DE10345987B4

DE10345987B4 - Feder-Dämpfer-Anordnung mit Niveauverstellung

Info

Publication number: DE10345987B4
Application number: DE10345987.1A
Authority: DE
Inventors: Andre Huk
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2023-10-03
Also published as: DE10345987A1

Abstract

Feder-Dämpfer-Anordnung mit Niveauverstellung, umfassend: – einen Schwingungsdämpfer (2), – eine Federanordnung (3), die parallel zu dem Schwingungsdämpfer (2) geschaltet ist und zwei Federn (6, 18) aufweist, – einen axial verstellbaren Federteller (8), der eine Zentralöffnung (10) mit einem Innengewindeabschnitt (13) aufweist und an dem sich die Federanordnung (3) abstützt, indem die zwei Federn (6, 18) beiderseits an dem Federteller (8) angreifen, – eine Spindel (11), welche mit dem Innengewindeabschnitt (13) in Eingriff steht, so dass bei einem Drehen der Spindel (11) der Federteller (8) axial verschoben wird, und – eine Antriebseinrichtung (12) mit einem die Spindel (11) antreibenden Elektromotor zur axialen Lageverstellung des Federtellers (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (8) ein Blechumformteil ist, an welchem der Innengewindeabschnitt (13) integral ausbildet, und der die Spindel (11) antreibende Elektromotor innerhalb der diesen bei einer Niveauanhebung entlastenden Feder (18) der Federanordnung (3) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feder-Dämpfer-Anordnung mit Niveauverstellung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Feder-Dämpfer-Anordnungen können in Kraftfahrzeugen zur Niveauregulierung eingesetzt werden. So kann beispielsweise die Bodenfreiheit eines Fahrzeugs bei unterschiedlichen Beladungszuständen konstant gehalten werden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht darin, das Niveau des Fahrzeugsaufbaus über der Fahrbahn an unterschiedliche Fahrbedingungen anzupassen. Möglich ist beispielsweise eine Niveauabsenkung bei höheren Fahrgeschwindigkeiten. Die Niveauverstellung kann auch dynamisch erfolgen, um Nick- und Wankbewegungen zu dämpfen bzw. auszugleichen. Entsprechende Systeme werden mitunter als Aktive Body Control bzw. ABC-Systeme bezeichnet.
Die Niveauverstellung über die Verlagerung eines Federtellers der Federanordnung ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
In diesem Zusammenhang offenbart beispielsweise DE 101 01 694 C1 eine Feder-Dämpfer-Anordnung, bei der als Antriebseinrichtung ein Ringmotor mit einem außenliegenden Stator und einem innenliegenden Rotor verwendet wird. Der Rotor trägt innenseitig eine Bewegungsmutter, die einen Federtellerträger axial verstellt. Der Federtellerträger umschließt dabei topfartig einen oberen Endabschnitt der einzigen Feder. Zu deren Abstützung ist an dem Federtellerträger ein Federteller befestigt. Diese Konstruktion ist in Axialrichtung verhältnismäßig kompakt, weist jedoch einen komplizierten Aufbau auf und erfordert einen nicht unerheblichen Fertigungsaufwand insbesondere in bezug auf die Abstützung der Feder und die Verstellung des Federtellers.
Eine weitere Feder-Dämpfer-Anordnung mit Ringmotor ist aus DE 199 55 410 A1 bekannt. Zudem wird in DE 199 55 410 A1 vorgeschlagen, einen Elektromotor innerhalb einer die Radlasten aufnehmenden Feder anzuordnen.
Aus DE 195 10 032 C2 ist ferner bekannt, einen Elektromotor neben der Feder-Dämpfer-Anordnung zu platzieren und den Federtellerträger unter Zwischenschaltung eines Schneckenrads oder einer Zahnradstufe anzutreiben.
Eine Feder-Dämpfer-Anordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus WO 02/08001 A1 bekannt. Bei dieser befindet sich der Elektromotor über der Federanordnung. Er ist dabei in Reihe zu einer ersten Feder, welche die Radlasten aufnimmt, und parallel zu einer zweiten Feder geschaltet. Letztere dient dazu, im Betrieb die Belastungen zwischen der Spindel und dem Innengewindeabschnitt zu verringern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Aufbau einer solchen Feder-Dämpfer-Anordnung mit Niveauverstellung unter Berücksichtigung fertigungstechnischer Gesichtspunkte zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch eine Feder-Dämpfer-Anordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Der Federteller und der Antrieb desselben lassen sich hierdurch einfacher herstellen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
In vorteilhafter Ausgestaltung kommt an dem Federteller ein Kugel-Gewinde-Trieb zum Einsatz.
Die bevorzugte Verwendung eines Hohlankermotors koaxial zur Kolbenstange des Schwingungsdämpfers ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Antriebseinrichtung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Seitenansicht einer Feder-Dämpfer-Anordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei einzelne Teile im Schnitt dargestellt sind, und in
2 ein Schemabild der Federn und Dämpfer der Anordnung aus 1.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Feder-Dämpfer-Anordnung 1 mit Niveauverstellung für ein Active Body Control-System eines Kraftfahrzeugs. Die dargestellte Feder-Dämpfer-Anordnung 1 ist dabei jeweils zwischen einem hier nicht näher dargestellten Radträger und dem Fahrzeugaufbau eingegliedert.
Wie 1 zeigt, umfasst die Feder-Dämpfer-Anordnung 1 einen Schwingungsdämpfer 2 herkömmlicher Bauart sowie weiterhin eine parallel zu dem Schwingungsdämpfer 2 wirkende Federanordnung 3. Der Schwingungsdämpfer 2 wird mit einem oberen Ende seiner Kolbenstange 4 am Fahrzeugaufbau befestigt, während der Dämpferzylinder 5 am Radträger angebunden wird. Prinzipiell ist jedoch auch ein umgekehrter Einbau möglich.
Eine erste Feder 6 der Federanordnung 3 stützt sich über einen an dem Dämpferzylinder 5 des Schwingungsdämpfers 2 festgelegten Federteller 7 in Richtung des Radträgers axial ab. In Gegenrichtung, d. h. zum Fahrzeugaufbau hin liegt die erste Feder 6 gegen einen weiteren Federteller 8 an, der in nachfolgend noch näher beschriebener Art und Weise axial verstellbar ist. Der Federteller 8 ist als Blechumformteil ausgebildet und besitzt an seiner zu dem Schwingungsdämpfer 2 weisenden Seite eine Federaufnahme mit einer zentrischen Vorwölbung 20 und einer umlaufenden Nut 9, in der sich die nach oben konisch erweiternde Feder 6 abstützt. Die Kolbenstange 4 ist durch eine zentrale Öffnung 10 des Federtellers 8 hindurchgeführt, welche in der Art einer Buchse ausgebildet ist.
In oder durch die zentrale Öffnung 10 erstreckt sich eine Spindel 11, die von einer Antriebseinrichtung 12 antreibbar ist. Die Spindel 11 wirkt mit einem Innengewindeabschnitt 13 an dem Buchsenabschnitt 14 des Federtellers 8 zusammen, und zwar derart, dass bei einem Drehen der Spindel 11 der Federteller 8 axial verschoben wird, um den oberen Abstützpunkt der Feder 6 zu verlagern. Dabei kann der Innengewindeabschnitt 13 unmittelbar in den Federteller 8 eingeformt sein. Es ist jedoch auch möglich, den Innengewindeabschnitt 13 an einer separaten Buchse auszubilden, welche an dem Federteller 8 befestigt wird. Vorzugsweise sind die Spindel 11 und der Innengewindeabschnitt 13 jeweils Teil eines kompakten Kugel-Gewinde-Triebs, so dass die Kraftübertragung in Axialrichtung über Kugeln 15 erfolgt.
Die Spindel 11 ist in Axialrichtung über geeignete Lager 16 und 17 gegen den Fahrzeugaufbau abgestützt. Ihr Antrieb erfolgt über die als Elektromotor ausgebildete Antriebseinrichtung 12, welche koaxial zu der Kolbenstange 4 angeordnet ist. Durch eine gezielte Ansteuerung der am Fahrzeug vorhandenen Feder-Dämpfer-Anordnungen 1 kann eine gegebenenfalls auch lediglich momentane Niveauabsenkung oder -anhebung des Fahrzeugaufbaus veranlasst werden. Entsprechende Steuereinrichtungen werden fahrzeugseitig implementiert.
Der Elektromotor ist vorzugsweise ein Hohlankermotor, dessen Abtriebswelle die Spindel 11 bildet. Es ist jedoch auch möglich, an die hohle Abtriebswelle des Motors eine Spindel 11 anzuschließen. In jedem Fall verläuft jedoch die Kolbenstange 4 koaxial durch die hohle Spindel 11. Dabei kann zwischen der Kolbenstange 4 und der Spindel 11 eine Führung vorgesehen sein, um die Knicksicherheit zu verbessern. Um den Motor bei einer Niveauanhebung zu entlasten, kann zwischen dem verstellbaren Federteller 8 und dem Fahrzeugaufbau eine zweite Feder 18 vorgesehen werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich diese zweite Feder 18 an einem aufbauseitigen Flansch 19 ab, der z. B. integral mit dem Motor ausgebildet sein kann. Der Flansch 19 ist gegen den Fahrzeugaufbau bzw. das Kolbenstangenlager festgelegt. Der Durchmesser der zweiten Feder 18 ist dabei so gewählt, dass der Motor innerhalb der Feder 18 liegt. Es ist jedoch auch denkbar, in Abwandlung des Ausführungsbeispiels die zweite Feder an der zu dem Schwingungsdämpfer 2 weisenden Stirnseite des Motors abzustützen.
Wie bereits erläutert, greift auch die zweite Feder 18 an dem Federteller 8 an, und zwar an der Rückseite der zu dem Schwingungsdämpfer 2 gerichteten Vorwölbung 20. Damit besitzt die zu dem Schwingungsdämpfer 2 führende erste Feder 6 der Federanordnung 3 an dem verstellbaren Federteller 8 einen größeren Außendurchmesser als die an der gegenüberliegenden Seite anliegende zweite Feder 18. Durch die in 1 dargestellte Konturierung des Federtellers 8, die in ihrer Form ausdrücklich mit Gegenstand der Erfindung ist, überlappen sich die beiden Federn 6 und 18 im Bereich des verstellbaren Federtellers 8. Hierdurch wird die Systembaulänge vermindert.
Bei der Verwendung von zwei Federn 6 bzw. 18 sind diese derart aufeinander abzustimmen, das die zu dem Schwingungsdämpfer 2 führende erste Feder 6 eine größere Federsteifigkeit aufweist, als die in Gegenrichtung von dem Federteller 8 wegführende zweite Feder 18. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Federsteifigkeit der ersten Feder 6 in etwa das Doppelte der Federsteifigkeit der zweiten Feder 18. Von der in 1 dargestellten Mittelstellung sind sowohl Niveauanhebungen als auch Niveauabsenkungen möglich, die bei dem gewählten Beispiel in der Größenordnung von +/–60 Millimetern liegen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst vielmehr alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1: Feder-Dämpfer-Anordnung
2: Schwingungsdämpfer
3: Federanordnung
4: Kolbenstange
5: Dämpferzylinder
6: erste Feder
7: Federteller
8: verstellbarer Federteller
9: umlaufende Nut
10: zentrale Öffnung
11: Spindel
12: Antriebseinrichtung (Motorstelleinrichtung)
13: Innengewindeabschnitt
14: Buchsenabschnitt
15: Kugel
16: Lager
17: Lager
18: zweite Feder
19: Flansch
20: Vorwölbung
21: Aufbau
22: Rad

Claims

Feder-Dämpfer-Anordnung mit Niveauverstellung, umfassend: – einen Schwingungsdämpfer (2), – eine Federanordnung (3), die parallel zu dem Schwingungsdämpfer (2) geschaltet ist und zwei Federn (6, 18) aufweist, – einen axial verstellbaren Federteller (8), der eine Zentralöffnung (10) mit einem Innengewindeabschnitt (13) aufweist und an dem sich die Federanordnung (3) abstützt, indem die zwei Federn (6, 18) beiderseits an dem Federteller (8) angreifen, – eine Spindel (11), welche mit dem Innengewindeabschnitt (13) in Eingriff steht, so dass bei einem Drehen der Spindel (11) der Federteller (8) axial verschoben wird, und – eine Antriebseinrichtung (12) mit einem die Spindel (11) antreibenden Elektromotor zur axialen Lageverstellung des Federtellers (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (8) ein Blechumformteil ist, an welchem der Innengewindeabschnitt (13) integral ausbildet, und der die Spindel (11) antreibende Elektromotor innerhalb der diesen bei einer Niveauanhebung entlastenden Feder (18) der Federanordnung (3) angeordnet ist.
Feder-Dämpfer-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innengewindeabschnitt (13) des Federtellers (8) und die Spindel (11) über Kugeln (15) zusammenwirken.
Feder-Dämpfer-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (11) als Hohlwelle ausgebildet und koaxial um eine Kolbenstange (4) des Schwingungsdämpfers (2) angeordnet ist.
Feder-Dämpfer-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als Hohlankermotor ausgebildet ist und die Kolbenstange (4) des Schwingungsdämpfers (2) durch den Elektromotor hindurchgeführt ist.
Feder-Dämpfer-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Spindel (11) integral mit dem Hohlanker ausgebildet ist.
Feder-Dämpfer-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dem Schwingungsdämpfer (2) führende Feder (6) der Federanordnung (3) an dem Federteller (8) einen größeren Außendurchmesser aufweist, als die an der gegenüberliegenden Seite anliegende Feder (18).
Feder-Dämpfer-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Federteller (8) die Feder (6) mit dem größeren Außendurchmesser und die Feder (18) mit dem kleineren Außendurchmesser einander überlappen.
Feder-Dämpfer-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dem Schwingungsdämpfer (2) führende Feder (6) der Federanordnung (3) eine größere Federsteifigkeit aufweist, als die in Gegenrichtung von dem Federteller (8) wegführende Feder (18).
Feder-Dämpfer-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dem Schwingungsdämpfer (2) führende Feder (6) über einen weiteren Federteller (7) an dem Schwingungsdämpfer (2) abgestützt ist.