zumindest einer der Federteller mittels eines Aktuators zu dem anderen Federteller axial verstellbar ist. Dabei wird Arbeitsmedium in einen Zylinder des Federträgers gepumpt. Ein zylinderseitiger Federteller und ein kolbenstangenseitiger Federteller sind jeweils ortsfest zu den tragenden Bauteilen Zylinder-Kolbenstange montiert. Der Aktuator wird über eine motorgetriebene Pumpe betätigt, die mit einem mit Druckmittel gefüllten Vorratsbehälter verbunden. Der Motor, die Pumpe und der Vorratsbehälter bilden eine Baueinheit. - Die
DE 197 44 757 A1 beschreibt einen weiteren verstellbaren Federträger, bei dem der Aktuator auf verschiedenste Art und Weise angetrieben werden kann und keine Baueinheit mit weiteren Komponenten vorliegt. - Die
DE 101 09 555 A1 offenbart einen verstellbaren Federträger, umfassend einen ersten und einen zweiten Federteller, wobei zumindest einer der Federteller mittels eines Aktuators zu dem anderen Federteller axial verstellbar ist. Der Aktuator wird über eine über einen Motor angetriebene Pumpe, die mit einem Vorratsbehälter verbunden ist, mit Druckmittel gespeist, wobei der Motor, die Pumpe und der Vorratsbehälter eine Baueinheit bilden. Mindestens zwei der Komponenten Motor, Pumpe und Vorratsbehälter sind axial in Reihe angeordnet. Die besagte Baueinheit stellt zudem eine Zylinderfläche des Aktuators bereit, wobei die Zylinderfläche der Baueinheit einen radialen Absatz aufweist, der einen Zylinderboden des Aktuators bildet. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen einfach montierbaren verstellbaren Federträger mit einem Druckmittelsystem zu realisieren.
- Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Durch die Anordnung des kompletten Druckmittelsystems als eine Baueinheit kann man auf Schläuche und freiliegende Leistungskupplungen verzichten. Des Weiteren vereinfacht sich die Gesamtmontage. Wenn z. B. in einem Fahrwerk mehrere Federträger eingesetzt werden, dann genügen z. B. jeweils ein Stromversorgungsanschluss und ein CAN-Bus-Anschluss, um die gewünschte Funktion zu erreichen. Eine besonders kompakte Bauform wird dadurch erreicht werden, dass die Baueinheit eine Zylinderfläche des Aktuators bereitstellt. Mindestens zwei der Komponenten Motor, Pumpe und Vorratsbehälter sind axial in Reihe angeordnet. Dadurch ergeben sich eine kompakte Bauform und kurze Energieleitungsverbindungen zwischen den Komponenten. Ein ganz besonders kompakter Vorratsbehälter wird dann erreicht, wenn der Aktuator als Gleichgang-Zylinder ausgeführt ist und der Vorratsbehälter von einem ersten und einem zweiten Zylinderraum gebildet wird. Der Vorratsbehälter für das Druckmediumvolumen kann praktisch entfallen, da der Gleichgang-Zylinder den Vorratsbehälter darstellt. Folglich erreicht man eine sehr kurze Baueinheit.
- Eine besonders vorteilhafte Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorratsbehälter den Motor zumindest teilweise umschließt. Das Hydraulikmedium kann dann für den Motor eine Kühlfunktion übernehmen.
- Des Weiteren ist es möglich, dass der Vorratsbehälter eine Antriebswelle des Motors zur Pumpe zumindest teilweise umschließt. Diese Variante bietet sich dann an, wenn man eine Baueinheit anstrebt, die zwei „trockene“ endseitige Komponenten aufweist, um z. B. leichter Kabelanschlüsse für die Stromversorgung oder die Sensorik zu erhalten.
- Man kann auch vorsehen, dass die Baueinheit ein Hüllrohr aufweist, das die Zylinderfläche für den Aktuator bereitstellt. Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass dann für die Außenkontur des Aktuators deutlich mehr Gestaltungsspielraum zur Verfügung steht, z. B. um Kühlrippen oder Versteifungsrippen vorzusehen.
- Optional kann sich das Hüllrohr zumindest über mindestens zwei in Reihe angeordnete Komponenten der Baueinheit erstrecken. Man ordnet das Hüllrohr z. B. nur in dem Bereich des Federträgers an, der auch den Aktuator aufnimmt.
- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann das Hüllrohr mindestens einen Zwischenboden aufweisen, um z. B. eine Komponente der Baueinheit daran zu befestigen. Das Hüllrohr bildet dann praktisch eine Trägerpatrone für die Baueinheit.
- Bei einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Baueinheit axial in dem Hüllrohr verschiebbar gelagert und ein Federteller an der Baueinheit fixiert ist. Das Hüllrohr bildet dann funktional den Zylinder und die Baueinheit den Kolben des Aktuators.
- Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist die Baueinheit an einem abzustützenden Bauteil befestigt, z. B. dem Fahrzeugaufbau oder auch einer Fahrzeugkabine. Bei dieser Anordnung ist die Energieversorung und der Anschluss an die Sensorik zur Steuerung des Federträgers besonders einfach. Des Weiteren beeinflusst die Baueinheit dann nicht die ungefederte Masse eines Fahrzeugs.
- Alternativ kann es auch sinnvoll sein, wenn die Baueinheit an einem stützenden Bauteil befestigt ist, z. B. der Fahrzeugachse oder einem Fahrzeugrahmen. Etwaige Schwingungen ausgehend vom Motor oder von der Pumpe werden dann nicht auf den Fahrzeugaufbau oder die Fahrzeugkabine übertragen.
- Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Zylinderfläche der Baueinheit einen radialen Absatz aufweist, der einen Zylinderboden des Aktuators bildet. Dadurch vereinfacht sich der Gesamtaufbau des Aktuators.
- Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
- Es zeigt:
-
1 Federträger mit mechanischem Anschluss über den Vorratsbehälter -
2 Federträger über den Motor am zu stützenden Bauteil befestigt -
3 Variante zur1 mit radialer angeschlossener Energieversorgung -
4 Variante mit ringförmigen Vorratsbehälter -
5 weitere Reihenanordnung der Komponenten des Federträgers -
6 Federträger mit Druckmittelkammer als Vorratsbehälter -
7 Federträger an Fahrzeugachsen -
8 -10 Federträger mit Hüllrohr - Die
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Fahrzeug im Bereich einer Fahrzeughalbachse, die nur prinzipiell dargestellt ist. Grundsätzlich ist die Anwendung der Erfindung nicht aus diese Achskonstruktion beschränkt. Auf die Darstellung eines in der Regel eingesetzten Schwingungsdämpfers beliebiger Bauart wird aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. - Zwischen einem stützenden Bauteil
1 , in diesem Ausführungsbeispiel die Fahrzeugachse und einem zu stützenden Bauteil3 , dargestellt als Fahrzeugaufbau, ist ein verstellbarer Federträger5 angeordnet. Der verstellbare Federträger5 umfasst einen ersten Federteller7 , einen zweiten Federteller9 , sowie ein Druckmittelsystem11 mit einem Aktuator13 , einer der beiden Federteller. Der Federteller9 stützt sich an der Fahrzeugachse1 und der andere Federteller7 über den Aktuator7 am Fahrzeugaufbau3 ab. - Das Druckmittelsystem
11 umfasst in der einfachsten Ausführung einen Motor15 zum Antrieb einer Pumpe17 und einen Vorratsbehälter19 für das Druckmittel, mit dem der Aktuator13 von der Pumpe17 befüllt wird. - In dieser Ausführungsform sind die drei Hauptkomponenten Motor
15 , Pumpe17 , und Vorratsbehälter19 axial in Reihe angeordnet und bilden eine zusammenhängende Baueinheit, bei die Komponente unmittelbar aneinander anliegen, so dass keine distanzüberwindenden Schlauch- oder Rohrverbindung vorliegen. Es besteht eine starre Verbindung der Teilgehäuse der drei Komponenten, so dass auch auf die Baueinheit15 ;17 ;19 wirkende Querkräfte aufgenommen werden könnten. Des Weiteren ist der Motor15 hydraulisch dicht zum Vorratsbehälter19 und zur Pumpe17 ausgeführt. - Die äußere Mantelfläche der Baueinheit
15 ;17 ;19 bildet eine Zylinderfläche21 des Aktuators13 . Des Weiteren ist erkennbar, dass die Zylinderfläche21 der Baueinheit15 ;17 ;19 einen radialen Absatz23 aufweist, der einen ortsfesten Zylinderboden des Aktuators13 bildet an dem sich der Betriebsdruck im Aktuator abstützen kann. Auf der Zylinderfläche21 gleitet abgedichtet ein Aktuatorzylinder25 mit einem Boden27 , so dass eine abgeschlossene Druckmittelkammer29 vorliegt. An dem Aktuatorzylinder25 ist der Federteller7 befestigt. Zwischen beiden Federtellern7 ;9 ist eine Tragfeder31 verspannt, wobei die Vorspannung der Tragfeder31 durch die Veränderung des axialen Abstands zwischen den beiden Federtellern7 ;9 einstellbar ist, um die Stützkraft einer Zielkraft anzupassen. - In diesem Beispiel ist die Baueinheit
15 ;17 ;19 über den Vorratsbehälter19 mechanisch an dem zu stützenden Bauteil fixiert. Eine Energieversorgung35 und die Verbindung mit einer nicht dargestellten Sensorik am Fahrzeug erfolgt über das offene Ende des Motors15 über die Fahrzeugachse1 . Über die Fahrzeugachse bedeutet entlang und/oder durch die Achse. - Wenn das Fahrzeug z. B. angehoben werden soll, um z. B. die Bodenfreiheit zu vergrößern, dann wird über die von dem Motor
15 angetriebene Pumpe17 gegen die Kraft der Tragfeder31 Druckmittel aus der Druckmittelkammer29 in den Vorratsbehälter19 zurück gefördert. Vereinfacht ist dazu eine Anschlussöffnung33 zwischen der Pumpe17 und der Druckmittelkammer29 eingezeichnet. - Die
2 zeigt eine Baueinheit15 ;17 ;19 mit derselben Reihenanordnung der Einzelkomponenten wie in1 . Abweichend ist die Baueinheit15 ;17 ;19 über den Motor15 an dem zu stützenden Bauteil3 befestigt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Energieversorgung35 über das zu stützende Bauteil erfolgt. Bei dieser Energieversorgung sind die Anschlussleitungen besonders gut gegen äußere Einflüsse geschützt. - Mit der
3 soll verdeutlicht werden, dass es auch möglich ist, die Anschlussleitungen für die Energieversorgung35 und eine Sensorik37 und einem Steuergerät39 radial durch die Tragfeder31 zu verlegen. Gewöhnlich wird eine Tragfeder31 derart ausgelegt, dass sie nicht bis zur Blocklänge belastet wird. Dazu werden ggf. Anschlagpuffer innerhalb der Fahrzeugachse1 eingesetzt, die dem Federträger5 funktional parallelgeschaltet sind. - In den weiteren Figuren wird auf die Darstellung der Anschlussleitungen verzichtet.
- Die
4 zeigt eine weitere Variante der Baueinheit15 ;17 ;19 , bei der zwei Komponenten15 ;19 zusammen in Reihe zur dritten Komponente17 angeordnet sind. Hier ist der Vorratsbehälter19 als Ringzylinder ausgeführt, der den Motor15 zumindest teilweise umschließt. Die Funktionsweise gleicht der Beschreibung zur1 , wonach über die Pumpe17 nach Belieben Druckmittel zwischen der Druckmittelkammer29 und dem Vorratsbehälter19 umgepumpt wird. - Mit der
5 soll verdeutlicht werden, dass es auch möglich ist, eine Reihenanordnung der Komponenten Pumpe17 -Vorratsbehälter19 -Motor15 zu realisieren. Dazu ist der Vorratsbehälter19 als Ringraum ausgeführt, der eine Antriebswelle41 des Motors15 zur Pumpe17 zumindest teilweise umschließt. - In der
6 ist der Aktuator13 als ein Gleichgang-Zylinder ausgeführt. Der Aktuatorzylinder25 weist einen Zwischenboden43 auf, der die Druckmittelkammer zweiteilt. Die Pumpe17 fördert Druckmittel zwischen einer ersten und einer zweiten Druckmittelteilkammer45 ;47 . Bei dieser Ausführung ist es möglich, aktiv gegen die Kraft der Tragfeder31 eine Federtellerverstellung vorzunehmen. Grundsätzlich ist dieses Arbeitsprinzip möglich. Dazu muss einfach der verschiebbare Boden27 des Aktuatorzylinders25 an dem dem Federteller7 gegenüberliegenden Ende der der Druckmittelkammer29 angeordnet sein, oder anders ausgedrückt, der Absatz23 in der Zylinderfläche21 muss in Richtung des nicht verstellbaren Federtellers9 weisen. - Optional kann man vorsehen, dass in einem der Druckmittelteilkammern
45 ;47 ein Trennkolben49 angeordnet ist, der mit einem Gasspeicher51 zusammenwirkt. Mit diesem Bauprinzip kann man sogar thermische Volumenänderungen im Druckmittelsystem kompensieren. Die beiden Druckmittelteilkammer45 ;47 bilden den Vorratsbehälter19 . - In der
7 ist der Aktuatorzylinder25 im linken Halbschnitt an dem stützenden Bauteil1 fixiert und die Baueinheit15 ,17 ,19 ist im Aktuatorzylinder25 schwimmend gegen das Volumen der Druckmittelkammer29 geführt. Der verstellbare Federteller7 ist axial ortsfest mit der Baueinheit15 ;17 ;19 verbunden. Auch hier wirkt die Verstellkraft des Aktuators13 gegen die Tragfeder31 . - Der rechte Halbschnitt verdeutlich, dass die Baueinheit
15 ;17 ;19 über den Motor15 auch an dem stützenden Bauteil1 fixiert sein kann und der verstellbare Federteller7 ist wie in den1 -6 am Aktuatorzylinder25 befestigt. Dann wird durch ein Abpumpen von Druckmedium aus der Druckmittelkammer29 in den Vorratsbehälter19 die Kraft der Tragfeder31 eine Federtellerverstellung vorgenommen. - Die
8 zeigt eine Variante, bei der die Baueinheit15 ;17 ;19 ein Hüllrohr53 aufweist, das die Zylinderfläche21 bereitstellt. An der Zylinderfläche21 ist ein Druckmittelkammerboden55 ausgeführt anstelle des Absatzes gemäß1 . Der Druckmittelkammerboden kann als separates Bauteil ausgeführt oder auch direkt aus dem Hüllrohr53 geformt sein. In der8 erstreckt sich das Hüllrohr53 zumindest teilweise über alle drei Komponenten15 ;17 ;19 der Baueinheit. Man kann das Hüllrohr53 aber auch auf die Baulänge der Druckmittelkammer29 zuzüglich der Verschiebung des Aktuatorzylinders25 begrenzen. - Die
9 offenbart eine Variante mit einem zur8 vergleichbaren Grundaufbau. Zusätzlich weist das Hüllrohr53 mindestens einen Zwischenboden57 auf, an dem die benachbarten Komponenten15 ;17 ;19 axial fixiert werden können. - Mit der
10 soll verdeutlicht werden, dass auch das Grundprinzip nach7 in Verbindung mit einem Hüllrohr53 einsetzbar ist. In dem Fall ist das Hüllrohr53 axial ortsfest mit dem Vorratsbehälter19 und/oder der Pumpe17 verbunden und trägt den verstellbaren Federteller7 . - Bezugszeichenliste
-
- 1
- stützendes Bauteil
- 3
- zu stützendes Bauteil
- 5
- Federträger
- 7
- erster Federteller
- 9
- zweiter Federteller
- 11
- Druckmittelsystem
- 13
- Aktuator
- 15
- Motor
- 17
- Pumpe
- 19
- Vorratsbehälter
- 21
- Zylinderfläche
- 23
- Absatz
- 25
- Aktuatorzylinder
- 27
- Boden
- 29
- Druckmittelkammer
- 31
- Tragfeder
- 33
- Anschlussöffnung
- 35
- Energieversorgung
- 37
- Sensorik
- 39
- Steuergerät
- 41
- Antriebswelle
- 43
- Zwischenboden
- 45
- erste Druckmittelkammer
- 47
- zweite Druckmittelkammer
- 49
- Trennkolben
- 51
- Gasspeicher
- 53
- Hüllrohr
- 55
- Druckmittelkammerboden
- 57
- Zwischenboden
Claims (9)
- Verstellbarer Federträger (5), umfassend einen ersten und einen zweiten Federteller (7; 9), wobei zumindest einer der Federteller (7) mittels eines Aktuators (13) zu dem anderen Federteller (9) axial verstellbar ist, wobei der Aktuator (13) über eine über einen Motor (15) angetriebene Pumpe (17), die mit einem Vorratsbehälter (19) verbunden ist, mit Druckmittel gespeist wird, wobei der Motor (15), die Pumpe (17) und der Vorratsbehälter (19) eine Baueinheit (15; 17; 19)bilden, und die Baueinheit (15; 17; 19) eine Zylinderfläche (21) des Aktuators (13) bereitstellt und die Zylinderfläche (21) der Baueinheit (15; 17; 19) einen radialen Absatz (23) aufweist, der einen Zylinderboden des Aktuators (13) bildet, wobei mindestens zwei der Komponenten Motor (15), Pumpe (17) und Vorratsbehälter (19) axial in Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als Gleichgang-Zylinder ausgeführt ist und der Vorratsbehälter (19) von einen ersten und einem zweiten Zylinderraum gebildet wird.
- Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (19) den Motor (15) zumindest teilweise umschließt. - Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (19) eine Antriebswelle (41) des Motors (15) zur Pumpe (17) zumindest teilweise umschließt. - Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (15; 17; 19) ein Hüllrohr (53) aufweist, das eine Druckmittelkammer (45; 47) bereitstellt. - Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Hüllrohr (53) zumindest über mindestens zwei in Reihe angeordnete Komponenten der Baueinheit (15; 17; 19) erstreckt. - Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichent, dass das Hüllrohr (53) mindestens einen Zwischenboden (57) aufweist. - Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (15; 17; 19) axial in dem Hüllrohr (53) verschiebbar gelagert und der Federteller (7) an der Baueinheit (15; 17; 19) fixiert ist. - Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (15; 17; 19) an einem abzustützenden Bauteil (3) befestigt ist. - Verstellbarer Federträger nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (15; 17; 19) an einem zu stützenden Bauteil (3) befestigt ist.
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
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