DE19935865B4

DE19935865B4 - Vorrichtung zum Verändern der Federrate

Info

Publication number: DE19935865B4
Application number: DE1999135865
Authority: DE
Inventors: Walter Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2019-07-31
Also published as: DE19935865A1

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 Patentanspruches 1.
Bei Radaufhängungen in Kraftfahrzeugen ist es üblich, im Bereich der Federung einen Anschlagpuffer bzw. eine Zusatzfeder anzuordnen, um starke Einfederbewegungen durch Anheben der Federrate progressiv zu begrenzen.
Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweisende Vorrichtung ist aus der DE 3 934 821 A1 bekannt. Die in der DE 3 934 821 A1 offenbarte Luftfeder für eine Fahrzeugfederung ist mit einem bei Einfederungen auf einen Stützkolben aufrollbaren und mit einer Druckluftquelle oder der Atmosphäre verbindbaren Rollbalg ausgestattet. Dem Rollbalg ist ein vom Stützkolben aus in diesen hineinragender, den Einfederweg begrenzender, höhenverstellbarer Puffer zugeordnet, der mit der Deckelplatte des Rollbalges zusammenwirkt. Durch Absenken des Puffers aus seiner Anschlagstellung bei entlüftetem Rollbalg lassen sich Freigangprobleme beim Unterfahren von Lastträgern, wie Wechselpritschen oder Container, vermeiden. Durch Anheben des Puffers über seine Anschlagstellung hinaus lässt sich die Wankbewegung von Fahrzeugaufbauten begrenzen bzw. der Puffer in der Luftfeder als Zusatzfeder einsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich günstig und für dynamische Fahrwerksregelungen besonders geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Verstelleinheit nach Art eines Kugelumlaufsystems mit einer Kugelmutter auszubilden. 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 betrieben sein. Vorzugsweise ist die Kugelmutter des Kugelumlaufsystems mittels eines Elektromotors verstellbar. Dies hat den Vorteil, dass die Kugelmutter 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 einem entsprechend geringe Neigungswinkel der Kugelbahnen ausgelegt ist. Dies ermöglicht zudem eine berührungslose Verstellung durch direkte Anordnung des Rotors des Elektromotors an der zu verdrehenden Kugelmutter.
Bei einer Radaufhängung mit einem Federbein ist die Verstelleinheit bevorzugt 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 Schraubendruckfeder oder einer Gasdruckfeder, ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt abschnittsweise ein Federbein für eine Radaufhängung in einem Kraftfahrzeug mit einer Gasdruckfeder, einem Anschlagpuffer als Zusatzfeder und einer Verstelleinheit 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 Teleskop-Stoßdämpfer 12, einem gewebeelastischem Rollbalg 14 als erste Feder 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 Radaufhängung des Kraftfahrzeuges befestigt ist.
Der um die Kolbenstange 18 und dem Dämpferzylinder 20 herum angeordnete 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 Zylinderteil 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 Kugelumlaufsystem vorgesehen, die sich aus einer axial verstellbaren Kugelmutter 32, einer äußeren Führungsbüchse 34 und dazwischen in entsprechenden, schraubenförmigen Kugelbahnen 34a, 32a angeordneten Kugeln 36 zusammensetzt. 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 Bodenabschnittes 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 Drehrichtung 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 gelangen, 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 vorgesehen, 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. „Nicken” entgegengewirkt werden. Dabei können das Bremssignal und/oder Beschleunigungssignale zur Ansteuerung der Verstelleinheiten 30 herangezogen werden.
Gleiches gilt beim Durchfahren von Kurven durch Ansteuerung der links- oder rechtsseitigen Verstelleinheiten 30 abhängig von Seitenbeschleunigungen und/oder dem Lenkwinkel der gelenkten Räder des Kraftfahrzeuges in Kombination ggf. mit Geschwindigkeitssignalen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise könnte die Verstelleinheit 30 auch unmittelbar am Anschlagpuffer vorgesehen sein, so daß der Anschlagpuffer 16 entsprechende 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

Vorrichtung zum Verändern der Federrate an Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit einer ersten Feder und einem Anschlagpuffer (16) als Zusatzfeder, wobei der Anschlagpuffer (16) mittels einer Verstelleinheit (30) abhängig von definierten Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges früher oder später in Wirkung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (30) nach Art eines Kugelumlaufsystems mit einer Kugelmutter (32) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (30) elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch verstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radaufhängung ein Federbein (12) aufweist und dass der Anschlagpuffer (16) innerhalb der als Gasdruckfeder ausgebildeten ersten Feder angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelmutter (32) der Verstelleinheit (30) um den Dämpferzylinder (20) des Federbeines (12) herum angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine 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) der Gasdruckfeder dient.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, 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.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verstellung durch einen Elektromotor (44) vorgenommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Führungshülse (34) der Verstelleinheit (30) der Stator (42) und an der Kugelmutter (32) der Rotor (40) des Elektromotors (44) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelumlaufsystem der Verstelleinheit (30) im Selbsthemmungsbereich liegt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (30) mit einer Fahrwerksregelung in Wirkverbindung steht und die Verstelleinheit durch die Fahrwerksreglung in Abhängigkeit von Beschleunigungssignalen und/oder Geschwindigkeitssignalen und/oder dem Lenkwinkel der gelenkten Räder des Kraftfahrzeuges steuerbar ist.