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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federbein für ein Kraftfahrzeug mit einem Dämpferbein, in dem ein Kolben geführt ist, einem Stützlager, das über eine Kolbenstange mit dem Kolben verbunden ist, einer ersten Feder und einer zweiten Feder, die über ein bewegliches Axiallager miteinander verbunden sind, und einem ersten Aktuator, der mit der ersten Feder an einer dem Axiallager gegenüberliegenden Seite verbunden ist und dazu ausgebildet ist, einen Federweg der ersten Feder einzustellen.
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Derartige Federbeine dienen dazu, Vibrationen von Rädern eines Kraftfahrzeugs gegenüber einem Fahrwerk des Kraftfahrzeugs zu dämpfen.
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In der Fahrwerkstechnik für Kraftfahrzeuge ist es allgemein bekannt, Federbeine zu verwenden, deren Federweg bzw. deren Dämpfungseigenschaften während der Fahrt einstellbar sind. Ein derartiges einstellbares Federbein ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 020 523 A1 bekannt, bei dem zwei Federn in Reihe geschaltet sind und eine der Federn an einem hydraulisch einstellbaren Federteller gelagert ist, um den Federweg der Feder einzustellen. Nachteilig dabei ist es, dass der Federweg des Federbeins lediglich auf die Federeigenschaften der beiden Federn begrenzt ist und daher lediglich eine begrenzte Anzahl an Einstellungen der Federeigenschaften und der Höhe des Federbeins bereitgestellt werden kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Federbein für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das verbesserte Einstellmöglichkeiten bietet.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Federbein dadurch gelöst, dass die zweite Feder mit einem zweiten Aktuator verbunden ist, der dazu ausgebildet ist, einen Abstand der zweiten Feder zu dem Stützlager einzustellen.
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Dadurch, dass das Federbein den zweiten Aktuator aufweist, der mit der zweiten Feder und mit dem Stützlager des Federbeins verbunden ist, kann ein Abstand des Stützlagers des Federbeins relativ zu der zweiten Feder eingestellt werden, wodurch die Höhe des Federbeins bzw. die Länge des Federbeins eingestellt werden kann und entsprechend eine Fahrwerkshöhe des Kraftfahrzeugs erhöht werden kann bzw. individuell eingestellt werden kann. Dadurch kann zusätzlich zur Einstellung der Federeigenschaften des Federbeins auch ein Liftsystem bereitgestellt werden, um beispielsweise einen Böschungswinkel einzustellen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist erste Feder an einem Federteller gelagert, der mit dem ersten Aktuator verbunden ist.
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Dadurch kann der Anlagepunkt der ersten Feder präzise und sicher variiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Aktuator an dem Dämpferbein gelagert.
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Dadurch lässt sich die Höhe des Anlagepunktes der ersten Feder variieren, wodurch der Federweg der ersten Feder mit technisch geringem Aufwand eingestellt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Dämpferbein ein Axialanschlag für das Axiallager gebildet, der einen Federweg der zweiten Feder in axialer Richtung begrenzt.
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Dadurch kann die Federeigenschaft des Federbeins mit technisch geringem Aufwand variiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Axiallager in einer ersten Axialposition des ersten Aktuators an dem Axialanschlag an.
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Dadurch kann die Federeigenschaft des Federbeins mit technisch geringem Aufwand auf die Federeigenschaft der zweiten Feder begrenzt werden, da die erste Feder durch den Axialanschlag deaktiviert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Axiallager in einer zweiten Axialposition des ersten Aktuators in axialer Richtung frei beweglich.
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Dadurch lassen sich die erste Feder und die zweite Feder mit technisch geringem Aufwand in Reihe schalten, so dass mit technisch geringem Aufwand die Federeigenschaften beider Federn genutzt werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Aktuator als hydraulischer Aktuator ausgebildet, der eine Ringkammer aufweist, die um das Dämpferbein herum angeordnet ist.
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Dadurch lässt sich der Anlagepunkt der ersten Feder an dem Dämpferbein in kompakter Bauform einstellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Feder in axialer Richtung an einem zweiten Federteller gelagert.
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Dadurch lässt sich ein präziser Anlagepunkt für die zweite Feder bereitstellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Federteller mit dem zweiten Aktuator verbunden.
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Dadurch lässt sich ein Abstand zwischen dem zweiten Federteller als Anlagepunkt für die zweite Feder und dem Stützlager mit technisch geringem Aufwand variieren, so dass eine Höhe bzw. eine Länge des Federbeins mit technisch geringem Aufwand eingestellt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Aktuator als hydraulischer Aktuator ausgebildet, der eine Ringkammer aufweist, die um die Kolbenstange herum angeordnet ist.
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Dadurch lässt sich der Abstand zwischen dem zweiten Federteller und dem Stützlager in kompakter Bauform einstellen.
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Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Federbein mit technisch geringem Aufwand in kompakter Bauform sowohl die Federeigenschaft bzw. der Federweg des Federbeins als auch die Höhe des Federbeins bzw. die Länge des Federbeins eingestellt werden, so dass eine Mehrzahl von Einstellmöglichkeiten des Federbeins möglich ist.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Federbeins für ein Kraftfahrzeug;
- 2 eine schematische Darstellung eines Federbeins mit einstellbarem Federweg;
- 3 eine schematische Schnittansicht des Federbeins aus 1;
- 4 eine schematische Schnittansicht des Federbeins aus 3 in einer Einstellung mit erhöhtem Federniveau;
- 5 eine schematische Schnittansicht des Federbeins aus 3 in einer Einstellung mit normalem Federweg; und
- 6 eine schematische Schnittansicht eines Federbeins aus 3 in einer Einstellung mit reduziertem Federweg.
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In 1 ist ein Federbein für ein Kraftfahrzeug in einer perspektivischen Ansicht gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Federbein 10 weist im Allgemeinen ein Dämpferbein 12 auf, in dem ein hier nicht dargestellter Kolben in axialer Richtung beweglich gelagert ist. Das Federbein 10 weist eine erste Feder 14 auf, die koaxial zu dem Federbein 12 gelagert ist. Das Federbein 10 weist ferner eine zweite Feder 16 auf, die koaxial zu dem Dämpferbein 12 gelagert ist, wobei die erste Feder und die zweite Feder über ein bewegliches Axiallager 18 miteinander verbunden sind und in der axialen Richtung des Dämpferbeins 12 hintereinander an dem Dämpferbein 12 gelagert sind.
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Die erste Feder 14 und die zweite Feder 16 sind über das in axialer Richtung beweglich gelagerte Axiallager 18 in Reihe geschaltet. Die erste Feder 14 ist in axialer Richtung an einem dem Axiallager 18 gegenüberliegenden Ende an einem ersten Federteller 20 gelagert, der über einen ersten Aktuator 22 mit dem Dämpferbein 12 verbunden ist. Der erste Aktuator 22 dient dazu, den ersten Federteller 20 in axialer Richtung anzuheben und abzusenken und dadurch den Federweg der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 einzustellen.
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An dem Dämpferbein 12 ist ein hier nicht dargestellter Axialanschlag gebildet, der die Bewegung des Axiallagers 18 in axialer Richtung nach unten hin begrenzt. Der Axialanschlag ist an dem Dämpferbein 12 derart positioniert, dass das Axiallager in einer unteren Position des ersten Federtellers 20 auf dem Axialanschlag aufliegt und so die erste Feder 14 deaktiviert ist bzw. keinen Beitrag zu den Federeigenschaften des Federbeins 10 leistet.
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In einer höheren Position des ersten Federtellers 20 ist das Axiallager 18 von dem Axialanschlag beabstandet, so dass das Axiallager 18 an dem Dämpferbein 12 in beide axiale Richtungen frei beweglich ist und die erste Feder 14 und die zweite Feder 16 in Reihe geschaltet sind.
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Durch die Betätigung des ersten Aktuators 22 und durch die entsprechende Positionierung des ersten Federtellers 20 durch den ersten Aktuator 22 kann somit in der unteren Position des ersten Federtellers 20 ein Sportmodus eingestellt werden, bei dem lediglich die zweite Feder 16 genutzt wird und in einer höheren Position des ersten Federtellers 20 kann ein normaler Modus bereitgestellt werden, in dem die Reihenschaltung der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 genutzt wird.
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Die zweite Feder 16 ist in axialer Richtung an einem dem Axiallager 18 gegenüberliegenden Ende an einem zweiten Federteller 24 gelagert, der mit einem Stützlager 26 des Federbeins 10 verbunden ist. Das Stützlager 26 dient dazu, das Federbein 10 mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zu verbinden und ist über eine Kolbenstange 28 mit einem Kolben in dem Dämpferbein 12 verbunden.
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Das Stützlager 26 ist relativ zu dem zweiten Federteller 24 in axialer Richtung beweglich gelagert, wobei ein Abstand zwischen dem Stützlager 26 und dem zweiten Federteller 24 mittels eines zweiten Aktuators 30 einstellbar ist. Dadurch lässt sich eine Höhe des Federbeins 10 und entsprechend ein Niveau der Fahrzeugkarosserie relativ zu dem Hintergrund einstellen, wodurch im Allgemeinen ein Liftsystem für das Kraftfahrzeug bereitgestellt werden kann.
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Die Aktuatoren 22, 30 sind vorzugsweise als Hydraulikzylinder mit einer Ringkammer ausgebildet, die durch separate Hydraulikleitungen 32, 34 mit Hydraulikdruck versorgt werden können.
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In 2 ist eine schematische Darstellung des Federbeins 10 in zwei unterschiedlichen Einstellungen gezeigt, wobei auf der linken Seite eine Einstellung mit normalem Federweg und auf der rechten Seite eine Einstellung mit reduziertem Federweg gezeigt ist.
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In der normalen Federwegeinstellung, die auf der linken Seite in 2 dargestellt ist, ist der erste Aktuator 22 aktiviert, so dass der erste Federteller 20 in einer erhöhten Position ist. Dadurch ist das Axiallager 18 von dem Axialanschlag 32 beabstandet und entsprechend in beiden axialen Richtungen beweglich. Dadurch wird die Reihenschaltung der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 zur Federung des Federbeins 10 vollständig genutzt, wodurch ein normaler Modus des Federbeins 10 eingestellt werden kann.
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Bei der Einstellung, die auf der rechten Seite von 2 gezeigt ist, ist der erste Aktuator 22 deaktiviert, so dass der erste Federteller 20 in einer unteren Position ist und den Federweg der ersten Feder 14 entsprechend vergrößert. Dadurch wird das Axiallager 18 in axialer Richtung nach unten verlagert, so dass das Axiallager 18 an dem Axialanschlag 32 anliegt. In dieser Position wird lediglich die Federkraft der zweiten Feder 16 genutzt, die in dieser Position des Axiallagers 18 zwischen dem zweiten Federteller 24 und dem Axialanschlag 32 angeordnet ist.
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In dieser Position des ersten Federtellers 20 durch die Aktivierung des ersten Aktuators 22 kann die erste Feder 14 deaktiviert werden, so dass dadurch ein Modus mit geringerem Federweg des Federbeins 10 bereitgestellt werden kann, wie zum Beispiel ein Sportmodus.
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In 3 ist eine schematische Schnittansicht des Federbeins 10 aus 1 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
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Der erste Aktuator 22 ist als hydraulischer Aktuator mit einer hydraulischen Ringkammer ausgebildet, die um das Dämpferbein 12 herum angeordnet ist und in dem ein Hydraulikkolben geführt ist. Die Ringkammer ist in axialer Richtung beweglich gelagert und mit dem ersten Federteller 20 verbunden, so dass eine Beaufschlagung des ersten Aktuators 22 mit hydraulischem Druck eine Bewegung des ersten Federtellers 20 in axialer Richtung und in Richtung des Stützlagers 16 bewirkt. An dem Dämpferbein 12 ist ein Anschlag 37 für die Ringkammer gebildet, um die Bewegung der Ringkammer und entsprechend die Bewegung des ersten Federtellers 20 in axialer Richtung zu begrenzen.
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Der zweite Aktuator 30 ist als hydraulischer Aktuator ausgebildet und weist eine hydraulische Ringkammer auf, die mit dem zweiten Federteller 24 verbunden ist und in dem ein Hydraulikkolben geführt ist. Der Hydraulikkolben ist mit dem Stützlager 26 verbunden. Der Ringkolben des zweiten Aktuators 30 ist um die Kolbenstange 28 herum angeordnet. Durch die Beaufschlagung des zweiten Aktuators 30 mit hydraulischem Druck durch die Hydraulikleitung 34 wird das Stützlager 26 relativ zu dem zweiten Federteller 24 in axialer Richtung bewegt bzw. angehoben, so dass die Länge des Federbeins 10 insgesamt bzw. die Höhe des Federbeins 10 vergrößert werden kann und dadurch das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs relativ zu dem Untergrund erhöht werden kann.
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Das Axiallager 18 dient als Lager sowohl für die erste Feder 14 als auch für die zweite Feder 16, wobei die erste Feder 14 und die zweite Feder 16 mittels des Axiallagers 18 in Reihe geschaltet sind. Das Axiallager 18 ist an dem Dämpferbein 12 in axialer Richtung beweglich gelagert, so dass die erste Feder 14 und die zweite Feder 16 in der in 3 dargestellten Position in Reihe geschaltet sind.
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In der in 3 dargestellten Position des ersten Aktuators 22, das heißt in der erhöhten Position des ersten Federtellers 20, ist das Axiallager 18 von dem Axialanschlag 36 beabstandet, so dass die Federkraft beider Federn 14, 16 genutzt werden kann. Wenn der erste Aktuator 22 deaktiviert ist, das heißt nicht mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird, ist der erste Federteller 20 in einer unteren Axialposition angeordnet, so dass der Federweg der ersten Feder 14 vergrößert ist und das Axiallager 18 an dem Axialanschlag 36 anliegt. Dadurch wird lediglich die Federkraft der zweiten Feder 16 zwischen dem zweiten Federteller 24 und dem Axialanschlag 36 genutzt, wodurch ein geringerer Federweg des Federbeins 10 bereitgestellt werden kann und entsprechend ein Sportmodus eingestellt werden kann.
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Das Stützlager 26 ist über die Kolbenstange 28 mit einem Kolben 38 verbunden, der in dem Zylinder des Dämpferbeins 12 geführt ist.
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Durch den ersten Aktuator 22 in Verbindung mit dem Axiallager 18 und dem Axialanschlag 36 können somit ein normaler Modus des Federbeins 10 mit beiden Federn 14, 16 bereitgestellt werden, als auch ein Sportmodus, in dem lediglich die zweite Feder 16 genutzt wird. Durch den zweiten Aktuator 30 kann darüber hinaus die Länge des Federbeins 10 bzw. die Höhe des Federbeins 10 unabhängig von dem Federweg der Federn 14, 16 eingestellt werden.
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In 4 ist eine schematische Schnittansicht des Federbeins 10 einem Zustand gezeigt, in dem das Federbein 10 eine erhöhte Länge bzw. ein erhöhtes Niveau aufweist. Der Hydraulikzylinder des zweiten Aktuators 30 ist durch die Hydraulikleitung 34 mit Hydrauliköl gefüllt, so dass das Stützlager 26 angehoben ist und entsprechend von dem zweiten Federteller 24 beabstandet ist. Dadurch ist eine erhöhte Federbeinlänge einstellbar, wodurch eine erhöhte Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs erzielt werden kann.
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In 5 ist eine schematische Schnittansicht des Federbeins 10 in einem Zustand gezeigt, bei dem das Federbein 10 in einem normalen Modus bzw. mit einem normalen Niveau betrieben wird. Der erste Aktuator 22 ist in diesem Zustand aktiviert bzw. mit Hydraulikdruck beaufschlagt, so dass der erste Federteller 20 in einer erhöhten Position ist und an dem Anschlag 37 anliegt. Dadurch wird der Federweg der ersten Feder 14 reduziert und entsprechend das Axiallager 18 in Richtung des Stützlagers 26 angehoben, so dass das Axiallager 18 in beiden axialen Richtungen frei beweglich ist. Dadurch sind die erste Feder 14 und die zweite Feder 16 in Reihe geschaltet und die Federeigenschaften beider Federn 14, 16 können für die Federung des Federbeins 10 genutzt werden. In diesem Zustand hat das Federbein 10 entsprechend eine normale Federeigenschaft.
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In 6 ist eine schematische Schnittansicht des Federbeins 10 in einer Einstellung mit reduziertem Federweg gezeigt. Dabei ist der Hydraulikzylinder des ersten Aktuators 20 nicht mit Hydraulikdruck beaufschlagt, so dass der erste Federteller 20 sich in einer axial unteren Position befindet. Dadurch ist der Federweg der ersten Feder 14 nach unten hin verlängert, so dass das Axiallager 18 nach unten hin bewegt ist und an dem Axialanschlag 36 anliegt. Dadurch wird lediglich die zweite Feder 16 genutzt, wobei die erste Feder 14 ungenutzt ist bzw. deaktiviert ist. Dadurch ist der Federweg des Federbeins 10 auf den Federweg der zweiten Feder 16 begrenzt und entsprechend reduziert. Dadurch kann ein Sportmodus mit geringem Federweg und geringem Bodenabstand des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Insgesamt können mit dem Federbein 10 drei unterschiedliche Niveaus bzw. drei unterschiedliche Fahrmodi bereitgestellt werden: ein Modus für den Normalbetrieb, ein Modus für den Betrieb mit erhöhtem Bodenabstand und ein Sportmodus mit reduziertem Bodenabstand, wobei der Modus für den Betrieb mit erhöhtem Bodenabstand unabhängig von dem Normalbetrieb und dem Sportmodus eingestellt werden kann.
