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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, und einer ersten und einer zweiten Feder, die über ein Axiallager miteinander verbunden sind.
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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 101 26 072 C1 bekannt, bei dem zwei Federn miteinander verbunden sind und eine der Federn über einen Hydraulikzylinder komprimierbar ist, um den Federweg des Federbeins insgesamt zu reduzieren. Nachteilig dabei ist es, dass die Kompression der einen Feder über den Hydraulikzylinder technisch aufwändig ist und einen großen Bauraum einnimmt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Federbein für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das mit technisch geringem Aufwand in kompakter Bauform einstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Federbein dadurch gelöst, dass das Axiallager einen Aktuator aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Anlagepunkt der Feder an dem Axiallager in axialer Richtung relativ zu einem Anlagepunkt der zweiten Feder an dem Axiallager zu versetzen.
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Dadurch, dass der Aktuator in dem Axiallager ausgebildet ist und entsprechend den Anlagepunkt der ersten Feder relativ zu dem Anlagepunkt der zweiten Feder an dem Axiallager versetzt, können die Federwege der ersten Feder und der zweiten Feder eingestellt werden und der Aktuator in dem Axiallager kann dadurch mit technisch geringem Aufwand und in kompakter Bauform realisiert werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Feder an dem Dämpferbein gelagert und die zweite Feder an dem Stützlager gelagert.
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Dadurch können die erste Feder und die zweite Feder zwischen dem Dämpferbein und dem Stützlager in Reihe geschaltet werden, so dass eine effektive Federung möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Feder über einen zweiten Aktuator an dem Dämpferbein gelagert, wobei der zweite Aktuator dazu ausgebildet ist, einen Anlagepunkt der ersten Feder an dem Dämpferbein in axialer Richtung zu versetzen.
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Dadurch kann die Länge des Federbeins bzw. die Höhe des Federbeins insgesamt variiert werden, wodurch eine Höhe des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs relativ zu einem Untergrund einstellbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Aktuator als hydraulischer Aktuator ausgebildet.
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Dadurch kann ein leistungsstarker und effektiver Aktuator zur Versetzung der ersten Feder bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Axiallager in axialer Richtung beweglich gelagert.
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Dadurch ist eine Reihenschaltung der ersten Feder und der zweiten Feder möglich, wodurch die Federeigenschaften beider Federn benutzt werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Axiallager ein erstes Verstellelement auf, an dem die erste Feder gelagert ist und ein zweites Verstellelement auf, an dem die zweite Feder gelagert ist.
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Dadurch ist eine Lagerung der ersten und der zweiten Feder und eine entsprechende Versetzung der jeweiligen Anlagepunkte der Federn an dem Axiallager mit technisch geringem Aufwand in kompakter Bauform möglich.
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Ferner ist es besonders bevorzugt, wenn der erste Aktuator zwischen dem ersten Verstellelement und dem zweiten Verstellelement angeordnet ist, um das erste Verstellelement und das zweite Verstellelement in axialer Richtung relativ zueinander zu bewegen.
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Dadurch kann der erste Aktuator in dem Axiallager in kompakter Bauform integriert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das erste Verstellelement in einer ersten Einstellung des ersten Aktuators an einem Anschlag des Stützlagers an.
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Dadurch kann die zweite Feder überbrückt bzw. deaktiviert werden, so dass die Federeigenschaften lediglich der ersten Feder genutzt werden und ein entsprechender Federmodus bereitgestellt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Verstellelement in einer zweiten Einstellung des ersten Aktuators von dem Stützlager beabstandet.
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Dadurch können die Federeigenschaften beider Federn genutzt werden, da die beiden Federn in dieser Einstellung in Reihe geschaltet sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Aktuator als hydraulischer Aktuator ausgebildet, der eine Ringkammer aufweist, die in radialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Verstellelement ausgebildet ist.
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Dadurch kann ein effektiver und leistungsstarker Aktuator in kompakter Bauform in dem Axiallager bereitgestellt werden.
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Insgesamt kann durch die vorliegende Erfindung ein Federbein für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, das mit technisch geringem Aufwand und in kompakter Bauform einstellbar ist und unterschiedliche Federeigenschaften bereitstellen kann, da der erste Aktuator in dem Axiallager integriert 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.
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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;
- 4a, b eine perspektivische Teilansicht des Federbeins aus 1 mit hydraulischer Höhenverstellung;
- 5 eine schematische Schnittansicht des Federbeins aus 3 in einer Einstellung mit normalem Federweg; und
- 6 eine schematische Schnittansicht des 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 Dämpferbein 12 gelagert ist. Das Federbein weist ferner eine zweite Feder 16 auf, die koaxial zu dem Federbein 12 gelagert ist, wobei die erste Feder 14 und die zweite Feder 16 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 entsprechend über das bewegliche Axiallager 18 in Reihe geschaltet. Die erste Feder 14 ist an einem dem Axiallager 18 in axialer Richtung gegenüberliegenden Ende mittels eines ersten Federtellers 20 an dem Dämpferbein 12 gelagert. Die zweite Feder ist in axialer Richtung an einem dem Axiallager 18 gegenüberliegenden Ende an einem zweiten Federteller 22 gelagert, der mit einem Stützlager 24 des Federbeins 10 verbunden ist. Das Stützlager 24 dient dazu, das Federbein 10 mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zu verbinden und ist über eine Kolbenstange mit einem Kolben in dem Dämpferbein 12 verbunden, wie es im Folgenden näher erläutert ist.
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Mittels eines hier nicht dargestellten Aktuators ist ein Anlagepunkt bzw. eine Anlagefläche der ersten Feder 14 an dem Axiallager 18 relativ zu einem Anlagepunkt bzw. einer Anlagefläche der zweiten Feder 16 an dem Axiallager 18 in axialer Richtung einstellbar bzw. versetzbar. Dadurch kann der Federweg der zweiten Feder 16 eingestellt bzw. begrenzt werden, um den Federweg des Federbeins 10 im Allgemeinen zu reduzieren bzw. auf den Federweg der ersten Feder 14 zu begrenzen und um dadurch beispielsweise einen Sportmodus bereitstellen zu können.
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Der erste Federteller 20 ist über einen zweiten Aktuator 26 an dem Dämpferbein 12 gelagert, wodurch der erste Federteller 20 in axialer Richtung relativ zu einem Anlagepunkt des zweiten Aktuators 26 an dem Dämpferbein beweglich ist bzw. einstellbar ist. Dadurch lässt sich eine Länge des Federbeins 10 unabhängig von dem Federweg der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 einstellen. Dadurch lässt sich ein Niveau der Fahrzeugkarosserie relativ zu dem Untergrund einstellen, wodurch im Allgemeinen ein Liftsystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden kann.
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Die Aktuatoren sind vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet, die durch separate Hydraulikleitungen mit Hydraulikdruck versorgt werden können. Der erste Aktuator wird durch eine in 1 dargestellte Hydraulikleitung 28 mit Hydraulikdruck versorgt.
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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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Das Federbein 10 weist den ersten Aktuator 30 auf, der Anlagepunkte 32, 34 der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 an dem Axiallager 18 relativ zueinander versetzt, um den Federweg der zweiten Feder 16 einstellen bzw. begrenzen zu können. Der zweite Aktuator 26 verbindet die erste Feder 14 an einem dem Axiallager 18 gegenüberliegenden Ende mit dem Dämpferbein 12.
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In der normalen Federwegeinstellung, die auf der linken Seite von 2 dargestellt ist, ist der erste Aktuator 30 aktiviert, so dass die Anlagepunkte 32, 34 der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 an dem Axiallager 18 derart versetzt zueinander sind, dass die erste Feder 14 und die zweite Feder 16 beweglich und in Reihe miteinander geschaltet sind. In der besonderen Einstellung, die in 2 gezeigt ist, ist dabei der Anlagepunkt 32 der ersten Feder oberhalb des Anlagepunkts 34 der zweiten Feder 16 angeordnet, so dass die erste Feder 14 teilweise in radialer Richtung neben bzw. innerhalb der zweiten Feder 16 angeordnet ist.
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Durch die so eingestellte Reihenschaltung der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 kann insgesamt ein normaler Federweg des Federbeins 10 und ein normales Niveau durch das Federbein 10 bereitgestellt werden.
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Bei der Einstellung auf der rechten Seite von 2 ist der erste Aktuator 30 deaktiviert, so dass die Anlagepunkte 32, 34 weiter versetzt zueinander angeordnet sind und entsprechend der Anlagepunkt 32 der ersten Feder 14 an einem Anschlag 40 des Stützlagers 24 anliegt. Dadurch ist die zweite Feder 16 deaktiviert bzw. die Federeigenschaften des Federbeins 10 sind auf die Federeigenschaften der ersten Feder 14 begrenzt. Dadurch kann ein reduzierter Federweg des Federbeins 10 bereitgestellt werden, so dass in dieser Einstellung ein Sportmodus bzw. ein Sportniveau des Federbeins bereitgestellt werden kann.
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Die Höhe des Federbeins 10 kann durch den zweiten Aktuator 26 unabhängig von der Einstellung des ersten Aktuators 30 eingestellt werden.
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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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Das Axiallager 18 ist in axialer Richtung beweglich gelagert und weist ein erstes Verstellelement 36 und ein zweites Verstellelement 38 auf. Das erste Verstellelement 36 weist den Anlagepunkt 32 auf, an dem die erste Feder 14 gelagert ist und das zweite Verstellelement 38 weist den Anlagepunkt 34 auf, an dem die zweite Feder 16 gelagert ist. Zwischen dem ersten Verstellelement 36 und dem zweiten Verstellelement 38 ist der erste Aktuator 30 ausgebildet. Der erste Aktuator 30 ist dazu ausgebildet, das erste Verstellelement 36 gegenüber dem zweiten Verstellelement 38 in axialer Richtung zu verschieben, um den Federweg der zweiten Feder 16 einzustellen bzw. die zweite Feder 16 zu deaktivieren. Dazu wird das erste Verstellelement 36 relativ zu dem zweiten Verstellelement 38 in axialer Richtung nach oben verschoben, so dass das erste Verstellelement 36 an dem Anschlag 40 des Stützlagers 24 zur Anlage kommt. Dadurch ist das Stützlager 24 mechanisch direkt und starr mit dem Anlagepunkt 32 verbunden, so dass die zweite Feder 16 deaktiviert ist.
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Der erste Aktuator 30 ist als hydraulischer Aktuator ausgebildet, der eine Ringkammer aufweist, die zwischen den zylindrischen Abschnitten des ersten Verstellelements 36 und des zweiten Verstellelements 38 ausgebildet ist. Dadurch ist eine Bewegung der Verstellelemente 36, 38 relativ zueinander mit technisch geringem Aufwand und in kompakter Bauform möglich.
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Die Ringkammer wird über die Hydraulikleitung 28 mit Hydrauliköl und entsprechend hydraulischem Druck versorgt.
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Die erste Feder 14 ist an einem dem Axiallager 18 gegenüberliegenden Ende über den zweiten Aktuator 26 an dem Dämpferbein 12 gelagert, um die erste Feder 14 in axialer Richtung zu versetzen und entsprechend die Höhe bzw. Länge des Federbeins 10 einstellen zu können. Die Einstellung der Höhe durch den zweiten Aktuator 26 ist unabhängig von der Einstellung des Axiallagers 18 durch den ersten Aktuator 30.
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Das Stützlager 24 ist über die Kolbenstange 42 mit dem Kolben 44 verbunden, der in dem Dämpferbein 12 geführt ist.
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In 4a, b ist eine schematische Teilansicht des Dämpferbeins 12 gezeigt, mit dem zweiten Aktuator 26, der den ersten Federteller 20 der ersten Feder 14 relativ zu dem Dämpferbein 12 in axialer Richtung bewegt, um eine Länge des Dämpferbeins 10 einzustellen.
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Der zweite Aktuator 26 weist ein erstes und ein zweites Verstellelement auf, zwischen denen eine Hydraulikkammer in Form einer Ringkammer gebildet ist, und die über eine Hydraulikleitung 46 mit hydraulischem Druck versorgt wird. Die Ringkammer umgibt das Dämpferbein 12 umfänglich und ist dazu ausgebildet, die Verstellelemente des zweiten Aktuators 26 in axialer Richtung relativ zueinander zu versetzen. Dadurch kann ein unterer Anlagepunkt der ersten Feder 14 in axialer Richtung versetzt werden, um so die Höhe bzw. die Länge des Federbeins 10 einzustellen.
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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 Niveau mit einer normalen Federeigenschaft betrieben wird. Der erste Aktuator 30 ist in diesem Zustand aktiviert bzw. mit Hydraulikdruck beaufschlagt, so dass der Ringkolben des ersten Aktuators 30 mit Hydrauliköl gefüllt ist. Dadurch sind das erste Verstellelement 36 und das zweite Verstellelement 38 ineinander verschoben, so dass die Anlagepunkte 32, 34 in axialer Richtung einen geringen Abstand zueinander aufweisen. Dadurch ist das erste Verstellelement 36 von dem Anschlag 40 an dem Stützlager 24 beabstandet, so dass die beiden Federn 14, 16 in Reihe geschaltet sind. Dadurch können die Federeigenschaften beider Federn 16, 18 genutzt werden und das Federbein in einem normalen Modus betrieben werden.
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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 30 nicht mit Hydrauliköl gefüllt, so dass die Verstellelemenet 36, 38 in axialer Richtung zueinander verschoben sind. Die Anlagepunkte 32, 34 weisen dabei gegenüber der Einstellung aus 5 einen erhöhten Abstand in axialer Richtung auf. Die Versetzung der Verstellelemente 36, 38 bewirkt dabei die axiale Last, die über das Stützlager 24 auf das Federbein 10 ausgeübt wird. Das erste Verstellelement 36 liegt in diesem Zustand an dem Anschlag 40 des Stützlagers 24 an, so dass lediglich die Federkraft der ersten Feder 14 genutzt wird und die zweite Feder 16 entsprechend deaktiviert ist. Dadurch ist der Federweg des Federbeins 10 auf den Federweg der ersten Feder 14 begrenzt und entsprechend reduziert. Dadurch kann ein Sportmodus mit geringem Federweg und geringem Bodenabstand des Kraftfahrzeugs 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 Betrieb mit erhöhtem Bodenabstand unabhängig von den anderen beiden Modis eingestellt werden kann.
