DE102011121873A1 - Storage spring for wheel suspension of vehicles, is formed by two storage spring of two spring piles, particularly laminated disk springs, which are integrated through actuating elements in force flow between drive lever and actuators - Google Patents

Abstract

The storage spring (10) is formed by two storage spring of two spring piles, particularly laminated disk springs (26,28), which are integrated through actuating elements in the force flow between a drive lever (14) and actuators (46,48). An actuating ring (32) is provided as the actuating element between the two laminated disk springs. The actuating ring engages a rotationally symmetrical cam body (36) adjustable by a carrier (34) in helical grooves (36a) by the actuators.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speicherfeder für eine Radaufhängung von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a storage spring for a suspension of motor vehicles according to the preamble of patent claim 1.

Durch die EP 2 329 970 A1 ist eine Speicherfeder für eine aktive Radaufhängung von Kraftfahrzeugen bekannt, deren Federrate der Federrate einer Tragfeder überlagerbar ist, so dass bei relativ niedrigen Stellkräften des elektrischen Stellantriebs die Gesamtfederrate veränderbar ist. Damit kann eine Niveauregulierung, ein Nick- und Wankausgleich etc. der Karosserie des Kraftfahrzeugs gesteuert werden. Die Speicherfeder ist dabei je Fahrzeugseite durch zwei in sich verschachtelte und deshalb relativ kurz bauende Drehfederstäbe gebildet, die in Fahrzeugquerrichtung angeordnet über einen Elektromotor und ein hoch übersetzendes Cyclo-Getriebe in ihrer Vorspannung entsprechend verstellbar sind und die über einen Abtriebshebel mit einem Radführungselement der Radaufhängung trieblich verbunden sind.By the EP 2 329 970 A1 is known a memory spring for an active suspension of motor vehicles, the spring rate of the spring rate of a suspension spring is superimposed, so that at relatively low actuating forces of the electric actuator, the total spring rate is variable. Thus, a level control, a pitch and roll compensation etc. of the body of the motor vehicle can be controlled. The memory spring is formed per vehicle side by two nested and therefore relatively short torsional spring rods, which are arranged in the vehicle transverse direction via an electric motor and a highly translating cyclo-transmission in their bias accordingly adjustable and driven by a driven lever with a Radführungselement the suspension are connected.

So wird in dem aus der obigen EP 2 329 970 A1 bekannten Drehsteller Federarbeit im Wechselspiel der Ein- und Ausfederbewegung des Rades aufgenommen, respektive abgegeben. Gleichzeitig ist es möglich, mittels des Elektromotors Momente zu überlagern, sprich die Drehfedern – je nach Erfordernis – aufzuziehen oder zu entspannen. Durch das Vorhandensein der Tragfeder müssen mit diesem Steller nur anteilig Stellkräfte zur Radlaständerung gestellt werden. Es findet ständig eine Überlagerung der Federkräfte aus Hauptfeder und Drehfeder statt, je nach dem wie die Fahrsituation dies erfordert und die Steuerung dies vorgibt. Am Ausgang des Drehfedersystems befindet sich eine Schwinge, an deren Ende eine Koppel angelenkt ist. Die Koppel verbindet die Schwinge mit dem Trapezlenker, welcher mit dem Rad verbunden ist. Somit können die im Steller erzeugten Drehmomente über den Lastpfad Motor, Getriebe, Drehfeder, Schwinge, Koppel, Trapezlenker, Rad letztlich als lineare Stellkräfte auf das Rad übertragen werden. Das Drehfedersystem selbst ist, wie bereits erwähnt, „geschachtelt”, und besteht im Wesentlichen aus einer in Reihe geschachtelten Rohrfeder und einem mit ihr formschlüssig oder stoffschlüssig verbundenen Vollstab im Inneren der Rohrfeder. Am Getriebeausgang angeschlossen ist zunächst eine Rohrfeder. Am Ende der Rohrfeder schließt ein Vollstab an, der jedoch innerhalb der Rohrfeder wieder zurückkehrt, den Steller durchquert und bis auf die gegenüberliegende Seite des Stellers reicht. Dort ist die Verbindungsstelle zur Drehschwinge.So in the above from the above EP 2 329 970 A1 known turntable spring work recorded in the interplay of the rebound and rebound of the wheel, respectively issued. At the same time it is possible to superimpose moments by means of the electric motor, that is to say the torsion springs - as required - to wind or relax. Due to the presence of the suspension spring only proportional work forces must be made to change the wheel load with this controller. There is always a superposition of the spring forces of main spring and torsion spring, depending on how the driving situation requires this and the control pretends. At the output of the torsion spring system is a rocker, at the end of a coupling is articulated. The coupling connects the rocker with the trapezoidal link, which is connected to the wheel. Thus, the torques generated in the actuator can be transmitted via the load path engine, transmission, torsion spring, rocker, coupling, trapezoidal link, wheel ultimately as linear actuating forces on the wheel. The torsion spring system itself is, as already mentioned, "nested", and consists essentially of a nested row spring and a positive or cohesively connected solid rod in the interior of the Bourdon tube. First connected to the transmission output is a Bourdon tube. At the end of the Bourdon tube connects to a solid rod, which, however, returns inside the Bourdon tube, passes through the actuator and extends to the opposite side of the actuator. There is the connection point to the swingarm.

Problematisch an diesem Drehfedersystem ist jedoch, dass es in die Länge baut. Das heißt, das Drehfedersystem ist zwar sehr schlank, aber – obwohl geschachtelt – lang. Dabei ist es so, dass sich die Torsionsfederenden bereits mit minimalem Abstand in Fahrzeugmitte treffen.The problem with this torsion spring system, however, is that it builds in length. That said, the torsion spring system is very slim, but - although nested - long. It is the case that the torsion spring ends meet at a minimum distance in the middle of the vehicle.

Muss nun die Federrate der Speicherfeder verändert werden, bedeutet dies, dass in der Regel nicht nur die Durchmesser, sondern auch die Längen der Torsionsfedern angepasst werden müssen. Dies gelänge nur in dem Fall, wenn es um deren Verkürzungen geht. Müssen die Torsionsabschnitte jedoch verlängert werden, so ist einzusehen, dass dies nicht möglich ist.If now the spring rate of the storage spring has to be changed, this means that not only the diameters, but also the lengths of the torsion springs have to be adjusted as a rule. This would only be the case when it comes to their shortening. However, if the torsion sections have to be extended, then it can be seen that this is not possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Speicherfeder der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich besonders kompakt aufgebaut ist und eine günstige Anpassung an die geforderten Federeigenschaften ermöglicht.The object of the invention is to propose a memory spring of the generic type, which is structurally very compact and allows a favorable adaptation to the required spring properties.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is solved by the features of patent claim 1. Advantageous and particularly expedient developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass im obigen Stand der Technik das Drehfedersystem wegen seiner Baulänge in der Fahrzeugquerrichtung zu Packageproblemen führt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Speicherfeder durch zwei Tellerfederpakete gebildet ist, die über Stellelemente in den Kraftfluss zwischen dem Abtriebshebel und dem Stellantrieb integriert sind. Nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag sind keine Drehfederstäbe in ausreichender Länge erforderlich, um eine gewünschte Federrate zu verwirklichen. Die Tellerfederpakete können im Durchmesser und in ihrer Anzahl bei baulich sehr kompakter Anordnung beliebig symmetrisch oder asymmetrisch ausgelegt und durch entsprechende Vorspannung in ihrer Federkennlinie angepasst sein.The invention is based on the fact that in the above prior art, the torsion spring system due to its length in the vehicle transverse direction leads to package problems. According to the invention it is proposed that the storage spring is formed by two plate spring packets, which are integrated via adjusting elements in the power flow between the output lever and the actuator. According to the proposal of the invention no torsion spring rods are required in sufficient length to realize a desired spring rate. The disc spring assemblies can be arbitrarily designed symmetrically or asymmetrically in diameter and in number in structurally very compact arrangement and adapted by appropriate bias in their spring characteristic.

Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß das geschachtelte Torsionsfedersystem durch beiderseitig wirkende Tellerfederpakete ersetzt. Diese Tellerfederpakete sind im Inneren des Stellers angeordnet und werden mittels Kurvenkörper verstellt. Die Torsionsstäbe können entfallen. Damit baut der Steller kürzer, und zwar mit minimal größerem Durchmesser. Je nach erforderlicher Stellbewegung, das heißt Drehrichtung, wird entweder das eine oder andere Tellerfederpaket gespannt. Das Kernstück ist der Kurvenkörper, welcher vier Schraubennuten auf seiner Mantelfläche unter 45° zur Zylinder-Drehachse besitzt. In die Schraubennuten greifen Kurvenrollen, die Drehbewegung wird in eine Längsbewegung umgesetzt, respektive umgekehrt. Das System arbeitet „reversibel”, das heißt sowohl bei einer Stellbewegung, welche vom Stellantrieb ausgeht, als auch von einer Stellbewegung, welche von der Fahrbahn ausgeht. Das Speicherfedersystem wird in beiden Fällen ebenso aufgezogen, wie dies bei Verwendung des Drehfedersystems der Fall ist. Der Antrieb erfolgt über Elektromotor, Harmonic-Drive-Getriebe, wahlweise Planetengetriebe oder Cyclo-Getriebe, weiter über Kugelgewindetrieb auf den Kurvenkörper, welcher dann die Tellerfedern aufzieht.In other words, according to the invention, the nested torsion spring system is replaced by bilaterally acting plate spring packets. These disc spring assemblies are arranged inside the actuator and are adjusted by means of cam. The torsion bars can be omitted. Thus, the actuator builds shorter, and with a slightly larger diameter. Depending on the required adjusting movement, that is, the direction of rotation, either one or the other plate spring package is tensioned. The centerpiece is the cam body, which has four helical grooves on its lateral surface at 45 ° to the cylinder axis of rotation. Cam rollers engage in the helical grooves, the rotary motion is converted into a longitudinal movement, and vice versa. The system works "reversibly", that is to say both in the case of an actuating movement, which starts from the actuator, and also by an actuating movement, which starts from the roadway. The memory spring system will work in both Cases also raised, as is the case when using the torsion spring system. The drive takes place via electric motor, harmonic drive gear, optional planetary gear or Cyclo gear, further ball screw on the cam body, which then raises the disc springs.

Nachfolgend werden die bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung nochmals im Einzelnen hervorgehoben:
So kann als Stellelement ein zwischen den beiden Tellerfederpaketen angeordneter Stellring vorgesehen sein, der über Mitnehmer in Schraubnuten eines über den Stellantrieb verstellbaren, rotationssymmetrischen Kurvenkörpers eingreift. Daraus resultiert eine sehr robuste und doch präzise Beaufschlagung der Tellerfedern bzw. Einstellung der Federrate über den Stellantrieb.In the following, the preferred developments of the invention are highlighted again in detail:
Thus, an adjusting ring arranged between the two disc spring assemblies can be provided as an adjusting element which engages via drivers in screw grooves of an adjustable via the actuator, rotationally symmetric cam. This results in a very robust yet precise loading of the disc springs or adjustment of the spring rate via the actuator.

Der Steigungswinkel der Schraubennuten sollte idealerweise zwischen 30° und 60° betragen und es können zur Erzielung einer leichtgängigen Verstellung auf den Mitnehmern Rollen gelagert sein, die mit den Schraubnuten entsprechend zusammenwirken.The pitch angle of the helical grooves should ideally be between 30 ° and 60 °, and it can be stored to achieve a smooth adjustment on the drivers rollers, which interact with the screw grooves accordingly.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann ferner der Stellring unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar in einem die Tellerfederpakete aufnehmenden, trommelförmigen Gehäuse des Abtriebshebels angeordnet und mit diesem in einem umgebenden Gehäuse des Stellantriebs drehbar gelagert sein, woraus sich insbesondere montagetechnische Vorteile ergeben.In a preferred embodiment of the invention, furthermore, the adjusting ring can be arranged non-rotatably, but axially displaceable in a drum-shaped housing of the output lever receiving the disc spring assemblies and rotatably mounted therewith in a surrounding housing of the actuator, resulting in particular montage technical advantages.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Kurvenkörper mit einer unverdrehbar geführten Kugelmutter eines Kugelgewindetriebs fest verbunden ist, deren Gewindespindel über ein hoch übersetzendes Getriebe und einen Elektromotor angetrieben ist. Ein derartiger Kugelgewindetrieb kann bei geringen Reibungsverlusten hohe Stellkräfte übertragen und ist baulich besonders günstig innerhalb der Tellerfederpakete positionierbar. Dabei können der Stellring und die Tellerfederpakete um den Kurvenkörper herum angeordnet sein, wobei die Mitnehmer radial nach innen in die Schraubnuten einragen.Furthermore, it is proposed that the cam body is fixedly connected to a non-rotatably guided ball nut of a ball screw whose threaded spindle is driven by a high-speed gear and an electric motor. Such a ball screw can transmit high actuating forces with low friction losses and is structurally particularly favorable positioned within the disc spring assemblies. In this case, the adjusting ring and the plate spring assemblies may be arranged around the cam body, wherein the drivers protrude radially inwardly into the screw grooves.

Wie bereits oben erwähnt, kann der Stellring zwar längsverschieblich, jedoch unverdrehbar in dem trommelförmigen Gehäuse des Abtriebshebels geführt sein. Auf diese Weise können im Stellbetrieb vorteilhaft Relativ-Drehbewegungen zwischen dem Stellring und dem trommelförmigen Gehäuse vermieden werden. Derartige Relativ-Drehbewegungen würden zu nachteiligen Reibungsverlusten beziehungsweise zu einer Verringerung der Stellmomente führen. Im Falle solcher Relativ-Drehbewegungen zwischen dem Stellring und dem trommelförmigen Gehäuse des Abtriebshebels müssten zur Minimierung von Reibungsverlusten bzw. Verringerung der Stellmomente die Tellerfederpakete mit dem Stellring zum Beispiel zwischen Axialwälzlagern innerhalb des trommelförmigen Gehäuses eingespannt sein.As already mentioned above, the adjusting ring can indeed be guided longitudinally displaceable, but non-rotatable in the drum-shaped housing of the output lever. In this way, relative rotational movements between the adjusting ring and the drum-shaped housing can advantageously be avoided in the actuating mode. Such relative rotational movements would lead to adverse friction losses or to a reduction of the control moments. In the case of such relative rotational movements between the adjusting ring and the drum-shaped housing of the output lever would need to be clamped between the Axialwälzlagern within the drum-shaped housing to minimize friction losses or reduction of control moments, the cup spring assemblies with the collar.

Das hoch übersetzende, auf die Gewindespindel des Kugelgewindetriebs abtreibende Getriebe kann baulich kompakt und fertigungstechnisch günstig innerhalb eines Gehäuseflansches des Gehäuses des Stellantriebs angeordnet sein, an dem zudem der antreibende Elektromotor befestigt ist.The highly translating, abortive on the threaded spindle of the ball screw gearbox can be structurally compact and low in terms of production within a housing flange of the housing of the actuator to which also the driving electric motor is attached.

Ferner können an dem Gehäuseflansch in das Gehäuse axial einragende Führungsstifte angeordnet sein, die in einer montagegünstigen Steckverbindung die Kugelmutter des Kugelgewindetriebs unverdrehbar führen. Alternativ dazu können auch Kugelbüchsen (linear) zum Einsatz kommen.Furthermore, axially projecting guide pins can be arranged on the housing flange in the housing, which guide the ball nut of the ball screw non-rotatably in a low-mounting plug-in connection. Alternatively, ball bushes (linear) can be used.

Schließlich kann das hoch übersetzende Getriebe ein Harmonic-Drive-Getriebe sein, mit dem zum Beispiel ein Übersetzungsverhältnis von > 100 bei kompakten Abmaßen herstellbar ist. Das hoch übersetzende Getriebe könnte gegebenenfalls aber auch durch ein Zykloidgetriebe oder ein Planetengetriebe mit gegebenenfalls im Elektromotor integrierter Bremse gebildet sein.Finally, the high-ratio transmission can be a harmonic drive, with which, for example, a transmission ratio of> 100 can be produced with compact dimensions. However, if necessary, the highly translating gear could also be formed by a cycloidal gear or a planetary gear with optionally integrated brake in the electric motor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 und 2 jeweils einen Längsschnitt durch einen Drehsteller mit Speicherfeder für eine Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, mit zwei in den Kraftfluss zwischen einem Abtriebshebel und einem Stellantrieb eingeschalteten Tellerfederpaketen, einem diese beaufschlagenden Stellring und einem dazwischen geschalteten Kugelgewindetrieb; und 1 and 2 in each case a longitudinal section through a turntable with memory spring for a suspension of motor vehicles, with two in the power flow between a driven lever and an actuator switched cup spring packs, this acted upon adjusting ring and an interposed ball screw; and

3 in ebenfalls raumbildlicher Einzeldarstellung den Abtriebshebel, den Kurvenkörper mit den eingearbeiteten Schraubnuten und die mit dem Harmonic-Drive-Getriebe verbundene Gewindespindel des Kugelgewindetriebs der Speicherfeder. 3 in likewise three-dimensional detail representation of the output lever, the cam body with the incorporated Schraubnuten and associated with the harmonic drive gear screw of the ball screw of the accumulator spring.

Die 1 und 2 zeigen eine Baueinheit 10 aus Speicherfeder und Stellantrieb für eine aktive Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, mit einem am Aufbau des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) zu befestigenden, zylinderförmigen Gehäuse 12 und einem Abtriebshebel 14, der trieblich zunächst mit einer Koppel, und letztlich mit einem Radführungselement der Radaufhängung, zum Beispiel einem Querlenker, verbunden ist. Die Drehachse 16 der Baueinheit 10 ist in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet.The 1 and 2 show a structural unit 10 of memory spring and actuator for an active suspension of motor vehicles, with a on the structure of the motor vehicle (not shown) to be fastened, cylindrical housing 12 and an output lever 14 Initially, the drive is connected to a coupling, and ultimately to a wheel suspension element of the suspension, for example a wishbone. The rotation axis 16 the building unit 10 is aligned in the vehicle transverse direction.

Der Abtriebshebel 14 ist auf einem Wellenstummel 18 eines inneren, trommelförmigen Gehäuses 20 befestigt. Der Wellenstummel 18 und das einen ringförmigen Deckel 22 tragende Gehäuse 20 sind in dem zylinderförmigen Gehäuse 12 über zwei Wälzlager 24 wie ersichtlich drehbar gelagert, wobei das eine Wälzlager 24 in die Stirnwand 12a und das andere Wälzlager 24 in die Umfangswand 12b des Gehäuses 12 eingesetzt sind.The output lever 14 is on a stub shaft 18 an inner, drum-shaped housing 20 attached. The stub shaft 18 and the one annular lid 22 carrying housing 20 are in the cylindrical housing 12 over two rolling bearings 24 as shown rotatably mounted, which is a rolling bearing 24 in the front wall 12a and the other rolling bearing 24 in the peripheral wall 12b of the housing 12 are used.

Innerhalb des trommelförmigen Gehäuses 20 sind zwei Tellerfederpakete 26, 28 angeordnet, die jeweils aus mehreren, wie ersichtlich geschichteten Tellerfedern bestehen und die sich mit einer definierten Vorspannung an der an den Wellenstummel 18 angrenzenden Stirnwand 20a und an dem gegenüberliegenden Deckel 22 des Gehäuses 20 abstützen.Inside the drum-shaped housing 20 are two disc spring packages 26 . 28 arranged, each consisting of several, as shown stacked disc springs and with a defined bias to the stub shaft 18 adjacent end wall 20a and on the opposite lid 22 of the housing 20 support.

Zwischen den beiden Tellerfederpaketen 26, 28 ist ein Stellring 32 eingespannt, der mehrere, umfangsverteilte und radial nach innen ragende Mitnehmer 34 aufweist, die an ihren Enden Rollen 34b aufweisen. Die Mitnehmer 34 sind durch Lagerbolzen 34a gebildet, die in korrespondierenden Bohrungen des Stellrings 32 drehfest gelagert sind. Auf den drehfest gelagerten Lagerbolzen 34a sind jeweils die Rollen 34b drehbar gelagert. Diese können beispielsweise aus Bronze oder aus einem Sintermetall hergestellt sein. Gegebenenfalls können die Rollen 34b nadelgelagert sein.Between the two plate spring packages 26 . 28 is a collar 32 clamped, the several, circumferentially distributed and radially inwardly projecting driver 34 which rolls at their ends 34b exhibit. The drivers 34 are by bearing bolts 34a formed in corresponding holes of the adjusting ring 32 are rotatably mounted. On the non-rotatably mounted bearing pin 34a are each the roles 34b rotatably mounted. These can be made, for example, of bronze or of a sintered metal. If necessary, the roles 34b be needle bearing.

Der Stellring 32 ist an seinem Außenumfang mit einer Verzahnung (oder Stegen) versehen, die mit in den Innenumfang des Gehäuses 20 eingearbeiteten Längsnuten 20b zusammenwirken. Der Stellring 32 ist demgemäss unverdrehbar, aber längsverschieblich in dem Gehäuse 20 geführt.The collar 32 is provided on its outer periphery with a toothing (or webs), which with in the inner circumference of the housing 20 incorporated longitudinal grooves 20b interact. The collar 32 is accordingly non-rotatable, but longitudinally displaceable in the housing 20 guided.

Innerhalb der Tellerfederpakete 26, 28 und des Stellrings 32 ist ein zylinderförmiger, rotationssymmetrischer Kurvenkörper 36 angeordnet, der entsprechend der Anzahl der Mitnehmer 34 (zum Beispiel vier) umfangsversetzte Schraubnuten 36a aufweist, in die die Rollen 34b der Mitnehmer 34 einragen bzw. in diesen geführt sind.Inside the plate spring packages 26 . 28 and the adjusting ring 32 is a cylindrical, rotationally symmetric cam 36 arranged according to the number of drivers 34 (For example, four) circumferentially offset screws 36a in which the rollers 34b the driver 34 question or are led in this.

Die Schraubnuten 36a (vgl. 3) weisen einen Steigungswinkel α von nahezu 45° gegenüber einer Rotationsebene der Drehachse 16 auf. Daraus resultiert, dass bei einer Längsverschiebung des Kurvenkörpers 36 über die Mitnehmer 34 dem Stellring 32 und mit diesem dem Gehäuse 20 und dem Abtriebshebel 14 eine Drehbewegung je nach Verschieberichtung aufgeprägt wird. Gleichzeitig werden die Tellerfederpakete 26, 28 aufgezogen, respektive entspannt.The screw grooves 36a (see. 3 ) have a pitch angle α of almost 45 ° with respect to a plane of rotation of the axis of rotation 16 on. As a result, during a longitudinal displacement of the cam body 36 about the drivers 34 the collar 32 and with this the housing 20 and the output lever 14 a rotational movement is impressed depending on the direction of displacement. At the same time the plate spring packages 26 . 28 raised, respectively relaxed.

Der Kurvenkörper 36 ist einteilig mit einer Kugelgewindemutter 38 ausgeführt, die über mehrere Kugeln auf einer Gewindespindel 40 eines Kugelgewindetriebs 42 gelagert ist. Die Kugelgewindemutter 38 ist dabei über wenigstens zwei Führungsstifte 44 unverdrehbar, aber axial verstellbar geführt, wobei die Führungsstifte 44 parallel zur Drehachse 16 ausgerichtet in entsprechende Bohrungen (ohne Bezugszeichen) in eine radiale Verbindungswand zwischen Kurvenkörper 36 und Kugelgewindemutter 38 einragen und an einem Gehäuseflansch 12c des Gehäuses 12 befestigt sind.The cam body 36 is one-piece with a ball screw nut 38 Running over several balls on a threaded spindle 40 a ball screw 42 is stored. The ball screw nut 38 is about at least two guide pins 44 non-rotatable, but axially adjustable, with the guide pins 44 parallel to the axis of rotation 16 aligned in corresponding holes (without reference numeral) in a radial connecting wall between cam body 36 and ball screw nut 38 protrude and on a housing flange 12c of the housing 12 are attached.

Die Gewindespindel 40 des Kugelgewindetriebs 42 wird über ein an sich bekanntes Harmonic-Drive-Getriebe 46 und einen an den Gehäuseflansch 12c angeschraubten Elektromotor 48 angetrieben.The threaded spindle 40 of the ball screw 42 is a well-known harmonic drive transmission 46 and one to the housing flange 12c screwed electric motor 48 driven.

Das Harmonic-Drive-Getriebe 46 weist einen von dem Elektromotor 48 angetriebenen Exzenter 50 (wave generator), ein flexibles, außenverzahntes sowie verformbares Antriebsrad 52 (flexspline) und ein gehäusefestes, innenverzahntes Hohlrad 54 auf. Das Antriebsrad 52 treibt auf die Gewindespindel 40 mit einem Übersetzungsverhältnis von zum Beispiel 100 ab. Der Aufbau und die Funktion von Harmonic-Drive-Getrieben ist bekannt, so dass hier auf eine weitere Erläuterung verzichtet werden kann.The Harmonic Drive transmission 46 has one of the electric motor 48 driven eccentric 50 (wave generator), a flexible, externally toothed and deformable drive wheel 52 (flexspline) and a housing-fixed, internally toothed ring gear 54 on. The drive wheel 52 drives on the threaded spindle 40 with a gear ratio of, for example, 100 off. The structure and function of harmonic drive gears is known, so that can be dispensed with a further explanation here.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ragt der Gehäuseflansch 12c mit einem Nabenabschnitt 12d in die Umfangswand 12b des Gehäuses 12 ein und umschließt unmittelbar das Harmonic-Drive-Getriebe 46 und einen die Gewindespindel 40 trieblich mit dem Antriebsrad 52 verbindenden Zwischenflansch 56, während der Elektromotor 48 an dem Gehäuseflansch 12c über eine nicht dargestellte Schraubverbindung befestigt ist.How out 1 can be seen, the housing flange protrudes 12c with a hub section 12d in the peripheral wall 12b of the housing 12 and immediately encloses the Harmonic Drive gearbox 46 and one the threaded spindle 40 drove with the drive wheel 52 connecting intermediate flange 56 while the electric motor 48 on the housing flange 12c is fastened via a screw connection, not shown.

Die dargestellte Speicherfeder 26, 28 mit Stellantrieb 48, 46, 42 wirkt reversibel, das heißt, dass eine Veränderung der Federrate sowohl über den Stellantrieb als auch über den Abtriebshebel 14 eingeleitet und bewirkt wird.The illustrated memory spring 26 . 28 with actuator 48 . 46 . 42 acts reversible, that is, a change in the spring rate both via the actuator and via the output lever 14 initiated and effected.

Die Funktion des Drehfedersystems wird anhand der folgenden Fallunterscheidung erläutert:
Im ersten Fall erfolgt die Verstellung über den Elektromotor 48 und das Harmonic-Drive-Getriebe 46, wodurch eine aktive Stellbewegung auf das Fahrzeugrad ausgeübt wird. Dadurch wird der nicht dargestellten Tragfeder der Radaufhängung eine korrigierende Federrate in Plus- oder Minusrichtung überlagert. Hierzu wird zum Beispiel über ein elektronisches Stabilitätsprogramm nach Maßgabe fahrdynamischer oder statischer Betriebsdaten der Elektromotor 48 in der einen oder anderen Drehrichtung angesteuert und verstellt dieser hoch übersetzt durch das Harmonic-Drive-Getriebe 46 und den Kugelgewindetrieb 42 den Kurvenkörper 36 in der einen oder anderen Längsrichtung. Hierzu wird zunächst die Elektromotor-Drehzahl durch das Harmonic-Drive-Getriebe 46 reduziert. Alternativ zum gezeigten Harmonic-Drive-Getriebe 46 kann auf ein Planetengetriebe, ein Cyklo-Getriebe oder dergleichen verwendet werden. Die langsamere Drehung wird weitergeleitet auf die Gewindespindel 40 des Kugelgewindetriebes 42. Die Gewindespindel 40 bewegt die über die Führungsstifte 44 relativ zum Gehäuse 12 drehgesicherte Kugelgewindemutter 38 axial, und zwar je nach Drehrichtung in den Figuren entweder nach links oder nach rechts. Die Kugelgewindemutter 38 ist gleichzeitig als Kurvenkörper 36 ausgebildet. Das heißt, dass die Kugelgewindemutter 38 an ihren äußeren Zylindermantelflächen die vier Schraubnuten 36a besitzt, die jeweils einen Winkel von 46° mit der Zylinderachse bilden. In jeder dieser Schraubnuten 36a greifen die um ihre Drehachse drehbaren Kurvenrollen 34b ein, die trieblich fest mit dem Stellring 32 verbunden sind.The function of the torsion spring system is explained by the following case distinction:
In the first case, the adjustment takes place via the electric motor 48 and the harmonic drive transmission 46 , whereby an active adjusting movement is exerted on the vehicle. As a result, the suspension spring, not shown, of the suspension is superimposed on a correcting spring rate in the plus or minus directions. For this purpose, for example, via an electronic stability program in accordance with dynamic driving or static operating data of the electric motor 48 driven in one direction or the other and adjusted this highly translated by the harmonic drive transmission 46 and the ball screw 42 the cam body 36 in one or the other longitudinal direction. For this purpose, first the electric motor speed through the harmonic drive transmission 46 reduced. Alternative to the harmonic drive shown 46 can on a planetary gear, a Cyklo gear or the like can be used. The slower rotation is passed on to the threaded spindle 40 of the ball screw 42 , The threaded spindle 40 moves over the guide pins 44 relative to the housing 12 non-rotating ball screw nut 38 axially, depending on the direction of rotation in the figures either to the left or to the right. The ball screw nut 38 is at the same time as a curve body 36 educated. That is, the ball screw nut 38 on its outer cylinder jacket surfaces, the four screw grooves 36a each having an angle of 46 ° with the cylinder axis. In each of these screw grooves 36a engage the rotating around its axis of rotation cam rollers 34b one drove firmly with the collar 32 are connected.

Durch die Axialbewegung der Kugelgewindemutter 38 – und damit der Kurvenabschnitte – erfolgt zusammen mit dieser Verschiebung eine „Schraubbewegung” des Stellringes 32 um die Kugelgewindemutter 38. Da der Stellring 32 mit den gehäuseseitigen Längsnuten 20b über eine Nut/Federkombination drehfest mit dem Gehäuse 20 verbunden, nicht aber axial gefesselt ist, erfolgt sowohl eine Drehung des Gehäuses 20 als auch gleichzeitig das Aufziehen des entsprechenden Tellerfederpaketes. Das Tellerfederpaket wirkt also elastisch zwischen Radkräften und Antriebsmoment des Elektromotors 48. Entsprechend dem Kräftegleichgewicht wird sich ein bestimmtes Maß der Tellerfedersäule einstellen. Je nach fahrdynamischem Erfordernis wird entsprechend geregelt.Due to the axial movement of the ball screw nut 38 - And thus the curve sections - takes place together with this shift a "screwing" of the adjusting ring 32 around the ball screw nut 38 , Because the collar 32 with the housing-side longitudinal grooves 20b via a groove / spring combination against rotation with the housing 20 connected, but not tied up axially, both rotation of the housing takes place 20 and at the same time the mounting of the corresponding plate spring package. The disc spring assembly thus acts elastically between wheel forces and drive torque of the electric motor 48 , According to the equilibrium of forces, a certain amount of the diaphragm spring column will adjust. Depending on the driving dynamics requirement is regulated accordingly.

Im folgenden zweiten Fall erfolgt die Verstellung nicht über den Elektromotor 48 und dem Harmonic-Drive-Getriebe 46, sondern vielmehr bei blockiertem Elektromotor 48 beziehungsweise Harmonic-Drive-Getriebe 46, das heißt es erfolgt eine Rückstellung von der Fahrbahn beziehungsweise dem Fahrzeugrad. Der Kraftfluss tritt daher in der umgekehrten Richtung auf. In diesem Fall wirkt das Tellerfederpaket 26, 28 ebenso als ein elastisches Zwischenglied, also als Speicherfeder. Als Momentenaufnahme wirken in diesem Fall der blockierte Elektromotor 48 und damit das Harmonic-Drive-Getriebe 46.In the following second case, the adjustment does not take place via the electric motor 48 and the harmonic drive transmission 46 but rather with blocked electric motor 48 or harmonic drive transmission 46 , that is, there is a provision of the road or the vehicle. The power flow therefore occurs in the reverse direction. In this case, the cup spring package acts 26 . 28 as well as an elastic intermediate member, so as a memory spring. As torque absorption act in this case, the blocked electric motor 48 and thus the harmonic drive transmission 46 ,

Der Abtriebshebel 14 wird in diesem Fall, je nach dem ob das Fahrzeugrad ein- oder ausfedert, in die entsprechende Drehung versetzt. Der Drehsinn, das heißt Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn, ist für die nachfolgende Beschreibung ohne Bedeutung. Sobald sich daher der Abtriebshebel 14 dreht, erfolgt auch bewegungsgekoppelt eine Drehung des Gehäuses 20. Da der Stellring 32 und das Gehäuse 20 zwar drehfest verbunden, nicht jedoch axial gefesselt sind, ergibt sich der folgende Sachverhalt: Der Stellring 32 „schraubt” um die feststehende Kugelgewindemutter 38, die gleichzeitig als Kurvenkörper 36 ausgeführt ist, und die oben erwähnten Schraubnuten 36a aufweist. Aus dieser Schraubbewegung resultiert letztlich die Tatsache, dass das betreffende Tellerfederpaket aufgezogen wird.The output lever 14 In this case, depending on whether the vehicle wheel springs in or springs out, put into the appropriate rotation. The direction of rotation, ie clockwise or counterclockwise, is irrelevant for the following description. Therefore, as soon as the output lever 14 rotates, is also motion coupled a rotation of the housing 20 , Because the collar 32 and the case 20 Although rotatably connected, but not tied axially, resulting in the following facts: The collar 32 "Screws" around the fixed ball screw nut 38 , at the same time as a curve body 36 is executed, and the above-mentioned Schraubnuten 36a having. From this screwing ultimately results in the fact that the disc spring package in question is raised.

Es versteht sich von selbst, dass es sich tatsächlich um ein ständiges Wechselspiel zwischen den Vorgaben der Fahrzeugsteuerung und den Rückwirkungen aus der Fahrbahnbeschaffenheit sowie fahrdynamischen Effekten handelt. In den seltensten Fällen liegen quasi statische Zustände vor. Mann kann deshalb davon ausgehen, dass die oben erwähnten Idealfälle jeweils in Kombination wechselweise ineinander übergehen.It goes without saying that it is indeed a constant interplay between the requirements of the vehicle control and the repercussions from the road condition and driving dynamics effects. In the rarest cases, quasi-static states exist. Man can therefore assume that the above-mentioned ideal cases in each case alternately merge into each other.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.The invention is not limited to the illustrated embodiment.

Beispielsweise könnte anstelle des Harmonic-Drive-Getriebes 46 auch ein Zykloidgetriebe oder ein hoch übersetztes Planetengetriebe eingesetzt sein, gegebenenfalls in Verbindung mit einer ansteuerbaren Bremseinrichtung im Elektromotor 48.For example, instead of the harmonic drive transmission 46 also be used a cycloidal gear or a highly geared planetary gear, optionally in conjunction with a controllable braking device in the electric motor 48 ,

Die Tellerfederpakete 26, 28 können symmetrisch mit gleichen Federraten über den Verstellweg oder unsymmetrisch wirkend ausgelegt sein.The plate spring packages 26 . 28 can be designed symmetrically with the same spring rates on the adjustment or unbalanced acting.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• EP 2329970 A1 [0002, 0003] EP 2329970 A1 [0002, 0003]

Claims (10)

Speicherfeder für eine Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, wobei die Radaufhängung eine Tragfeder und eine über einen Abtriebshebel auf ein Radaufhängungselement wirkende Speicherfeder aufweist, deren Federrate über einen Stellantrieb veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherfeder durch zwei Federpakete, insbesondere Tellerfederpakete (26, 28), gebildet ist, die über Stellelemente (32, 34, 36) in den Kraftfluss zwischen dem Abtriebshebel (14) und dem Stellantrieb (46, 48) integriert sind.Memory spring for a suspension of motor vehicles, wherein the suspension has a suspension spring and an output lever acting on a suspension element storage spring whose spring rate is variable via an actuator, characterized in that the storage spring by two spring assemblies, in particular plate spring assemblies ( 26 . 28 ) is formed, which via control elements ( 32 . 34 . 36 ) in the power flow between the output lever ( 14 ) and the actuator ( 46 . 48 ) are integrated. Speicherfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellelement ein zwischen den beiden Tellerfederpaketen (26, 28) angeordneter Stellring (32) vorgesehen ist, der über Mitnehmer (34) in Schraubnuten (36a) eines über den Stellantrieb (46, 48) verstellbaren, rotationssymmetrischen Kurvenkörpers (36) eingreift.Memory spring according to claim 1, characterized in that as an adjusting element between the two plate spring packets ( 26 . 28 ) arranged adjusting ring ( 32 ) is provided, the driver ( 34 ) in screw grooves ( 36a ) one via the actuator ( 46 . 48 ) adjustable, rotationally symmetric cam ( 36 ) intervenes. Speicherfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel (α) der Schraubnuten (36a) etwa 45° beträgt.Memory spring according to claim 2, characterized in that the pitch angle (α) of the screw ( 36a ) is about 45 °. Speicherfeder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Mitnehmern (34) Rollen (34b) gelagert sind, die mit den Schraubnuten (36a) entsprechend zusammenwirken.Memory spring according to claim 2 or 3, characterized in that on the drivers ( 34 ) Roll ( 34b ) are mounted, which with the screw ( 36a ) work together accordingly. Speicherfeder nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring (32) unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar in einem die Tellerfederpakete (26, 28) aufnehmenden, trommelförmigen Gehäuse (20) des Abtriebshebels (14) angeordnet und mit diesem in einem umgebenden Gehäuse (12) des Stellantriebs (46, 48) drehbar gelagert ist.Memory spring according to one of claims 2, 3 or 4, characterized in that the adjusting ring ( 32 ) non-rotatable, but axially displaceable in one of the disc spring assemblies ( 26 . 28 ), drum-shaped housing ( 20 ) of the output lever ( 14 ) and with this in a surrounding housing ( 12 ) of the actuator ( 46 . 48 ) is rotatably mounted. Speicherfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenkörper (36) mit einer unverdrehbar geführten Kugelgewindemutter (38) eines Kugelgewindetriebs (42) fest verbunden ist, deren Gewindespindel (40) über ein hoch übersetzendes Getriebe (46) und einen Elektromotor (48) angetrieben ist.Memory spring according to one of the preceding claims, characterized in that the cam body ( 36 ) with a non-rotatably guided ball screw nut ( 38 ) of a ball screw ( 42 ), whose threaded spindle ( 40 ) via a high-ratio transmission ( 46 ) and an electric motor ( 48 ) is driven. Speicherfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring (32) und die Tellerfederpakete (26, 28) um den Kurvenkörper (36) herum angeordnet sind, und dass die Mitnehmer (34) radial nach innen ragend in die Schraubnuten (36a) einragen.Memory spring according to claim 6, characterized in that the adjusting ring ( 32 ) and the plate spring packages ( 26 . 28 ) around the cam ( 36 ) are arranged around, and that the drivers ( 34 radially inwardly projecting into the screw grooves ( 36a ) protrude. Speicherfeder nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das hoch übersetzende, auf die Gewindespindel (40) des Kugelgewindetriebs (42) abtreibende Getriebe (46) innerhalb eines Gehäuseflansches (12c, 12d) des Gehäuses (12) des Stellantriebs (46, 48) angeordnet ist, an dem der antreibende Elektromotor (48) befestigt ist.Memory spring according to one of claims 6 or 7, characterized in that the highly translatable, on the threaded spindle ( 40 ) of the ball screw ( 42 ) abusive transmissions ( 46 ) within a housing flange ( 12c . 12d ) of the housing ( 12 ) of the actuator ( 46 . 48 ) is arranged, on which the driving electric motor ( 48 ) is attached. Speicherfeder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuseflansch (12c, 12d) in das Gehäuse (12b) axial einragende Führungsstifte (44) angeordnet sind, die die Kugelgewindemutter (38) des Kugelgewindetriebs (42) und den Kurvenkörper (36) unverdrehbar führen.Memory spring according to claim 8, characterized in that on the housing flange ( 12c . 12d ) in the housing ( 12b ) axially projecting guide pins ( 44 ) are arranged, which the ball screw nut ( 38 ) of the ball screw ( 42 ) and the cam body ( 36 ) run unrotatable. Speicherfeder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hoch übersetzende Getriebe ein Harmonic-Drive-Getriebe (46) ist.Memory spring according to one or more of the preceding claims, characterized in that the high-ratio transmission, a harmonic drive transmission ( 46 ).

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