DE102016202314A1 - Verstellbarer Federträger - Google Patents
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Abstract
Verstellbarer Federträger, umfassend einen Federteller, wobei zumindest ein Federteller mittels eines Aktuators axial verstellbar ist und zu einer Längsachse des Federträgers in Umfangsrichtung verdrehgesichert ist, wobei ein Gehäuse für eine Antriebseinheit des Aktuators und eine Federtellerauflagefläche miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuse für die Axialbewegung des Federtellers vom Aktuator angetrieben 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 druckmittelbetätigbaren 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.
- Aus der
DE 10 2007 004 747 B4 ist eine Höhenverstellvorrichtung für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen bekannt, mit einem ein Dämpferrohr sowie eine Tragfeder aufweisenden Schwingungsdämpfer, wobei sich die Tragfeder mit ihren Tragfederenden wenigstens einseitig an einem dämpferrohrseitigen Federteller abstützt, und mit einer Verstelleinrichtung, mittels der die Lage des dämpferrohrseitigen Federtellers veränderbar ist, wobei die Verstellvorrichtung ein am Dämpferrohr in sich drehbar gelagertes und axial unverschiebbar gehaltenes Hülsenelement aufweist, das bei einer Betätigung der Verstellvorrichtung eine koaxial zum Hülsenelement angeordnete Außenhülse so verlagert, dass damit der Federteller verlagert wird. Mit einem derartigen Aufbau wird insbesondere erreicht, dass die Tragfeder bei der Niveauverstellung nicht verdreht wird und somit in üblicher Weise am Aufbau des Kraftfahrzeuges abgestützt werden kann. Die Innenhülse, der Stellring, der Federteller mit Außenhülse, sowie die Antriebsvorrichtung mit dem Getriebe bilden eine Montageeinheit, die auf das Gehäuse des Schwingungsdämpfers aufsteckbar ist. Damit können ohne wesentliche bauliche Änderungen Kraftfahrzeuge mit oder ohne Höhenverstellvorrichtungen aufgebaut werden. - Des Weiteren kann die Innenhülse mit einem Bereich kleineren Innendurchmessers an Ausbuchtungen des Gehäuses des Schwingungsdämpfers axial abgestützt sein. Insbesondere kann hierzu vorgesehen sein, am Innenumfang der Innenhülse Taschen auszubilden, die voneinander in Umfangsrichtung gesehen so beabstandet sind, dass in diese die dämpferrohrseitigen Ausbuchtungen im Wesentlichen formschlüssig eingreifen können, um die Innenhülse unverdrehbar und axial gehalten am Dämpferrohr abzustützen.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen einfach montierbaren verstellbaren Federträger zu realisieren, bei dem die gesamte Baueinheit zum Schwingungsdämpfer definiert gelagert ist.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Gehäuse für eine Antriebseinheit des Aktuators und eine Federtellerauflagefläche miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuse für die Axialbewegung des Federtellers vom Aktuator angetrieben wird.
- Über die Zuordnung des Gehäuses zum Federteller ist auch die räumliche Anordnung des Aktuators zum Federträger definiert.
- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Gehäuse eine Verdrehsicherung bezogen auf die Längsachse des Federträgers auf. Das Gehäuse definiert damit die Position des Federtellers zum Federträger.
- Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch bildet der Federteller eine in Umfangsrichtung wirksame Formschlussverbindung mit dem Gehäuse. Grundsätzlich könnte man den Federteller ggf. auch mit dem Gehäuse verschweißen. Jedoch würde dabei das Gehäuse thermisch belastet und man müsste verschweißbare Werkstoffkombinationen vorsehen. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass insbesondere Federteller mit einer Kunststoffoberfläche verwendet werden können.
- Optional kann das Gehäuse eine Führungshülse für den Federteller aufweisen. Der Federteller kann sich an der Führungshülse zentrieren und sie bietet Bauraum für die Formschlussverbindung mit dem Federteller.
- Bevorzugt weist der Federträger einen Tragzylinder, der ein Verdrehsicherungsprofil aufweist, das von einem ortsfest zum Tragzylinder fixierten Tragring gebildet wird. Der Vorteil zu einer radialen Ausformung des Tragzylinders besteht darin, dass eine sehr große Variantenvielfalt in Verbindung mit einem Standard-Tragzylinder möglich ist.
- Dabei ist vorgesehen, dass der Tragring stoffschlüssig mit dem Tragzylinder verbunden ist. Stoffschlüssig kann ein beliebiges Schweiß- oder auch Klebeverfahren bedeuten.
- Um den Aktuator ohne jegliche Oberflächenbeschädigungen des Tragzylinders zu montieren, besteht zwischen dem Tragzylinder und dem Aktuator eine Spielpassung. Um dieses Spiel im montierten Zustand des Aktuators wieder zu eliminieren, weist der Sicherungsring in axialer Richtung zu einem Innenzylinder des Aktuators ein Zentrierprofil auf. Das Zentrierprofil kann zum Beispiel eine Konusform aufweisen, auf der sich eine Stirnfläche des Innenzylinders abstützt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aktuator eine Pumpe, die einen Gleichgangzylinder des Aktuators versorgt. Der Vorteil eines Gleichgangzylinders besteht darin, dass ein Druckmedium nur zwischen zwei Arbeitsräumen umgepumpt werden muss. Es wird kein überschüssiges Volumen aufgrund unterschiedlicher Verdrängervolumen in einen Ausgleichsraum verdrängt. Folglich kann ein sehr kleiner Ausgleichsraum vorgesehen werden, der ggf. Leckagen und die thermisch bedingten Volumenveränderungen kompensiert.
- In weiterer Ausgestaltung begrenzt der Innenzylinder des Aktuators radial zwei Arbeitsräume, wobei der Innenzylinder mit dem Gehäuse eine Baueinheit bildet. Der Innenzylinder kann ein einfaches Rohr mit einem umlaufenden Trennsteg für die axiale Begrenzung der Arbeitsräume sein.
- Optional kann funktional zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder ein Axialanschlag vorliegen, der unabhängig von endseitigen Böden der Arbeitsräume positioniert ist. Der Vorteil besteht darin, dass man die gesamte Baueinheit an dem Innenzylinder greifen und bewegen kann, ohne dass dabei die endseitigen Böden belastet oder ggf. die axiale Überdeckung zwischen dem Innenzylinder und einem der Böden aufgehoben wird.
- Eine besonders einfache Bauform des Axialanschlags besteht darin, dass dieser von einem radialen Vorsprung des Gehäuses und einem Vorsprung des Innenzylinders gebildet wird. Für den radialen Vorsprung im Gehäuse kann z. B. ein einfacher Sicherungsring verwendet werden.
- Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass der Tragzylinder ein Bestandteil eines Schwingungsdämpfers ist und der Sicherungsring zu einem Radträgeranschluss ausgerichtet ist.
- Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
- Es zeigt:
-
1 Ansicht eines Federträgers mit Aktuator zur Federtellerverstellung -
2 Schnitt zur2 -
3 weitere Ansicht zur1 -
4 Ansicht zur1 mit Federteller in maximaler Hublage -
5 Schnitt zur4 - Die
1 zeigt eine frontale Ansicht von einem Federträger1 mit einem Tragzylinder3 , der Bestandteil eines Schwingungsdämpfers5 ist. In der Darstellung wurde auf eine Kolbenstange verzichtet. An einem unteren Ende des Tragzylinders3 ist ein Radträgeranschluss7 befestigt, über den der Federträger1 z. B. innerhalb einer Fahrzeugachse positioniert ist. Positioniert bedeutet im weitesten Sinn die Höhenanordnung des Federträgers1 und die rotatorische Ausrichtung des Tragzylinders3 zur Fahrzeugachse und damit innerhalb eines beschränkten Bauraums. - Aus der Zusammenschau der
1 und2 ist ersichtlich, dass der Federträger1 einen Aktuator9 aufweist, der in einem Gehäuse11 angeordnet ist. Das Gehäuse11 verfügt über zwei parallele Zylinderbereiche13 ;15 . Ein erster Zylinderbereich13 weist eine erste Aufnahme17 für einen Antrieb19 auf, der auf eine Pumpe21 in einer zweiten Aufnahme23 wirkt. Die Pumpe21 verfügt über zwei Förderrichtungen und ist bevorzugt regelbar. In der2 ist ein Ersatzschaltbild eingefügt, um zu verdeutlichen, dass die konkrete bauliche Ausgestaltung der Pumpe und des Antriebs für die Erfindung untergeordnet ist. - Beide Zylinderbereiche
13 ;15 sind fest miteinander verbunden. In diesem Beispiel ist das Gehäuse11 einstückig gefertigt. Der zweite Zylinderbereich15 umgreift den Tragzylinder3 und bildet mit einem Innenzylinder25 einen Gleichgangzylinder als druckmittelbetriebenen Stellzylinder. Das Gehäuse11 verfügt über endseitig fixierte Böden27 ;29 , die zusammen mit einem Trennsteg31 , der am Innenzylinder25 fixiert ist, zwei Arbeitsräume33 ;35 bildet, die wiederum über je einen Druckmittelanschluss37 ;39 an die Pumpe21 angeschlossen sind. Damit bildet das Gehäuse11 mit dem Innenzylinder25 eine handhabbare Baueinheit. - Der Trennsteg
31 des Innenzylinders25 bildet mit einem radialen Vorsprung41 des Gehäuses11 in einem der Arbeitsräume33 ;35 einen Axialanschlag43 . Beispielhaft wird der radiale Vorsprung von einem handelsüblichen Sicherungsring gebildet. Wenn man den Aktuator9 z. B. während des Produktionsablaufs am Innenzylinder25 trägt, dann kann dieser relativ zum Gehäuse11 verschoben werden, bis der Trennsteg31 an dem Vorsprung41 anliegt. Der Axialanschlag43 ist so positioniert, dass unter allen Betriebszuständen eine axiale Überdeckung des Innenzylinders25 mit beiden Böden27 ;29 des Gehäuses11 gewährleistet ist. Der Vorteil dieser Auslegung besteht darin, dass der Aktuator9 völlig unabhängig von den weiteren Montageschritten mit Druckmedium gefüllt und betriebsbereit eingestellt werden kann. - Wie insbesondere der
3 zu entnehmen ist, verfügt das Gehäuse11 über eine Verdrehsicherung bezogen auf eine Längsachse47 des Federträgers1 . An einer äußeren Mantelfläche49 des ersten Zylinderbereichs13 ist ein stabförmiges Führungsprofil51 ausgeführt, das in ein Verdrehsicherungsprofil53 eines ortsfest zum Tragzylinder3 fixierten Tragrings55 eingreift. Das Verdrehsicherungsprofil wird z.B. von einer einfachen Axialnut gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel stützt sich der Tragring55 auf einer umlaufenden Schulter57 des Tragzylinders3 ab. Diese Ausgestaltung ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da der Tragring bevorzugt stoffschlüssig mit dem Tragzylinder3 verbunden ist. Zur Verdeutlichung ist beispielhaft eine Schweißnaht59 eingezeichnet. - Der Tragring
55 verfügt über ein deckseitiges Zentrierprofil61 in der Ausgestaltung einer Konusfläche. Eine Stirnfläche63 des Innenzylinders25 stützt sich auf der Konusfläche61 ab, so dass sich der Innenzylinder25 über diese Abstützverbindung selbsttätig zum Tragzylinder3 zentriert. Die Vorlast für die Zentrierung erfolgt schon allein aus der Belastung im Betrieb des Federträgers1 . - Ein Federteller
65 , der ein eigenständiges Bauteil zum Gehäuse11 darstellt, stützt sich axial auf einer Federtellerauflagefläche67 des Gehäuses11 ab. Zur radialen Positionierung des Federtellers65 weist das Gehäuse11 eine Führungshülse69 auf. Zwischen dem Federteller65 und dem Gehäuse11 besteht ebenfalls eine in Umfangsrichtung wirksame Formschlussverbindung71 , wie die Ansicht nach3 zeigt. Dafür verfügt der Federteller65 über einen Fortsatz73 , der in eine gehäuseseitige Nut75 eingreift. - In einem ersten Montageschritt wird der Radträgeranschluss
7 an dem Tragzylinder3 fixiert. Vielfach erfolgt die Verbindung über eine Schweißung oder eine andere unlösbare Verbindung. In einem weiteren Arbeitsschritt wird der Tragring55 montiert. - Die Ausrichtung erfolgt am Tragzylinder
3 über den Abgriff der Position des Radträgeranschlusses7 . Man kann abweichend z. B. als Bezugsposition auch die Lage eines Anschlussorgans oder auch einen Stabilisatoranschluss verwenden. Es kommt einzig darauf an, ob an dem Tragzylinder3 ein Fixpunkt vorliegt, der die Einbaulage des Federträgers1 z.B. in einer Fahrzeugachse bestimmt und damit beschreibt. - Vor der Befestigung des Tragrings
55 wird dieser mit seinem Verdrehsicherungsprofil53 ausgerichtet. - In einem parallelen Arbeitsschritt wird das Gehäuse
11 in dem Arbeitsraum33 dem radialen Vorsprung41 bestückt. Danach führt man den Innenzylinder25 mit seinem Trennsteg31 in den zweiten Zylinderbereich15 . Mit der endseitigen Montage und Fixierung der Böden27 ;29 im zweiten Zylinderbereich15 sind die Arbeitsräume33 ;35 definiert und ein Herausfallen des Innenzylinders25 blockiert. Danach können die Pumpe21 und der Antrieb19 in den ersten Zylinderbereich13 eingebaut werden. Selbstverständlich kann man auch zuerst die Pumpe mit dem Antrieb und danach den Innenzylinder montieren. Diese Baueinheit wird dann mit Druckmedium gefüllt, ggf. entlüftet und auf die Funktionstüchtigkeit getestet. - Danach wird das Gehäuse
11 mit dem Innenzylinder25 auf den Tragzylinder3 aufgeschoben, wobei das gehäuseseitige Führungsprofil51 in das Verdrehsicherungsprofil53 eingreift, bis die Stirnfläche63 des Innenzylinders25 auf dem Zentrierprofil61 des Tragrings55 aufliegt. Man könnte zwar den Innenzylinder25 zum Tragzylinder3 verdrehen, das gesamte Gehäuse11 ist jedoch in Umfangsrichtung zur Längsachse47 des Federträgers1 verdrehgesichert. - Abschließend wird der Federteller
65 auf die Federtellerauflagefläche67 des Gehäuses11 gesteckt. Bei Bedarf kann für den Federteller noch eine Transportsicherung verwendet werden, wie sie z. B. aus derDE 10 2006 016 470 A1 bekannt ist. - Die
1 bis3 zeigen den Aktuator9 und damit den Federteller65 in einer unteren Hublage. Durch einfaches Umpumpen des Druckmediumvolumens zwischen den beiden Arbeitsräumen33 ;35 kann der Federteller65 eine Axialbewegung ausführen. - Dabei verbleibt der Innenzylinder
25 in seiner Position unverändert auf dem Tragring55 . Das Gehäuse11 wird relativ zum Tragzylinder3 und zum Innenzylinder25 verschoben und führt damit die Verstellbewegung des Federtellers65 aus, wie die4 und5 zeigen. Wenn man den Trennsteg31 des Innenzylinders25 als Kolben ansieht, dann wird bei dieser Bauform der Zylinder, nämlich das Gehäuse11 , verschoben. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Federträger
- 3
- Tragzylinder
- 5
- Schwingungsdämpfer
- 7
- Radträgeranschluss
- 9
- Aktuator
- 11
- Gehäuse
- 13
- erster Zylinderbereich
- 15
- zweiter Zylinderbereich
- 17
- erste Aufnahme
- 19
- Antrieb
- 21
- Pumpe
- 23
- zweite Aufnahme
- 25
- Innenzylinder
- 27
- Boden
- 29
- Boden
- 31
- Trennsteg
- 33
- Arbeitsraum
- 35
- Arbeitsraum
- 37
- Druckmittelanschluss
- 39
- Druckmittelanschluss
- 41
- Vorsprung
- 43
- Axialanschlag
- 45
- Verdrehsicherung
- 47
- Längsachse
- 49
- Mantelfläche
- 51
- Führungsprofil
- 53
- Verdrehsicherungsprofil
- 55
- Tragring
- 57
- Schulter
- 59
- Schweißnaht
- 61
- Zentrierprofil
- 63
- Stirnfläche
- 65
- Federteller
- 67
- Federtellerauflagefläche
- 69
- Führungshülse
- 71
- Formschlussverbindung
- 73
- Fortsatz
- 75
- Nut
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3223195 A1 [0002]
- DE 102007004747 B4 [0006]
- DE 102006016470 A1 [0041]
Claims (12)
- Verstellbarer Federträger (
1 ), umfassend einen Federteller (65 ), wobei der Federteller (65 ) mittels eines Aktuators (9 ) axial verstellbar ist und zu einer Längsachse (47 ) des Federträgers (1 ) in Umfangsrichtung verdrehgesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (11 ) für eine Antriebseinheit (19 ;21 ) des Aktuators (9 ) und eine Federtellerauflagefläche (67 ) miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuse (11 ) für die Axialbewegung des Federtellers vom Aktuator (9 ) angetrieben wird. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
11 ) eine Verdrehsicherung (45 ) bezogen auf die Längsachse (47 ) des Federträgers (1 ) aufweist. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (
65 ) eine in Umfangsrichtung wirksame Formschlussverbindung (71 ) mit dem Gehäuse (11 ) bildet. - Verstellbarer Federträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
11 ) eine Führungshülse (69 ) für den Federteller (65 ) aufweist. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federträger (
1 ) einen Tragzylinder (3 ) umfasst, der ein Verdrehsicherungsprofil (53 ) aufweist, das von einem ortsfest zum Tragzylinder (3 ) fixierten Tragring (55 ) gebildet wird. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (
55 ) stoffschlüssig mit dem Tragzylinder (3 ) verbunden ist. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 5, dass der Tragring in axialer Richtung zu einem Innenzylinder (
25 ) des Aktuators (9 ) ein Zentrierprofil (61 ) aufweist. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (
9 ) eine Pumpe (21 ) umfasst, die einen Gleichgangzylinder (33 ;35 ) des Aktuators (9 ) versorgt. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 8, dass der Innenzylinder (
25 ) des Aktuators (9 ) zwei Arbeitsräume (33 ;35 ) radial begrenzt, wobei der Innenzylinder (25 ) mit dem Gehäuse (11 ) eine Baueinheit bildet. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 9, dass funktional zwischen dem Gehäuse (
11 ) und dem Innenzylinder (25 ) ein Axialanschlag (43 ) vorliegt, der unabhängig von endseitigen Böden (27 ;29 ) der Arbeitsräume (33 ;35 ) positioniert ist. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (
43 ) von einem radialen Vorsprung (41 ) des Gehäuses (11 ) und einem Vorsprung (31 ) des Innenzylinders (25 ) gebildet wird. - Verstellbarer Federträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragzylinder (
3 ) ein Bestandteil eines Schwingungsdämpfers (5 ) ist und der Tragring (55 ) zu einem Radträgeranschluss (7 ) ausgerichtet ist.
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