DE19935865A1 - Vorrichtung zum Verändern der Federrate - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zum Verändern der Federrate an Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit einer ersten Feder, insbesondere einer Gasdruckfeder, und einem Anschlagpuffer als Zusatzfeder, ist der Anschlagpuffer mittels einer Verstelleinheit abhängig von definierten Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges früher oder später in Wirkung bringbar. Die Verstelleinheit ist bevorzugt nach Art eines Kugelumlaufsystems mit einer Kugelmutter ausgebildet und elektromotorisch angetrieben.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Federrate an
Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruches 1.
Bei Radaufhängungen in Kraftfahrzeugen ist es üblich, im Bereich der Fede
rung einen Anschlagpuffer bzw. eine Zusatzfeder anzuordnen, um starke
Einfederbewegungen durch Anheben der Federrate progressiv zu begren
zen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art
vorzuschlagen, die baulich günstig und für dynamische Fahrwerksregelun
gen besonders geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Anschlagpuffer mittels einer Ver
stelleinheit abhängig von definierten Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges frü
her oder später hinsichtlich des Einfederweges in Wirkung zu bringen. So
kann insbesondere Nickbewegungen beim Beschleunigen oder Verzögern
des Kraftfahrzeuges und Rollbewegungen beim Durchfahren von Kurven
entgegengewirkt werden.
Die Verstelleinheit kann elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betrie
ben sein; eine bevorzugte Verstelleinheit wirkt nach Art eines Kugelum
laufsystems mit einer Kugelmutter, die mittels eines Elektromotors sehr
leichtgängig und schnell betätigbar ist und über die trotzdem hohe Kräfte
senkrecht zur Verstellrichtung abstützbar bzw. aufbringbar sind. Dabei ist es
besonders vorteilhaft, wenn das Kugelumlaufsystem selbsthemmend mit ei
nem entsprechend geringem Neigungswinkel der Kugelbahnen ausgelegt ist.
Dies ermöglicht zudem eine berührungslose Versteilung durch direkte An
ordnung des Rotors des Elektromotors an der zu verdrehenden Kugelmutter.
Bei einer Radaufhängung mit einem Federbein ist die Verstelleinheit bevor
zugt um den Dämpferzylinder des Federbeins herum angeordnet und somit
baulich günstig in die Radaufhängung integrierbar. Das Kugelumlaufsystem
kann dabei in der Federaufnahme der ersten Feder, z. B. einer Schrauben
druckfeder oder einer Gasdruckfeder, ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel
heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt abschnittsweise
ein Federbein für eine Radaufhängung in einem Kraftfahrzeug mit einer
Gasdruckfeder, einem Anschlagpuffer als Zusatzfeder und einer Verstellein
heit für den Anschlagpuffer nach dem Kugelumlaufsystem.
Ein teilweise im Schnitt dargestelltes Federbein 10 für eine Radaufhängung
in einem Kraftfahrzeug setzt sich im wesentlichen zusammen aus einem Te
leskop-Stoßdämpfer 12, einem gewebeelastischem Rollbalg 14 als erste Fe
der bzw. Gasdruckfeder und einem gummielastischen Anschlagpuffer 16 als
Zusatzfeder.
Die Kolbenstange 18 des Stoßdämpfer 12 ist in nicht dargestellter Weise mit
dem Aufbau des Kraftfahrzeuges verbunden, während der Dämpferzylinder
20 beispielsweise an einem nicht dargestellten Radträger der Radaufhän
gung des Kraftfahrzeuges befestigt ist.
Der um die Kolbenstange 18 und dem Dämpferzylinder 20 herum angeord
nete Rollbalg 14 ist aufbauseitig in nicht dargestellter Weise eingespannt und
umschließt eine Luftkammer 22, die unter Systemdruck steht. Dabei ist der
Rollbalg 14 außen durch eine zylindrische Führung 24 abgestützt.
Die radial innere Führung des Rollbalges 14 besteht aus einem Zylinderteil
26, an dessen zylindrischem Führungsabschnitt 28 der Rollbalg 14 abrollt
und im stirnseitigen Endbereich 28a eingespannt bzw. befestigt ist. Das Zy
linderteil 26 ist an dem im Durchmesser verringerten Endbereich 28b am
Dämpferzylinder 20 angeschweißt.
In dem Ringraum zwischen dem zylindrischen Abschnitt 28 des Zylinderteils
26 und dem Dämpferzylinder 20 ist die Verstelleinheit 30 nach dem Kuge
lumlaufsystem vorgesehen, die sich aus einer axial verstellbaren Kugelmut
ter 32, einer äußeren Führungsbüchse 34 und dazwischen in entsprechen
den, schraubenförmigen Kugelbahnen 34a, 32a angeordneten Kugeln 36 zu
sammensetzt. Die Neigung der Kugelbahnen 34a, 32a ist gegenüber der
Drehachse so gering (< 8°), daß diese im Selbsthemmungsbereich liegen; d. h.,
daß axial wirkende Kräfte kein Verdrehmoment auf die Kugelmutter 32
auswirken können. Die an dem Einlauf und dem Auslauf der Kugeln 36 an
den Kugelbahnen 34a, 32a angeordneten Kugelführungen sind hier nicht
dargestellt.
Die äußere Führungsbüchse 34 ist in dem zylindrischen Abschnitt 28 des
Zylinderteils 26 befestigt, während die Kugeln 36 spielfrei die Führung für die
Kugelmutter 32 bilden. Die Kugelmutter 32 ist nach oben mittels eines Bo
denabschnittes geschlossen, der einen Anschlag 38 für den Anschlagpuffer
16 bildet.
Ferner trägt die Kugelmutter 32 an ihrem entgegengesetzten Ende einen
Rotor 40 eines Elektromotors 44, dessen Stator 42 (elektrische Wicklungen)
zusammen mit der Führungsbüchse 34 in dem Zylinderteil 26 angeordnet ist.
Somit kann durch entsprechende Strombeaufschlagung des Elektromotors
44 berührungslos die Kugelmutter 32 in der einen oder der anderen Dreh
richtung verdreht werden, wobei sie in axialer Richtung entsprechend der
Steigung der Kugelbahnen 34a, 32a relativ zum Dämpferzylinder 20 verstellt
wird.
Dementsprechend kann der um die Kolbenstange 18 herum angeordnete,
am Aufbau des Kraftfahrzeuges abgestützte Anschlagpuffer 16 hinsichtlich
des Federweges der Radaufhängung früher oder später zur Wirkung gelan
gen, abhängig von der Position des an der Kugelmutter 32 ausgebildeten
Anschlages 38.
Sind an allen vier Rädern des Kraftfahrzeuges bzw. an den vorderen und
hinteren Radaufhängungen Verstelleinheiten 30 wie beschrieben vorgese
hen, so können über eine Fahrwerksregelung durch Ansteuerung der
Schrittmotoren 44 z. B. beim Bremsen die Anschläge 38 an den vorderen
Radaufhängungen ausgefahren und damit dem "Bremstauchen" bzw. "Nic
ken" entgegengewirkt werden. Dabei können das Bremssignal und/oder Be
schleunigungssignale zur Ansteuerung der Verstelleinheiten 30 herangezo
gen werden.
Gleiches gilt beim Durchfahren von Kurven durch Ansteuerung der links-
oder rechtsseitigen Verstelleinheiten 30 abhängig von Seitenbeschleunigun
gen und/oder dem Lenkwinkel der gelenkten Räder des Kraftfahrzeuges in
Kombination ggf. mit Geschwindigkeitssignalen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel be
schränkt. Beispielsweise könnte die Verstelleinheit 30 auch unmittelbar am
Anschlagpuffer vorgesehen sein, so daß der Anschlagpuffer 96 entspre
chende Relativverschiebungen ausführt. Anstelle der Gasdruckfeder bzw.
dem Rollbalg 14 könnte auch eine Schraubendruckfeder verwendet sein,
wobei die Verstelleinheit 30 ggf. in dem dämpferzylinderseitigen Federteller
integriert sein könnte.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Verändern der Federrate an Radaufhängungen von
Kraftfahrzeugen, mit einer ersten Feder, insbesondere einer Gasdruckfe
der, und einem Anschlagpuffer als Zusatzfeder, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlagpuffer (16) mittels einer Verstelleinheit (30) abhängig
von definierten Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges früher oder später in
Wirkung bringbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An
schlagpuffer (16) oder ein mit ihm zusammenwirkender Anschlag (38)
elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verstelleinheit (30) nach Art eines Kugelumlaufsystems mit einer Ku
gelmutter (32) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Radaufhängung ein Teleskop-Federbein (12)
aufweist und daß der Anschlagpuffer (16) innerhalb der Feder (Rollbalg
14) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelmutter (32) der Verstelleinheit (30) um den
Dämpferzylinder (20) des Federbeines (12) herum angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere
Führungshülse (34) der Verstelleinheit (30) über ein Zylinderteil (26) am
Dämpferzylinder (20) befestigt ist und daß das Zylinderteil (26) zugleich
als innere Führung für einen Rollbalg (14) einer Gasdruckfeder dient.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anschlagpuffer (16) am Aufbau des Kraftfahrzeuges abgestützt und
um die Kolbenstange (18) des Federbeines (12) herum angeordnet ist
und mit einem Anschlag (38) an der Kugelmutter (32) zusammenwirkt.
8. Radaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinheit (30) elektromoto
risch (Elektromotor 44) angetrieben ist.
9. Radaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der
Führungshülse (34) der Verstelleinheit (30) im Stator (42) und an der Ku
gelmutter (32) der Rotor (40) des Elektromotors (44) angeordnet ist.
10. Radaufhängung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ku
gelumlaufsystem der Verstelleinheit (30) im Selbsthemmungsbereich
liegt.
11. Radaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagpuffer (16) beim Durch
fahren von Kurven und/oder bei definierten Beschleunigungen (z. B. beim
Bremsen) verstärkt zur Wirkung gebracht wird.
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