DE102007042206B4

DE102007042206B4 - Aktives Fahrwerksystem eines zweispurigen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102007042206B4
Application number: DE102007042206.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Glanzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: DE102007042206A1

Abstract

Aktives Fahrwerksystem eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, dessen Aufbau (4) über eine Tragfeder (3) anteilig letztlich an einem Fahrzeug-Rad (1) abgestützt ist, wobei dieser Tragfeder (3) ein über ein Zug-Druck-Federelement (7) abgestützter Aktuator (6) zum Einstellen der Aufbau-Höhe über dem Rad (1) parallel geschaltet und weiterhin ein letztlich zwischen Aufbau (4) und Rad (1) wirksamer Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (8) dem elektromotorisch betriebenen Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) parallel geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Fahrwerksystem eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, dessen Aufbau über eine Tragfeder anteilig letztlich an einem Fahrzeug-Rad abgestützt ist, wobei dieser Tragfeder ein über ein Zug-Druck-Federelement abgestützter Aktuator zum Einstellen der Aufbau-Höhe über dem Rad parallel geschaltet und weiterhin ein letztlich zwischen Aufbau und Rad wirksamer Schwingungsdämpfer vorgesehen ist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 20 60 091 A1 auf die DE 10 2005 059 116 A1 verwiesen.
Aktive Fahrwerksysteme mit sog. Fußpunktverstellung der Tragfedern sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, wie bspw. das sog. ABC-System in Fahrzeugen von Mercedes-Benz. Die hierbei vorgesehenen hydraulischen Aktuatoren (zum Einstellen der Höhe des Fzg.-Aufbaus über dem Rad) bedingen durch Leckagen aufgrund des umgesetzten Open-Center-Prinzips einen hohen Leistungsbedarf auch dann, wenn keine Verstellung des Feder-Fußpunktes erfolgt. Angedacht sind daher bereits elektromotorische Federfußpunkt-Verstellmechanismen, die jedoch hinsichtlich des Bauraumbedarfs (nämlich wegen Zuwachs von Federbeindurchmesser und/oder Federbeinlänge) nachteilig sind. Hier vermag auch ein ausgelagerter Elektromotor, wie er in der WO 2005/075852 A2 gezeigt ist, kaum Abhilfe zu schaffen.
Eine grundsätzliche Abhilfemaßnahme hiergegen ist in der eingangs genannten DE 20 60 091 A1 gezeigt, wonach an einem aktiven Fahrwerksystem die übliche Reihenschaltung eines Verstell-Aktuators mit der Tragfeder aufgelöst ist, womit es möglich ist, bezüglich der Tragfeder eine große Übersetzung und damit eine geringe Vorspannung der Lager der radführenden Lenker und eines ggf. vorhandenen Achsträgers zu erzielen. Auch in der nächstkommenden DE 10 2005 059 116 A1 ist eine solche Auflösung gezeigt, indem ein hydraulischer oder pneumatischer Aktuator eine teiltragende Aufbaufeder aufweist und parallel zum Aktuator eine zweite Aufbaufeder geschaltet ist, ferner ein Schwingungsdämpfer parallel zur Aufbaufeder des Aktuators geschaltet und der hydraulische oder pneumatische Stellzylinder des Aktuators in Reihe zur teiltragenden Aufbaufeder und zum Schwingungsdämpfer geschaltet ist.
Jedoch sind auch bezüglich diesem Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, Verbesserungen möglich, die hiermit aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein aktives Fahrwerksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer dem elektromotorisch betriebenen Aktuator mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement parallel geschaltet ist.
Wie grundsätzlich bereits bekannt ist, wird der Aktuator zur sog. Federfußpunktverstellung der Tragfeder parallel geschaltet, womit zwar ein weiteres Federelement, das sowohl als Druckfeder als auch als Zugfeder wirken kann, erforderlich wird, welches in Reihe mit dem Aktuator angeordnet ist, jedoch steht diesem Nachteil dann, wenn der Schwingungsdämpfer wie vorliegend (und abweichend vom nächstkommenden Stand der Technik) vorgeschlagen angeordnet wird, der Vorteil gegenüber, dass das dem Aktuator zugeordnete Federelement die Zuganschlag-Funktion des Schwingungsdämpfers übernehmen kann. Anstelle eines üblichen Schwingungsdämpfers (sog „Stoßdämpfer”) mit integrierter Zuganschlagfeder kann somit ein baulich verkürzter Schwingungsdämpfer ohne Zuganschlagfeder zum Einsatz kommen. Eine weitere Reduzierung des benötigten Bauraums ergibt sich, wenn der Schwingungsdämpfer mit einer Übersetzung kleiner als „1” angeordnet wird, um Dämpferhub und Gesamtbaulänge zu reduzieren. An einer Fzg.-Hinterachse wird im Fzg.-Aufbau damit ein niedriger Gepäckraumboden mit einer großen Durchladebreite ermöglicht.
Die beigefügte Prinzipskizze zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen aktiven Fahrwerksystems. Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 das linke Hinterrad eines Personenkraftwagens gekennzeichnet, auf dessen Radträger 2 über eine Tragfeder 3 der nur symbolisch dargestellte Fzg.-Aufbau 4 abgestützt ist. Am Radträger 2 ist ferner zumindest ein radführender Lenker 5 gelenkig angebunden, der mit seinem anderen Ende am Fzg.-Aufbau 4 angelenkt ist. Auf diesem Lenker 5 ist eine Einheit aus einem Aktuator 6 mit einem diesem in Reihe geschalteten Zug-Druck-Federelement 7 sowie einem diesem Aktuator 6 mit Zug-Druck-Federelement 7 parallel geschalteten Schwingungsdämpfer 8 abgestützt, auf deren (der „Einheit”) anderem Ende der Fzg.-Aufbau 4 abgestützt ist.
Die Tragfeder 3 übernimmt die statische Last des Fahrzeug-Aufbaus 4 in Konstruktionslage. Parallel dazu angeordnet ist ein Schwingungsdämpfer 8 mit einem diesem Schwingungsdämpfer 8 parallel geschalteten Zug-Druck-Federelement 7 mit seriell angeordneter Aktuator 6 zum Einstellen der Höhe des Aufbaus 4 über dem Rad 1. Eine solche parallele Anordnung von Schwingungsdämpfer 8 und Aktuator 6 mit Zug-Druck-Federelement 7 kann nach Art eines Feder-Dämpferbeins gestaltet sein oder es können der Schwingungsdämpfer 8 und der Aktuator 6 mit Zug-Druck-Federelement 7 unabhängig voneinander letztlich zwischen dem Fzg.-Aufbau 4 und dem Rad 1 abgestützt sein. Es empfiehlt sich jedoch, insbesondere den Schwingungsdämpfer mit kleinerer Übersetzung an einem radführenden Lenker (wie hier auf dem Quer-Lenker 5) vom Rad 1 beabstandet anzuordnen, während für die Tragfeder 3 ein demgegenüber größere Übersetzung wirksam ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, für die Tragfeder 3 und für den Schwingungsdämpfer 8 und für den Aktuator 6 (mit Zug-Druck-Federelement 7) ähnliche Übersetzungen vorzusehen.
Der Aktuator 6, d. h. der Antrieb zur Einstellung der Aufbau-Höhe über dem Rad 1, der über die Vorspannung des Zug-Druck-Federelements 7 Aktivkräfte aufbringt, ist als Elektromotor mit einem Spindeltrieb ausgeführt. Verlustleistung fällt – wie eingangs bereits erwähnt und anders als im Falle eines hydraulischen Aktuators – damit nicht an. Als Getriebe zur Übersetzung der rotatorischen Bewegung des Elektromotors kann der Aktuator 6 beispielsweise einen Kugelgewindetrieb oder eine Planetenwälzgewindespindel aufweisen. Anstelle dieser beispielhaft genannten Getriebe kann aber auch jedes andere Getriebe eingesetzt werden, welches eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umsetzten kann.
Da die Tragfeder 6 die statische Last übernimmt, ist das dem Aktuator 6 zugeordnete Zug-Druck-Federelement 7 im statischen Zustand vorteilhafterweise kraftfrei, so dass der Elektromotor des Aktuators 6 keine Momente in Konstruktionslast aufnehmen muss. Für den Fall des Höhen-Verstellens des Fzg.-Aufbaus 4 muss das dem Aktuator 6 zugeordnete Federelement 7 somit je nach Bewegungsrichtung des Aktuators 6 Zugkräfte oder Druckkräfte aufnehmen und ist daher als Zug-Druck-Federelement 7 ausgeführt. Konstruktiv ist also sicherzustellen, dass dieses Federelement 7 sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte aufnehmen kann. Dabei kann jedoch dieses Federelement 7 erheblich leichter ausgelegt werden als übliche Tragfedern, da die Kräfte auf Zuglast und Drucklast verteilt werden. Damit sind die Einfederwege gegenüber einer reinen Druck-Tragfeder geringer. Demzufolge werden die Schubspannungen geringer. Das Federelement 7 kann somit erheblich kürzer (als herkömmliche Tragfedern) sein.
Hiermit ist ein aktives Fahrwerkssystem vorgeschlagen, welches wie die grundsätzlich bekannten Systeme mit Federfußpunktverstellung eingesetzt werden kann, ohne dass Bauraumprobleme bezüglich Federbeinlänge und Federbeindurchmesser in Kauf genommen werden müssen. Dabei kann ein baulich äußerst einfacher und hinsichtlich seiner Abmessungen minimierter Schwingungsdämpfer und ferner ein wirkungsgradgünstiger elektromotorischer Stellantrieb (als Aktuator) zum Einsatz kommen, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass eine Vielzahl von Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Aktives Fahrwerksystem eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, dessen Aufbau (4) über eine Tragfeder (3) anteilig letztlich an einem Fahrzeug-Rad (1) abgestützt ist, wobei dieser Tragfeder (3) ein über ein Zug-Druck-Federelement (7) abgestützter Aktuator (6) zum Einstellen der Aufbau-Höhe über dem Rad (1) parallel geschaltet und weiterhin ein letztlich zwischen Aufbau (4) und Rad (1) wirksamer Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (8) dem elektromotorisch betriebenen Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) parallel geschaltet ist.
Fahrwerksystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: • der Schwingungsdämpfer (8) ist mit kleinerer Übersetzung als die Tragfeder (3) auf einem radführenden Lenker (5) abgestützt • der Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) ist mit kleinerer Übersetzung als die Tragfeder (3) auf einem radführenden Lenker (5) abgestützt • der Schwingungsdämpfer (8) und der Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) sind nach Art eines Feder-Dämpferbeins gestaltet oder als eigenständige Bauteile angeordnet, wobei der Schwingungsdämpfer (8) mit kleinerer Übersetzung als der Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) abgestützt ist • der elektromotorisch betriebene Aktuator (6) weist einen Elektromotor und einen Spindeltrieb in Form eines Kugelgewindetriebs oder einer Planetenwälzgewindespindel als Getriebe auf.