WO2020020396A1

WO2020020396A1 - Federbeineinrichtung für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2020020396A1
Application number: PCT/DE2019/100450
Authority: WO
Inventors: Benjamin Wübbolt-Gorbatenko; Harald Hochmuth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-01-30
Also published as: DE102018118060A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federbeineinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Aktuatorvorrichtung (2) mit einer Antriebseinheit (12) und einer Getriebeanordnung (3) zur Betätigung einer Niveauverstellvorrichtung (4), wobei die Niveauverstellvorrichtung (4) eine axial unverschiebliche Gewindespindel (5) und eine drehangetriebene, entlang der Gewindespindel (5) axial verschiebliche Gewindemutter (6) umfasst, wobei die Gewindemutter (6) zumindest mittelbar mit einem Gehäuseelement (7) verbunden ist, wobei am Gehäuseelement (7) eine Fahrwerksfeder (8) zumindest mittelbar axial abgestützt ist, die zumindest mittelbar über die Niveauverstellvorrichtung (4) höhenverstellbar ist, und wobei am Gehäuseelement (7) ferner ein Federelement (9) abgestützt ist, die einen Impuls aus einem Kappenelement (10) aufnimmt und zumindest teilweise in das Gehäuseelement (7) weiterleitet, wobei die Niveauverstellvorrichtung (4) eine Überlasteinrichtung (11) umfasst, um eine Überbelastung der Niveauverstellvorrichtung (4) infolge des Impulses zu verhindern, wobei die Überlasteinrichtung (11) den Impuls über einen Bypass zumindest mittelbar in ein Fahrzeugbauteil einleitet.

Description

Federbeineinrichtunq für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Federbeineinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Aktuatorvorrichtung mit einer Antriebseinheit und einer Getriebeanordnung zur Betäti- gung einer Niveauverstellvorrichtung. Gattungsgemäße Federbeineinrichtungen mit einer Niveauverstellvorrichtung zur Flöhenverstellung von Fahrzeugaufbauten sind insbesondere zur Erhöhung der Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen beziehungsweise deren Tieferlegung bei ebenen Fahrbahnen in den Federbeinen der Kraftfahrzeuge vorgesehen.

Aus der EP 2 119 579 B1 geht eine Vorrichtung zur Flöhenverstellung der Karosserie eines Kraftfahrzeugs hervor. Die Vorrichtung weist eine zwischen einem Radfüh- rungselement der Radaufhängung und dem Aufbau eingeschalteten Tragfeder auf, die an einem Federteller abgestützt ist, wobei die Tragfeder über eine Stelleinrichtung hö- henverstellbar ist. Ferner weist die Vorrichtung eine einen definierten Federweg in Einfederrichtung begrenzende Zusatzfeder auf. Der Zusatzfeder ist eine Stelleinrich- tung zugeordnet, mit der die Zusatzfeder, vorzugsweise einer Flöhenverstellung des Federtellers folgend, höhenverstellbar ist. Des Weiteren ist die Zusatzfeder zwischen einem aufbauseitigen Dämpferlager eines Teleskop-Stoßdämpfers der Radaufhän- gung und dessen Dämpferzylinder angeordnet, wobei die Zusatzfeder über die Stel- leinrichtung axial verstellbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Federbeineinrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln, und insbesondere die Lebensdauer von für eine Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus erforderlichen Bauteilen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Federbeineinrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung er- geben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Eine erfindungsgemäße Federbeineinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Ak- tuatorvorrichtung mit einer Antriebseinheit und einer Getriebeanordnung zur Betäti- gung einer Niveauverstellvorrichtung, wobei die Niveauverstellvorrichtung eine axial unverschiebliche Gewindespindel und eine drehangetriebene, entlang der Gewinde- spindel axial verschiebliche Gewindemutter umfasst, wobei die Gewindemutter zu mindest mittelbar mit einem Gehäuseelement verbunden ist, wobei am Gehäuseele- ment eine Fahrwerksfeder zumindest mittelbar axial abgestützt ist, die zumindest mit- telbar über die Niveauverstellvorrichtung höhenverstellbar ist, und wobei am Gehäu- seelement ferner ein Federelement abgestützt ist, die einen Impuls aus einem Kap- penelement aufnimmt und zumindest teilweise in das Gehäuseelement weiterleitet, wobei die Niveauverstellvorrichtung eine Überlasteinrichtung umfasst, um eine Über- belastung der Niveauverstellvorrichtung infolge des Impulses zu verhindern, wobei die Überlasteinrichtung den Impuls über einen Bypass zumindest mittelbar in ein Fahr- zeugbauteil einleitet.

Die Niveauverstellvorrichtung ist dazu vorgesehen, durch das axiale bzw. longitudina- le Verlagern der Gewindemutter gegenüber der Gewindespindel eine Flubbewegung auszuführen und dabei das an einer Fahrzeugachse aufliegende Fahrzeuggewicht zu tragen und eine Karosserie des Fahrzeugs anzuheben. Mit anderen Worten wird für den Zeitraum der Anhebung die Gewichtskraft des Fahrzeugs im Wesentlichen von der Niveauverstellvorrichtung, also der Gewindespindel und der Gewindemutter abge- fangen. Dadurch wird ein Höhenstand des Fahrzeugs verändert und das Fahrzeug kann in eine gewünschte Soll-Niveaulage gebracht werden. Es ist alternativ auch denkbar, dass die Gewindespindel drehantreibbar und entlang der Gewindemutter axial verlagerbar ist.

Die Gewindemutter ist vorzugsweise mittels eines Lagerelements gegenüber dem Gehäuseelement drehbar gelagert, sodass durch einen Drehantrieb der Gewindemut- ter eine Einstellung der Ist-Niveaulage des Gehäuseelements erfolgt. Mithin stützen sich die Lasten aus dem Gehäuseelement axial an der Gewindemutter ab. Das Ge- häuseelement ist fest mit einem Federteller verbunden, an dem die Fahrwerksfeder zur Anlage kommt, wobei das Lagerelement im Wesentlichen dazu vorgesehen ist, auftretende Radial- und Axialkräfte aus der Fahrwerksfeder über das Gehäuseele- ment in die Gewindemutter einzuleiten.

Durch die Verlagerung der Gewindemutter relativ zur Gewindespindel erfolgt eine gleichzeitige Verstellung eines Endanschlags der Federbeineinrichtung. Unter einem Endanschlag ist eine bauliche Begrenzung des Einfederwegs der Fahrwerksfeder zu verstehen. Der Endanschlag kommt zumindest mittelbar an dem Kappenelement zur Anlage und kann insbesondere durch zusätzliche Bauteile realisiert werden, die zwi- schen dem Fahrwerk und dem Kappenelement angeordnet sind.

Ein unverstellbarer Endanschlag würde je nach eingestellter Ist-Niveaulage des Fahr- zeugaufbaus unterschiedliche Einfederwege und somit unterschiedliche Zeitpunkte, an denen der Impuls in die Vorrichtung eingeleitet wird, zur Folge haben. Anders ge- sagt würde ein unverlagerbarer Endanschlag eine Veränderung der Federkennlinie der Fahrwerksfeder zur Folge haben, die sich in Abhängigkeit des Flöhenstands des Fahrzeugs auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirkt. So würde ein Anheben des Fahrzeugaufbaus eine Verlängerung des Einfederwegs bis zum Endanschlag zur Fol- ge haben, wobei das Federelement in Abhängigkeit des Hubs stark komprimierbar ist. Dies hätte eine deutliche Erhöhung der Lasten auf das gesamte System der Feder- beineinrichtung zur Folge und würde ein frühzeitiges Versagen der Fahrwerksfeder nach sich ziehen. Ein Absenken des Fahrzeugaufbaus bei einem unverlagerbaren Endanschlag würde demgegenüber den Einfederweg bis zum Endanschlag verrin- gern, wobei in Abhängigkeit des Hubs ein Impuls in das System der Federbeineinrich- tung nach einem kürzeren Einfederweg einwirkt. Dies würde das Fahrverhalten des Fahrzeugs aufgrund des geringen Einfederwegs nachteilig verändern und somit den Fahrkomfort verschlechtern.

Vorzugsweise kommt der Endanschlag über das Kappenelement zumindest mittelbar axial an dem Gehäuseelement zur Anlage. Da das Gehäuseelement gemeinsam mit der Gewindemutter entlang der Gewindespindel verstellt wird, wird auch der Endan- schlag gleichermaßen eingestellt. Anders gesagt wird durch die Verstellung des End- anschlags der Einfederweg der Fahrwerksfeder in Abhängigkeit des Hubs in gleichem Maße nachgestellt bzw. angepasst. Die Federkennlinie des Federelements wird somit in jeder Ist-Niveaulage des Fahrzeugs nachgestellt und dadurch konstant gehalten. Folglich basiert die Funktion der Federbeineinrichtung auf dem Prinzip der Federfuß- punktverstellung.

Der auf den Endanschlag wirkende Impuls wird beispielsweise bei einem Überfahren eines Hindernisses oder bei einem Durchfahren eines Schlaglochs erzeugt, wobei die Fahrwerksfeder dabei einfedert und das Fahrwerk am Endanschlag zur Anlage kommt. Der Impuls wird dabei über das Kappenelement in das Fahrzeugbauteil einge- leitet. Unter einem Fahrzeugbauteil ist die Karosserie, das Fahrwerk oder zumindest ein Teil davon zu verstehen, wobei das Fahrzeugbauteil beispielsweise über einen Dämpfer zumindest mittelbar mit der Gewindespindel verbunden ist. Mit anderen Wor- ten ist der Impuls eine zusätzlich auf die Vorrichtung wirkende Kraft, nämlich eine so- genannte Endanschlagskraft, die über den Endanschlag in das Kappenelement einge- leitet wird und neben der regelmäßigen Federkraft der Fahrwerksfeder zusätzlich von der Federbeineinrichtung aufgenommen und in den Dämpfer eingeleitet wird.

Der Impuls wird bevorzugt bis zu einer gewissen Flöhe über das Federelement, an dem das Kappenelement axial zur Anlage kommt, in das Gehäuseelement eingeleitet. Diese Kraft wird von der Gewindemutter aufgenommen und über räumlich zwischen der Gewindemutter und der Gewindespindel angeordnete Wälzkörper in die Gewinde- spindel und über den Dämpfer in das Fahrzeugbauteil geleitet. Mithin ist die Niveau- verstelleinrichtung vorzugsweise als Kugelgewindetrieb, bestehend aus der Gewin- demutter, der Gewindespindel sowie der radial dazwischen angeordneten Wälzkör- pern, ausgebildet.

Die Überlasteinrichtung verhindert im Fall einer zu großen einwirkenden Last aus dem Impuls eine Überbelastung des Kugelgewindetriebs. Mit anderen Worten wird ein By- pass erzeugt, durch den der Impuls bei Übersteigen eines Kraftgrenzwerts vollständig zumindest mittelbar in den Dämpfer eingeleitet wird, sodass der Kugelgewindetrieb dann nur die regelmäßige Belastung aus der Fahrwerksfeder aufnimmt. Dadurch ha- ben auch hohe Lasten keine negativen Einflüsse auf die Lebensdauer des Kugelge- windetriebs. Der Kugelgewindetrieb kann kompakt und kostengünstig ausgebildet werden, wobei höher belastende, jedoch seltener auftretende Impulse über die Über- lasteinrichtung umgeleitet werden. Somit liegen zwei Kraftpfade in der Federbeinein- richtung vor. Ein erster Kraftpfad für die regelmäßig im Betrieb des Fahrzeugs auftre- tenden Federkräfte und ein zweiter Kraftpfad für die zusätzlich auftretenden Endan- schlagskräfte aus dem Impuls.

Vorzugsweise ist die Überlasteinrichtung zwischen dem Kappenelement und dem Ge- häuseelement angeordnet. Bevorzugt umfasst die Überlasteinrichtung ein Hülsenele- ment mit einem ersten radialen und ersten axialen Schenkel, wobei das Federelement axial zwischen dem ersten radialen Schenkel und einem zweiten radialen Schenkel des Kappenelements aufgenommen ist. Der erste radiale Schenkel des Hülsenele- ments ist axial zwischen dem Federelement und einer Stirnseite des Gehäuseele- ments angeordnet, wobei das Federelement, das Kappenelement und das Hülsen- element koaxial zur Gewindespindel angeordnet sind. Anders gesagt stützt sich das Kappenelement über das Federelement axial gegen die als Federauflage ausgebilde- te Stirnseite des Gehäuseelements ab.

Bevorzugt ist der erste axiale Schenkel des Flülsenelements als Käfig ausgebildet, um eine Mehrzahl von Wälzkörpern beabstandet zueinander aufzunehmen und zu führen. Mit anderen Worten weist das Flülsenelement am ersten axialen Schenkel zueinander beabstandete Ausnehmungen auf, die vorzugsweise gleichmäßig am Umfang des axialen Schenkels verteilt angeordnet sind und in die je ein Wälzkörper aufgenommen und geführt ist. Alternativ kann auch ein separates Käfigelement am Flülsenelement angeordnet sein. Die Wälzkörper können als Nadeln, Kugeln oder Rollen ausgebildet sein, wobei die Art der Wälzkörper abhängig ist von den zu erwartenden Lasten infol- ge des Impulses aus dem Kappenelement.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Gewindespindel drehfest mit einer Adapterhülse verbunden, die einen Laufbahnabschnitt aufweist, an dem die Wälzkörper der Überlasteinrichtung abrollen. Die Adapterhülse ist vorzugsweise Teil eines Stoßdämpfers und koaxial zur Gewindespindel angeordnet. Die Adapterhülse kann weitere Bauteile, beispielsweise ein Dämpferrohr des Stoßdämpfers radial um schließen, um die Lasten in den Dämpfer zu leiten. Alternativ können die Adapterhül- se und die Gewindespindel einteilig ausgebildet sein.

Ferner bevorzugt ist der erste axiale Schenkel des Hülsenelements zumindest teilwei- se durch einen zweiten axialen Schenkel des Kappenelements radial umschlossen, wobei die Wälzkörper am Laufbahnabschnitt der Adapterhülse abrollen können. Im unbelasteten Zustand ist ferner ein Spalt zwischen den Wälzkörpern und dem Kap- penelement ausgebildet, sodass die Wälzkörper innerhalb der Ausnehmungen beweg- lich sind. Das Kappenelement ist in Abhängigkeit der Federsteifigkeit des Federele- ments sowie der anliegenden Last relativ zum Hülsenelement axial verschieblich. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass an einer Innenmantelfläche des Kappenelements eine Klemmrampe ausgebildet ist, an der die Wälzkörper infolge ei- ner axialen Verlagerung des Kappenelements zur Anlage kommen, um das Kappen- element mit der Adapterhülse in Wirkverbindung zu bringen. Mit anderen Worten ist die Innenmantelfläche mit der Klemmrampe am zweiten axialen Schenkel des Kap- penelements ausgebildet. Die Verlagerung des Kappenelements erfolgt durch eine axiale Belastung und damit einhergehender elastischer, axialer Verformung des Fe- derelements, wobei das Federelement elastisch komprimiert wird. Das Federelement umfasst bevorzugt eine Wellfeder oder eine Tellerfeder.

Wirkt kein Impuls oder lediglich ein Impuls unterhalb eines Kraftgrenzwerts auf das Kappenelement ein, wird das Kappenelement nicht bzw. nur in geringem Maße axial in Richtung des Federelements bzw. des Gehäuseelements verlagert. Die Wälzkörper bleiben dabei frei zwischen dem Kappenelement und dem Laufbahnabschnitt der Adapterhülse beweglich. Die Lasten aus dem Impuls werden über den Kugelgewinde- trieb in den Dämpfer geleitet. Mit anderen Worten nimmt der Kugelgewindetrieb somit Lasten aus den regelmäßigen Federlasten sowie aus dem Impuls auf. Der Kraft- grenzwert ist dabei derart ausgelegt, dass der Kugelgewindetrieb nicht beschädigt wird.

Übersteigt die Belastung aus dem Kappenelement den Kraftgrenzwert, verlagert das Kappenelement in Richtung des Gehäuseelements und die Wälzkörper kommen an der Klemmrampe und an der Adapterhülse zur Anlage. Mit anderen Worten werden die Wälzkörper zwischen dem Kappenelement und der Adapterhülse verspannt, um die Lasten infolge des Impulses nicht über den Kugelgewindetrieb, sondern unmittel- bar über die Adapterhülse bzw. die Gewindespindel in den Dämpfer weiterzuleiten. Dadurch wird ein Bypass realisiert, um das Gehäuseelement und den damit verbun- denen Kugelgewindetrieb vor einer Überbelastung zu schützen. Mithin bilden das Kappenelement mit dem Hülsenelement und den Wälzkörpern eine Freilaufeinheit aus, die infolge einer Kraftgrenzwertüberschreitung blockiert und die einwirkenden Lasten zum Schutz empfindlicher Bauteile umleitet. Über die Gewindespindel bzw. die Adapterhülse werden die Lasten aus den Impulsen anschließend in das Dämpferrohr eingeleitet. Insbesondere die Wälzkörper des Ku- gelgewindetriebs sowie die Aktuatorvorrichtung werden durch diese Maßnahme ge- schont bzw. nicht zusätzlich belastet. Vorteilhafterweise wird dadurch die Lebensdau- er der Niveauverstelleinrichtung sowie der Aktuatorvorrichtung verlängert.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Wälzkörper über Druckfe- dern vorgespannt sind. Die Druckfedern sind dabei insbesondere innerhalb der Aus- nehmungen angeordnet und spannen die Wälzkörper parallel zur Verlagerungsrich- tung des Kappenelements vor, sodass die Wälzkörper nach einer Entlastung des Kappenelements aus der Wirkverbindung zwischen dem Kappenelement und der Adapterhülse heraustreten. Weiterhin werden Toleranzen über die Druckfedern aus- geglichen und sichergestellt, dass alle Wälzkörper in Eingriff kommen.

Bevorzugt ist das Kappenelement zur Aufnahme eines Einfederanschlags oder einer Zusatzfeder ausgebildet. Dabei werden die Impulse über den Einfederanschlag oder die Zusatzfeder in das Kappenelement eingeleitet. Die Zusatzfeder begrenzt den Ein- federweg der Fahrwerksfeder und verhindert dadurch ein Unterschreiten einer zuläs- sigen minimalen Federlänge der Fahrwerksfeder. Des Weiteren bevorzugt ist das Kappenelement als Endanschlag ausgebildet, um die Impulse aufzunehmen und wei- terzuleiten.

Das Kappenelement und/oder das Hülsenelement sind vorzugsweise als Polygon o- der als Vieleck ausgebildet. Dabei sind die zwischen der Adapterhülse und dem Kap- penelement angeordnete Wälzkörper als Rollen ausgebildet, sodass Pressungen im Kontaktbereich reduziert werden.

Die Aktuatorvorrichtung, mit dem die Gewindemutter antreibbar ist, umfasst bevorzugt die Getriebeanordnung und die Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit beispiels- weise als Elektromotor ausgebildet ist. In der Getriebeanordnung ist vorzugsweise ein Sperrmechanismus ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, eine Rotation eines der Zahnräder in der Getriebeanordnung zu sperren, um eine ungewollte Rotation der Gewindemutter zu verhindern. Ferner bevorzugt ist an einer Außenmantelfläche der Gewindemutter eine Außenver- zahnung ausgebildet, über die der Aktuator die Gewindemutter antreibt. Die Außen- verzahnung steht mit einem oder mehreren Zahnrädern der Getriebeanordnung in Zahneingriff, wobei die Außenverzahnung vorzugsweise als Schrägverzahnung aus- gebildet ist. Sie kann aber ebenso als Geradverzahnung ausgebildet sein.

Mindestens eine, vorzugsweise alle Fahrzeugachsen eines Kraftfahrzeugs weisen je- weils zwei Räder mit der erfindungsgemäßen Federbeineinrichtung auf. Vorteilhaft ist dabei die schlanke und platzsparende Anordnung der Federbeineinrichtung in der Ka- rosserie des Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinheiten mehrerer Federbeineinrichtungen sind vorzugsweise über eine Steuereinheit miteinander verbunden, die dazu vorgese- hen ist, die Ist-Niveaulage des Kraftfahrzeugs zu überwachen und zu regeln. Mithin wird dadurch die Sicherheit des Kraftfahrzeugs erhöht.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Feder- beineinrichtung,

Figur 2 eine schematische Detailschnittdarstellung einer Überlasteinrichtung der erfindungsgemäßen Federbeineinrichtung gemäß Figur 1 in einem unbe- lasteten Zustand, und

Figur 3 eine schematische Detailschnittdarstellung der Überlasteinrichtung der erfindungsgemäßen Federbeineinrichtung gemäß Figur 1 in einem be- lasteten Zustand.

Gemäß Figur 1 umfasst eine Federbeineinrichtung 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine Aktuatorvorrichtung 2 mit einer als Elektromotor ausgebildeten An- triebseinheit 12 und einer Getriebeanordnung 3 zur Betätigung einer Niveauverstell- vorrichtung 4. Die Niveauverstellvorrichtung 4 weist vorliegend eine axial unverschieb- liche Gewindespindel 5 und eine drehangetriebene, entlang der Gewindespindel 5 axial verschiebliche Gewindemutter 6 auf. Mithin ist die Niveauverstellvorrichtung 4 vorliegend als Kugelgewindetrieb ausgebildet. Die Gewindemutter 6 weist eine Au- ßenverzahnung 24 auf, die mit einem getriebenen Zahnrad 25 der Getriebeanord- nung 3 in Zahneingriff steht.

Die Gewindemutter 6 ist über ein Lagerelement 23 gegenüber einem Gehäuseele- ment 7 abgestützt, wobei am Gehäuseelement 7 eine Fahrwerksfeder 8 axial zur An- lage kommt, deren Federkraft über das Lagerelement 23 in die Gewindemutter 6 ein- geleitet wird. Durch die Betätigung der Gewindemutter 6 mittels der Antriebseinheit 12 wird die Gewindemutter 6 in eine Rotationsbewegung versetzt und windet sich dabei um die Gewindespindel 5, wodurch das Gehäuseelement 7 gleichermaßen mit verla- gert wird. Dadurch erfolgt eine Hubbewegung, bei der eine Ist-Niveaulage der Fahr- werksfeder 8 eingestellt wird. Mit anderen Worten wird ein Höhenstand des Kraftfahr- zeugs verändert und das Kraftahrzeug kann in eine gewünschte Soll-Niveaulage ge- bracht werden.

Die Gewindespindel 5 ist drehfest mit einer Adapterhülse 16 verbunden, die dazu vor- gesehen ist, ein - hier nicht dargestelltes - Dämpferrohr zur Abstützung der auf die Federbeineinrichtung 1 einwirkenden Lasten aufzunehmen. Das Dämpferrohr ist fer- ner mit einem - hier ebenfalls nicht dargestellten - Fahrzeugbauteil, beispielsweise dem Fahrwerk des Kraftfahrzeugs verbunden.

Eine Stirnseite 25 des Gehäuseelements 7 ist als Federauflage zur axialen Abstüt- zung eines Federelements 9 ausgebildet. Am Federelement 9 kommt an einem ge- genüberliegenden axialen Ende ein Kappenelement 10 zur Anlage, welches als End- anschlag ausgebildet ist und in Abhängigkeit der Federsteifigkeit des Federelements 9 axial verlagerbar ist, wobei das Federelement 9 durch eine Belastung elastisch axial komprimiert. Es ist denkbar, dass am Kappenelement 10 ferner eine Zusatzfeder zur Anlage kommt, um den Impuls auf das Kappenelement 10 zu übertragen und einen Einfederweg der Fahrwerksfeder 8 zu begrenzen.

Im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs kann es zu Impulsen kommen, die auf das Kap- penelement 10 einwirken. Diese können beispielsweise aus einem Überfahren eines Hindernisses oder einem Durchfahren eines Schlaglochs resultieren. Liegen diese re- sultierenden Lasten unterhalb eines Kraftgrenzwertes, werden die Lasten aus den Im- pulsen in das Gehäuseelement 7 weitergeleitet. Dieser Fall ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Da die aus dem Impuls resultierende Kraft aus dem Gehäuseelement 7 über das Lagerelement 23 in die Gewindemutter 6 eingeleitet wird, ist die Höhe des Kraftgrenzwerts abhängig von der durch die Niveauverstelleinrichtung 4 aufnehmbare Belastung.

Übersteigt die Belastung aus dem Impuls den Kraftgrenzwert, erfolgt eine Umleitung der Lasten über eine zwischen dem Kappenelement 10 und dem Gehäuseelement 7 angeordnete Überlasteinrichtung 11. Mit anderen Worten ist die Überlasteinrich- tung 11 dazu vorgesehen, einen Bypass zu bilden, um eine Überbelastung der Ni- veauverstellvorrichtung 4 infolge des Impulses zu verhindern. Die Funktionsweise der Überlasteinrichtung 11 ist in der Beschreibung der Figuren 2 und 3 näher erläutert.

Gemäß den Figuren 2 und 3 umfasst die Überlasteinrichtung 11 ein Hülsenelement 13 mit einem ersten radialen und ersten axialen Schenkel 13a, 13b, wobei das Fe- derelement 9 axial zwischen dem ersten radialen Schenkel 13a und einem zweiten radialen Schenkel 14a des Kappenelements 10 aufgenommen ist. Durch den auf das Kappenelement 10 wirkenden Impuls wird das Federelement 9 elastisch komprimiert, sodass das Kappenelement 10 axial in Richtung der Stirnseite 25 des Gehäuseele- ments 7 verlagert.

Der erste axiale Schenkel 13b des Hülsenelements 13 ist vorliegend als Käfig mit mehreren am Umfang verteilten Ausnehmungen 21 ausgebildet, wobei in jeder Aus- nehmung 21 je ein Wälzkörper 15 aufgenommen und geführt ist. Die Wälzkörper 15 sind jeweils durch Druckfedern 19 parallel zu einer Längsachse 20 der Federbeinein- richtung 1 vorgespannt und rollen, geführt durch die Ausnehmungen 21 am ersten axialen Schenkel 13b, an einem Laufbahnabschnitt 22 der Adapterhülse 16 ab. Mithin sind die Wälzkörper 15 radial zwischen der Adapterhülse 16 und einem zweiten axia- len Schenkel 14b des Kappenelements 10 angeordnet.

An einer Innenmantelfläche 17 des Kappenelements 10 ist eine Klemmrampe 18 aus- gebildet, an der die Wälzkörper 15 infolge einer axialen Verlagerung des Kappenele- ments 10 zur Anlage kommen, um das Kappenelement 10 mit der Adapterhülse 16 in Wirkverbindung zu bringen.

Figur 2 zeigt die Überlasteinrichtung 11 der Federbeineinrichtung 1 gemäß Figur 1 ohne Einwirkung eines Impulses bzw. mit Einwirkung eines Impulses unterhalb eines Kraftgrenzwertes. Wirkt kein Impuls oder ein Impuls unterhalb des Kraftgrenzwerts auf das Kappenelement 10 ein, wird das Kappenelement 10 nicht bzw. nur in geringem Maße axial in Richtung der Stirnseite 25 des Gehäuseelements 7 verlagert. Das Maß dieser axialen Verlagerung ist dabei abhängig von der Federsteifigkeit des Federele- ments 9 sowie der Flöhe der einwirkenden Kraft. Die Wälzkörper 15 bleiben dabei frei beweglich zwischen der Klemmrampe 18 des Kappenelements 10 und dem Lauf- bahnabschnitt 22 der Adapterhülse 16, wobei das Kappenelement 10 radial beab- standet zu den Wälzlagern 15 ist. Die Lasten aus dem Impuls werden dabei über den Kugelgewindetrieb der Niveauverstelleinrichtung 4 in das - hier nicht dargestellte - Dämpferrohr geleitet. Somit nimmt die Niveauverstelleinrichtung 4 sowohl die Lasten aus den Fahrwerksfeder 8 als auch die Lasten aus dem Impuls unterhalb des Kraft- grenzwerts auf.

Figur 3 zeigt die Überlasteinrichtung 11 bei einer Impuls-Einwirkung oberhalb des Kraftgrenzwertes. Übersteigt die Belastung aus dem Kappenelement 10 den Kraft- grenzwert, verlagert das Kappenelement 10 in Richtung des Gehäuseelements 7 rela- tiv zum Hülsenelement 13, wobei das Federelement 9 so weit komprimiert, bis die Wälzkörper 15 an der Klemmrampe 18 des Kappenelements 10 sowie an dem Lauf- bahnabschnitt 22 der Adapterhülse 16 zur Anlage kommen. Mit anderen Worten wer- den die Wälzkörper 15 in Wirkverbindung mit dem Kappenelement 10 und der Adap- terhülse 16 gebracht, wobei die Lasten aus den Impulsen nicht über den Kugelgewin- detrieb der Niveauverstelleinrichtung 4, sondern unmittelbar über die Adapterhülse 16 bzw. die Gewindespindel 5 in das - hier nicht dargestellte - Dämpferrohr weitergelei- tet werden. Dadurch wird ein Bypass realisiert, um die Niveauverstelleinrichtung 4 vor einer Überbelastung zu schützen. Somit bilden das Kappenelement 10 mit dem Hül- senelement 13 und den Wälzkörpern 15 eine Freilaufeinheit aus, die infolge einer Kraftgrenzwertüberschreitung blockiert und die einwirkenden Lasten zum Schutz des Kugelgewindetriebs um leitet. Bezuqszeichenliste

1 Federbeineinrichtung

2 Aktuatorvorrichtung

3 Getriebeanordnung

4 Niveauverstellvorrichtung

5 Gewindespindel

6 Gewindemutter

7 Gehäuseelement

8 Fahrwerksfeder

9 Federelement

10 Kappenelement

1 1 Überlasteinrichtung

12 Antriebseinheit

13 Flülsenelement

13a Erster radialer Schenkel

13b Erster axialer Schenkel

14a Zweiter radialer Schenkel

14b Zweiter axialer Schenkel

15 Wälzkörper

16 Adapterhülse

17 Innenmantelfläche

18 Klemmrampe

19 Druckfeder

20 Längsachse

21 Ausnehmung

22 Laufbahnabschnitt

23 Lagerelement

24 Außenverzahnung

25 Stirnseite

Claims

Patentansprüche

1. Federbeineinrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Aktuatorvorrich- tung (2) mit einer Antriebseinheit (12) und einer Getriebeanordnung (3) zur Betätigung einer Niveauverstellvorrichtung (4), wobei die Niveauverstellvorrichtung (4) eine axial unverschiebliche Gewindespindel (5) und eine drehangetriebene, entlang der Gewin- despindel (5) axial verschiebliche Gewindemutter (6) umfasst, wobei die Gewindemut- ter (6) zumindest mittelbar mit einem Gehäuseelement (7) verbunden ist, wobei am Gehäuseelement (7) eine Fahrwerksfeder (8) zumindest mittelbar axial abgestützt ist, die zumindest mittelbar über die Niveauverstellvorrichtung (4) höhenverstellbar ist, und wobei am Gehäuseelement (7) ferner ein Federelement (9) abgestützt ist, die ei- nen Impuls aus einem Kappenelement (10) aufnimmt und zumindest teilweise in das Gehäuseelement (7) weiterleitet,

dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauverstellvorrichtung (4) eine Überlastein- richtung (11 ) umfasst, um eine Überbelastung der Niveauverstellvorrichtung (4) infolge des Impulses zu verhindern, wobei die Überlasteinrichtung (11 ) den Impuls über einen Bypass zumindest mittelbar in ein Fahrzeugbauteil einleitet.

2. Federbeineinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Überlasteinrichtung (11 ) zwischen dem Kappen- element (10) und dem Gehäuseelement (7) angeordnet ist.

3. Federbeineinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Überlasteinrichtung (11 ) ein Flülsenelement (13) mit einem ersten radialen und ersten axialen Schenkel (13a, 13b) umfasst, wobei das Federelement (9) axial zwischen dem ersten radialen Schenkel (13a) und einem zwei- ten radialen Schenkel (14a) des Kappenelements (10) aufgenommen ist.

4. Federbeineinrichtung (1 ) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der erste axiale Schenkel (13b) des Flülsenelements (13) als Käfig ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von Wälzkörpern (15) beabstandet zueinander aufzunehmen und zu führen.

5. Federbeineinrichtung (1 ) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (5) drehtest mit einer Adapter- hülse (16) verbunden ist, die einen Laufbahnabschnitt (22) aufweist, an dem die Wälzkörper (15) der Überlasteinrichtung (11 ) abrollen.

6. Federbeineinrichtung (1 ) nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenmantelfläche (17) des Kappenele- ments (10) eine Klemmrampe (18) ausgebildet ist, an der die Wälzkörper (15) infolge einer elastischen, axialen Verlagerung des Kappenelements (10) zur Anlage kommen, um das Kappenelement (10) mit der Adapterhülse (16) in Wirkverbindung zu bringen.

7. Federbeineinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Kappenelement (10) zur Aufnahme eines Einfe- deranschlags oder einer Zusatzfeder ausgebildet ist.

8. Federbeineinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (15) über Druckfedern (19) vorge- spannt sind.