DE19510032C2 - Federträger innerhalb eines Fahrzeugfahrwerkes - Google Patents

Federträger innerhalb eines Fahrzeugfahrwerkes

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Federträger innerhalb eines Fahrzeugfahr­ werkes zur Abstützung einer zwischen zwei Federtellern verspannten Schrauben­ feder, umfassend mindestens einen axial, mittels einer Antriebseinheit mit Ge­ triebe und Elelektromotor verstellbaren Federteller, sowie Befestigungen am Fahr­ zeugfahrwerk und am Fahrzeugaufbau.
Es wird von einer Federung für ein Fahrwerk ausgegangen, wie z. B. aus der US 5.306.031 bekannt, bei der die Schraubenfeder über eine Antriebseinheit, einem Getriebe und einem Elektromotor, in ihrer axialen Länge verstellbar ist. Es handelt sich hierbei um eine Einstellmöglichkeit der Höhe des Fahrzeugaufbaues. Die Einbeziehung eines Schwingungsdämpfers ist nicht vorgesehen.
Darüber hinaus sind bereits höhenverstellbare Vorrichtungen für Fahrzeuge, z. B. Motorräder, bekannt (z. B. EP 0 425 273 A1), bei denen über Hydraulikmittel, ent­ sprechend den Strömungsleitungen, sowie Hydraulikzylindern eine Ein- bzw. Verstellung der Höhe des Fahrzeugaufbaues bei Zu- bzw. Entladung erreicht wer­ den kann. Eine derartige Vorrichtung benötigt entsprechend abgedichtete Druck­ räume sowie Ventile, die eine Veränderung des Niveaus verhindern.
Es ist ebenfalls eine Feder- und Dämpfungsvorrichtung für Radaufhängungen von Fahrzeugen bekannt (DE 34 33 918 C1), bei der mittels eines selbstpumpenden Schwingungsdämpfers eine Höhenverstellung eines axial beweglichen Federtel­ lers vorgenommen werden kann. Nachteilig an dieser Konstruktion ist vor allem, daß ein Pumpvorgang nur in Verbindung mit einer entsprechenden Anregung, das heißt Schlechtwegstrecke, ausgelöst wird. Fehlt diese Anregung, so kann selbstverständlich auch keine Einstellung des Federtellers vorgenommen werden. Ein weitere Nachteil ist darin zu sehen, daß dann, wenn der Pumpvorgang nicht ausgelöst werden soll, stets das elektrische Stellmittel für das Abriegelventil be­ tätigt sein muß, so daß ein erhöhter Strombedarf vorhanden ist. Darüber hinaus ist der obere Arbeitsraum und der untere Arbeitsraum durch eine Kurzschlußlei­ tung verbunden, die einen beträchtlichen radialen Bauraum benötigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Federträger so auszubilden, daß eine einfache Höhenverstellung der Schraubenfeder möglich ist, wobei der Federträger auch als Baueinheit an herkömmlichen Schraubenfedern bzw. Schwingungsdämpfern nachrüstbar sein soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Federtel­ ler Bestandteil eines sich axial ersteckenden Elementes ist, welches axial relativ gegenüber einem, mit einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers fixierten Gehäuses bewegbar ist, das Getriebe der Antriebseinheit koaxial zwischen dem Gehäuse und einem mit der Kolbenstange fixierten, auf dem Außenrohr des Schwingungsdämpfers gleitenden rohrförmigen Innenteil angeordnet ist, und der Elektromotor der Antriebseinheit über das Getriebe eine, auf dem rohrförmi­ gen Innenteil vorgesehenen Hülse in Umfangsrichtung dreht, wobei die Hülse die Umfangsbewegung über ein Bewegungsgewinde in eine Axialbewegung des sich axial erstreckenden Elementes umsetzt, welches auf dem rohrförmigen Innenteil gleitet.
Hierbei lassen sich mit Vorteil serienmäßige Elektromotoren verwenden, so auch beispielsweise Scheibenwischermotoren, die im Fahrzeugbau kostengünstig und in einer ausreichenden Vielfalt vorhanden sind.
In weiterer Ausgestaltung ist als Getriebe ein Schneckengetriebe vorgesehen. Hierbei ist von Vorteil, daß beim Schneckengetriebe eine Selbsthemmung vor­ handen ist, so daß bei Ausschalten des Elektromotors keine selbständige Verän­ derung der Position des Federtellers erfolgen kann, so daß die Schraubenfeder in der entsprechenden Position verbleibt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen der Drehachse des Elektromo­ tors und dem Getriebe ein Dämpfungselement zwischengeschaltet. Dieses Dämp­ fungselement kann beispielsweise als gummielastisches Teil ausgebildet sein, so daß eine Dämpfung in Achsrichtung wie auch in Drehrichtung erfolgen kann. Das Getriebe kann dabei mit dem Dämpfungselement und/oder das Dämpfungsele­ ment mit dem Elektromotor formschlüssig verbunden sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Mittenachse des Schneckenrades parallel oder im Winkel zur Längsachse der Schraubenfeder an­ geordnet ist. Hierbei läßt sich der Elektromotor je nach Raumangebot entspre­ chend in der Gesamtkonstruktion des Fahrwerkes unterbringen.
Der Federteller kann mit Vorteil mit einer zylindrischen Hülse verbunden oder ein­ teilig ausgebildet sein, es lassen sich jedoch ebenfalls lediglich einzelne, über den Umfang des Federtellers angeordnete Elemente vorsehen.
Das Bewegungsgewinde setzt eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung des Federtellers um. Zur Erzielung eines einwandfreien Reibungsver­ haltens und Kraftübertragung wird ein geringer Steigungswinkel bevorzugt ausge­ führt.
Zur Verminderung der Reibung im Bewegungsgewinde ist dabei in vorteilhafter Weise innerhalb des Bewegungsgewindes mindestens ein Abwälzkörper angeord­ net. Mit Vorteil sind dabei eine größere Anzahl von Abwälzkörpern vorgesehen und in einem Käfig gehalten. Es hat sich dabei herausgestellt, daß mit zuneh­ mender Anzahl von Abwälzkörpern die Reibung verringert werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das sich axial erstreckende Element gegen­ über der Hülse eine Verdrehsicherung auf. Diese Verdrehsicherung kann dabei allerdings auch auf dem sich axial erstreckenden Element angeordnet sein.
Zum Schutz gegen äußere Einflüsse ist die Antriebseinheit in dem Gehäuse auf­ genommen.
Nach einer einfachen konstruktiven Ausgestaltung ist als Verdrehsicherung eine Nut-Feder-Verbindung vorgesehen. Mit Vorteil ist dabei die Nut-Feder-Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem sich axial erstreckenden Element angeordnet.
Zur weiteren Abschirmung der Antriebseinheit durch das Gehäuse gegen Einflüs­ se aus der Atmosphäre ist zwischen dem Gehäuse und dem sich axial erstrec­ kenden Element eine Dichtung angeordnet.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Feder am sich axial erstrec­ kenden Element angeordnet ist, und mit dem eingezogenen Ende des Gehäuses einen Axialanschlag bildet, der die Ausfahrbewegung des Federtellers in einer bestimmten Position begrenzt.
Darüber hinaus läßt sich vorsehen, daß die Hülse über ein Lager am Gehäuse axial abgestützt ist. Als Lager kann dabei ein Kugellager, Gleitlager, Gleitring oder dergleichen vorgesehen werden. Hierdurch wird die Reibung der Hülse gegenüber dem Gehäuse entsprechend reduziert.
Eine fertigungstechnisch einfache Konstruktion sieht vor, daß das Gehäuse und das rohrförmige Innenteil an einem Ende miteinander verbunden sind. In vorteil­ hafter Weise erfolgt dabei die Verbindung über einen Hohlniet, der anschließend zur Befestigung an einem benachbarten Bauteil herangezogen werden kann.
Nach einer weiteren wesentlichen Ausführungsform ist der Hohlniet auf der Kol­ benstange befestigt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß das sich axial erstreckende Element gegenüber dem rohrförmigen Innenteil abgedichtet ist.
Zur einwandfreien Höhenbestimmung des Fahrzeugaufbaues, bzw. zur Bestim­ mung der Läge des Federtellers, ist die Position des Federtellers über einen Sen­ sor sensierbar. In vorteilhafter Weise ist dabei der Sensor zwischen dem Gehäuse und dem sich axial erstreckenden Element angeordnet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche­ matisch dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Federträger und einen Schwin­ gungsdämpfer:
Fig. 2 einen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Federträgers;
Fig. 3 eine weitere Ausführung bzw. die Antriebseinheit parallel zur Mit­ tenachse angeordnet ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Federträger 1 besteht im wesentlichen aus den Federtellern 2 und 3, der Schraubenfeder 4 sowie der Antriebseinheit 5. Der Federteller 2 ist mit der Antriebseinheit 5 verbunden und über diese Antriebseinheit 5 axial verschiebbar angeordnet. Der Federteller 3 ist mit dem Außenrohr des Schwingungsdämpfers 26 verbunden, wobei die Schraubenfeder 4 zwischen diesen Federtellern 2 und 3 verspannt ist und je nach Vorspannung die Höhe des Fahrzeugaufbaues eines Fahrzeuges bestimmt.
Auf der Kolbenstange 27 des Schwingungsdämpfer 26 ist die Antriebseinheit 5 über das rohrförmige Innenteil 23 und das Gehäuse 19 unter Zuhilfenahme eines Hohlnietes 25 fixiert. Das rohrförmige Innenteil 23 gleitet entsprechend der Bewegung der Kolbenstange 27 auf dem Außenrohr des Schwingungs­ dämpfers 26, wobei zwischen dem rohrförmigen Innenteil 23 und dem Gehäuse 19 eine Hülse 16, ein Bewegungsgewinde 15 und ein axial sich erstreckendes Element 14 angeordnet ist.
Über das Schneckenrad 12 der Antriebseinheit 5 wird die Hülse 16 gegenüber dem rohrförmigen Innenteil 23 gedreht, die zwischengeschalteten Abwälz­ körper 17, welche in einem Käfig 18 gehalten sind, stehen in Eingriff mit einem Gewinde des axial sich erstreckenden Elementes 14. Das axial sich erstreckende Element 14 ist mit dem Gehäuse 19 über eine Nut-Feder-Verbindung 20 drehfest angeordnet, so daß bei Drehung der Hülse 16 und Übertragung der Dreh­ bewegung über die Abwälzkörper 17 das axial sich erstreckende Element 14 in Axialrichtung bewegt wird, da eine Verdrehung durch die Nut-Feder-Verbindung 20 verhindert wird. Die Nut-Feder-Verbindung 20 besteht dabei aus der Feder 20a des axial sich erstreckenden Elementes 14 und der Nut 20b des Gehäuses 19.
Als Abwälzkörper 17 sind mehrere auf dem Umfang verteilt angeordnete Gewinderollen vorgesehen, wobei eine größere Anzahl von Gewinderollen die Reibung erheblich herabsetzt. Diese Gewinderollen sind in einem Käfig unverlierbar gehalten. Zur Verminderung der Reibung der Hülse 16 gegenüber dem feststehenden Gehäuse 19 wird ein Lager 24 vorgesehen, wobei es sich hierbei um ein Wälzlager, einen Gleitring oder dergleichen handeln kann. Abgedichtet wird das Gehäuse 19 gegenüber dem axial sich erstreckenden Element 14 durch die Dichtung 21, welche im eingezogenen Ende 22 des Gehäuses 19 aufgenommen ist.
Die Bestimmung der Position des axial sich erstreckenden Elementes 14, bzw. damit zusammenhängend der Schraubenfeder 4, erfolgt über einen Sensor 28, der beispielsweise zwischen Gehäuse 19 und dem axial sich erstreckenden Element 14 vorgesehen werden kann.
Aus der Fig. 2 ist im Querschnitt die Antriebseinheit 5 zu entnehmen, wobei die Drehachse 7 eines Elektromotors 6 in etwa quer zur Mittenachse 11 der Schraubenfeder 4 bzw. der Schwingungsdämpfers 26 verläuft. Das Getriebe 8 der Antriebseinheit 5 besteht dabei aus einem Schneckengetriebe 9, welches ein Schneckenrad 12 aufweist. Zwischen dem Schneckengetriebe 9 und dem Elektromotor 6 ist dabei ein Dämpfungselement 10 vorgesehen, welchen gummielastisch ausgebildet und formschlüssig mit dem Schneckengetriebe bzw. der Achse des Elektromotors 6 verbunden ist. Das Dämpfungselement 10 dient dabei sowohl der Absorbierung von Axialstößen wie auch Stöße in Umfangsrichtung, d. h., in Drehrichtung.
Der Sensor 28 ist, wie Fig. 2 zeigt, auf dem Gehäuse 19 der Antriebseinheit 5 angeordnet und kann als Induktivsensor eine entsprechende Wegbestimmung vornehmen.
In der Fig. 3 ist eine Ausführung dargestellt, bei der die Antriebseinheit 5, bestehend aus dem Elektromotor, dem Zahnrad 29 sowie dem auf der Drehachse 7 angeordneten Dämpfungselement 10 parallel zur Mittenachse 11 angeordnet ist. Die Achsen der Zahnräder 29,39 verlaufen in einer Achsrichtung parallel zueinander. Je nach vorhandenem Bauraum läßt sich die Ausführung nach Fig. 2 oder Fig. 3 verwenden.
Bezugszeichenliste
1
Federträger
2
Federteller
3
Federteller
4
Schraubenfeder
5
Antriebseinheit
6
Elektromotor
7
Drehachse des E-Motors
8
Getriebe
9
Schneckengetriebe
10
Dämpfungselement
11
Mittenachse (Schnecke)
12
Schneckenrad
13
Längsachse
14
axial erstreckende Element
15
Bewegungsgewinde
16
Hülse
17
Abwälzkörper
18
Käfig
19
Gehäuse
20
Nut-Feder-Verbindung
20
aFeder
20
bNut
21
Dichtung
22
eingezogenen Ende
23
rohrförmiges Innenteil
24
Lager
25
Hohlniet
26
Schwingungsdämpfer
27
Kolbenstange
28
Sensor
29
Zahnrad
30
Zahnrad

Claims (19)

1. Federträger innerhalb eines Fahrzeugfahrwerkes zur Abstützung einer zwischen zwei Federtellern (2 und 3) verspannten Schraubenfeder (4), umfassend min­ destens einen axial, mittels einer Antriebseinheit (5) mit Getriebe (8) und Elelek­ tromotor (6) verstellbaren Federteller (2), sowie Befestigungen am Fahrzeug­ fahrwerk und am Fahrzeugaufbau dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (2) Bestandteil eines sich axial ersteckenden Elemen­ tes (14) ist, welches axial relativ gegenüber einem, mit einer Kolben­ stange (27) eines Schwingungsdämpfers (26) fixierten Gehäuses (19) beweg­ bar ist, das Getriebe (8) der Antriebseinheit (5) koaxial zwischen dem Gehäu­ se (19) und einem mit der Kolbenstange (27) fixierten, auf dem Außenrohr des Schwingungsdämpfers (26) gleitenden rohrförmigen Innenteil (23) angeord­ net ist, und der Elektromotor (6) der Antriebseinheit (5) über das Getrie­ be (8) eine, auf dem rohrförmigen Innenteil (23) vorgesehenen Hülse (16) in Umfangsrichtung dreht, wobei die Hülse (16) die Umfangsbewegung über ein Bewegungsgewinde (15) in eine Axialbewegung des sich axial erstreckenden Elementes (14) umsetzt, welches auf dem rohrförmigen Innenteil (23) gleitet.
3. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Getriebe (8) ein Schneckengetriebe (9) vorgesehen ist.
3. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Drehachse (7) des Elektromotors (6) und dem Getriebe (8) ein Dämpfungselement (10) zwischengeschaltet ist.
4. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenachse (11) des Schneckenrades (12) parallel oder im Winkel zur Längsachse (13) der Schraubenfeder (4) angeordnet ist.
5. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Bewegungsgewindes (15) mindestens ein Abwälzkörper (17) angeordnet ist.
6. Federträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Anzahl von Abwälzkörpern (17) vorgesehen und in einem Käfig (18) gehalten sind.
7. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich axial erstreckende Element (14) und damit der Federteller (2) ge­ genüber der Hülse (16) eine Verdrehsicherung aufweist.
8. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (5) in dem Gehäuse (19) aufgenommen ist.
9. Federträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrehsicherung eine Nut-Feder-Verbindung (20) vorgesehen ist.
10. Federträger nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut-Feder-Verbindung (20) zwischen dem Gehäuse (19) und dem sich axial erstreckenden Element (14) angeordnet ist.
11. Federträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (19) und dem sich axial erstreckenden Ele­ ment (14) eine Dichtung (21) angeordnet ist.
12. Federträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20a) am sich axial erstreckenden Element (14) angeordnet ist und mit dem eingezogenen Ende (22) des Gehäuses (19) einen Axialanschlag bildet.
13. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) über ein Lager (24) am Gehäuse (19) axial abgestützt ist.
14. Federträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19) und das rohrförmige Innenteil (23) an einem Ende mit­ einander verbunden sind.
15. Federträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über einen Hohlniet (25) erfolgt.
16. Federträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlniet (25) auf der Kolbenstange (27) befestigt ist.
17. Federträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das sich axial erstreckende Element (14) gegenüber dem rohrförmigen In­ nenteil (23) abgedichtet ist.
18. Federträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Federtellers (2) über einen Sensor (28) sensierbar ist.
19. Federträger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (28) zwischen dem Gehäuse (19) und dem sich axial erstrec­ kenden Element (14) angeordnet ist.
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