DE102015214161B4

DE102015214161B4 - Einrichtung zur Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015214161B4
Application number: DE102015214161.6A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Wübbolt-Gorbatenko; Daniel Faber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: US20180208010A1; DE102015214161A1; KR102496127B1; CN107810120A; US10457106B2; KR20180033506A; WO2017016556A1; CN107810120B

Abstract

Einrichtung zur Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Dämpfereinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit (2) und einen Gewindetrieb (7) umfassend eine Spindel (9) und eine auf dieser über Wälzkörper gelagerte Mutter (8), mit der ein eine Feder (5) der Dämpfereinrichtung tragender Teller (6) gekoppelt ist, wobei die Mutter (8) axial entlang der Spindel (9) bewegbar ist, wobei eine in die Spindel (9) eingesetzte und diese axial abstützende Adapterhülse (12) mit einem radial nach innen gerichteten Flansch (13) vorgesehen ist, die über den Flansch (13) am Zylinder (3) der Kolben-Zylinder-Einheit (2) axial abgestützt ist, wobei die Adapterhülse (12) und der radträgerseitig angebundene Zylinder (3) zueinander verdrehgesichert sind, und wobei die Adapterhülse (12) über wenigstens ein elastisches Element (15, 17) zum Zylinder (3) akustisch entkoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Dämpfereinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit und einen Gewindetrieb umfassend eine Spindel und eine auf dieser über Wälzkörper gelagerte Mutter, mit der ein eine Feder der Dämpfereinrichtung tragender Teller verbunden ist, wobei die Mutter entlang der Spindel bewegbar ist.
In modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Einrichtungen zur Niveauverstellung zum Einsatz, über die das Chassis relativ zum Fahrwerk angehoben oder abgesenkt werden kann. Eine solche Einrichtung umfasst eine Dämpfereinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit, die zwischen Radträger und Chassis, dort über ein Domlager entkoppelt, angeordnet ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit umfasst eine Feder, deren Fußpunkt beispielsweise über einen Kugelgewindetrieb verstellbar ist, um das Niveau zu regulieren. Hierzu ist die Feder auf einem Teller aufgelagert, welcher Teller mit einer Mutter des Kugelgewindetriebs gekoppelt ist. Die Mutter ist über eine Antriebseinrichtung aktiv drehbar, so dass sie axial entlang der positionsfesten Spindel des Kugelgewindetriebs wandern kann. Über diese Axialbewegung der Mutter wird der Teller ebenfalls bewegt, und mit ihm die Feder. Die beschriebene Anordnung kann auch derart variiert werden, dass die Spindel des Gewindetriebs angetrieben wird.
Zur Montage des Kugelgewindetriebs, der natürlich eine entsprechende Antriebseinrichtung umfasst oder dem eine solche zugeordnet ist, ist es bisher üblich, eine Abstandshülse auf die Kolben-Zylinder-Einheit, also das Federbein, aufzuschieben, welche Abstandshülse mit ihrem unteren Ende am Radträger aufsitzt und auf der am oberen Ende der Kugelgewindetrieb abgestützt ist. Des Weiteren ist eine Adapterhülse auf den Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit aufgeschoben, da der Außendurchmesser des Zylinders große Toleranzen aufweist und infolge dessen der Kugelgewindetrieb bzw. dessen hohlzylindrische Spindel nicht unmittelbar auf den Zylinder gesetzt respektive montiert werden kann.
Eine solche Niveauverstellungseinrichtung ist daher, was die benötigten Bauteile angeht, aufwendig konzipiert, ihre Montage umständlich. Darüber hinaus besteht das Problem, dass die Niveauverstellungseinrichtung über die Abstandshülse und die Adapterhülse mit dem Fahrwerk akustisch gekoppelt wird, was sich im Hinblick auf eine etwaige Geräuscherzeugung nachteilig auswirken kann.
Die DE 10 2009 057 003 A1 zeigt eine Einrichtung zur Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Dämpfereinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit und einen Gewindetrieb umfassend eine Spindel und eine auf dieser über Wälzkörper gelagerte Mutter, mit der ein eine Feder der Dämpfereinrichtung tragender Teller gekoppelt ist, wobei die Mutter axial entlang der Spindel bewegbar ist, wobei eine in die Spindel eingesetzte Adapterhülse mit einem radial nach innen gerichteten Flansch vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Einrichtung zur Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug mit einfacher Adaptionsmöglichkeit am Fahrzeug anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Einrichtung zur Niveauverstellung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine in die Spindel eingesetzte und diese axial abstützende Adapterhülse mit einem radial nach innen gerichteten Flansch vorgesehen ist, die über den Flansch am Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit axial abgestützt ist.
Die erfindungsgemäße Niveauverstellungseinrichtung umfasst lediglich eine Adapterhülse, über die der Gewindetrieb, beispielsweise ein Kugelgewindetrieb, fahrwerksseitig abgestützt ist. Hierzu ist die Adapterhülse in die hohle Spindel des Gewindetriebs eingesetzt, wobei die Spindel mechanisch an der Adapterhülse axial abgestützt ist, was beispielsweise über einen hülsenseitig ausgebildeten, radial nach außen gerichteten Bund oder Flansch erfolgen kann. Die Adapterhülse weist einen radial nach innen gerichteten Flansch an ihrem oberen Ende auf. Über diesen Flansch, der von der Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit durchsetzt ist, ist die Adapterhülse am Zylinder, bevorzugt an der oberen Stirnfläche oder dem oberen Bund des Zylinders, axial abgestützt.
Infolge der axialen Abstützung der Spindel auf der Adapterhülse und der gleichzeitigen axialen Abstützung der Adapterhülse am Zylinder ist folglich das Verstellsystem insgesamt zum Fahrwerk hin respektive zum Radträger hin über diese eine Adapterhülse hin abgestützt. Eine zusätzliche Abstandshülse oder dergleichen wird hier vorteilhaft nicht benötigt. Denn über die lediglich eine Adapterhülse ist das System axial gesichert und in einem definierten Abstand relativ zum Radträger positioniert, d.h., dass der Adapterhülse eine Doppelfunktion zukommt, nämlich die der Abstützung und der Positionierung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Adapterhülse über wenigstens ein elastisches Element zum Zylinder akustisch entkoppelt ist. Das heißt, dass über dieses elastische Element sichergestellt ist, dass es keinen direkten Kontakt zwischen der Adapterhülse und dem Zylinder der Dämpfereinrichtung gibt. Auf diese Weise ist eine einfache akustische Entkopplung möglich, da die Adapterhülse quasi eine definierte Schnittstelle zum Fahrwerk respektive zum Radträger hin bildet, im Bereich welcher eine akustische Entkopplung des Gewindetriebs bzw. des Gesamtsystems zum Fahrwerk hin erfolgt.
Der Montage- und Teileaufwand ist deutlich geringer als bisher bekannten Systemen. Denn es ist lediglich erforderlich, die Adapterhülse vorzuhalten und zu montieren, die im Durchmesser letztlich unabhängig vom exakten Durchmesser des verwendeten Zylinders ausgelegt werden kann, da sie ohnehin nicht in Kontakt zum Zylinder tritt und über das elastische Element von diesem akustisch entkoppelt ist.
Die Adapterhülse und der Zylinder sind erfindungsgemäß zueinander verdrehgesichert, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass am Flansch eine Ausnehmung vorgesehen ist, in die ein am Zylinder vorgesehener Vorsprung eingreift, oder umgekehrt. Hierüber ist sichergestellt, dass keine Relativbewegung zwischen Adapterhülse und dem Zylinder um die Längsachse möglich ist.
Das elastische Element kann nach einer ersten Erfindungsausgestaltung ein Ring sein, der zwischen dem Flansch der Adapterhülse und dem Zylinder respektive der oberen Zylinderstirnfläche angeordnet ist. Dieser Ring, bevorzugt aus Gummi oder einem Elastomer, kann entweder als separater Ring in diesen Bereich eingelegt sein. Es ist aber auch denkbar, ihn entweder an der Zylinderoberseite oder an der Flanschinnenseite der Adapterhülse beispielsweise zu verkleben. Das heißt, dass über dieses elastische Element eine Entkopplung der Adapterhülse zum Zylinder im Bereich zwischen dem Flansch und dem Zylinder, wo beide axial abgestützt sind, gegeben ist. Es ist nicht zwingend ein Ring einzulegen. Denkbar wäre es auch, mehrere lokale, flächenmäßig relativ kleine elastische Elemente in diesem Bereich in verteilter Anordnung vorzusehen, um die akustische Entkopplung zu realisieren.
In Weiterbildung der Erfindung kann ein weiteres elastisches Element in Form eines Rings oder einer Hülse vorgesehen sein, der oder die die Adapterhülse zur Zylinderaußenwand hin entkoppelt. Die Adapterhülse weist eine gewisse Länge auf, da sie die Spindel des Gewindetriebs zumindest abschnittsweise durchsetzt, welche Spindel wie beschrieben axial auf der Adapterhülse abgestützt ist. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, wenn eine zweite akustische Entkopplungsebene realisiert wird, indem die Adapterhülse über ein weiteres elastisches Element, beispielsweise einen weiteren elastischen Ring oder eine längliche Hülse, zur Zylinderaußenwand hin akustisch entkoppelt ist. Dieser Ring oder die Hülse ist bevorzugt im Bereich des unteren Endes der Adapterhülse angeordnet, so dass die beiden akustischen Entkopplungsebenen möglichst weit auseinander liegen und es selbst bei einem leichten Verkippen der Adapterhülse im Bereich ihres unteren Endes nicht zu einem Kontakt zur Zylinderaußenwand kommen kann. Neben der akustischen Entkopplung dient der Ring oder die Hülse auch der Zentrierung der Adapterhülse auf dem Zylinder.
Der Ring oder die Hülse kann dabei in die Adapterhülse beispielsweise eingepresst oder eingeklebt sein, ist also bevorzugt an der Adapterhülse verliersicher angeordnet. Die Adapterhülse ist bevorzugt im Bereich ihres unteren Endes mit einer Fase versehen, die es erleichtert, den Ring oder die Hülse, die ebenfalls aus Gummi oder einem Elastomer sind, in die Adapterhülse einzubringen respektive einzupressen.
Alternativ zur Verwendung zweier separater elastischer Elemente, die der akustischen Entkopplung dienen, ist es auch denkbar, die Adapterhülse innenseitig vollständig mit einem Elastomerbelag auszukleiden, so dass sich eine vollflächige akustische Entkopplung ergibt. Die Adapterhülse ist über diese Elastomerauskleidung insgesamt auf dem Zylinder gelagert, so dass ein Kontakt zwischen der metallenen Adapterhülse und dem metallenen Zylinder von Haus aus ausgeschlossen ist.
Wie beschrieben ist die Spindel des Gewindetriebs an der Adapterhülse axial abgestützt. Um diese Abstützung auf einfache Weise zu realisieren kann die Adapterhülse einen radial nach außen abstehenden Stützbund aufweisen, auf dem die Spindel axial abgestützt ist. Dieser Stützbund ist bevorzugt am unteren Ende der Adapterhülse angeordnet. Da die Adapterhülse eine definierte Länge aufweist und mit ihrem oberen Flansch am Zylinder abgestützt ist, ist mit der Position des Stützbundes ein definierter Abstand des Kugelgewindetriebs zum Radträger gegeben. Anstelle eines solchen Stützpunktes wäre grundsätzlich auch denkbar, die Spindel an ihrem oberen Ende mit einem radial nach innen gezogenen Flansch zu versehen, der seinerseits am Flansch der Adapterhülse axial abgestützt ist. Der Außendurchmesser der Adapterhülse und der Innendurchmesser der Spindel sind aufeinander abgestimmt, so dass die Spindel mit möglichst wenig Spiel auf der Adapterhülse sitzt.
Des Weiteren ist, da die Spindel positionsfest ist, bevorzugt auch eine Verdrehsicherung zwischen der Spindel und der Adapterhülse vorgesehen. Diese kann durch einen am Stützbund axial ausgerichteten Vorsprung und eine an der Spindel vorgesehene, diesen Vorsprung aufnehmende Ausnehmung realisiert sein, oder umgekehrt. Ist kein solcher Stützbund vorgesehen, sondern eine spindelseitiger Abstützflansch, so kann der Vorsprung an diesem Abstützflansch und die Ausnehmung am hülsenseitigen Flansch, oder umgekehrt realisiert sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Niveauverstellung,
2 eine Schnittansicht durch die Einrichtung aus 1,
3 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs III aus 2,
4 eine Seitenansicht der Adapterhülse,
5 eine Aufsicht auf die Adapterhülse,
6 eine Detailansicht der Einrichtung mit Blick auf den die obere Entkopplungsebene definierenden elastischen Ring, und
7 eine Teilansicht der Abstützung der Spindel des Kugelgewindetriebs an der Adapterhülse.

1 zeigt eine Einrichtung 1 zur Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Kolben-Zylinder-Einheit 2 mit einem Zylinder 3 und einem in diesem bewegbaren Kolben 4, der in nicht näher gezeigter Weise über ein Domlager mit dem Chassis verbunden ist, während der Zylinder 3 in nicht näher gezeigter Weise radträgerseitig angebunden ist.
Vorgesehen ist des Weiteren eine Feder 5, die im Betrieb in an sich bekannter Weise ein- und ausfedert, wobei diese Bewegung über die Kolben-Zylinder-Einheit 2, die eine Dämpfereinrichtung darstellt, gedämpft ist. Die Feder 5 ist mit ihrem Fußpunkt an einem Teller 6 aufgelagert, der seinerseits über einen Kugelgewindetrieb axial bewegbar ist, so dass der Federfußpunkt zur Niveauverstellung angehoben oder abgesenkt werden kann. Alternativ zum Kugelgewindetrieb sind auch andersartige Gewindetriebe verwendbar.
Der Kugelgewindetrieb 7 umfasst eine Mutter 8, die über Kugeln geführt auf einer Spindel 9 läuft und axial bewegt wird, welche Spindel positionsfest ist. Die Mutter 8 wird aktiv über eine Antriebseinrichtung 10 angetrieben. Die Mutter 8 und die Antriebseinrichtung 10 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 11 aufgenommen, an dem der Teller 6 angeordnet ist, so dass der Teller mit der Mutter gekoppelt ist und sich diese gesamte Einheit während einer Niveauverstellbewegung axial bewegt.
Der Kugelgewindetrieb 7 ist über eine Adapterhülse 12 zum Zylinder 3 abgestützt und akustisch entkoppelt. Die Adapterhülse 12, bevorzugt ein einfaches Tiefziehbauteil, weist an ihrem oberen Ende einen radial nach innen gezogenen Flansch 13 auf, mit dem sie an der oberen Stirnseite 14 des Zylinders 3 axial abgestützt ist. Zwischen dem Flansch 13 und der Stirnfläche 14 ist ein elastisches Element 15, hier in Form eines Elastomer- oder Gummirings, eingelegt. Dieses elastische Element 15 dient der akustischen Entkopplung der Adapterhülse 12 vom Zylinder 3.
Am unteren Ende der Adapterhülse 12 ist ein radial nach außen gerichteter Stützbund 16 in Form eines Flansches ausgebildet, an dem die Spindel 9 des Kugelgewindetriebs 7 axial abgestützt ist. Wie 3 zeigt ist die Spindel 9 ein hohlzylindrisches Bauteil, in das die Adapterhülse 12 in möglichst geringem Spiel eingesetzt ist. Das untere Ende der Spindel 9 sitzt auf dem Stützbund 16 auf, worüber die axiale Abstützung der Spindel 9 realisiert ist.
Das heißt, dass über die eine Adapterhülse 12, also ein einziges Bauteil, einerseits die Spindel 9 axial abgestützt ist, andererseits aber auch die Abstützung des gesamten Niveauverstellsystems zum Zylinder 3 hin erfolgt.
Im Bereich des Stützbundes 16 ist des Weiteren ein weiteres elastisches Element 17 in Form eines eingepressten oder eingeklebten Ringes aus Gummi oder einem Elastomer vorgesehen, über welches elastische Element 17 eine zweite akustische Entkopplungsebene definiert wird. Denn hierüber wird die Adapterhülse 12 zur Zylinderaußenwand hin entkoppelt. Das heißt, dass über die beiden elastischen Elemente 15 und 17 die Adapterhülse 12 vollständig zum Zylinder 3 hin akustisch entkoppelt ist, so dass etwaige geräuscherzeugende Schwingungen hierüber nicht weiter gegeben werden können.
4 zeigt eine Seitenansicht der Adapterhülse 12. Der Stützbund 16 weist einen axial gerichteten Vorsprung 18 auf, der, siehe 7, in eine entsprechende Ausnehmung 19 an der unteren Stirnfläche der Spindel 9 eingreift. Hierüber wird die Verdrehsicherung der Spindel 9 relativ zur Adapterhülse 12 sichergestellt.
5 zeigt eine Aufsicht auf die Adapterhülse 12 mit Blick auf den Flansch 13. Dieser weist eine radiale Ausnehmung 20 auf, in die, siehe 6, ein radialer Vorsprung 21, der am oberen Ende des Zylinders 3 ausgebildet ist, eingreift. Hierüber ist eine Verdrehsicherung der Adapterhülse 12 relativ zum Zylinder 3 realisiert.
6 zeigt exemplarisch ein weiteres Beispiel für die Ausführung eines ersten elastischen Elements 15, das zwischen den Flansch 13 und die Zylinderstirnfläche 14 gesetzt ist. Während dieses Element 15 in 3 als flacher, hinreichend breiter Ring ausgeführt ist, ist das Element 15 in 6 als schmaler, querschnittlich beispielsweise runder Ring ausgeführt. Unabhängig von der konkreten Geometrie ist in jedem Fall eine akustische Entkopplung in diesem Bereich sichergestellt.
7 zeigt in einer vergrößerten Detailansicht neben dem Abstützbereich der Spindel 9 an der Adapterhülse 12 auch das zweite elastische Element 17, das am unteren Ende der Adapterhülse 12 vorgesehen ist. Die Adapterhülse 12 weist in diesem Bereich eine Einführschräge oder Fase 22 auf, die es ermöglicht, das elastische Element 17, beispielsweise wiederum in Form eines Ringes, in die Adapterhülse 12 einzuschieben respektive einzupressen oder dort zu verkleben. Über dieses elastische Element 17 ist die Adapterhülse im Bereich ihres unteren Endes zur Zylinderwand 3 hin abgestützt und akustisch entkoppelt. Anstelle eines solchen, axial gesehen relativ kurzen Ringes kann das elastische Element 17 aber auch durch eine längere Gummi- oder Elastomerhülse realisiert sein. Denkbar wäre es grundsätzlich auch, die gesamte Innenfläche der Adapterhülse 12 einschließlich des Flansches 13 mit einem Gummi- oder Elastomerbelag zu versehen, so dass eine vollständige, großflächige Entkopplung gegeben ist.
Insgesamt ist die erfindungsgemäße Adaption für eine Niveauverstellungseinrichtung relativ einfach konzipiert, da nur ein einziges Bauteil benötigt wird, um das Verstellsystem in definierter Position relativ zum Radträger montieren und axial abstützen zu können, so dass sämtliche über die Feder 5 eingetragenen Kräfte und Momente aufgenommen werden können. Darüber hinaus wird im Bereich der Adapterhülse eine akustische Entkopplung der Adapterhülse zum Zylinder realisiert, so dass das Verstellsystem insgesamt zur Radträgerseite hin akustisch entkoppelt ist.
Bezugszeichenliste

1: Einrichtung
2: Kolben-Zylinder-Einheit
3: Zylinder
4: Kolben
5: Feder
6: Teller
7: Gewindetrieb
8: Mutter
9: Spindel
10: Antriebseinrichtung
11: Gehäuse
12: Adapterhülse
13: Flansch
14: Stirnseite
15: Element
16: Stützbund
17: Element
18: Vorsprung
19: Ausnehmung
20: Ausnehmung
21: Vorsprung
22: Fase

Claims

Einrichtung zur Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Dämpfereinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit (2) und einen Gewindetrieb (7) umfassend eine Spindel (9) und eine auf dieser über Wälzkörper gelagerte Mutter (8), mit der ein eine Feder (5) der Dämpfereinrichtung tragender Teller (6) gekoppelt ist, wobei die Mutter (8) axial entlang der Spindel (9) bewegbar ist, wobei eine in die Spindel (9) eingesetzte und diese axial abstützende Adapterhülse (12) mit einem radial nach innen gerichteten Flansch (13) vorgesehen ist, die über den Flansch (13) am Zylinder (3) der Kolben-Zylinder-Einheit (2) axial abgestützt ist, wobei die Adapterhülse (12) und der radträgerseitig angebundene Zylinder (3) zueinander verdrehgesichert sind, und wobei die Adapterhülse (12) über wenigstens ein elastisches Element (15, 17) zum Zylinder (3) akustisch entkoppelt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (15) ein Ring ist, der zwischen dem Flansch (13) und dem Zylinder (3) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres elastisches Element (17) in Form eines Rings oder einer Hülse vorgesehen ist, der oder die die Adapterhülse (12) zur Zylinderaußenwand entkoppelt.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring oder die Hülse im Bereich des unteren Endes der Adapterhülse (12) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Flansch (13) eine Ausnehmung (20) vorgesehen ist, in die ein am Zylinder (3) vorgesehener Vorsprung (21) eingreift, oder umgekehrt.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterhülse (12) einen radial nach außen abstehenden Stützbund (16) aufweist, auf dem die Spindel (9) axial abgestützt ist.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (9) und die Adapterhülse (12) zueinander verdrehgesichert sind.
Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Stützbund (16) ein axial gerichteter Vorsprung (18) und an der Spindel (9) eine diesen aufnehmende Ausnehmung (19) vorgesehen ist, oder umgekehrt.