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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus. Gattungsgemäße Vorrichtungen zur Niveauverstellung von Fahrzeugaufbauten sind insbesondere zur Erhöhung der Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen beziehungsweise deren Tieferlegung bei ebenen Fahrbahnen in den Federbeinen der Kraftfahrzeuge vorgesehen.
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Aus der
DE 10 2007 042 206 B4 geht ein aktives Fahrwerksystem eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs hervor, dessen Aufbau über eine Tragfeder anteilig letztlich an einem Fahrzeugrad abgestützt ist. Dieser Tragfeder ist ein über ein Zug-Druck-Federelement abgestützter Aktuator zum Einstellen der Aufbau-Höhe über dem Rad parallel geschaltet und weiterhin ein zwischen Aufbau und Rad wirksamer Schwingungsdämpfer vorgesehen. Der Schwingungsdämpfer ist dem elektromotorisch betriebenen Aktuator mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement parallel geschaltet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der vier Figuren näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
- 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine vereinfachte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veranschaulichung der Funktionsweise eines Dämpfers gemäß 1, wobei eine aktive Input-Verteilungseinheit in einem geöffneten und in einem geschlossenen Zustand dargestellt ist,
- 3 eine vereinfachte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Dämpfers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die aktive Input-Verteilungseinheit in einem geöffneten und in einem geschlossenen Zustand dargestellt ist, und
- 4 eine vereinfachte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veranschaulichung des Aufbaus der aktiven Input-Verteilungseinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei die aktive Input-Verteilungseinheit in einem geöffneten und in einem geschlossenen Zustand dargestellt ist.
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Gemäß den 1 bis 4 umfasst die Vorrichtung 1 zur Niveaueinstellung eines - hier nicht dargestellten - Fahrzeugaufbaus einen Dämpfer 2 und ein Federelement 3. Der Dämpfer 2 und das Federelement 3 sind zwischen einer Auflagefläche 4 des Fahrzeugaufbaus und einer schaltbaren aktiven Input-Verteilungseinheit 5 parallel angeordnet, wobei eine Anregungseinheit 6 mit der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 verbunden ist. Die aktive Input-Verteilungseinheit 5 (im Englischen Active-Input-Split) ist mit der Anregungseinheit 6 vertikal in Richtung der Auflagefläche 4 verlagerbar, um ein Distanzmaß 8 zwischen der Auflagefläche 4 und der Anregungseinheit 6 einzustellen. Die Anregungseinheit 6 kann beispielsweise ein über eine Fahrbahn abrollendes Fahrzeugrad sein. Die vertikale Verlagerung der Anregungseinheit 6 kann beispielsweise durch das Befahren einer unebenen Fahrbahn oder das Überfahren von Hindernissen, wie beispielsweise einem Stein, erfolgen. Die aktive Input-Verteilungseinheit 5 ist schaltbar ausgebildet und kann beispielsweise mittels eines - hier nicht dargestellten - Aktuators angetrieben werden. Der Aktuator kann beispielsweise einen Elektromotor umfassen, wobei auch ein alternativer Aktuator denkbar ist, der in einer beliebigen Position von einem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand und umgekehrt schalten kann.
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Nach 1 ist bei einer vertikalen Verlagerung der Anregungseinheit 6 das Distanzmaß 8 um ein erstes Verlagerungsmaß 24a einstellbar. Der Dämpfer 2 ist um ein erstes Stellmaß 7a und das Federelement 3 ist um ein zweites Stellmaß 7b stauchbar oder verlängerbar. In einem geschlossenen Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 sind die beiden Stellmaße 7a, 7b identisch zum Verlagerungsmaß 24a. Der Dämpfer 2 ist in einem geöffneten Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 durch eine Antriebseinheit 9 antreibbar, um das Distanzmaß 8 zwischen der Auflagefläche 4 und der Anregungseinheit 6 durch Veränderung einer in 2 dargestellten Hublänge 30 des Dämpfers 2 um ein zweites Verlagerungsmaß 24b einzustellen. Wird die Anregungseinheit 6 um das jeweilige Verlagerungsmaß 24a, 24b in Richtung der Auflagefläche 4 verlagert, senkt sich der Fahrzeugaufbau. Bei einer entgegengesetzten Verlagerung der Anregungseinheit 6 um das jeweilige Verlagerungsmaß 24a, 24b wird der Fahrzeugaufbau angehoben.
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In den 2 und 3 ist die aktive Input-Verteilungseinheit 5 als Hebelmechanismus ausgebildet. Die aktive Input-Verteilungseinheit 5 weist ein Gelenk 11 auf, das einen den Dämpfer 2 und das Federelement 3 verbindenden jeweiligen Hebelarm 12a, 12b drehbar lagert. Im geschlossenen Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 sind der Dämpfer 2 und das Federelement 3 um das jeweilige Stellmaß 7a, 7b beziehungsweise um das erste Verlagerungsmaß 24a einstellbar, wobei das jeweilige Stellmaß 7a, 7b und das erste Verlagerungsmaß 24a gleich groß sind. Somit ist das Gelenk 11 der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 drehfest geschaltet. Alternativ kann der Hebelmechanismus der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 in den 2 und 3 auch als lineares Differential 25 ausgebildet sein. Die Funktionsweise des linearen Differentials 25 ist in 4 beschrieben.
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Nach 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 dargestellt. Der Dämpfer 2 vorliegend ein Hydraulikdämpfer, wobei die Antriebseinheit 9 eine externe Druckquelle 32 umfasst. Der Dämpfer 2 umfasst einen axial in einem Zylinder 14 geführten Kolben 13, wobei der Zylinder 14 ortsfest mit der Anlagefläche 4 verbunden ist. Innerhalb des Zylinders 14 ist oberhalb und unterhalb des Kolbens 13 eine erste und zweite Druckkammer 15, 16 ausgebildet. Der Kolben 13 ist über eine Pumpe 18 mit einem - hier nicht dargestellten - Strömungsmittel beaufschlagbar, wobei die Pumpe 18 strömungsaufwärts der beiden Druckkammern 15, 16 angeordnet ist. Der Zylinder 14 kann richtungsunabhängig mit dem Strömungsmittel beaufschlagt werden. Im geöffneten Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 wird in einem Einstellprozess das Strömungsmittel von der Pumpe 18 aus einem Auffangbecken 17 in den Zylinder 14 gefördert. Das Befüllen der ersten oder zweiten Druckkammer 15, 16 mit dem Strömungsmittel wird über ein Stellelement geschaltet, wobei es dadurch zu einer axialen Verlagerung des Kolbens 13 kommt. Strömungsabwärts der jeweiligen Druckkammer 15, 16 wird das Strömungsmittel durch einen Ablauf 20 in das Auffangbecken 17 abgeleitet, wodurch ein Strömungsmittelkreislauf vorliegt. Durch die axiale Verlagerung des Kolbens 13 wird die Hublänge 30 des Dämpfers 2 eingestellt. Dadurch kommt es zu einer Verdrehung des ersten Hebelarms 12a um das Gelenk 11, wobei der zweite Hebelarm 12b des Federelements 3 analog dazu um den gleichen Winkel verdreht wird. Vorliegend verlängert sich der Dämpfer 2 um die Hublänge 30 und das Federelement 3 wird um die Hublänge 30 gestaucht. Ferner wird durch die Veränderung der Hublänge 30 des Dämpfers 2 die Anregungseinheit 6 und die aktive Input-Verteilungseinheit 5 um das zweite Verlagerungsmaß 24b vertikal verlagert. Dementsprechend verlängert sich auch das Distanzmaß 8 zwischen Anregungseinheit 6 und Auflagefläche 4, sodass sich der Fahrzeugaufbau anhebt. Alternativ kann der Dämpfer auch um die Hublänge 30 gestaucht und das Federelement 3 um die Hublänge 30 verlängert werden, sodass sich der Fahrzeugaufbau entsprechend senkt. Nach Abschluss des Einstellprozesses des Dämpfers 2 ist die aktive Input-Verteilungseinheit 5 in den geschlossenen Zustand schaltbar, sodass der Dämpfer 2 und das Federelement 3 bei einer vertikalen Verlagerung der Anregungseinheit 6 und der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 um das erste Verlagerungsmaß 24a verlagerbar sind.
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In 3 ist die aktive Input-Verteilungseinheit 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem geöffneten Zustand sowie einem geschlossenen Zustand dargestellt. Der Dämpfer 2 ist vorliegend als Kugelgewindetrieb 21 ausgebildet ist, wobei die Antriebseinheit 9 ein Elektromotor 31 ist. Der Kugelgewindetrieb 21 umfasst vorliegend eine Gewindemutter 22 und eine Gewindestange 23. Die Gewindemutter 22 wird durch den Elektromotor 31 angetrieben, wobei eine Rotationsbewegung der Gewindemutter 22 in eine longitudinale Verlagerung der Gewindestange 23 umgewandelt wird. Liegt die aktive Input-Verteilungseinheit 5 in einem geöffneten Zustand vor, rollen - hier nicht dargestellte - Kugeln des Kugelgewindetriebs 21 bei Verdrehung der Gewindemutter 22 auf Laufrillen ab, wobei die Gewindemutter 22 einen Außenring mit Laufrillen und die Gewindestange 23 einen Innenring mit Laufrillen darstellt. Die Verlagerungsrichtung der Gewindestange 23 ist abhängig von der Drehrichtung der Gewindemutter 22. Je nach Anordnung der Bauteile kann auch die Gewindemutter 22 als sich longitudinal verlagernd gesehen werden, wobei in diesem Fall die Gewindemutter 22 mit dem ersten Hebelarm 12a des Dämpfers 2 verbunden ist. Im geöffneten Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 wird in einem Einstellprozess die Gewindemutter 22 des Kugelgewindetriebs 21 in Rotation versetzt, wodurch die Gewindestange 23 longitudinal verlagert wird. Durch die Verlagerung der Gewindestange 23 wird die Hublänge 30 des Dämpfers 2 eingestellt. Dadurch kommt es zu einer Verdrehung des ersten Hebelarms 12a um das Gelenk 11, wobei der zweite Hebelarm 12b des Federelements 3 analog dazu um den gleichen Winkel verdreht beziehungsweise das Federelement 3 um die Hublänge 30 gestaucht beziehungsweise verlängert wird. Ferner wird durch die Veränderung der Hublänge 30 des Dämpfers 2 die Anregungseinheit 6 und die aktive Input-Verteilungseinheit 5 um das zweite Verlagerungsmaß 24b vertikal verlagert. Dementsprechend verlängert oder verkürzt sich auch das Distanzmaß 8 zwischen Anregungseinheit 6 und Auflagefläche 4. Vorliegend wird die Gewindestange 23 in Richtung der Anregungseinheit 6 verlagert, wodurch das Federelement 3 gestaucht wird und sich das Distanzmaß 8 verlängert, sodass der Fahrzeugaufbau angehoben wird. Alternativ kann die Gewindestange 23 in Richtung der Auflagefläche 4 verlagert werden, wodurch das Federelement 3 verlängert wird und sich das Distanzmaß 8 verkürzt, sodass der Fahrzeugaufbau abgesenkt wird. Nach Abschluss des Einstellprozesses des Dämpfers 2 ist die aktive Input-Verteilungseinheit 5 in den geschlossenen Zustand schaltbar, sodass der Dämpfer 2 und das Federelement 3 bei einer vertikalen Verlagerung der Anregungseinheit 6 und der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 um das erste Verlagerungsmaß 24a verlagerbar sind. Der Elektromotor 31 kann alternativ auch als Generator genutzt werden, der elektrischen Strom erzeugt. Der elektrische Strom kann beispielsweise durch das Abrollen der Kugeln auf den Laufrillen der Gewindemutter 22 und der Gewindestange 23 erzeugt werden. Der so erzeugte elektrische Strom kann zur longitudinalen Verlagerung der Gewindestange 23 des Kugelgewindetriebs 21 genutzt werden, wobei die dafür aufzubringende Kraft zum Antrieb des Dämpfers 2 höher ist als die von der Anregung der Anregungseinheit 2 auf den Dämpfer 2 wirkende Kraft.
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4 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die aktive Input-Verteilungseinheit 5 ist in einem geschlossenen Zustand sowie geöffneten Zustand dargestellt. Vorliegend ist die aktive Input-Verteilungseinheit 5 als lineares Differential 25 ausgebildet und weist eine erste Zahnstange 26 auf, wobei die erste Zahnstange 26 mit einem in einem Zylinder 14 axial geführten Kolben 13 des schematisch dargestellten Dämpfers 2 verbunden ist. Der Dämpfer 2 ist somit beispielsweise als Hydraulikdämpfer ausgebildet. Alternativ kann der Dämpfer 2 auch als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein. Ferner weist die aktive Input-Verteilungseinheit 5 eine zweite Zahnstange 27 auf, die mit dem Federelement 3 verbunden und axial geführt ist. Beide Zahnstangen 26, 27 stehen im Zahneingriff mit einem drehbar in der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 angeordneten Zahnrad 28, wobei das Zahnrad 28 mit der Anregungseinheit 6 verbunden und axial in Richtung der Auflagefläche 4 verlagerbar ist. Im geschlossenen Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 sind der Dämpfer 2 und das Federelement 3 um das in 1 gezeigte jeweilige Stellmaß 7a, 7b beziehungsweise um das erste Verlagerungsmaß 24a einstellbar, wobei das jeweilige Stellmaß 7a, 7b und das erste Verlagerungsmaß 24a gleich groß sind. Liegt die aktive Input-Verteilungseinheit 5 in einem geöffneten Zustand vor, wird der Kolben 13 axial verlagert, wodurch die damit verbundene erste Zahnstange 26 das Zahnrad 28 in eine Rotationsbewegung versetzt, die wiederum die zweite Zahnstange 27 in eine entgegengesetzte Richtung verlagert, wodurch das damit verbundene Federelement 3 gestaucht beziehungsweise verlängert wird. Ferner wird durch die axiale Verlagerung der ersten Zahnstange 26 die Anregungseinheit 6 und die aktive Input-Verteilungseinheit 5 um das zweite Verlagerungsmaß 24b vertikal verlagert.
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Nach Abschluss des Einstellprozesses des Dämpfers 2 wird die aktive Input-Verteilungseinheit 5 wieder in den geschlossenen Zustand geschaltet, sodass der Dämpfer 2 und das Federelement 3 bei einer vertikalen Verlagerung der Anregungseinheit 6 und der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 um das erste Verlagerungsmaß 24a verlagerbar sind. Vorliegend ist der Dämpfer im geöffneten Zustand der aktiven Input-Verteilungseinheit 5 axial festgelegt, wobei sich die aktive Input-Verteilungseinheit 5 und die Anregungseinheit 6 um das zweite Verlagerungsmaß 24b verlagern. Dadurch kommt es zu einer Verlagerung der zweiten Zahnstange 27 um eine vertikale Verlagerungsstrecke 29, die dem doppelten Wert des zweiten Verlagerungsmaßes 24b entspricht, wobei die erste Zahnstange 26 axial nicht verlagert wird. Dieser Wert kann alternativ je nach Geometrie und Ausbildung des linearen Differentials 25 variieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Dämpfer
- 3
- Federelement
- 4
- Auflagefläche
- 5
- Aktive Input-Verteilungseinheit
- 6
- Anregungseinheit
- 7a, 7b
- Stellmaß
- 8
- Distanzmaß
- 9
- Antriebseinheit
- 11
- Gelenk
- 12
- Hebelarm
- 13
- Kolben
- 14
- Zylinder
- 15
- Druckkammer
- 16
- Druckkammer
- 17
- Auffangbecken
- 18
- Pumpe
- 19
- Stellelement
- 20
- Ablauf
- 21
- Kugelgewindetrieb
- 22
- Gewindemutter
- 23
- Gewindestange
- 24a, 24b
- Verlagerungsmaß
- 25
- Lineares Differential
- 26
- Zahnstange des Dämpfers
- 27
- Zahnstange des Federelements
- 28
- Zahnrad
- 29
- Verlagerungsstrecke
- 30
- Hublänge
- 31
- Elektromotor
- 32
- Druckquelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007042206 B4 [0002]
