WO2017211342A1 - Federbeinstützlageranordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2017211342A1
WO2017211342A1 PCT/DE2017/100375 DE2017100375W WO2017211342A1 WO 2017211342 A1 WO2017211342 A1 WO 2017211342A1 DE 2017100375 W DE2017100375 W DE 2017100375W WO 2017211342 A1 WO2017211342 A1 WO 2017211342A1
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rolling elements
coupling device
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row
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Benjamin Wübbolt-Gorbatenko
Hartmut Krehmer
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • B60G17/0157—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit non-fluid unit, e.g. electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • B60G2204/40—Auxiliary suspension parts; Adjustment of suspensions
    • B60G2204/418—Bearings, e.g. ball or roller bearings

Definitions

  • the invention relates to a strut support bearing assembly for a motor vehicle. Furthermore, the invention also relates to a coupling device for a motor vehicle, wherein the coupling device is designed as a switchable bearing element.
  • the field of application of the invention extends primarily to automotive engineering.
  • a shock absorber is usually made of a suspension spring receiving coil spring and additional parts for attachment and storage of the suspension spring to the vehicle body.
  • the strut also includes a damper unit.
  • the shock absorber is attached to the upper end of the body of the vehicle and thereby transmits the movements of the suspension damped to the vehicle body.
  • the directed towards the body end of the coil spring is usually completed by a spring plate and preferably with a strut bearing, which in turn can engage a dome camp.
  • Standard strut bearings are usually designed for ride comfort. They usually consist of an inner and an outer metal part, which are connected to each other via an elastomer. This design allows a comfortable ride, as the cathedral camp mitfedert and absorbs shocks. However, this connection described is to be interpreted in a comfortable or a dynamic driving style, with a comfortable design for a dynamic driving style is unfavorable and vice versa.
  • a previously described mandrel bearing is known from DE 299 23 896 U1.
  • a disadvantage of the aforementioned prior art is that a set during manufacture rigidity during operation of the motor vehicle is not adjustable. Thus, the rigidity of the Domlagers is not adjustable.
  • the object of the invention is to develop a strut support bearing assembly for a motor vehicle and thereby in particular to increase the comfort of the vehicle occupants and the driving dynamics of the motor vehicle.
  • the suspension strut assembly according to the invention for a motor vehicle comprises a strut bearing with a first and a second ring element, wherein the strut bearing is arranged axially between a suspension spring of a shock absorber and a body of the motor vehicle, to connect the shock absorber to the body, wherein the first ring element on the one hand with a piston rod of the strut and on the other hand connected to the body, and wherein the second ring element is connected on the one hand via a coupling device with the piston rod and on the other hand with the body, wherein the coupling device for changing the stiffness of Domlagers of an actuator between two switching positions is switchable.
  • the respective ring element is preferably formed from an elastomer material. Furthermore, other materials, in particular polymers for producing the respective ring element are conceivable that allow a damping connection of the strut to the body.
  • the actuator can be controlled and regulated by means of a control element which interacts with it, which is integrated in particular in the actuator.
  • the control is either driving situation-dependent and thus automatically or driver-dependent and thus manually controllable. Depending on the driving situation, signals are transmitted to the control element in the situation-dependent control, and accordingly the rigidity of the mandrel bearing is set.
  • the driver-request-dependent control of the driver of the motor vehicle can vary via a respective switch between different rigidity levels of Domlagers and thereby the respective driving style of the motor vehicle, for. B. sporty or comfortable, support.
  • the actuator cooperates with the coupling device via a transmission device.
  • the actuator comprises an electric motor.
  • the actuator has an electromagnet, which is intended to switch the coupling device.
  • the coupling device is provided in a first switching position to realize a load path between the piston rod, the second ring element and the body. Furthermore, the coupling device should realize a load path between the piston rod, the first ring element and the body in a second switching position.
  • the coupling device comprises an outer ring arranged radially on the second ring element, a first and a second row of rolling elements and a first and second cage element, wherein the two rows of rolling elements bear radially against the piston rod, and wherein the first te row of rolling elements is guided by the first cage member, and wherein the second row of rolling elements is guided by the second cage member.
  • the rolling elements of the two rows of rolling elements are designed as balls, needles or rollers.
  • the outer ring is rotatably and axially connected to the second ring member.
  • the respective cage element to carry a plurality of rolling element rows.
  • the respective cage element for receiving a respective rolling element of the respective row of rolling elements has a respective recess.
  • the respective recess is provided for receiving and at least partially performing the respective rolling element, so that the respective rolling element can contact both an inner circumferential surface of the outer ring and an outer peripheral surface of the piston rod depending on the switching position of the coupling device.
  • the two cage elements come into abutment against one another at the front side, wherein the first cage element has at least one ramp on a front side facing the second cage element, which ramp is complementary to a front side of the second cage element adjacent thereto, in order to rotate the two cage elements relative to one another Cage elements axially spaced from each other.
  • a ramp is to be understood as meaning a geometric structure at the respective end face of the respective cage element, which is designed to be increasing or decreasing in the axial direction along the circumferential surface.
  • a plurality of peripherally adjacent ramps continuously merge into one another on the end face of the first cage element facing the second cage element.
  • a plurality of identically formed ramps are lined up seamlessly over the circumference, so that when one of the two cage elements is rotated relative to the other cage element, there is alternately an axial contact. approximation and an axial spacing of the two cage elements is realized to each other.
  • the outer ring preferably has a first and a second ramp structure on an inner peripheral surface, wherein the respective ramp structure is designed to rise in the direction of the respective axial end of the outer ring in order to contact the respective row of rolling elements.
  • the outer ring has no constant inner diameter, but has at the two axial ends a smaller inner diameter than in an axially central region, which is arranged axially between the two axial ends.
  • a radial recess is formed in the central region of the outer ring, which prevents simultaneous contact of the respective rolling element row with both the outer ring and with the piston rod.
  • the second ring element is decoupled from the force path so that only the first ring element remains in the force path between the piston rod and the body.
  • the two ramp structures can be arranged axially between the two rows of rolling elements, wherein the two rows of rolling elements contact the respective ramp when the two rows of rolling elements approach each other axially.
  • a stiffness of the first ring element is not equal to a stiffness of the second ring element.
  • the rigidity of the first ring element is substantially greater than the rigidity of the second ring element.
  • the rigidity of the first ring element is less than or equal to the rigidity of the second ring element.
  • the first ring element is connected by means of fastening means axially to the piston rod.
  • the piston rod is releasably screwed by means of screw means to the first ring element.
  • the piston rod penetrates the center of the cathedral bearing, and thus also the two ring elements.
  • the invention also relates to a coupling device for a motor vehicle, wherein the coupling device is designed as a switchable bearing element and is switchable by means of an actuator between two switching positions, wherein the coupling device comprises an outer ring, a first and a second row of rolling elements and a first and second cage element comprises, wherein the two rows of rolling elements come radially to a shaft for abutment, and wherein the first row of rolling elements is guided by the first cage element, and wherein the second row of rolling elements is guided by the second cage element, further wherein the two cage elements come into contact with each other frontally in that the first cage element has at least one ramp on an end face directed towards the second cage element, which ramp is complementary to at least one ramp on a front side of the second cage element adjacent thereto, so as to space the two cage elements axially apart from one another during a rotation of the two cage elements wherein the outer ring on a inner peripheral surface has a first and a second ramp structure, wherein the respective ramp structure is formed to the respective
  • the outer ring is non-rotatably arranged on a carrier element, wherein the shaft is connected due to the contacting of the respective ramp structure on the outer ring by the respective row of rolling elements with the carrier element. If the respective ramp structure on the outer ring has no contact with the respective row of rolling elements, the load or force flow does not take place from the shaft via the coupling device to the carrier element.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic sectional view of a strut support bearing arrangement according to the invention with a coupling device
  • FIG. 2 shows a schematic perspective illustration of a first and a second cage element of the coupling device according to FIG. 1.
  • a strut 5 is arranged in the region of a wheel suspension of a motor vehicle (not shown here) between a wheel (not shown here) and a body 6.
  • the strut 5 has a - here only partially shown - damper with a piston rod 7 and a suspension spring 4.
  • the shock absorber 5 is supported on an adjustable Domlager 1 damping.
  • the Domlager 1 is arranged axially between the suspension spring 4 of the shock absorber 5 and the body 6 of the motor vehicle to connect the shock absorber 5 damping with the body 6.
  • the dome bearing 1 comprises a first and a second ring element 2, 3 formed from an elastomer material, wherein a rigidity of the first ring element 2 is not equal to a rigidity of the second ring element 3.
  • the rigidity of the first ring element 2 is substantially less than the rigidity of the second ring element 3.
  • the first ring element 2 is connected by means of fastening means 18 axially to the piston rod 7.
  • the first ring element 2 is connected, on the one hand, to the piston rod 7 of the shock absorber 5 and, on the other hand, to the body 6.
  • the second ring element 3 is indirectly connected via a coupling device 8 to the piston rod 7 and directly to the body 6.
  • the coupling device 8 can be switched between two switching positions to change the stiffness of the mandrel bearing 1 by an actuator 9.
  • the coupling device 8 comprises an outer ring 10 arranged radially on the second ring element 3, a first and a second row of rolling elements 11a, 11b and a first and second cage element 12a, 12b.
  • the two rows of rolling elements 1 1 a, 1 1 b come radially to the piston rod 7 to the plant, wherein the first row of rolling elements 1 1 a is guided by the first cage member 12a, and wherein the second row of rolling elements 1 1 b is guided by the second cage member 12b.
  • the respective cage element 12a, 12b has a respective recess 14 for receiving a respective rolling element 13 of the respective rolling element row 11a, 11b.
  • the two cage elements 12a, 12b come into contact with each other at the front.
  • the outer ring 10 has an inner circumferential surface on a first and a second ramp structure 17 a, 17 b, wherein the respective ramp structure 17 a, 17 b is formed to the respective axial end of the outer ring 10 towards rising to the respective rolling element row 1 1 a, 1 1 b to contact.
  • the actuator 9 comprises an electric motor 19 with a control element integrated therein-not shown here-wherein the electric motor 19 in the present case is operatively connected to the second cage element 12b.
  • the first cage member 12a is rotatably formed and thus can not perform any rotational movement.
  • An adjustment of the coupling device 8 is made by the actuator 9.
  • the second cage segment 12b is rotated relative to the first cage segment 12a, whereby the rigidity of the Domlagers 1 is changed.
  • the adjustable mandrel bearing 1 has a high rigidity.
  • the two rows of rolling elements 11a, 11b contact the respective ramp structure 17a, 17b on the outer ring 10 and thereby connect the piston rod 7 via the outer ring 10 and the second ring element 3 to the body 6. Due to the higher rigidity of the second ring element 3 with respect to the rigidity of the first ring element 2, a higher rigidity for the cathedral bearing 1 is realized via this force path, wherein the higher rigidity of the Domlagers 1 supports a sporty driving. If the second cage segment 12b is further rotated relative to the first cage segment 12a, the two rows of rolling elements 11a, 11b approach each other so that there is no contact between the respective rolling element row 11a, 11b and the respective ramp structure 17a 17b on the outer ring 10.
  • the force path in this switching position extends from the coupling rod 7 via the first mandrel bearing 2 into the body 6. Due to the lower rigidity of the first ring element 2 relative to the rigidity of the second ring element 3, a lower rigidity for the mandrel bearing 1 is realized via this force path , wherein the lower rigidity of the Domlagers 1 supports comfortable driving. Consequently, it is connected via the coupling device 8 between a low and high rigidity of the Domlagers 1.
  • the first cage element 12a has, on a front side 15a directed toward the second cage element 12b, a plurality of ramps 16a, which are formed to be complementary to ramps 16b on an end face 15b of the second cage element 12b adjacent thereto, in order to rotate the two cage elements 12a, 12b relative to each other, the two cage elements 12a, 12b axially spaced from each other.
  • the circumferentially adjacent ramps 16a, 16b on the respective cage element 12a, 12b continuously merge into one another.
  • the ramps 16a, 16b initially converge, whereby the two cage segments 12a, 12b expand axially, and then from each other, causing the two cage segments 12a, 12b axially approach again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Domlager (1) mit einem ersten und einem zweiten Ringelement (2, 3), wobei das Domlager (1) axial zwischen einer Fahrwerksfeder (4) eines Federbeins (5) und einer Karosserie (6) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, um das Federbein (5) dämpfend mit der Karosserie (6) zu verbinden, wobei das erste Ringelement (2) einerseits mit einer Kolbenstange (7) des Federbeins (5) und andererseits mit der Karosserie (6) verbunden ist, und wobei das zweite Ringelement (3) einerseits über eine Koppelvorrichtung (8) mit der Kolbenstange (7) und andererseits mit der Karosserie (6) verbunden ist, wobei die Koppelvorrichtung (8) zur Steifigkeitsänderung des Domlagers (1) von einem Aktuator (9) zwischen zwei Schaltstellungen schaltbar ist. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Koppelvorrichtung (8) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Koppelvorrichtung (8) als schaltbares Lagerelement ausgebildet ist.

Description

Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Koppelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Koppelvorrichtung als schaltbares Lagerelement ausgebildet ist. Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik.
Zur Federung des Kraftfahrzeugs werden an der Vorderachse und teilweise an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs Federbeine angeordnet. Ein Federbein besteht in der Regel aus einer die Federung übernehmende Fahrwerksfeder sowie Zusatzteilen zur Befestigung und Lagerung der Fahrwerksfeder an der Fahrzeugkarosserie. Des Weiteren umfasst das Federbein auch eine Dämpfereinheit. Das Federbein wird mit dem oberen Ende an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt und überträgt hierdurch die Bewegungen des Fahrwerks gedämpft auf die Fahrzeugkarosserie. Das zur Karosse- rie gerichtete Ende der Fahrwerksfeder wird üblicherweise durch einen Federteller und vorzugsweise mit einem Federbeinlager abgeschlossen, über welche wiederum ein Dom lager eingreifen kann.
Serienmäßige Domlager sind üblicherweise auf Fahrkomfort ausgelegt. Sie bestehen meist aus einem inneren und einem äußeren Metallteil, welche über ein Elastomer miteinander verbunden sind. Diese Bauweise ermöglicht ein komfortables Fahrverhalten, da das Dom lager mitfedert und Stöße aufnimmt. Allerdings ist diese beschriebene Verbindung auf eine komfortable oder auf eine dynamische Fahrweise auszulegen, wobei eine komfortable Auslegung für eine dynamische Fahrweise unvorteilhaft ist und umgekehrt.
Beispielsweise geht ein zuvor beschriebenes Domlager aus der DE 299 23 896 U1 hervor. Nachteilig an dem zuvor genannten Stand der Technik ist, dass eine bei der Herstellung eingestellte Steifigkeit während des Betriebs des Kraftfahrzeugs nicht ein- stellbar ist. Somit ist die Steifigkeit des Domlagers nicht verstellbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln und dadurch insbesondere den Komfort für die Fahrzeuginsassen sowie die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Die erfindungsgemäße Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Domlager mit einem ersten und einem zweiten Ringelement, wobei das Domlager axial zwischen einer Fahrwerksfeder eines Federbeins und einer Karosserie des Kraft- fahrzeugs angeordnet ist, um das Federbein dämpfend mit der Karosserie zu verbinden, wobei das erste Ringelement einerseits mit einer Kolbenstange des Federbeins und andererseits mit der Karosserie verbunden ist, und wobei das zweite Ringelement einerseits über eine Koppelvorrichtung mit der Kolbenstange und andererseits mit der Karosserie verbunden ist, wobei die Koppelvorrichtung zur Steifigkeitsänderung des Domlagers von einem Aktuator zwischen zwei Schaltstellungen schaltbar ist.
Das jeweilige Ringelement ist vorzugsweise aus einem Elastomerwerkstoff ausgebildet. Ferner sind auch andere Werkstoffe, insbesondere Polymere zur Herstellung des jeweiligen Ringelements denkbar, die eine dämpfende Anbindung des Federbeins an die Karosserie ermöglichen. Des Weiteren ist der Aktuator über ein damit zusammenwirkendes Steuerelement, das insbesondere im Aktuator integriert ist steuerbar und regelbar. Das Steuerelement ist dabei entweder fahrsituationsabhängig und somit automatisch oder fahrerwunschabhängig und somit manuell steuerbar. Bei der fahrsitua- tionsabhängigen Steuerung werden je nach Fahrsituation Signale an das Steuerele- ment übermittelt und dementsprechend die Steifigkeit des Domlagers eingestellt. Bei der fahrerwunschabhängigen Steuerung kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs über einen jeweiligen Schalter zwischen unterschiedliche Steifigkeitsstufen des Domlagers variieren und dadurch die jeweilige Fahrweise des Kraftfahrzeugs, z. B. sportlich oder komfortabel, unterstützen.
Ferner bevorzugt wirkt der Aktuator über eine Getriebevorrichtung mit der Koppelvorrichtung zusammen. Insbesondere umfasst der Aktuator einen Elektromotor. Ferner ist es aber auch denkbar, dass der Aktuator einen Elektromagneten aufweist, der dazu vorgesehen ist die Koppelvorrichtung zu schalten. Die Koppelvorrichtung ist in ei- ner ersten Schaltstellung dazu vorgesehen, einen Lastpfad zwischen der Kolbenstange, dem zweiten Ringelement und der Karosserie zu realisieren. Ferner soll die Koppelvorrichtung in einer zweiten Schaltstellung einen Lastpfad zwischen der Kolbenstange, dem ersten Ringelement und der Karosserie realisieren. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Koppelvorrichtung einen radial am zweiten Ringelement angeordneten Außenring, eine erste und eine zweite Wälzkörperreihe sowie ein erstes und zweites Käfigelement umfasst, wobei die beiden Wälzkörperreihen radial an der Kolbenstange zur Anlage kommen, und wobei die ers- te Wälzkörperreihe von dem ersten Käfigelement geführt ist, und wobei die zweite Wälzkörperreihe von dem zweiten Käfigelement geführt ist. Insbesondere sind die Wälzkörper der beiden Wälzkörperreihen als Kugeln, Nadeln oder Rollen ausgebildet. Der Außenring ist drehfest und axialfest mit dem zweiten Ringelement verbunden. Insbesondere ist es auch denkbar, dass das jeweilige Käfigelement mehrere Wälzkör- perreihen führt.
Vorzugsweise weist das jeweilige Käfigelement zur Aufnahme eines jeweiligen Wälzkörpers der jeweiligen Wälzkörperreihe eine jeweilige Aussparung auf. Die jeweilige Aussparung ist zur Aufnahme und zumindest teilweisen Durchführung des jeweiligen Wälzkörpers vorgesehen, sodass der jeweilige Wälzkörper je nach Schaltstellung der Koppelvorrichtung sowohl eine Innenumfangsfläche des Außenrings als auch eine Außenumfangsfläche der Kolbenstange kontaktieren kann.
Bevorzugt kommen die beiden Käfigelemente stirnseitig aneinander zur Anlage, wobei das erste Käfigelement an einer zum zweiten Käfigelement gerichteten Stirnseite mindestens eine Rampe aufweist, die komplementär zu einer daran anliegenden Stirnseite des zweiten Käfigelements ausgebildet ist, um bei einer Verdrehung der beiden Käfigelemente relativ zueinander die beiden Käfigelemente axial voneinander zu beabstanden. Unter einer Rampe ist eine geometrische Struktur an der jeweiligen Stirnsei- te des jeweiligen Käfigelements zu verstehen, die in axialer Richtung entlang der Um- fangsfläche zunehmend oder abnehmend ausgebildet ist. Dadurch wird bei einer Verdrehung eines der beiden Käfigelemente relativ zum anderen Käfigelement eine axiale Verschiebung der beiden Käfigelemente zueinander realisiert.
Ferner bevorzugt gehen mehrere umfangsseitig benachbarte Rampen an der zum zweiten Käfigelement gerichteten Stirnseite des ersten Käfigelements kontinuierlich ineinander über. Mit anderen Worten sind mehrere identisch ausgebildete Rampen nahtlos über den Umfang aneinandergereiht, sodass bei einer Verdrehung eines der beiden Käfigelemente relativ zum anderen Käfigelement abwechselnd eine axiale An- näherung und eine axiale Beabstandung der beiden Käfigelemente zueinander realisiert wird.
Des Weiteren bevorzugt weist der Außenring an einer Innenumfangsfläche eine erste und eine zweite Rampenstruktur auf, wobei die jeweilige Rampenstruktur zum jeweiligen axialen Ende des Außenrings hin ansteigend ausgebildet ist, um die jeweilige Wälzkörperreihe zu kontaktieren. Mithin weist der Außenring keinen konstanten Innendurchmesser auf, sondern hat an den beiden axialen Enden einen geringeren Innendurchmesser als in einem axial mittleren Bereich, der axial zwischen den beiden axialen Enden angeordnet ist. Mit anderen Worten ist im mittleren Bereich des Außenrings eine radiale Aussparung ausgebildet, die einen gleichzeitigen Kontakt der jeweiligen Wälzkörperreihe sowohl mit dem Außenring als auch mit der Kolbenstange verhindert. Dadurch wird das zweite Ringelement aus dem Kraftpfad entkoppelt, sodass nur noch das erste Ringelement im Kraftpfad zwischen der Kolbenstange und der Ka- rosserie verbleibt. Alternativ können die beiden Rampenstrukturen axial zwischen den beiden Wälzkörperreihen angeordnet sein, wobei die beiden Wälzkörperreihen bei einer axialen Annäherung der beiden Wälzkörperreihen die jeweilige Rampe kontaktieren. Vorzugsweise ist eine Steifigkeit des ersten Ringelements ungleich einer Steifigkeit des zweiten Ringelements. Alternativ ist die Steifigkeit des ersten Ringelements wesentlich größer als die Steifigkeit des zweiten Ringelements. Ebenso ist es aber auch denkbar, dass die Steifigkeit des ersten Ringelements kleiner oder gleich der Steifigkeit des zweiten Ringelements ist.
Bevorzugt ist das erste Ringelement mittels Befestigungsmittel axial mit der Kolbenstange verbunden. Insbesondere ist die Kolbenstange über Schraubmittel lösbar mit dem ersten Ringelement verschraubt. Ferner durchdringt die Kolbenstange mittig das Domlager, und somit auch die beiden Ringelemente.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Koppelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Koppelvorrichtung als schaltbares Lagerelement ausgebildet ist und mittels eines Aktuators zwischen zwei Schaltstellungen schaltbar ist, wobei die Koppelvorrichtung einen Außenring, eine erste und eine zweite Wälzkörperreihe sowie ein erstes und zweites Käfigelement umfasst, wobei die beiden Wälzkörperreihen radial an einer Welle zur Anlage kommen, und wobei die erste Wälzkörperreihe von dem ersten Käfigelement geführt ist, und wobei die zweite Wälzkörperreihe von dem zweiten Käfigelement geführt ist, wobei ferner die beiden Käfigelemente stirnseitig aneinander zur Anlage kommen, wobei das erste Käfigelement an einer zum zweiten Käfigelement gerichteten Stirnseite mindestens eine Rampe aufweist, die komplementär zu mindestens einer Rampe an einer daran anliegenden Stirnseite des zweiten Käfigelements ausgebildet ist, um bei einer Verdrehung der beiden Käfigelemente relativ zueinander die beiden Käfigelemente axial voneinander zu beabstanden, wobei der Außenring an einer Innenumfangsfläche eine erste und eine zweite Rampenstruktur aufweist, wobei die jeweilige Rampenstruktur zum jeweiligen axialen Ende des Außenrings hin ansteigend ausgebildet ist, um die jeweilige Wälzkörperreihe bei einer axialen Beabstan- dung der beiden Käfigelemente zu kontaktieren. Insbesondere ist der Außenring drehfest an einem Trägerelement angeordnet, wobei die Welle aufgrund der Kontaktierung der jeweiligen Rampenstruktur am Außenring durch die jeweilige Wälzkörperreihe mit dem Trägerelement verbunden wird. Sofern die jeweilige Rampenstruktur am Außenring keinen Kontakt zur jeweiligen Wälzkörperreihe aufweist, erfolgt der Last- oder Kraftfluss nicht von der Welle über die Koppelvorrichtung auf das Trägerelement. Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Es zeigen
Figur 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung einer erfindungsge- mäßen Federbeinstützlageranordnung mit einer Koppelvorrichtung, und
Figur 2 eine schematische Perspektivdarstellung eines ersten und zweiten Käfigelements der Koppelvorrichtung gemäß Figur 1 . Gemäß Figur 1 ist im Bereich einer Radaufhängung eines - hier nicht dargestellten - Kraftfahrzeuges zwischen einem - hier nicht dargestellten - Rad und einer Karosserie 6 ein Federbein 5 angeordnet. Das Federbein 5 weist einen - hier nur teilweise dargestellten - Dämpfer mit einer Kolbenstange 7 sowie einer Fahrwerksfeder 4 auf. Seitens der Karosserie 6 stützt sich das Federbein 5 an einem verstellbaren Domlager 1 dämpfend ab. Mithin ist das Domlager 1 axial zwischen der Fahrwerksfeder 4 des Federbeins 5 und der Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs angeordnet, um das Federbein 5 dämpfend mit der Karosserie 6 zu verbinden. Das Domlager 1 umfasst ein erstes und ein zweites aus einem Elastomerwerkstoff ausgebildetes Ringelement 2, 3, wobei eine Steifigkeit des ersten Ringelements 2 ungleich einer Steifigkeit des zweiten Ringelements 3 ist. Die Steifigkeit des ersten Ringelements 2 ist wesentlich geringer als die Steifigkeit des zweiten Ringelements 3. Das erste Ringelement 2 ist mittels Befestigungsmittel 18 axial mit der Kolbenstange 7 verbunden. Ferner ist das erste Ringelement 2 einerseits mit der Kolbenstange 7 des Federbeins 5 und andererseits mit der Karosserie 6 verbunden. Des Weiteren ist das zweite Ringelement 3 mittelbar über eine Koppelvorrichtung 8 mit der Kolbenstange 7 und unmittelbar mit der Karosserie 6 verbunden. Die Koppelvorrichtung 8 ist zur Stei- figkeitsänderung des Domlagers 1 von einem Aktuator 9 zwischen zwei Schaltstellungen schaltbar.
Die Koppelvorrichtung 8 umfasst einen radial am zweiten Ringelement 3 angeordneten Außenring 10, eine erste und eine zweite Wälzkörperreihe 1 1 a, 1 1 b sowie ein ers- tes und zweites Käfigelement 12a, 12b. Die beiden Wälzkörperreihen 1 1 a, 1 1 b kommen radial an der Kolbenstange 7 zur Anlage, wobei die erste Wälzkörperreihe 1 1 a von dem ersten Käfigelement 12a geführt ist, und wobei die zweite Wälzkörperreihe 1 1 b von dem zweiten Käfigelement 12b geführt ist. Das jeweilige Käfigelement 12a, 12b weist zur Aufnahme eines jeweiligen Wälzkörpers 13 der jeweiligen Wälzkörper- reihe 1 1 a, 1 1 b eine jeweilige Aussparung 14 auf. Die beiden Käfigelemente 12a, 12b kommen stirnseitig aneinander zur Anlage. Der Außenring 10 weist an einer Innenum- fangsfläche eine erste und eine zweite Rampenstruktur 17a, 17b auf, wobei die jeweilige Rampenstruktur 17a, 17b zum jeweiligen axialen Ende des Außenrings 10 hin ansteigend ausgebildet ist, um die jeweilige Wälzkörperreihe 1 1 a, 1 1 b zu kontaktieren.
Ferner umfasst der Aktuator 9 einen Elektromotor 19 mit einem darin integrierten - hier nicht dargestellten - Steuerelement, wobei der Elektromotor 19 vorliegend mit dem zweiten Käfigelement 12b wirkverbunden ist. Demgegenüber ist das erste Käfigelement 12a drehfest ausgebildet und kann somit keine Drehbewegung ausführen. Eine Verstellung der Koppelvorrichtung 8 wird durch den Aktuator 9 vorgenommen. Dabei wird das zweite Käfigsegment 12b relativ zum ersten Käfigsegment 12a verdreht, wodurch die Steifigkeit des Domlagers 1 verändert wird. In der dargestellten Position der Koppelvorrichtung 8, insbesondere der beiden Käfigsegmente 12a, 12b zueinander weist das verstellbare Domlager 1 eine hohe Steifigkeit auf. Die beiden Wälzkörperreihen 1 1 a, 1 1 b kontaktieren nämlich die jeweilige Rampenstruktur 17a, 17b am Außenring 10 und verbinden dadurch die Kolbenstange 7 über den Außenring 10 und das zweite Ringelement 3 mit der Karosserie 6. Auf- grund der höheren Steifigkeit des zweiten Ringelements 3 gegenüber der Steifigkeit des ersten Ringelements 2 wird über diesen Kraftpfad eine höhere Steifigkeit für das Domlager 1 realisiert, wobei die höhere Steifigkeit des Domlagers 1 ein sportliches Fahren unterstützt. Wenn das zweite Käfigsegment 12b relativ zum ersten Käfigsegment 12a weiter verdreht wird, nähern sich die beiden Wälzkörperreihen 1 1 a, 1 1 b aneinander an, so dass kein Kontakt mehr zwischen der jeweiligen Wälzkörperreihe 1 1 a, 1 1 b und der jeweilige Rampenstruktur 17a, 17b am Außenring 10 besteht. Mithin verläuft der Kraftpfad in dieser Schaltstellung von der Koppelstange 7 über das erste Domlager 2 in die Karos- serie 6. Aufgrund der niedrigeren Steifigkeit des ersten Ringelements 2 gegenüber der Steifigkeit des zweiten Ringelements 3 wird über diesen Kraftpfad eine geringere Steifigkeit für das Domlager 1 realisiert, wobei die geringere Steifigkeit des Domlagers 1 ein komfortables Fahren unterstützt. Mithin wird über die Koppelvorrichtung 8 zwischen einer geringen und hohen Steifigkeit des Domlagers 1 geschaltet.
Gemäß Figur 2 weist das erste Käfigelement 12a an einer zum zweiten Käfigelement 12b gerichteten Stirnseite 15a mehrere Rampen 16a auf, die komplementär zu Rampen 16b an einer daran anliegenden Stirnseite 15b des zweiten Käfigelements 12b ausgebildet sind, um bei einer Verdrehung der beiden Käfigelemente 12a, 12b relativ zueinander die beiden Käfigelemente 12a, 12b axial voneinander zu beabstanden. Die umfangsseitig benachbarten Rampen 16a, 16b am jeweiligen Käfigelement 12a, 12b gehen kontinuierlich ineinander über. Bei einer Verdrehung eines der beiden Käfigsegmente 12a, 12b relativ zum anderen der beiden Käfigsegmente 12b, 12a laufen die Rampen 16a, 16b zunächst aufeinander zu, wodurch die beiden Käfigsegmente 12a, 12b axial expandieren, und dann aufeinander ab, wodurch sich die beiden Käfigsegmente 12a, 12b axial wieder annähern.
Bezuqszeichenliste
Domlager
erstes Ringelement
zweites Ringelement
Fahrwerksfeder
Federbein
Karosserie
Kolbenstange/Welle
Koppelvorrichtung
Aktuator
Außenring
a, 1 1 b Wälzkörperreihe
a, 12b Käfigelement
Wälzkörper
Aussparung
a, 15b Stirnseite
a, 16b Rampe
a, 17b Rampenstruktur
Befestigungsmittel
Elektromotor

Claims

Patentansprüche
1 . Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Domlager (1 ) mit einem ersten und einem zweiten Ringelement (2, 3), wobei das Domlager (1 ) zwischen einer Fahrwerksfeder (4) eines Federbeins (5) und einer Karosserie (6) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, um das Federbein (5) dämpfend mit der Karosserie (6) zu verbinden, wobei das erste Ringelement (2) einerseits mit einer Kolbenstange (7) des Federbeins (5) und andererseits mit der Karosserie (6) verbunden ist, und wobei das zweite Ringelement (3) einerseits über eine Koppelvorrichtung (8) mit der Kolben- stange (7) und andererseits mit der Karosserie (6) verbunden ist, wobei die Koppelvorrichtung (8) zur Steifigkeitsänderung des Domlagers (1 ) von einem Aktuator (9) zwischen zwei Schaltstellungen schaltbar ist.
2. Federbeinstützlageranordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (8) einen radial am zweiten Ringelement (3) angeordneten Außenring (10), eine erste und eine zweite Wälzkörperreihe (1 1 a, 1 1 b) sowie ein erstes und zweites Käfigelement (12a, 12b) umfasst, wobei die beiden Wälzkörperreihen (1 1 a, 1 1 b) radial an der Kolbenstange (7) zur Anlage kommen, und wobei die erste Wälzkörperreihe (1 1 a) von dem ersten Käfigele- ment (12a) geführt ist, und wobei die zweite Wälzkörperreihe (1 1 b) von dem zweiten Käfigelement (12b) geführt ist.
3. Federbeinstützlageranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Käfigelement (12a, 12b) zur Aufnahme eines jeweiligen Wälzkörpers (13) der jeweiligen Wälzkörperreihe (1 1 a, 1 1 b) eine jeweilige Aussparung (14) aufweist.
4. Federbeinstützlageranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Käfigelemente (12a, 12b) stirnseitig anei- nander zur Anlage kommen, wobei das erste Käfigelement (12a) an einer zum zweiten Käfigelement (12b) gerichteten Stirnseite (15a) mindestens eine Rampe (16a) aufweist, die komplementär zu mindestens einer Rampe (16b) an einer daran anlie- genden Stirnseite (15b) des zweiten Käfigelements (12b) ausgebildet ist, um bei einer Verdrehung der beiden Käfigelemente (12a, 12b) relativ zueinander die beiden Käfigelemente (12a, 12b) axial voneinander zu beabstanden.
5. Federbeinstützlageranordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere umfangsseitig benachbarte Rampen (16a) an der zum zweiten Käfigelement (12b) gerichteten Stirnseite (15a) des ersten Käfigelements (12a) kontinuierlich ineinander übergehen.
6. Federbeinstützlageranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (10) an einer Innenumfangsfläche eine erste und eine zweite Rampenstruktur (17a, 17b) aufweist, wobei die jeweilige Rampenstruktur (17a, 17b) zum jeweiligen axialen Ende des Außenrings (10) hin ansteigend ausgebildet ist, um die jeweilige Wälzkörperreihe (1 1 a, 1 1 b) zu kontaktieren.
7. Federbeinstützlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Steifigkeit des ersten Ringelements (2) ungleich einer Steifigkeit des zweiten Ringelements (3) ist.
8. Federbeinstützlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (8) dazu vorgesehen ist, einen Lastpfad zwischen der Kolbenstange (7), dem zweiten Ringelement (3) und der Karosserie (6) zu realisieren.
9. Federbeinstützlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ringelement (2) mittels Befestigungsmittel (18) axial mit der Kolbenstange (7) verbunden ist.
10. Koppelvorrichtung (8) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Koppelvorrichtung (8) als schaltbares Lagerelement ausgebildet ist und mittels eines Aktuators (9) zwischen zwei Schaltstellungen schaltbar ist, wobei die Koppelvorrichtung (8) einen Außenring (10), eine erste und eine zweite Wälzkörperreihe (1 1 a, 1 1 b) sowie ein erstes und zweites Käfigelement (12a, 12b) umfasst, wobei die beiden Wälzkörperreihen (1 1 a, 1 1 b) radial an einer Welle (7) zur Anlage kommen, und wobei die erste Wälzkörperreihe (1 1 a) von dem ersten Käfigelement (12a) geführt ist, und wobei die zweite Wälzkörperreihe (1 1 b) von dem zweiten Käfigelement (12b) geführt ist, wobei ferner die beiden Käfigelemente (12a, 12b) stirnseitig aneinander zur Anlage kommen, wobei das erste Käfigelement (12a) an einer zum zweiten Käfigelement (12b) gerichteten Stirnseite (15a) mindestens eine Rampe (16a) aufweist, die komplementär zu mindestens einer Rampe (16b) an einer daran anliegenden Stirnseite (15b) des zweiten Käfigelements (12b) ausgebildet ist, um bei einer Verdrehung der beiden Käfigelemente (12a, 12b) relativ zueinander die beiden Käfigelemente (12a, 12b) axial voneinander zu beabstanden, wobei der Außenring (10) an einer Innenumfangsfläche eine erste und eine zweite Rampenstruktur (17a, 17b) aufweist, wobei die jeweilige Rampenstruktur (17a, 17b) zum jeweiligen axialen Ende des Außenrings (10) hin ansteigend ausgebildet ist, um die jeweilige Wälzkörperreihe (1 1 a, 1 1 b) bei einer axialen Beab- standung der beiden Käfigelemente (12a, 12b) zu kontaktieren.
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