DE102018127660A1 - Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Niveaueinstellung eines Fahrzeugaufbaus, umfassend eine dreh- und axialfeste Gewindespindel (1) mit einer entlang der Gewindespindel (1) axial verschieblichen drehantreibbaren Gewindemutter (3), wobei die Gewindemutter (3) zwischen einem ersten und zweiten axialen Endpunkt axial verlagerbar ist, um einen Hub- oder Senkvorgang des Fahrzeugaufbaus durchzuführen, wobei die Gewindemutter (3) an ihren Stirnseiten (5a, 5b) mittels eines jeweiligen Radialnadellagers (4a, 4b) zumindest mittelbar gegen die Gewindespindel (1) radial abgestützt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Niveaueinstellung eines Fahrzeugaufbaus, umfassend eine dreh- und axialfeste Gewindespindel mit einer entlang der Gewindespindel axial verschieblichen drehantreibbaren Gewindemutter, wobei die Gewindemutter zwischen einem ersten und zweiten axialen Endpunkt axial verlagerbar ist, um einen Hub- oder Senkvorgang des Fahrzeugaufbaus durchzuführen.
  • Aus der DE 10 2014 206 142 A1 geht eine Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus hervor, welche ein zwischen Fahrzeugaufbau und einem Radträger angeordnetes Bewegungsgewinde umfasst, das zwei zwischen einer oberen und einer unteren Verstellposition gegeneinander verlagerbare Bauteile verlagert. Das Bewegungsgewinde ist mit zwei gegeneinander relativ verdrehbaren, aus einer Spindel und einer Spindelmutter gebildeten und in Wirkeingriff zueinanderstehenden Gewindeteilen versehen. Das eine Gewindeteil ist axial fest und von einem Drehantrieb drehangetrieben an einem ersten Bauteil aufgenommen und das andere Gewindeteil ist drehfest und axial verlagerbar an dem anderen Bauteil aufgenommen. Ferner ist eine den Wirkeingriff zwischen den Gewindeteilen des Bewegungsgewindes überbrückende, schaltbare Verriegelungseinrichtung vorgesehen. Die Gewindemutter ist mittels Schrägkugellager axial und radial gelagert.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus weiterzuentwickeln, und insbesondere Reibschwankungen zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Niveaueinstellung eines Fahrzeugaufbaus umfasst eine dreh- und axialfeste Gewindespindel mit einer entlang der Gewindespindel axial verschieblichen drehantreibbaren Gewindemutter, wobei die Gewindemutter zwischen einem ersten und zweiten axialen Endpunkt axial verlagerbar ist, um einen Hub- oder Senkvorgang des Fahrzeugaufbaus durchzuführen, und wobei die Gewindemutter an ihren beiden Stirnseiten mittels eines jeweiligen Radialnadellagers zumindest mittelbar gegen die Gewindespindel radial abgestützt ist. Mit anderen Worten stützen die Radialnadellager die Gewindemutter zur Gewindespindel ab und nehmen somit Radialkräfte auf, und verhindern somit ein Verkippen der Gewindemutter.
    Die Vorrichtung ist dazu vorgesehen, durch das axiale Verlagern der Gewindemutter gegenüber der Gewindespindel eine Hubbewegung auszuführen und dabei das an dieser Fahrzeugachse aufliegende Fahrzeuggewicht zu tragen und anzuheben bzw. abzusenken. Mit anderen Worten wird für den Zeitraum der Anhebung bzw. des Absenkens die Gewichtskraft des Fahrzeugs von der Gewindemutter abgefangen. Dadurch wird ein Höhenstand des Fahrzeugs verändert und das Fahrzeug kann in eine gewünschte Soll-Niveaulage gebracht werden.
  • Die Gewindemutter ist derart in der Vorrichtung zur Niveauverstellung drehbar gelagert, dass ein Drehantrieb der Gewindemutter zu einer Längsverlagerung der Gewindemutter relativ zur Gewindespindel führt, wobei in Abhängigkeit der Drehrichtung eines die Gewindemutter antreibenden Antriebsmotors die Gewindemutter zwischen dem ersten und zweiten axialen Endpunkt bewegt wird. Die Gewindemutter ist vorzugsweise drehfest mit einem Zahnrad oder einem Riemenrad verbunden, welches die Antriebsleistung des Antriebsmotors auf die Gewindemutter überträgt. Mithin kann die Gewindemutter als sich longitudinal verlagernd gesehen werden. Alternativ ist denkbar, dass die Gewindemutter axial- und drehfest angeordnet ist, wobei die Gewindespindel drehantreibbar und relativ zur Gewindemutter longitudinal verlagerbar ist, um dadurch eine Hubbewegung auszuführen und dabei das an dieser Fahrzeugachse aufliegende Fahrzeuggewicht zu tragen und anzuheben.
  • Die Gewindemutter und die Gewindespindel sind als Gewindetrieb ausgebildet, wobei der Gewindetrieb insbesondere als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist. Dazu sind eine Vielzahl von Wälzkörpern, insbesondere Kugeln räumlich zwischen der Gewindemutter und der Gewindespindel angeordnet, um die auf die Gewindemutter einwirkenden Axialkräfte gegen die Gewindespindel abzustützen.
  • Ferner bevorzugt ist der erste Außenring mit dem ersten Radialnadellager vertikal oberhalb der Gewindemutter und der zweite Außenring mit dem zweiten Radialnadellager ist vertikal unterhalb der Gewindemutter angeordnet.
  • Die auf die Vorrichtung einwirkenden Radialkräfte resultieren aus einer stirnseitig auf die Gewindemutter wirkenden ungleichmäßigen Kraftverteilung beim Hub bzw. Senkvorgang, wobei das jeweilige Radialnadellager dazu vorgesehen ist, diese Kippmomente und/oder Quer- bzw. Radialkräfte aufzunehmen und weiterzuleiten. Dies wird sichergestellt, indem der Kugelgewindetrieb ein größeres radiales Spiel aufweist als das jeweilige Radialnadellager. Dadurch werden zum einen Reibverluste innerhalb der Vorrichtung reduziert und Reibschwankungen werden verhindert oder zumindest verringert, wobei stets gewährleistet ist, dass die Radialnadellager die Radialkräfte und die Kippmomente aufnehmen und der Kugelgewindetrieb die Axialkräfte aufnimmt.
  • Vorzugsweise sind die Nadeln des jeweiligen Radialnadellagers radial zwischen der Gewindespindel und einem jeweiligen Außenring angeordnet. Die Längsachsen der Nadeln verlaufen damit im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Gewindemutter.
  • Bevorzugt sind die Nadeln in Abhängigkeit der Drehrichtung der Gewindemutter durch eine erste Schulter des jeweiligen Außenrings oder durch eine zweite Schulter eines mit dem jeweiligen Außenring verbundenen Sicherungsrings in Umfangsrichtung geführt. Insbesondere laufen die Nadeln des ersten Radialnadellagers drehrichtungsabhängig entweder an der ersten Schulter des ersten Außenrings oder an der zweiten Schulter des ersten Sicherungsrings an, wobei die Nadeln des zweiten Radialnadellagers drehrichtungsabhängig entweder an der ersten Schulter des zweiten Außenrings oder an der zweiten Schulter des zweiten Sicherungsrings anlaufen.
  • Der jeweilige Sicherungsring ist ein separates Bauteil, welches eine axiale Montage der Nadeln radial zwischen der Gewindespindel und dem jeweiligen Außenring ermöglicht. Vorzugsweise weist der jeweilige Sicherungsring eine im Wesentlichen L-förmige Querschnittsfläche auf und ist aus einem verschleißfesten Metall ausgebildet. Während der Montage des jeweiligen Radialnadellagers wird der dazugehörige Sicherungsring vorzugsweise in den Außenring eingepresst oder mittels zusätzlicher Bolzen damit verschraubt. Ferner ist denkbar, dass der jeweilige Sicherungsring ein Gewinde aufweist, welches zur Axialsicherung der Nadeln in ein Gewinde am jeweiligen Außenring eingeschraubt wird. Dabei kann zusätzlich eine Breite der Laufbahn der Nadeln am jeweiligen Radialnadellager eingestellt werden.
  • Ferner bevorzugt ist zumindest einer der beiden Außenringe einteilig mit der Gewindemutter verbunden. Insbesondere sind beide Außenringe einteilig mit der Gewindemutter verbunden. Mithin wird der jeweilige Außenring an den Stirnseiten der Gewindemutter angeformt. Dies reduziert den Montageaufwand der Vorrichtung.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das jeweilige Radialnadellager einen Käfig, der dazu vorgesehen ist, die Nadeln des jeweiligen Radialnadellagers in Umfangsrichtung beabstandet zueinander zu führen. Der Käfig ist bevorzugt aus einem Kunststoff ausgebildet und weist Taschen zur sicheren Aufnahme der Nadeln auf, wobei der Käfig bei Auftreten von Querkräften und Kippmomenten ein in Kontakt treten der Nadeln mit der Gewindespindel, dem jeweiligen Außenring und/oder dem jeweiligen Sicherungsring ermöglicht.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der jeweilige Käfig nicht an der Gewindespindel, dem jeweiligen Außenring sowie dem jeweiligen Sicherungsring zur Anlage kommt. Durch das Verhindern einer Kontaktierung des Käfigs mit umliegenden Bauteilen werden zusätzlich Reibungsverluste reduziert.
  • In einem Normalbetrieb wirken ausschließlich Axialkräfte auf die Vorrichtung bzw. auf die Gewindemutter ein, die durch den Kugelgewindetrieb aufgenommen und weitergeleitet werden. Durch auf die Vorrichtung einwirkende Radialkräfte kommen die Nadeln radial in Kontakt mit dem Außenring und der Gewindespindel, sodass die Radialkräfte und/oder Kippmomente von den Radialnadellagern aufgenommen und weitergeleitet werden. Mithin nehmen die Radialnadellager nur Radialkräfte und der Kugelgewindetrieb nur Axialkräfte auf.
  • Bevorzugt ist bei einem Kraftfahrzeug mit vier Rädern an jedem Federbein des Kraftfahrzeugs eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Niveauverstellung des Fahrzeugaufbaus vorgesehen. Alternativ ist bei einem Kraftfahrzeug mit vier Rädern an den beiden Federbeinen einer Achse eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Niveauverstellung des Fahrzeugaufbaus vorgesehen.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
    • 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus, und
    • 2 eine schematische Detailschnittdarstellung der Vorrichtung gemäß 1.
  • Gemäß den 1 und 2 umfasst eine Vorrichtung zur Niveaueinstellung eines - hier nicht dargestellten - Fahrzeugaufbaus eine drehangetriebene Gewindemutter 3, die entlang einer drehfesten und axial unverschieblichen Gewindespindel 1 longitudinal verlagerbar ist, wobei die Gewindemutter 3 zwischen einem ersten und zweiten axialen Endpunkt axial verlagerbar ist, um einen Hub- oder Senkvorgang des Fahrzeugaufbaus durchzuführen. Die Gewindemutter 3 und die Gewindespindel 1 sind als Kugelgewindetrieb 2 ausgebildet, wobei räumlich zwischen der Gewindemutter 3 und der Gewindespindel 1 eine Vielzahl von Wälzkörpern 6 angeordnet sind. Die Gewindemutter 3 ist an ihren beiden Stirnseiten 5a, 5b mittels eines jeweiligen Radialnadellagers 4a, 4b gegen die Gewindespindel 1 radial abgestützt, wobei die Gewindemutter 3 über ein - hier nicht gezeigtes - Lagerelement in einem Gehäuse abgestützt ist. Ferner ist die Gewindemutter 3 drehfest mit einem Riemenrad 13 verbunden, um von einem - hier nicht dargestellten - Antriebsmotor rotierend angetrieben zu werden.
  • Das jeweilige Radialnadellager 4a, 4b weist eine Vielzahl von Nadeln 7 auf, die am Umfang der Gewindespindel 1 verteilt angeordnet und geführt sind. Die Nadeln 7 sind dabei radial zwischen der Gewindespindel 1 und einem jeweiligen Außenring 8a, 8b angeordnet. Die beiden Außenringe 8a, 8b kommen jeweils an der ersten bzw. zweiten Stirnseite 5a, 5b der Gewindemutter 3 zur Anlage und sind drehfest damit verbunden. Auch eine einteilige Ausgestaltung der Gewindemutter 3 mit zumindest einem der Außenringe 8a, 8b ist denkbar.
  • In axialer Richtung sind die Nadeln 7 des ersten Radialnadellagers 4a zum einen durch eine erste Schulter 10a am ersten Außenring 8a sowie zum anderen durch eine zweite Schulter 11a an einem ersten Sicherungsring 9a räumlich begrenzt. Die Nadeln 7 des zweiten Radialnadellagers 4b sind demgegenüber sowohl durch eine erste Schulter 10b am zweiten Außenring 8a als auch durch eine zweite Schulter 11b an einem zweiten Sicherungsring 9b räumlich begrenzt. Dies ist deutlicher in der detaillierten Darstellung des ersten Radialnadellagers 4a gemäß 2 gezeigt. Das zweite Radialnadellager 4b ist analog dazu spiegelverkehrt ausgebildet.
  • In Abhängigkeit der Drehrichtung der Gewindemutter 3 sind die Nadeln 7 des jeweiligen Radialnadellagers 4a, 4b durch eine erste Schulter 10a, 10b des jeweiligen Außenrings 8a, 8b oder durch eine zweite Schulter 11a, 11b eines mit dem jeweiligen Außenring 8a, 8b verbundenen Sicherungsrings 9a, 9b in Umfangsrichtung geführt.
  • Wird die Gewindemutter 3 in eine erste Drehrichtung verdreht, kommen die Nadeln 7 des ersten Radialnadellagers 4a vorzugsweise an der zweiten Schulter 11a des ersten Sicherungsrings 9a zur Anlage, wobei die Nadeln 7 des zweiten Radialnadellagers 4b an der ersten Schulter 10b des zweiten Außenrings 8b zur Anlage kommen. Verdreht die Gewindemutter 3 in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung, kommen die Nadeln 7 des ersten Radialnadellagers 4a vorzugsweise an der ersten Schulter 10a des ersten Außenrings 8a zur Anlage, wobei die Nadeln 7 des zweiten Radialnadellagers 4b an der zweiten Schulter 11b des zweiten Sicherungsrings 9b zur Anlage kommen.
  • Nach 2 umfasst das jeweilige Radialnadellager 4a, 4b ferner einen Käfig 12a, 12b, der dazu vorgesehen ist, die Nadeln 7 des jeweiligen Radialnadellagers 4a, 4b in Umfangsrichtung beabstandet zueinander zu führen. Der jeweilige Käfig 12a, 12b kommt dabei nur mit den darin angeordneten Nadeln 7 in Kontakt, wobei der jeweilige Käfig 12a, 12b nicht mit der Gewindespindel 1, dem jeweiligen Außenring 8a, 8b sowie dem jeweiligen Sicherungsring 9a, 9b in Kontakt tritt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gewindespindel
    2
    Kugelgewindetrieb
    3
    Gewindemutter
    4a, 4b
    Radialnadellager
    5a, 5b
    Stirnseite
    6
    Wälzkörper
    7
    Nadel
    8a, 8b
    Außenring
    9a, 9b
    Sicherungsring
    10a, 10b
    Erste Schulter
    11a, 11b
    Zweite Schulter
    12a, 12b
    Käfig
    13
    Riemenrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014206142 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Niveaueinstellung eines Fahrzeugaufbaus, umfassend eine dreh- und axialfeste Gewindespindel (1) mit einer entlang der Gewindespindel (1) axial verschieblichen drehantreibbaren Gewindemutter (3), wobei die Gewindemutter (3) zwischen einem ersten und zweiten axialen Endpunkt axial verlagerbar ist, um einen Hub- oder Senkvorgang des Fahrzeugaufbaus durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter (3) an ihren beiden Stirnseiten (5a, 5b) mittels eines jeweiligen Radialnadellagers (4a, 4b) zumindest mittelbar gegen die Gewindespindel (1) radial abgestützt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Nadeln (7) des jeweiligen Radialnadellagers (4a, 4b) radial zwischen der Gewindespindel (1) und einem jeweiligen Außenring (8a, 8b) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadeln (7) in Abhängigkeit der Drehrichtung der Gewindemutter (3) durch eine erste Schulter (10a, 10b) des jeweiligen Außenrings (8a, 8b) oder durch eine zweite Schulter (11a, 11b) eines mit dem jeweiligen Außenring (8a, 8b) verbundenen Sicherungsrings (9a, 9b) in Umfangsrichtung geführt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Außenringe (8a, 8b) einteilig mit der Gewindemutter (3) verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Radialnadellager (4a, 4b) einen Käfig (12a, 12b) umfasst, der dazu vorgesehen ist, die Nadeln (7) des jeweiligen Radialnadellagers (4a, 4b) in Umfangsrichtung beabstandet zueinander zu führen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Käfig (12a, 12b) nicht an der Gewindespindel (1), dem jeweiligen Außenring (8a, 8b) sowie dem jeweiligen Sicherungsring (9a, 9b) zur Anlage kommt.
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