DE102016226015B4 - Adjustable wheel bearing of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verstellbare Radlagerung (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Radnabe (12), die mittels eines ersten kippbaren Wälzlagers (14) und über ein axial beabstandetes, in Bezug zum ersten kippbaren Wälzlager (14) in Fahrzeugquerrichtung (FQ) betrachtet weiter innen liegendes, zweites kippbares Wälzlager (20) drehbar in Bezug zu einem Schwenklager (16) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite kippbare Wälzlager (20) einen Außenring (20-1) aufweist, der mittels Wälzkörper unmittelbar auf einem Innenring (20-2) des zweiten kippbaren Wälzlagers (20) abrollt, wobei der Außenring (20-1) schwenkbar gegenüber dem Innenring (20-2) gelagert ist und mit mindestens einem Aktuator (24, 32, 42) in Wirkverbindung steht, über den der Außenring (20-1) mit einer Kraft beaufschlagbar ist. Adjustable wheel bearing (10) of a motor vehicle, comprising a wheel hub (12), by means of a first tiltable roller bearing (14) and via an axially spaced, in relation to the first tiltable roller bearing (14) viewed in the vehicle transverse direction (FQ), second tiltable roller bearing (20) is rotatably mounted in relation to a pivot bearing (16), characterized in that the second tiltable roller bearing (20) has an outer ring (20-1) which, by means of rolling elements, is directly on an inner ring (20-2) of the second tiltable roller bearing (20), the outer ring (20-1) being mounted pivotably relative to the inner ring (20-2) and being operatively connected to at least one actuator (24, 32, 42) via which the outer ring (20- 1) can be subjected to a force.
Description
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.The invention relates to an adjustable wheel bearing of a motor vehicle according to the type specified in the preamble of patent claim 1.
Kraftfahrzeuge mit einer verstellbaren Radlagerung, d.h. Radlagerungen bei denen mittels einer geeigneten Aktuatorik Sturz und/oder Spur des Rades verstellbar sind, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die
Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 aufweisende verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs ist in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass die Aktuatorik möglichst einfach und bauraumgünstig ausgeführt werden kann.The invention is based on the object of developing an adjustable wheel bearing of a motor vehicle according to the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that the actuator system can be designed as simply and compactly as possible.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved by the characterizing features of patent claim 1 in conjunction with its preamble features.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims form advantageous developments of the invention.
In bekannter Art und Weise umfasst die verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs eine Radnabe, die mittels eines ersten kippbaren Wälzlagers und über ein in Fahrzeugquerrichtung FQ, nachfolgend auch als y-Richtung bezeichnet, betrachtet weiter innen liegend angeordnetes zweites kippbares Wälzlager drehbar in Bezug zu einem Radlagergehäuse, nachfolgend mit „Schwenklager“ oder „Radträger“ bezeichnet, gelagert ist.In a known manner, the adjustable wheel bearing of a motor vehicle comprises a wheel hub, which by means of a first tiltable roller bearing and via a second tiltable roller bearing arranged further inward in the vehicle transverse direction FQ, hereinafter also referred to as the y-direction, is rotatable in relation to a wheel bearing housing, hereinafter referred to as "pivot bearing" or "wheel carrier".
Erfindungsgemäß weist das zweite kippbare Wälzlager einen Außenring auf, der mittels Wälzkörper unmittelbar auf einem Innenring des zweiten kippbaren Lagers abrollt, wobei der Außenring schwenkbar gegenüber dem Innenring gelagert ist und mit mindestens einem Aktuator in Wirkverbindung steht, über den der Außenring des zweiten kippbaren Wälzlagers mit einer in vorzugweise radialer Richtung ausgerichteten Kraft beaufschlagt werden kann.According to the invention, the second tiltable roller bearing has an outer ring which, by means of rolling elements, rolls directly on an inner ring of the second tiltable bearing, the outer ring being pivotably mounted relative to the inner ring and being operatively connected to at least one actuator, via which the outer ring of the second tiltable roller bearing a force that is preferably aligned in the radial direction can be applied.
Unter dem Begriff „kippbares Wälzlager“ sind nachfolgend Wälzlager zu verstehen, deren Innenring gegenüber dem Außenring um einen Kippwinkel verdrehbar sind, wobei der Kippwinkel den Winkel beschreibt, um den der Innenring gegenüber dem Außenring bis zur spannungsfreien Anlage verdreht werden kann.The term "tiltable rolling bearing" is to be understood below as meaning rolling bearings whose inner ring can be rotated by a tilting angle relative to the outer ring, with the tilting angle describing the angle by which the inner ring can be rotated relative to the outer ring until it is stress-free.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der verstellbaren Radlagerung erweist sich als besonders vorteilhaft, da die Stellung von Radsturz und -spur mit relativ geringem Aufwand erfolgen kann. Das Schwenklager verbleibt in seiner konventionellen Position und es erfolgt lediglich eine aktive Stellung der Radlager-Gelenkwellen-Einheit. Außerdem kann die Ausgestaltung dadurch sehr bauraumsparend ausgeführt werden.The configuration of the adjustable wheel bearing according to the invention proves to be particularly advantageous, since the camber and wheel track can be adjusted with relatively little effort. The swivel bearing remains in its conventional position and only the wheel bearing/propeller shaft unit is actively positioned. In addition, the configuration can be carried out in a very space-saving manner.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Radnabe mit einer Gelenkwelle drehfest verbunden und das zweite Wälzlager ist an der Gelenkwelle angeordnet. D.h. bei einer Verstellbewegung wird die Gelenkwelle samt der Radnabe bezüglich des Schwenklagers verkippt. Durch die Anordnung des zweiten kippbaren Wälzlagers an der Gelenkwelle ist eine besonders bauraumsparende Anordnung gewährleistet, die sich daher aus Packagegründen als besonders vorteilhaft erweist.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the wheel hub is non-rotatably connected to a cardan shaft and the second roller bearing is arranged on the cardan shaft. This means that during an adjustment movement, the cardan shaft together with the wheel hub is tilted in relation to the pivot bearing. The arrangement of the second tilting roller bearing on the cardan shaft ensures a particularly space-saving arrangement, which therefore proves to be particularly advantageous for package reasons.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Radnabe einen in axialer Richtung verlängerten Radnabenabschnitt aufweist, auf dem das zweite kippbare Wälzlager angeordnet ist.Another embodiment of the invention provides that the wheel hub has a wheel hub section that is lengthened in the axial direction and on which the second tiltable roller bearing is arranged.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Außenring des zweiten kippbaren Wälzlagers mit einem in Fahrzeughochrichtung FH, nachfolgend auch als z-Richtung bezeichnet, wirksamen ersten Aktuator und/oder mit einem in Fahrzeuglängsrichtung FL, nachfolgend auch als x-Richtung bezeichnet, wirksamen zweiten Aktuator in Wirkverbindung. Während über den in Fahrzeughoch- bzw. z-Richtung wirksamen ersten Aktuator der Sturz einstellbar ist, ermöglicht der in Fahrzeuglängs- bzw. x-Richtung wirksame zweite Aktuator eine Spurverstellung. Als besonders vorteilhaft an dieser Ausführungsform erweist sich die Variante, wenn sowohl der erste und zweite Aktuator vorgesehen sind, da nunmehr Sturz- und Spurwerte unabhängig voneinander eingestellt werden können.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, the outer ring of the second tiltable roller bearing is connected to a first actuator which is effective in the vehicle vertical direction FH, also referred to below as the z-direction, and/or with an actuator which is effective in the vehicle longitudinal direction FL, also referred to below as the x-direction second actuator in operative connection. While the camber can be adjusted via the first actuator, which is effective in the vertical or z-direction of the vehicle, the second actuator, which is effective in the longitudinal or x-direction of the vehicle, enables toe adjustment. The variant in which both the first and second actuators are provided proves to be particularly advantageous in this embodiment, since camber and toe values can now be set independently of one another.
Der erste und/oder zweite Aktuator sind dabei vorzugsweise am Schwenklager angeordnet.The first and/or second actuator are preferably arranged on the pivot bearing.
Bevorzugt stehen hierbei der erste und/oder zweite Aktuator jeweils über eine Koppelstange mit dem Außenring des zweiten Wälzlagers in Wirkverbindung. Damit können die Aktuatoren bauraumgünstiger angeordnet werden und ein etwaiger axialer Mittenversatz im zweiten kippbaren Lager, resultierend aus der einer Kreisbahn folgenden Bewegung des Innenringes gegenüber einer lineareren Bewegung des Außenringes, ausgeglichen werden. In this case, the first and/or second actuator is/are preferably operatively connected to the outer ring of the second roller bearing in each case via a coupling rod. The actuators can thus be arranged in a more space-saving manner and any axial center offset in the second tilting bearing resulting from the movement of the inner ring following a circular path compared to a more linear movement of the outer ring can be compensated for.
Der erste und zweite Aktuator können dabei auf vielfältige Weise ausgebildet sein, insbesondere in Form eines Elektromotors (Linearmotors) oder hydraulischen Aktuators.The first and second actuator can be designed in many different ways, in particular in the form of an electric motor (linear motor) or hydraulic actuator.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Außenring des zweiten Wälzlagers eine in Bezug zur Lagerachse des zweiten Wälzlagers exzentrisch versetzte Außenkontur aufweist, und in einer im Schwenklager ausgebildeten Lageraufnahme drehbar gelagert ist, wobei der in der Lageraufnahme des Schwenklagers drehbar gelagerte Außenring des zweiten Wälzlagers mit einem Aktuator in Wirkverbindung steht, über den der Außenring des zweiten Wälzlagers in Bezug zum Schwenklager verdreht werden kann. Die im Schwenklager ausgebildete Lageraufnahme ist dabei so ausgeführt, dass sie einen etwaigen Mittenversatz des Innenrings des zweiten kippbaren Lagers gegenüber seinem Außenring, beispielsweise über ein entsprechendes Axialspiel in einem Gleitlager oder zylindrischem Loslager, ausgleichen kann. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da nunmehr mittels eines einzigen Aktuators eine kombinierte Sturz- und Spurverstellung ermöglicht ist und die eingeleiteten Momente über eine breite Lageraufnahme abstützen können.A further embodiment of the invention provides that the outer ring of the second roller bearing has an outer contour that is eccentrically offset in relation to the bearing axis of the second roller bearing, and is rotatably mounted in a bearing mount formed in the pivot bearing, the outer ring of the second Rolling bearing is in operative connection with an actuator, via which the outer ring of the second rolling bearing can be rotated in relation to the pivot bearing. The bearing mount formed in the pivot bearing is designed in such a way that it can compensate for any misalignment of the inner ring of the second tiltable bearing relative to its outer ring, for example via a corresponding axial play in a plain bearing or cylindrical floating bearing. This embodiment proves to be advantageous since a combined camber and toe adjustment is now made possible by means of a single actuator and the torques introduced can be supported by a wide bearing mount.
Vorzugsweise ist dabei der die Drehbewegung des Lageraußenrings initiierende Aktuator am Schwenklager angeordnet.The actuator that initiates the rotational movement of the bearing outer ring is preferably arranged on the pivot bearing.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist dabei die Stirnseite des Außenrings des zweiten Wälzlagers mit einer Verzahnung versehen und der Aktuator ist als ein rotatorischer Antrieb ausgebildet, der über ein Ritzel mit der Verzahnung des Außenrings kämmt. Aufgrund der Verwendung eines rotatorischen Antriebs ist in vorteilhafter Weise ein besonders kompakter, wenige Bauteile aufweisender und damit bauraumgünstiger Verstellmechanismus ermöglicht.According to a preferred embodiment, the end face of the outer ring of the second roller bearing is provided with teeth and the actuator is designed as a rotary drive which meshes with the teeth of the outer ring via a pinion. Due to the use of a rotary drive, a particularly compact adjustment mechanism, which has few components and is therefore economical in terms of installation space, is made possible in an advantageous manner.
Gemäß einer alternativen Ausführung weist der Außenring des zweiten Wälzlagers stirnseitig einen in Bezug zur Lagerachse des zweiten Wälzlagers exzentrisch versetzten Anlenkzapfen auf, wobei der Aktuator beispielsweise als ein Linearmotor ausgebildet ist und über eine Koppelstange mit dem Gelenkzapfen in Wirkverbindung steht.According to an alternative embodiment, the outer ring of the second roller bearing has, on the front side, a pivot pin which is eccentrically offset in relation to the bearing axis of the second roller bearing, the actuator being designed, for example, as a linear motor and being operatively connected to the pivot pin via a coupling rod.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Außenring des zweiten Wälzlagers eine nockenförmige Außenkontur aufweist und dass der eine nockenförmige Kontur aufweisende Außenring in einer im Schwenklager ausgebildeten Lageraufnahme verdrehbar gelagert ist, wobei in der Lageraufnahme ein bewegliches Vorspannelement, beispielsweise ein federbelasteter Gleitschuh, angeordnet ist, über das der eine nockenförmige Außenkontur aufweisende Außenring gegen eine in der Lageraufnahme des Schwenklagers eingebrachte Schwenklagerkontur gedrückt wird. Zudem ist ein mit dem Außenring in Wirkverbindung stehender Aktuator vorgesehen, über den eine Drehbewegung des Außenrings initiierbar ist. Die im Schwenklager ausgebildete Lageraufnahme ist dabei so ausgeführt, dass sie einen etwaigen Mittenversatz des Innenrings des zweiten kippbaren Lagers gegenüber seinem Außenring, beispielsweise über ein entsprechendes Axialspiel, ausgleichen kann. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass mittels eines einzigen Aktuators eine kombinierte Sturz- und Spurverstellung ermöglicht ist.A further embodiment of the invention provides that the outer ring of the second roller bearing has a cam-shaped outer contour and that the outer ring having a cam-shaped contour is rotatably mounted in a bearing mount formed in the pivot bearing, with a movable prestressing element, for example a spring-loaded sliding shoe, being arranged in the bearing mount is, via which the outer ring having a cam-shaped outer contour is pressed against a pivot bearing contour introduced into the bearing receptacle of the pivot bearing. In addition, an actuator that is operatively connected to the outer ring is provided, via which a rotary movement of the outer ring can be initiated. The bearing mount formed in the pivot bearing is designed in such a way that it can compensate for any center offset of the inner ring of the second tilting bearing relative to its outer ring, for example via a corresponding axial play. The advantage of this embodiment is that a combined camber and toe adjustment is made possible by means of a single actuator.
Bevorzugt ist dabei die in der Lageraufnahme ausgebildete Schwenklagerkontur gegenläufig zur nockenförmigen Außenkontur des Lageraußenrings ausgebildet. Die gegenläufige Schwenklagerkontur hat den Effekt, dass die durch die nockenförmige Ausbildung des Außenrings ermöglichte kombinierte Sturz- und Spurverstellung gezielt verstärkt werden kann.The pivot bearing contour formed in the bearing seat is preferably formed in the opposite direction to the cam-shaped outer contour of the bearing outer ring. The counter-rotating pivot bearing contour has the effect that the combined camber and toe adjustment made possible by the cam-shaped design of the outer ring can be specifically reinforced.
Vorzugsweise sind das erste und das zweite kippbare Wälzlager jeweils als ein Pendellager ausgebildet.Preferably, the first and the second tiltable roller bearing are each designed as a self-aligning bearing.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages and application possibilities of the present invention result from the following description in connection with the exemplary embodiments illustrated in the drawing.
In der Zeichnung bedeutet:
-
1 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen verstellbaren Radlagerung; -
2 eine vergrößerte Darstellung des auf der Gelenkwelle angeordneten zweiten kippbaren Wälzlagers aus1 ; -
3 eine Draufsicht auf die Gelenkwelle aus1 und2 ; -
4 einen anderen Verstellmechanismus für die erfindungsgemäße verstellbare Radlagerung; -
5 einen weiteren Verstellmechanismus für die erfindungsgemäße verstellbare Radlagerung; -
6 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen verstellbaren Radlagerung; -
7 eine Draufsicht auf das zweite kippbare Lager aus6 , und -
8 die bei der Ausführungsform gemäß6 realisierte kombinierte Spur- und Sturzverstellung.
-
1 a schematic, sectional partial view of a first embodiment of an adjustable wheel bearing according to the invention; -
2 shows an enlarged view of the second tilting roller bearing arranged on the cardan shaft1 ; -
3 a top view of the cardan shaft1 and2 ; -
4 another adjustment mechanism for the adjustable wheel bearing according to the invention; -
5 another adjusting mechanism for the adjustable wheel bearing according to the invention; -
6 a schematic, sectional partial view of a further embodiment of an adjustable wheel bearing according to the invention; -
7 shows a top view of the second tiltable bearing6 , and -
8th those in the embodiment according to6 realized combined track and camber adjustment.
In bekannter Art und Weise ist dabei der Außenring 14-1 des ersten Wälzlagers 14 fest im Radträger 16 gelagert, während die Radnabe 12 fest über den Innenring 14-2 des ersten Wälzlagers 14 verbunden ist.In a known manner, the outer ring 14 - 1 of the first roller bearing 14 is mounted firmly in the
Zudem ist - wie
Das erste und zweite kippbare Wälzlager 14, 20 sind vorliegend als Pendellager ausgebildet.The first and second tiltable roller bearing 14, 20 are presently designed as self-aligning bearings.
Der Abstand zwischen dem ersten Wälzlager 14 und dem in Fahrzeugquerrichtung FQ (y-Koordinate) betrachtet weiter innen liegenden zweiten kippbaren Wälzlager 20 wird nachfolgend auch als axialer Abstand s bezeichnet.The distance between the first roller bearing 14 and the second, tiltable roller bearing 20 lying further inward, as viewed in the vehicle transverse direction FQ (y-coordinate), is also referred to below as the axial distance s.
Wie
Um 90° versetzt ist ein zweiter, in Fahrzeuglängsrichtung FL (x-Koordinate) wirksamer Aktuator angeordnet, der über eine Koppelstange 22-2 mit dem Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 in Wirkverbindung steht, vgl.
Während die aus einer Betätigung des in Fahrzeughochrichtung FH (z-Koordinate) wirksamen ersten Aktuators 24 resultierende Verkippung der Gelenkwelle 18 samt Radnabe 12 eine Sturzverstellung bewirkt, hat die aus einer Betätigung des zweiten Aktuators in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) resultierende Verkippung der Gelenkwelle 18 samt Radnabe 12 entsprechend eine Spurverstellung zur Folge.While the tilting of the articulated
Da das zweite Wälzlager 20 im Abstand s zum ersten Wälzlager 14 angeordnet ist, sind auch die Kraftangriffspunkte der beiden Aktuatoren 24 am Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 entsprechend axial beabstandet, so dass aufgrund des daraus resultierenden Hebelverhältnisses nur geringe Stellkräfte für eine Spur- und/oder Sturzverstellung erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass nunmehr aufgrund der beiden vorhandenen Aktuatoren 24 Sturz und Spur unabhängig voneinander verstellt werden können.Since the
Um eine einfache Montage der Koppelstangen 22-1 und 22-2 an den Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 zu ermöglichen, weist - wie
In
Wie
Gemäß der in
Gemäß der in
Die in
Wird nun - wie in
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