DE102017128106B3

DE102017128106B3 - Kraftfahrzeug-Fahrgestell

Info

Publication number: DE102017128106B3
Application number: DE102017128106.1A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Huber; Joerg Sigrist; Klaus Stolle
Original assignee: Hoerbiger Automotive Komfortsysteme GmbH
Current assignee: Hoerbiger Automotive Komfortsysteme GmbH
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-11-29

Abstract

Ein Kraftfahrzeug-Fahrgestell umfasst eine Basisstruktur (2) und mehrere mit dieser über jeweils eine Radaufhängung verbundene Räder. Dabei ist mindestens einer ersten Radaufhängung eine Feder (1) und eine hydraulische Höhen-Verstelleinrichtung zugeordnet. Letztere umfasst eine auf einen Fußpunkt (5) der Feder (1) einwirkende, durch eine Motor-Pumpe-Einheit (4) beaufschlagbare Zylinder-Kolben-Anordnung (6) mit mindestens einem ringförmigen, die Motor-Pumpe-Einheit (4) umschließenden hydraulischen Arbeitsraum (27). Die Motor-Pumpe-Einheit (4) umfasst ihrerseits einen Pumpengrundkörper (11), einen zu diesem drehbar gelagerten Pumpenrotor (8) und eine hydraulische Steuer- und Leitungsanordnung (29). Dabei weist die Steuer- und Leitungsanordnung (29) mindestens eine mit dem Grundkörper (11) an dessen dem Pumpenrotor (8) abgewandter Stirnseite dicht verbundene Steuerplatte (30) auf. An der dem Grundkörper (11) zugewandten Oberfläche (36) der Steuerplatte (30) und/oder an einer hierzu gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (36) der mindestens einen Steuerplatte (30) sind Strömungskanäle (37) ausgeführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben, ein Kraftfahrzeug-Fahrgestell, umfassend eine Basisstruktur und mehrere mit dieser über jeweils eine Radaufhängung verbundene Räder, wobei mindestens einer ersten Radaufhängung eine Feder und eine hydraulische Höhen-Verstelleinrichtung, welche eine auf einen Fußpunkt der Feder einwirkende, durch eine Motor-Pumpe-Einheit beaufschlagbare Zylinder-Kolben-Anordnung mit mindestens einem ringförmigen, die Motor-Pumpe-Einheit umschließenden hydraulischen Arbeitsraum umfasst, zugeordnet ist, wobei weiterhin die Motor-Pumpe-Einheit einen Pumpengrundkörper, einen zu diesem drehbar gelagerten Pumpenrotor und eine hydraulische Steuer- und Leitungsanordnung umfasst.
Unter verschiedenen Gesichtspunkten ist die Einflussnahme auf die Fahrwerksgeometrie von Kraftfahrzeugen vorteilhaft. So kann beispielsweise die Absenkung der Fahrzeugkarosserie auf mit erhöhter Geschwindigkeit befahrenen Langstrecken zur Einsparung von Kraftstoff beitragen. Verbreitet werden zur Höhen-Verstellung von Kraftfahrzeug-Fahrgestellen hydraulische Systeme vorgeschlagen. Zum Stand der Technik ist beispielsweise zu verweisen auf die WO 2016/096837 A1 , WO 2014/142160 A1 , WO 2016/180591 A2 , WO 2016/180590 A2 , US 2014/0306409 A1 , WO 2011/124513 A1 , WO 2017/081083 A1 und WO 2017/081090 A1 . Die beiden zuletzt genannten Dokumente offenbaren dabei Kraftfahrzeug-Fahrgestelle der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug-Fahrgestell bereitzustellen, welches hinsichtlich der Praxistauglichkeit weiter verbessert ist.
Gelöst wird die vorstehende Erfindung, indem, wie im Anspruch 1 angegeben, die Steuer- und Leitungsanordnung mindestens eine mit dem Pumpengrundkörper an dessen dem Pumpenrotor abgewandter Stirnseite dicht verbundene Steuerplatte aufweist, wobei an der dem Pumpengrundkörper zugewandten Oberfläche der Steuerplatte und/oder an einer hierzu gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der mindestens einen Steuerplatte Strömungskanäle ausgeführt sind. Indem erfindungsgemäß zumindest ein Teil der Strömungskanäle der hydraulischen Steuer- und Leitungsanordnung, welche im Übrigen sonstige hydraulische Schalt- und Steuerelemente wie Ventile verschiedenster Art, Drosseln, Filter, etc. umfassen kann, an einer dem Pumpengrundkörper zugewandten Oberfläche, d. h. einer Stirnfläche der Steuerplatte ausgeführt sind, lassen sich verschiedene erhebliche Vorteile erreichen. Insbesondere lässt sich eine deutlich kompaktere hydraulische Verschaltung, d. h. eine deutliche dichtere räumliche Anordnung der über die Strömungskanäle miteinander verbundenen hydraulische Schalt- und Steuerelemente der hydraulischen Steuer- und Leitungsanordnung realisieren, als dies gemäß dem Stand der Technik möglich ist. Hierdurch lässt sich der für die Motor-Pumpe-Einheit benötigte Bauraum substantiell reduzieren, was einen entsprechend erweiterten Anwendungsbereich für eine hydraulische Fahrwerksverstellung in den Sektor der Mittelklasse-Kraftfahrzeuge hinein bedeutet. Zudem lassen sich in Anwendung der vorliegenden Erfindung hydraulische Systeme zur Fahrwerksverstellung einfacher und somit kostengünstiger Herstellen als nach dem Stand der Technik.
Besonders ausgeprägt stellen sich die mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile dann ein, wenn eine Stapelanordnung mehrerer Steuerplatten vorliegt, d. h. wenn die hydraulische Steuer- und Leitungsanordnung in bzw. auf mehreren zu einem Stapel geschichteten Steuerplatten angeordnet ist. Dabei können Strömungskanäle im obigen Sinne auf den Stirnflächen mehrerer Steuerplatten angeordnet sein, insbesondere indem Strömungskanäle zumindest abschnittsweise auf einander zugewandten stirnseitigen Oberflächen derartiger Steuerplatten verlaufen. In dem vorstehenden Sinne auf der jeweiligen stirnseitigen Oberfläche der betreffenden Steuerplatte verlaufende Strömungskanäle liegen dann vor, wenn diese sich entlang der betreffenden Oberfläche mit einer die Breite und Tiefe wesentlich übersteigenden Länge erstrecken. Dabei ist, insbesondere bei dünnen Steuerplatten, auch möglich, dass mindestens eine Steuerplatte sich über ihre gesamte Dicke erstreckende Strömungskanäle bzw. Strömungskanalabschnitte aufweist, so dass sich der betreffende Strömungskanal bzw. Strömungskanalabschnitt auf beiden stirnseitigen Oberflächen der Steuerplatte manifestiert. Ventile, Drosseln, und/oder andere Steuerelemente können dabei in die entsprechenden Steuerplatten eingesetzt sein. Der Steuerplattenstapel kann stirnseitig an den Pumpengrundkörper angesetzt sein. Die Ausführung der einzelnen Steuerplatten des jeweiligen Stapels hinsichtlich Dicke und Materialwahl richtet sich nach den individuellen in die jeweilige Steuerplatte integrierten Funktionalität. So kann die Stapelanordnung insbesondere Steuerplatten von unterschiedlicher Dicke und/oder aus unterschiedlichem Material umfassen.
In bevorzugter Weiterbildung schließt die mindestens eine Steuerplatte entlang einer ebenen, sich senkrecht zur Rotationsachse des Pumpenrotors erstreckenden Trennfläche an den Pumpengrundkörper an. In entsprechender Weise kann ggf. eine Zwischenplatte zwischen der eigentlichen Steuerplatte (mit den stirnseitig daran ausgeführten Strömungskanälen) und dem Pumpengrundkörper an letzteren an besagter Trennfläche anschließen, so dass die Steuerplatte indirekt mit dem Pumpengrundkörper verbunden ist. Die Zwischenplatte kann beispielsweise, ohne dass an ihren stirnseitigen Oberflächen selbst Strömungskanäle im vorstehenden Sinne verlaufen, spezifisch auf eine Dichtungsfunktion zwischen dem Pumpengrundkörper und der (benachbarten) Steuerplatte abgestimmt sein, wobei ein hydraulischer Anschluss der Steuerplatte(n) an den Pumpengrundkörper durch die Zwischenplatte hindurch erfolgt. Hierzu kann die Zwischenplatte insbesondere entsprechende Durchbrüche aufweisen.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuer- und Leitungsanordnung eine über die mindestens eine Steuerplatte mit dem Pumpengrundkörper dicht verbundene Abschlussplatte aufweist, deren dem Pumpengrundkörper zugewandte Oberfläche Strömungskanäle aufweist und/oder auf der ihr zugewandten Oberfläche der benachbarten Steuerplatte ausgeführte Strömungskanäle verschließt. Die Abschlussplatte kann dabei insbesondere einen mehrere - ggf. unter Zwischenschaltung von Zwischenplatten - geschichtete Steuerplatten umfassenden Stapel stirnseitig abschließen.
Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind der Pumpengrundkörper und die mindestens eine Steuerplatte von einem gemeinsamen mantelförmigen Pumpengehäuse, welches besonders bevorzugt einstückig mit einem den Elektromotor umgebenden Motorgehäuse ausgeführt sein kann, umgeben. Im Interesse einer besonders kompakten Bauweise der Höhen-Verstelleinrichtung kann das Pumpengehäuse an seiner äußeren Umfangsfläche eine Ringkolbenstruktur aufweisen, welche den hydraulischen Arbeitsraum von einem ringförmigen Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter abgrenzt, dessen Volumen gegensinnig zum Volumen des hydraulischen Arbeitsraumes der Zylinder-Kolben-Anordnung veränderbar ist. Das Pumpengehäuse bildet dabei einen integralen Bestandteil der Zylinder-Kolben-Anordnung. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn sowohl der Arbeitsraum als auch der Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter über einen jeweils zugeordneten, das Pumpengehäuse durchsetzenden Anschluss mit einem Ausgang der hydraulischen Steuer- und Leitungsanordnung kommunizieren, wobei die besagten Ausgänge insbesondere umfangsseitig an mindestens einer Steuerplatte vorgesehen sein können. In diesem Sinne ist vorteilhaft, wenn mindestens ein umfangsseitig an der bzw. einer Steuerplatte mündender Strömungskanal vorgesehen ist, der über einen in dem Pumpengehäuse vorgesehenen Durchbruch mit dem hydraulischen Arbeitsraum kommuniziert.
In besonders vorteilhafter Umsetzung der vorliegenden Erfindung wirkt die hydraulische Höhen-Verstelleinrichtung zwischen dem oberen Fußpunkt der Feder und der Fahrzeugkarosserie, wobei der obere Fußpunkt der Feder mit einem Zylinder der Zylinder-Kolben-Anordnung und die Fahrzeugkarosserie mit dem Pumpengehäuse verbunden ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung beschränkt sich dabei auf die Darstellung des hier relevanten, vom Stand der Technik (vgl. beispielsweise WO 2016/096837 A1 und WO 2017/081090 A1 ) abweichenden Bereichs der der hydraulische Höhen-Verstelleinrichtung.
Die gezeigte hydraulische Höhen-Verstelleinrichtung dient der Verstellung der Lage des oberen Fußpunkts der einer Radaufhängung zugeordneten Feder 1 relativ zur Basisstruktur 2 eines Kraftfahrzeug-Fahrgestells. Sie umfasst als Hauptkomponenten eine Motor-Pumpe-Einheit 4 und eine durch diese beaufschlagbare, über einen Teller 3 auf den oberen Fußpunkt 5 der Feder 1 einwirkende Zylinder-Kolben-Anordnung 6.
Die Motor-Pumpe-Einheit 4 umfasst eine schlitzgesteuerte Radialkolbenpumpe 7, deren Pumpenrotor 8 durch den Rotor 9 eines (in Innenläuferbauweise ausgeführten) Elektromotors 10 drehend angetrieben ist. Pumpenrotor 8 und Motorrotor 9 sind auf einem in dem Pumpengrundkörper 11 fixierten Steuer- und Lagerzapfen 12 drehbar gelagert und über Koppelstifte 13 miteinander drehverbunden. Der Pumpenrotor 8 weist in als solches bekannter Weise Radialbohrungen 14 auf, in denen Pumpenkolben 15 radial oszillierend geführt sind, wobei die - während der Drehung des Pumpenrotors 8 - oszillierende Bewegung den Pumpenkolben 15 durch das zu der Rotationsachse X exzentrische Kugellager 16 aufgeprägt wird. Ein druckseitiger Strömungskanal 17 und ein saugseitiger Strömungskanal 18 erstrecken sich, in Steuerschlitzen 19, 20 endend, in dem Steuer- und Lagerzapfen 12. Ein den Pumpengrundkörper 11 umschließendes mantelförmiges Pumpengehäuse 21 geht einstückig in ein Motorgehäuse 22 über, in dem der Motorstator 23 aufgenommen ist.
Das Pumpengehäuse 21 ist integraler Teil der Kolbenstruktur 24 der Zylinder-Kolben-Anordnung 6. Es weist an seiner äußeren Umfangsfläche eine Ringkolbenstruktur 25 auf. Diese ist dichtend in der Zylinderstruktur 26 der Zylinder-Kolben-Anordnung 6 geführt. Sie grenzt einen sich ringförmig zwischen dem Pumpengehäuse 21 und der Zylinderstruktur 26 erstreckenden hydraulischen Arbeitsraum 27 von einem sich ebenfalls ringförmig zwischen dem Pumpengehäuse 21 und der Zylinderstruktur 26 erstreckenden Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter 28 ab, dessen Volumen durch axiale Bewegung des Pumpengehäuses 21 und der Zylinderstruktur 26 relativ zueinander gegensinnig zum Volumen des hydraulischen Arbeitsraumes 27 der Zylinder-Kolben-Anordnung 6 veränderbar ist. Der ringförmige hydraulische Arbeitsraum 27 und der ringförmige Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter 28 umschließen dabei die Motor-Pumpe-Einheit 4. Mit der Zylinderstruktur 26 ist ein den Teller 3 umfassender Konnektor K fest verbunden.
Die spezifischen hydraulischen Funktionalitäten der Höhen-Verstelleinrichtung sind in einer hydraulischen Steuer- und Leitungsanordnung 29 untergebracht, welche funktional zwischen die in dem Steuer- und Lagerzapfen 12 verlaufenden Strömungskanäle 17, 18 und die beiden Räume (Arbeitsraum 27 und Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter 28) der Zylinder-Kolben-Anordnung 6 geschaltet ist. Die Steuer- und Leitungsanordnung 29 umfasst einen aus zwei Steuerplatten 30, einer Abschlussplatte 31, und insgesamt drei Dichtungsplatten 32 bestehenden, stirnseitig an den Pumpengrundkörper 11 angesetzten Plattenstapel 33. Zur dichten Anschlusses des Stapels 33 an dem Pumpengrundkörper 11 längs einer ebenen, auf der Achse X senkrecht stehenden Trennfläche 34, der Steuerplatten 30 untereinander und der Abschlussplatte 31 an der benachbarten Steuerplatte 30 dienen Schrauben 35, welche sich durch den Stapel 33 hindurch in den Pumpengrundkörper 11 erstrecken. Durch ihre spezifische Anordnung bewirken die Schrauben 35 zusätzlich eine eindeutige Orientierung der einzelnen Elemente (Steuerplatten 30, Abschlussplatte 31, Dichtungsplatten 32) der Steuer- und Leitungsanordnung 29 untereinander und relativ zum Pumpengrundkörper 11.
Beide Steuerplatten 30 weisen an ihren beiden stirnseitigen Oberflächen 36 Strömungskanäle 37 auf, die sich entlang der jeweiligen Oberfläche 36 erstrecken. Auch die Abschlussplatte 31 verfügt stirnseitig über entsprechende Strömungskanäle 38. Über die Strömungskanäle 37, 38 sind sonstige, in den Steuerplatten 30 untergebrachte Steuerelemente (Ventile, etc.) hydraulisch miteinander verschaltet.
Der Steuerplattenstapel 33 ist von dem Pumpengehäuse 21 umschlossen, zu welchem Zweck dieses sich über den Pumpengrundkörper 11 hinaus nach unten erstreckt. Über sich längs des jeweiligen Umfangs erstreckende O-Ringe 39 sind die Steuerplatten 30 und die Abschlussplatte 31 gegenüber dem Pumpengehäuse 21 abgedichtet. An den beiden Steuerplatten 30 ist jeweils ein umfangsseitig mündender Strömungskanal 40 vorgesehen. Einer dieser Strömungskanäle 40 kommuniziert über einen in dem Pumpengehäuse 21 vorgesehenen ersten Durchbruch 41 mit dem Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter 28. Der andere dieser Strömungskanäle 40 kommuniziert über einen in dem Pumpengehäuse vorgesehenen zweiten Durchbruch 42 mit dem hydraulischen Arbeitsraum 27.

Claims

Kraftfahrzeug-Fahrgestell, umfassend eine Basisstruktur (2) und mehrere mit dieser über jeweils eine Radaufhängung verbundene Räder, wobei mindestens einer ersten Radaufhängung eine Feder (1) und eine hydraulische Höhen-Verstelleinrichtung, welche eine auf einen Fußpunkt (5) der Feder (1) einwirkende, durch eine Motor-Pumpe-Einheit (4) beaufschlagbare Zylinder-Kolben-Anordnung (6) mit mindestens einem ringförmigen, die Motor-Pumpe-Einheit (4) umschließenden hydraulischen Arbeitsraum (27) umfasst, zugeordnet ist, wobei weiterhin die Motor-Pumpe-Einheit (4) einen Pumpengrundkörper (11), einen zu diesem drehbar gelagerten Pumpenrotor (8) und eine hydraulische Steuer- und Leitungsanordnung (29) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Leitungsanordnung (29) mindestens eine mit dem Pumpengrundkörper (11) an dessen dem Pumpenrotor (8) abgewandter Stirnseite dicht verbundene Steuerplatte (30) aufweist, wobei an der dem Pumpengrundkörper (11) zugewandten Oberfläche (36) der Steuerplatte (30) und/oder an einer hierzu gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (36) der mindestens einen Steuerplatte (30) Strömungskanäle (37) ausgeführt sind.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerplatte (30) entlang einer Trennfläche (34) an den Pumpengrundkörper (11) anschließt.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläche (34) eben ist
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläche (34) sich senkrecht zur Rotationsachse (X) des Pumpenrotors (8) erstreckt.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (37) sich entlang der betreffenden Oberfläche (36) mit einer die Breite und Tiefe wesentlich übersteigenden Länge erstrecken.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Leitungsanordnung (29) eine über die mindestens eine Steuerplatte (30) mit dem Pumpengrundkörper (11) dicht verbundene Abschlussplatte (31) aufweist, deren dem Pumpengrundkörper (11) zugewandte Oberfläche Strömungskanäle (38) aufweist und/oder auf der ihr zugewandten Oberfläche (36) der benachbarten Steuerplatte (30) ausgeführte Strömungskanäle (37) verschließt.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpengrundkörper (11) und die mindestens eine Steuerplatte (30) von einem gemeinsamen mantelförmigen Pumpengehäuse (21) umgeben sind.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (21) einstückig ausgeführt ist mit einem den Elektromotor (10) umgebenden Motorgehäuse (22).
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (21) an seiner äußeren Umfangsfläche eine Ringkolbenstruktur (25) aufweist.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkolbenstruktur (25) den hydraulischen Arbeitsraum (27) von einem ringförmigen Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter (28) abgrenzt, dessen Volumen gegensinnig zum Volumen des hydraulischen Arbeitsraumes (27) der Zylinder-Kolben-Anordnung (6) veränderbar ist.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Höhen-Verstelleinrichtung zwischen dem oberen Fußpunkt (5) der Feder (1) und der Fahrzeugkarosserie wirkt, wobei der obere Fußpunkt (5) der Feder (1) mit einer Zylinderstruktur (26) der Zylinder-Kolben-Anordnung (6) und die Fahrzeugkarosserie mit dem Pumpengehäuse (21) verbunden ist.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein umfangsseitig an der Steuerplatte (30) mündender Strömungskanal (40) vorgesehen ist, der über einen in dem Pumpengehäuse (21) vorgesehenen Durchbruch (42) mit dem hydraulischen Arbeitsraum (27) kommuniziert.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stapelanordnung (33) mit mehreren Steuerplatten (30) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelanordnung (33) Steuerplatten (30) von unterschiedlicher Dicke und/oder aus unterschiedlichem Material umfasst.
Kraftfahrzeug-Fahrgestell nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Steuerplatte (30) sich über die gesamte Dicke erstreckende Strömungskanäle (37) aufweist.