-
Die
Erfindung betrifft eine längenverstellbare Stange,
insbesondere Spurstange für
ein Kraftfahrzeug, die aus zwei Teilen besteht und über ein
Verstellelement zwei zueinander verstellbare Längenabschnitte aufweist.
-
Eine
derartige längenverstellbare
Stange, insbesondere eine Spurstange für die Lenkung eines Kraftfahrzeuges,
mit zwei zueinander verstellbaren Stangenabschnitten und einem Verstellelement,
wobei zur Vermeidung einer Relativverdrehung zwischen den Stangenabschnitten
und zur Erzielung einer einfachen Versteilbarkeit die beiden Stangenabschnitte
mit einander gegenüberliegenden
Verzahnungen versehen sind, die mit einem dazwischen liegenden Zahnrad
im Eingriff sind, ist der
DE
38 20 642 A1 zu entnehmen.
-
Eine
abgefederte Lenkspurstange eines Kraftfahrzeuges beschreibt die
DE 731 554 C . Die dort
beschriebene Lenkspurstange besteht im Wesentlichen aus zwei Rohren,
deren eines das andere übergreift.
Zwischen den Rohren ist eine, mit diesen fest haftend verbundene
Gummihülse
angeordnet, die sich über
eine etwa beim Übergreifen
der beiden Rohre entsprechende Länge
erstreckt und bei der ein Anschlag eine übermäßige Verlängerung oder Ver kürzung der
Spurstange bei einer Beschädigung
der Gummihülse
verhindert.
-
Die
DE 42 33 339 A1 offenbart
ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen.
Zur Realisierung taucht ein mit dem schwingenden System verbundener
Kolben in eine mit rheologischen Eigenschaften versehene Flüssigkeit.
Mittels einem Elektromagneten wird die Wirkung der Flüssigkeitsdämpfung beeinflusst.
-
Als
Spurstange wird grundsätzlich
eine Vorrichtung bezeichnet, die Bestandteil einer Achsschenkellenkung
eines Straßenfahrzeuges,
vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, ist. Der Name Spurstange wird
aus ihrer Funktion abgeleitet, nämlich
der Einstellung der Spur. Eine Spurstange stellt somit die Verbindung
zwischen einem Lenkhebel und einem Radträger dar. Die Spurstange besteht
in der Regel im Wesentlichen an ihren Enden als Kugelköpfe ausgebildete
Gelenke, zwischen denen Verbindungselemente angeordnet sind, die
in ihrer Länge
verändert und
festgesetzt werden können.
Zur Einstellung der richtigen Vorspurwerte wird die Gesamtlänge der Spurstange
auf einer Messbühne
verändert.
-
So
muss auch die Vorspur bei jedem Neufahrzeug in der Fertigung, und
bei Bedarf auch im späteren
Gebrauch, in den Werkstätten
immer auf einer Messbühne
eingestellt werden. Trotz richtig eingestellter Vorspurwerte kann
das Fahrzeug im Extremfall schief ziehen.
-
Der
Zeitaufwand für
eine derartige Einstellung der Vorspur ist sehr hoch und beinhaltet
gleichzeitig ein ho hes Fehlerpotenzial, da durch ungenaues Arbeiten
es zu Einstellfehlern kommen kann. Dieses bewirkt dann ein schief
ziehendes Fahrzeug, schlechte Fahreigenschaften bei schlechter Achseinstellung
und einen hohen Reifenverschleiß bei
zu hohen Vorspurwerten.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf die manuelle Einstellung
der Vorspur auf einer Messbühne
zu verzichten.
-
Gelöst wird
die Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruches 1.
-
Die
Unteransprüche
geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens
wieder.
-
Es
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur
Längeneinstellung
der längenveränderbaren Spurstange
eine kraftsensitive Vorrichtung zu verwenden, die eine dynamische
Einstellung gewährleistet
und Bestandteil der längenveränderbaren Stange,
insbesondere der Spurstange, ist. Bei einer Geradeausfahrt liegt
im Idealfall an jeder Spurstange eine geringe, definierte Kraft
an, die das Fahrzeug gleichzeitig zentriert und in der Spur hält. Diese
geringe Kraft wird durch die Vorspur – leichter Schräglauf der
Vorderräder
des Fahrzeuges – erzeugt.
Bei einer kraftsensitiven Spurstange ist erfindungsgemäß in einem
bestimmten Kraftbereich die Spurstange über eine bestimmte Länge frei
beweglich. Gleichzeitig ist außerhalb
dieses Bereiches die Spurstange starr und wird aus Sicherheitsgründen durch
entsprechende Endanschläge
abgesichert. Ferner können
entsprechende Dämp fungselemente
eine zu schnelle Längenänderung
unterbinden.
-
Dabei
ist die kraftsensitive Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform
so ausgebildet, dass sich an einem Längenabschnitt der Spurstange ein
Kolben befindet, der innerhalb eines zylindrischen Abschnittes eines
Längenabschnittes
der zweiten Spurstange verschieblich angeordnet ist. So entsteht
innerhalb des zylindrischen Teiles auf jeder Seite des Kolbens ein
Druckraum. Die Druckräume sind
mit einem Dämpfungsmedium,
vorzugsweise in Form eines Hydrauliköles, gefüllt. Ein Volumenaustausch,
und damit eine Bewegung des Kolbens, ist nur dann möglich, wenn
die vorzugsweise innerhalb des Kolbens angeordnete kraftsensitive
Vorrichtung für
das Dämpfungsmedium
die entsprechenden Kanäle öffnet. Durch
das Öffnen
der Kanäle
besteht die Möglichkeit,
dass das Dämpfungsmedium
von einem in den andern Druckraum fließen kann. Je nach gerichteter
Kraft wird somit der Kolben axial innerhalb des zylindrischen Teiles
bewegt. Damit der Einstellhub des Kolbens begrenzt wird, sind Anschläge vorhanden,
die gleichzeitig auch einen Sicherheitsaspekt aufweisen, um eine übermäßige Längenänderung
der Spurstange zu unterbinden.
-
In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
einer kraftsensitiven Vorrichtung ist der Kolben mit vorgespannten
Tellerfedern ausgerüstet,
die so angeordnet sind, dass durch die Beaufschlagung von Kräften, d.
h. nicht nur bei hohen Kräften
sondern auch bei niedrigen Kräften
eine Öffnung
bzw. Schließung
der Kanäle
erfolgt. So liegt im kraftlosen Zustand die Feder auf grund ihrer
Vorspannung an einem Anschlag an, und damit ist der Kanal geschlossen.
In einem weiteren Betriebsbereich ist die Kraft ausreichend hoch,
um die vorgespannte Tellerfeder zu verformen und damit den Kanal
zwischen den beiden Druckräumen
zu öffnen.
Steigt die Kraft über
einen Maximalwert an, so wird der Kanal wieder verschlossen, weil
die Tellerfeder bis zu einem Anschlag hin verformt wird.
-
Es
versteht sich, dass Zug- und Druckkräfte auf verschiedene Druckbereiche
abgestimmt werden können.
Dabei soll die Bewegung des Kolbens nur in geringen Grenzen möglich sein,
da bei einem Ausfall der kraftsensitiven Vorrichtung die Radführung des Kraftfahrzeuges
gewährleistet
sein muss; hierfür
stehen entsprechend die Anschläge
für den
Kolben.
-
Um
das Verschieben des Kolbens innerhalb des zylindrischen Teiles zeitlich
zu beeinflussen, da ein sehr schnelles Verändern der Längenzustände der Stange sich negativ
auf das Fahrverhalten auswirken würde, ist eine entsprechende
Dämpfung
vorgesehen. Eine derartige Dämpfung
kann beispielsweise über
die Viskosität
des Dämpfungsmediums oder
die Kanalgeometrie bzw. auch über
entsprechende Drosselglieder erreicht werden.
-
In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
kann die kraftsensitive Vorrichtung aus federbelasteten Ventilen
innerhalb der Kanäle
stehen. Dabei ist die auf die Ventile lastende Federkraft entsprechend
den geforderten Schaltpunkten für
das Öffnen bzw.
Schließen
dieser Ventile ausgelegt.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann neben den vorgeschriebenen mechanischen kraftsensitiven Schaltelementen
auch ein elektrisch steuerbares Schaltelement eingesetzt werden. Diese
kann beispielsweise eine Kraftmessdose oder dergleichen sein.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsart
kann das Dämpfungsmedium
aus einer dispergierenden Substanz und einem Lösungsmittel bestehen, dem magnetisierbare
Teilchen zugesetzt sind. Durch ein derartiges Dämpfungsmedium ist es möglich deren
Bewegungsmöglichkeit
durch anlegen eines magnetischen Feldes zu beeinflussen. Wird das Dämpfungsmedium
durch den Kolben verdrängt,
so ist die Verdrängungskraft
ohne das magnetische Feld deutlich kleiner als mit dem magnetischen
Feld. Es ist somit beispielsweise möglich mittels einer den Kolben
umschließenden
Elektrode die Viskosität
und damit die Strömungsgeschwindigkeit
des elektrorheologischen Dämpfungsmediums
zu beeinflussen.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsart
kann ein dilatales Dämpfungsmedium
verwendet werden, ebenso Elektromagnete oder Piezoelemente, Shape-Memory-Elemente
oder dergleichen.
-
Bei
einem Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges sind die Spurstangen ständig ändernden
Kräften
aufgrund der Straßenlage
bzw. der Fahrtrichtung ausgesetzt. Dabei geschieht Folgendes, dass
beim Durchlaufen der Spurstangenkraft innerhalb des Arbeitsbereiches
unter Druck die Spurstange jedes Mal sich etwas verkürzt. Beim
Auftreten von Zugkräften
wird die Spurstange deshalb länger.
-
Die
Erfindung wird anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten
möglichen
Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Kolbens einer zweigeteilten Spurstange
innerhalb eines zylindrischen Teiles;
-
2 eine
Prinzipskizze einer kraftsensitiven Vorrichtung in der Stellung,
in der die auftretende Kraft F < Fmin ist;
-
3 wie 2,
jedoch in einer schematischen Darstellung der Schaltstellung bei
Fmin < F < Fmax ist,
und
-
4 wie 2,
jedoch in einer schematischen Darstellung des Schaltelementes bei
F > Fmax. In
der 1 ist eine Spurstange 1 dargestellt,
die aus einem ersten Längenabschnitt 2 und
einem zweiten Längenabschnitt 3 in
schematischer Darstellung ausschnittsweise wiedergegeben worden
ist. Auf dem ersten Längenabschnitt 2 ist
ein Kolben 6 angeordnet, der gegen einen Absatz 5 des
ersten Längenabschnittes 2 mittels
einer Verschraubung 4 kraft- und formschlüssig festgesetzt
ist.
-
An
dem zweiten Längenabschnitt 3 befindet sich
ein zylindrischer Teil 15, der sich um den Kolben 6 herum
erstreckt. Durch den Kolben 6 wird der zylindrische Teil 15 in
einen ersten Druckmittelraum 9 auf der linken Seite des
Kolbens 6 und in einem zweiten Druckmittelraum 10 auf
der rechten Seite des Kolbens 6 unterteilt.
-
Innerhalb
des Kolbens 6 befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel
für eine
kraftsensitive Verstellvorrichtung 16 Tellerfedern 11 und 12.
Die Tellerfedern 11 und 12 sind kraftmäßig so vorgespannt, dass
sie innerhalb des Kolbens 6 vorhandene Kanäle 7 und 8 verschließen. Durch
das Verschließen
der Kanäle 7 und 8 ist
ein Austausch eines innerhalb des ersten Druckmittelraumes 9 und
des zweiten Druckmittelraumes 10 vorhandenen Dämpfungsmediums nicht
möglich.
Wie in den nachfolgenden Prinzipskizzen der 2, 3 und 4 noch
im Detail dargelegt wird, wird bei dem Auftreten von entsprechenden
Zug- oder Druckkräften
an dem ersten Längenabschnitt 2 der
Spurstange 1 eine Öffnung
bzw. auch Verschließung
der Kanäle 7 und 8 bewirkt.
Um den Verstellbereich der Spurstange 1 zu begrenzen, sind Anschläge 13 und 14 für den Kolben 6 vorhanden.
-
Bei
der Prinzipskizze der 2, die nur einen Ausschnitt
des Kolbens 6 zeigt, wird deutlich, dass bei einem Auftreten
einer Kraft F < Fmin die Tellerfedern 11, 12 gegen
einen Anschlag 17 anliegen und somit die Kanäle 7 und 8 verschlossen
sind. In einem solchen Fall findet kein Austausch des Dämpfungsmediums über die
Kanäle 7 und 8 zwischen
den Druckmittelräumen 9 und 10 statt.
-
Erst
in dem Fall der 3, wo die Kraft Fmin < F < Fmax ist,
bewegen sich die vorgespannten Tellerfedern 11, 12 von
dem Anschlag 17 weg und gibt somit den Weg für das Dämpfungsmedium
frei, um über die
Kanäle 7 und 8 in
den Druckmittelraum 10 eindringen zu können und eine Längenänderung
der Spurstange 1 zu bewirken.
-
Die 4 zeigt
die Position der Tellerfedern 11, 12, in der die
Kraft F > Fmax ist. In einem solchen Fall verschließen die
Tellerfedern 11, 12 ebenfalls die Kanäle 7 und 8,
so dass kein Austausch des Dämpfungsmediums
zwischen den Druckmittelräumen 9 und 10 stattfinden
kann, was gleichzeitig bedeutet, dass eine Längenänderung der Spurstange nicht stattfindet.
Die Längenänderung
der Spurstange 1 ist somit nur in dem Falle möglich, den
die 3 zeigt, bei der Fmin < F < Fmax ist.
-
Die
vor beschriebene Längenänderung
einer Spurstange für
ein Kraftfahrzeug mittels einer kraftsensitiven Vorrichtung stellt
eine deutliche Kostenreduzierung beim Fahrzeugneubau dar, da keine
Einstellung auf entsprechenden Messständen vorgenommen werden muss.
Darüber
hinaus ist es eine kundenfreundliche Lösung, da auch bei Reparaturen und
Fahrwerk die teure und zeitaufwendige Achsaufmessung entfällt. Gleichzeitig
ist es aber auch eine reifenschonende Einstellung, da jegliche Veränderungen
der nicht erwünschten
Vorspurwerte vermieden werden können.
-
- 1
- Spurstange
- 2
- erster
Längenabschnitt
- 3
- zweiter
Längenabschnitt
- 4
- Verschraubung
- 5
- Absatz
- 6
- Kolben
- 7
- Kanal
- 8
- Kanal
- 9
- erster
Druckmittelraum
- 10
- zweiter
Druckmittelraum
- 11
- Tellerfeder
- 12
- Tellerfeder
- 13
- Anschlag
- 14
- Anschlag
- 15
- zylindrischer
Teil
- 16
- Verstellvorrichtung
- 17
- Anschlag
- 18
- Anschlag
- F
- =
Kraft