DE102007051971B4

DE102007051971B4 - Stellvorrichtung für Federungseinrichtungen

Info

Publication number: DE102007051971B4
Application number: DE102007051971A
Authority: DE
Inventors: Armin Ohletz; Wilfried Michel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2027-11-01
Also published as: EP2207694B1; US7926822B2; US20090108546A1; DE102007051971A1; DE502008002647D1; ATE498502T1; WO2009056183A1; EP2207694A1

Abstract

Stellvorrichtung für Federungseinrichtungen bei Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, wobei die Federungseinrichtung (10) eine zwischen dem Aufbau (24) des Kraftfahrzeuges und Radführungselementen (20) angeordnete Tragfeder (12; 32) und/oder eine parallel oder in Reihe geschaltete Speicherfeder (14; 34) sowie einen elektrisch betätigten Aktuator (18; 36) aufweist, mittels dem eine Kraftverstellung zwischen dem Kraftfahrzeugaufbau (24) und den Radführungselementen (20) ermöglicht ist wobei der elektrische Aktuator (18; 36) mit einer integrierten Bremse oder Sperre (26; 66) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Bremse oder Sperre (26; 66) bistabil derart wirkt, dass sie im unbestromten Zustand eine offene oder geschlossene Stellung einnehmen kann, und die mittels elektrischer Betätigung von der offenen in die geschlossene Stellung und umgekehrt umschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für Federungseinrichtungen bei Radaufhängungen in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Radaufhängungen mit teiltragenden, aktiven Federungseinrichtungen mit einer Tragfeder und einer Speicherfeder und einem elektrischen Aktuator zur Niveauregulierung und Wankstabilisierung der Karosserie des Kraftfahrzeuges sind bekannt, vgl. z. B. DE 199 55 410 A1 . Dabei kann an dem Stelltrieb des Aktuators auch eine elektromagnetisch betätigte Bremse oder Sperre vorgesehen sein, die den Stelltrieb in der jeweils eingestellten Position fixiert.
In der bekannten Radaufhängung erfolgt die Verstellung eines Federtellers, an den beiderseits sowohl die Tragfeder als auch die Speicherfeder abgestützt ist, über einen Elektromotor auf einen Kugelgewindetrieb. Dabei wird der gemeinsame Federfußpunkt von Speicherfeder und Tragfeder gemäß fahrdynamischer Erfordernisse in seiner Höhenposition verändert. D. h., der Elektromotor muss ständig mit mehr oder weniger Strom beaufschlagt sein. Beim Abstellen des Fahrzeugs muss auch in diesem Fall ein gewisser Ruhestrom fließen, um die konstante Höhenposition des Fahrzeugs zu gewährleisten. Bei einer Stromunterbrechung würde das Fahrzeug entsprechend seinem momentanen Beladungszustand soweit einsinken bis ein statisches Gleichgewicht zwischen Tragfeder oder Speicherfeder herrscht. Steht das Fahrzeug zufällig über einem Hindernis, etwa einem Bordstein, sind Folgeschäden möglich. So könnte etwa die Ölwanne oder die Karosserie beschädigt werden.
Darüber hinaus muss nicht nur beim Abstellen des Fahrzeugs der Elektromotor der Höhenverstellvorrichtung blockiert sein, sondern auch bei verschiedenen im Fahrbetrieb auftretenden Fehlerzuständen. So muss im Falle eines nicht vorhandenen oder fehlerhaften Stellsignals des Fahrzeugreglers sichergestellt sein, dass der Elektromotor in der Mittellage des Stellwegs zum Stehen kommt und durch die Arretierung auch gehalten wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stellvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die den Sicherheits- und Funktionsanforderungen im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges vermehrt Rechnung trägt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die integrierte Bremse oder Sperre bistabil derart wirkt, dass sie in unbestromten Zustand eine offene oder geschlossene Stellung einnehmen kann und die mittels elektrischer Betätigung von der offenen in die geschlossene Stellung und umgekehrt umschaltbar ist. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es bei den gattungsgemäßen Radaufhängungen besonders vorteilhaft ist, wenn aus fail-safe Betrachtungen bzw. bei Funktionsstörungen die Bremse oder Sperre (je nach Ausführung) in die offene oder geschlossene Stellung umschaltbar ist, ohne dass jedoch das bezügliche Stellelement (insbesondere ein elektromagnetisch betätigtes Stellelement) dauernd bestromt werden muss. Bistabile, bevorzugt elektromagnetisch betätigte Stellwerke sind aus anderen Anwendungsgebieten bekannt und dem Fachmann geläufig. Die Bremse bzw. Sperre greift dabei bevorzugt formschlüssig in eine zugeordnete Verzahnung eines Stellelements. Der Sperrenangriffspunkt und die Art des Eingriffes der Sperre ist erfindungsgemäß nicht festgelegt. So kann die Sperre im Elektromotor, Getriebe oder in der Trag- bzw. Ausgleichsfeder direkt angreifen. Der Sperreneingriff kann dabei form- oder kraftschlüssig erfolgen.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, kann die Sperre im stromlosen Zustand sowohl willkürlich offen als auch gesperrt sein. D. h., die Sperre kann aktiv verriegelt und aktiv entriegelt werden. Ein erster Stormimpuls kann dabei einem Verriegeln, ein weiterer einem Entriegeln, der nächste wieder einem Verriegeln usw. entsprechen. Die Sperre bzw. die Bremse ist als ein Rastgesperre ausgeführt.
Mit der Erfindung ist eine definierte Stillstandsposition des Elektromotors und damit eine definierte Fahrzeugtrimmlage im Stand gewährleistet. Die Ansteuerung der Arretierung der Stellvorrichtung kann je nach Ausführung von dezentralen Aktuator-Steuergeräten oder einem übergeordneten Zentralsteuergerät übernommen werden. Dabei kann die Sperre in jeder Betriebssituation einrasten. Im Falle eines nicht vorhandenen oder fehlerhaften Stellsignals des Fahrzeugreglers kann erfindungsgemäß der Elektromotor momentenfrei geschaltet werden. Durch die bewusste Ansteuerung der Arretierung ist darüber hinaus sichergestellt, dass in dem Augenblick der Aktuator auch im stromlosen Zustand nicht verriegelt ist. Denn für diesen Fehlerfall ist es gewollt, dass durch die äußeren Kräfte (auf Grund dem teiltragendem System aus Speicherfeder und Tragfeder) eine Stellspindel von selbst in eine kraftfreie Mittellage bewegt wird.
Da erfindungsgemäß die Sperre lediglich aktiv verriegelt und aktiv entriegelt wird ist auch keine Halte-Energie im Stand erforderlich. Eine Rückmeldung über die aktuelle Position des Elektromotors kann über einen Rotorlagesensor an die Leistungselektronik geleitet werden. Der Rotorlagesensor kann ortsfest positioniert sein.
So kann z. B. die Bremse oder Sperre in die geschlossene Stellung umgeschaltet werden, um die Verstellvorrichtung in der gerade eingestellten Position zu fixieren. Hierdurch wird vermieden, dass sich erhebliche Änderungen der Fahrzeugtrimmlage bei abgestelltem Fahrzeug gegenüber der Trimmlage im Fahrzeugbetrieb ergeben.
Ferner kann die Bremse oder Sperre in die „offen” Stellung umgeschaltet werden, wenn z. B. der Ausfall eines elektrischen Aktuators oder eine andere Fehlfunktion über die elektronische Fahrwerksregelung des Kraftfahrzeuges erkannt wird. Hierdurch wird ein unerwünschtes Halten des Aktuators in fahrdynamisch kritischen Zuständen vermieden.
In beiden Stellungen der Bremse oder Sperre kann diese nach dem Umschalten aufgrund deren bistabiler Betätigung bzw. Ausgestaltung unbestromt sein, also das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeuges nicht belasten; zudem muss das elektromagnetische Stellelement der Bremse oder Sperre nicht auf Dauerbelastung ausgelegt sein.
Lediglich beispielhaft kann die bistabil wirkende Sperre mit einem über ein mechanisches Schrittschaltwerk betätigten Sperrstift ausgeführt sein, der in der geschlossenen Stellung in eine Verzahnung eines von einem Elektromotor des Aktuators betätigten Stellgliedes einrastet.
Bei einer formschlüssig wirkenden Sperre kann in vorteilhafter Weise der Sperrstift unter Zwischenschaltung einer Feder in der Sperrstellung federnd nachgiebig gegen die Verzahnung des Stellgliedes vorgespannt sein. Damit ist sichergestellt, dass die Sperre bei einer Überdeckung des Sperrstiftes mit einem Zahnkopf der Verzahnung nicht blockiert; sobald eine Überdeckung mit einer korrespondierenden Zahnlücke vorliegt, rastet der Sperrstift federbetätigt in die Zahnlücke ein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das mit dem Sperrstift der Sperre zusammenwirkende Stellglied eine von dem Elektromotor betätigte Gewindespindel oder Kugelmutter eines Kugelgewindetriebes ist. Derartige Triebe sind besonders leichtgängig und präzise ansteuerbar.
Dabei kann der Kugelgewindetrieb um einen Teleskop-Schwingungsdämpfer der Radaufhängung des Kraftfahrzeuges und innerhalb einer schraubenförmigen Speicherfeder angeordnet sein, wobei die Sperre in radialer Ausrichtung zur Gewindespindel oder Kugelmutter ortsfest angeordnet ist.
Ferner kann sich in baulich und fertigungstechnisch günstiger Weise das Schrittschaltwerk der Sperre zusammensetzen aus einem von einem Hubmagneten betätigten Druckbolzen mit Anschubschrägen, einer ortsfesten Schaltkulisse, einer drehbar geführten Schaltkulisse und einem Übertragungsdorn, der über eine Stellhülse auf eine vorgespannte Rückführfeder und auf den Sperrstift wirkt.
Dabei kann räumlich günstig die den Sperrstift federnd nachgiebig beaufschlagende Feder innerhalb der Stellhülse angeordnet sein und den Sperrstift gegen eine Ringschulter der Stellhülse vorspannen.
Die Sperre mit dem Schrittschaltwerk kann zudem in vorteilhafter Weise in einer radial verlaufenden Bohrung einer Basisplatte angeordnet sein, die zudem den Elektromotor des Aktuators aufnimmt und an der aufbauseitig die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers und die Speicherfeder abgestützt sind.
Schließlich kann in konstruktiv einfacher Weise die Verzahnung an der Gewindespindel des Kugelgewindetriebes eine an der Stirnseite der Gewindespindel einge arbeitete Kronenverzahnung sein. Die Kronenverzahnung kann auch direkt in den Rotor des Motorläufers integriert sein.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 ein Ersatzschaltbild einer teiltragenden, aktiven Federungseinrichtung für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit einer in Reihe geschalteten Tragfeder und einer Speicherfeder, sowie mit einem elektrischen Aktuator mit einer bistabilen Bremse oder Sperre;
2 ein weiteres Ersatzschaltbild einer Federungseinrichtung nach 1, jedoch mit einer parallel zur Tragfeder angeordneten Speicherfeder;
3 in schematischer Schnittansicht ein Federbein einer Radaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einem zentralen Teleskop-Stoßdämpfer, einer in Reihe geschalteten Tragfeder und Speicherfeder und mit einem elektrischen Aktuator mit einem Kugelgewindetrieb und einer bistabilen Sperre;
4 in einer Detailschnittansicht die bistabile Sperre des in der 3 gezeigten Federbeins;
5 Einzelheiten der Sperre gemäß den 3 und 4 in raumbildlicher Explosionsdarstellung; und
6 und 7 in Detail-Schnittansichten die Sperre in einem geschlossenen Zustand.
In der 1 ist eine teiltragende, aktive Federungs- und Dämpfungseinrichtung 10 für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen dargestellt, mit einer Tragfeder 12, einer Speicherfeder 14, einem Teleskop-Stoßdämpfer 16 und einem elektrischen Aktuator 18.
Die Tragfeder 12 und der Stoßdämpfer 16 sind an ihrem unteren Ende an einem Radführungselement 20 der Radaufhängung abgestützt; dies kann im Detail ein Radträger oder ein Lenker sein.
Das obere Ende der Tragfeder 12 stützt sich an einem verschiebbaren Federteller 22 ab, an dem in Reihenschaltung auch das untere Ende der Speicherfeder 14 abgestützt ist, die wiederum an ihrem oberen Ende wie der Stoßdämpfer 16 am Aufbau 24 des Kraftfahrzeuges abgestützt ist. Der Aufbau 24 umfasst sowohl die Karosserie als auch den Achsträger.
Der verstellbare Federteller 22 kann mittels des zwischen den Aufbau 24 und den verstellbaren Federteller 22 geschalteten, elektrischen Aktuators 18 höhenverstellt werden, wodurch der obere Federfußpunkt der Tragfeder 12 relativ zum Aufbau 24 zur Niveauregulierung und/oder Wankstabilisierung der Karosserie (Aufbau 24) des Kraftfahrzeuges aktiv verstellt wird.
Der Aktuator 18 setzt sich in an sich bekannter Weise zusammen aus einem Elektromotor und einem auf den verstellbaren Federteller 22 wirkenden Stelltrieb (vgl. z. B. die folgenden 3 bis 5).
In dem Aktuator 18 ist eine elektromagnetisch betätigte Bremse oder Sperre (angedeutet durch den Pfeil 26) vorgesehen, die bistabil wirkend im unbestromten (nicht angesteuerten) Zustand offen oder geschlossen sein kann. Eine Ansteuerung der Bremse oder Sperre 26 ist nur zum Umschalten von der offenen Stellung in die geschlossene Stellung und umgekehrt erforderlich.
Bei einem nicht selbsthemmenden Stelltrieb des Aktuators 18 bedeutet dies, dass der Federteller 22 mit dem Stelltrieb in der geschlossenen Stellung der Bremse oder der Sperre 26 dauerhaft und ohne Strombeaufschlagung fixiert ist und somit eine eingestellte Höhenposition der Federungseinrichtung 10 sicherstellt.
In der geöffneten Stellung der Bremse oder Sperre 26 ist andererseits vorgegeben, dass durch die sich selbsttätig ergebende Verstellung des Stelltriebes des Aktuators 18 die Federungseinrichtung 10 eine konstruktiv vorgegebene Grundstellung einnehmen kann, in der sich die Tragfeder 12 und die Speicherfeder 14 in einem Kräftegleichgewicht befinden.
Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass bei einer Fahrwerksregelung der beschriebenen Art schnelle Ansprechzeiten (z. B. bei einer Wankstabilisierung) erforderlich sind, die entsprechend leichtgängige Stelltriebe des Aktuators 18 bedingen. Insbesondere (wenn auch nicht ausschließlich) für solche Stelltriebe ist die Anordnung einer bistabilen Bremse oder Sperre besonders vorteilhaft.
Die 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Federungseinrichtung 10'. Zur Vermeidung von Wiederholungen sind nur die wesentlichen Unterschiede beschrieben. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß 2 sind die Tragfeder 12 und die Speicherfeder 14 parallel geschaltet. D. h., dass die Speicherfeder 14 wie der Stoßdämpfer 16 am unteren Ende an dem Radführungselement 20 und am oberen Ende am Aufbau 24 abgestützt ist.
Die Tragfeder 12 liegt in Reihe mit dem elektrischen Aktuator 18, der einerseits am Aufbau 24 und andererseits an einem verstellbaren Federteller 28 angreift; die Tragfeder 12 stützt sich an ihrem unteren Ende ebenfalls an einem Radführungselement 20 ab (das nicht mit dem Radführungselement 20 der Speicherfeder 14 übereinstimmen muss).
In dem Aktuator 18 ist wiederum eine bistabile Bremse oder Sperre 26 wie vorstehend beschrieben angeordnet. Die Funktion der Federungseinrichtung 10' ist im Wesentlichen gleich der Federungseinrichtung 10 der 1. Durch Bewegen des Federfußpunktes 28 durch den Aktuator 18 wird die Kraft zwischen dem Aufbau 24 (Achsträger oder Karosserie) und dem Radführungselement vergrößert oder verkleinert und mit der Bremse oder Sperre 26 gehalten (geschlossene Stellung) oder zum Einnehmen einer Grundstellung freigegeben (offene Stellung).
Zu den Darstellungen der 1 und 2 sei folgendes bemerkt:
Die Tragfeder 12 und/oder die Speicherfeder 14 können auch Federn anderer Art als Schraubendruckfedern sein, z. B. Drehstabfedern oder Kombinationen daraus. Die Federungseinrichtungen 10, 10' können ferner an Federbein-Ausführungen oder Lenkerkombinationen von Radaufhängungen für gelenkte oder ungelenkte Räder des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein.
Außerdem können die Kraftangriffspunkte der Kraftelemente (Dämpfer, Aktuator, Feder) abweichend zu den 1 und 2 wahlweise an der Karosserie oder dem Achsträger (oben) oder Radführungselement (Radträger, Lenker) (unten) sein. Nicht alle Kraftelemente müssen den gleichen Kraftangriffspunkt haben.
Die Betätigung der Sperre 26 kann elektrisch oder elektromagnetisch über ein elektronisches Steuergerät gesteuert werden, wobei die Steuerung eine feed back Einrichtung zum Erfassen des Schaltzustandes der Bremse oder der Sperre 26 aufweisen kann.
In den 3 bis 5 ist eine an einem Federbein 30 für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges dargestellte Stellvorrichtung für die teiltragende, aktive Federungseinrichtung dargestellt, die sich im Wesentlichen aus einer Tragfeder 32, einer in Reihe geschalteten Speicherfeder 34, und einem elektrischen Aktuator 36 zusammensetzt.
Die als Schraubendruckfedern ausgeführten Federn 32, 34 sind in der 3 um einen zentralen Teleskop-Stoßdämpfer 38 angeordnet und stützen sich an einem unteren Federteller 40, an einer oberen Federaufnahme 42 und beiderseits an einem axial verstellbar geführten Verstellfederteller 44 ab.
Der untere Federteller 40 ist an dem Zylinderrohr 38a des Stoßdämpfers 38 befestigt. Das Zylinderrohr 38a ist an seinem unteren Ende an einem nicht dargestellten Radführungselement angelenkt; ferner ist die Kolbenstange 38b des Stoßdämpfers 38 in nicht dargestellter Weise über ein schwingungsdämpfendes Lager und eine ringförmige Basisplatte 46 mit dem Aufbau des Kraftfahrzeuges verbunden.
Der Aktuator 36 weist einen hohlzylindrischen Elektromotor 48 und einen Stelltrieb 50 auf. Der Elektromotor 48 ist mit seinem Stator 52 und Rotor 54 innerhalb eines rohrförmigen Fortsatzes 46a der Basisplatte 46 angeordnet.
Der Stelltrieb 50 ist ein Kugelgewindetrieb mit einer drehbar, aber axial unverschiebbar über ein Vier-Punkt-Lager 56 auf einer Führungshülse 46b der Basisplatte gelagerten Gewindespindel 58, einer Kugelmutter 60 und dazwischen befindlichen Wälzelementen bzw. Kugeln 62. Die Kugelmutter 60 ist einstückig mit dem Verstellfederteller 44 ausgeführt. Ferner ist die Gewindespindel 58 dreh-fest mit dem Rotor 54 des Elektromotors 48 verbunden.
Durch Ansteuerung des Elektromotors 48 kann über den die Gewindespindel 58 antreibenden Rotor 54 die Kugelmutter 60 mit dem Federteller 44 höhen verstellt werden, wobei wie vorbeschrieben die Fußpunktauflage der Tragfeder 32 relativ zur Basisplatte 46 bzw. zum Aufbau des Kraftfahrzeuges zur Durchführung einer Niveauverstellung oder zu einer Wankstabilisierung des Kraftfahrzeuges verstellt werden kann.
In eine etwa radial ausgerichtete Bohrung 64 in der Basisplatte 46 ist eine bistabil wirkende Sperre 66 eingesetzt, die in der 3 grob schematisch dargestellt ist. Die Sperre 66 weist einen radial verstellbaren Sperrstift 68 auf, der in eine stirnseitig in die Gewindespindel 58 eingearbeitete Kronen-Verzahnung 58a formschlüssig eingreifen kann.
Die allgemein mit 66 bezeichnete Sperre setzt sich gemäß den 4 und 5 wie folgt zusammen:
Die Sperre 66 weist im Wesentlichen ein elektromagnetisches Stellglied 69 mit einem Hubmagneten (nicht dargestellt), ein mechanisches Schrittschaltwerk 70 und den axial verschiebbar in einer Stellhülse 72 aufgenommenen Sperrstift 68 auf.
Das Schrittschaltwerk 70 der Sperre 66 setzt sich dabei im wesentlichen zusammen aus einem von dem Hubmagneten des Stellgliedes 69 betätigten Druckbolzen 76 (vgl. insbesondere 5) mit Anschubschrägen 76a, einer ortsfesten Schaltkulisse 78, einer drehbar geführten Schaltkulisse 80 und einem Übertragungsdorn 82, der über die Stellhülse 72, eine Anlaufscheibe 74 und einen Ringbund 72b der Stellhülse 72 auf eine vorgespannte Rückführfeder 84 (4) und auf den Sperrstift 68 wirkt. Um die ortsfeste Schaltkulisse 78 ist zudem eine Führungshülse 79 vorgesehen.
Der Sperrstift 68 ist über eine weitere Schraubendruck-Feder 86 federnd nachgiebig innerhalb der Stellhülse 72 angeordnet, wobei die Feder 86 den Sperr stift 68 gegen eine Ringschulter 72a der Stellhülse 72 vorspannt. Der Sperrstift 68 ist wie ersichtlich zum besseren Einrasten in die Verzahnung 58a der Gewindespindel 58 konisch sich verjüngend ausgebildet.
Das dargestellte Schrittschaltwerk 70 in Verbindung mit dem elektromagnetischen Stellglied 69 wirkt folgendermaßen:
Wird das Stellglied 69 elektrisch angesteuert, so fährt gemäß der 6 der über den Hubmagneten betätigte, unverdrehbar geführte und die hülsenförmige Schaltkulisse 78 durchdringende Druckbolzen 76 in der Pfeilrichtung I mit den stirnseitigen Anschubschrägen 76a aus und verdreht im Zusammenwirken mit stirnseitigen Anschrägungen 80a an radial abragenden Axialstegen 80b die Schaltkulisse 80 um ein definiertes, durch die Schrägflächen 78a, 80a vorgegebenen Maß. In der 6 ist die Sperre 66 in ihrer geschlossenen Stellung gezeigt.
Beim Ausfahren des Druckbolzens 76 in der Pfeilrichtung I geraten zugleich die Axialstege 80b der Schaltkulisse 80 außer Eingriff mit schlitzförmigen Axialnuten 78b der ortsfesten Schaltkulisse 78. Die Verdrehung der Schaltkulisse 80 mit deren gleichzeitigem Verschieben in axialer Richtung ist derart, dass mit jeder axial gerichteten Betätigung des Druckbolzens 76 die Axialstege 80b bei der Rückstellung der Schaltkulisse 80 über die Rückführfeder 84 in die jeweils benachbarte Axialnut 78b der ortsfesten Schaltkulisse 78 einfahren.
Die Schaltkulisse 80 weist dazu vier Axialstege 80b und die Schaltkulisse 78 acht Axialnuten 78b auf, wobei eine Axialnut 78ba um den Abstand s (5) kürzer ausgeführt ist. Durch diese Auslegung des Schrittschaltwerkes 70 wirkt mit jedem Ansteuern des Hubmagneten des elektromagnetischen Stelltriebes 69 entweder ein Axialsteg 80b der Schaltkulisse 80 mit der verkürzten Axialnut 78ba derart zusammen, dass der Sperrstift 68 mit der Stellhülse 72 in die Verzahnung 58a der Gewindespindel 58 des Stelltriebes 50 einfährt und gehalten wird (geschlossene Stellung) oder dass bei einem weiteren Ansteuern des Hubmagneten die Schaltkulisse 80 verdreht und die Axialstege 80b in die längeren Axialnuten 78b einfahren, wobei dann die Rückführfeder 84 die Stellhülse 72 mit dem Sperrstift 68 zurückstellt (Offenstellung). Die beschriebenen „geschlossen” oder „offen” Stellungen wechseln alternierend mit jedem Ansteuern des elektromagnetischen Stellgliedes 69 ab.
So ist in der 7 der geschlossene Zustand der Sperre 66 gezeigt, in dem ein Axialsteg 80b der drehbaren und axialen verschiebbaren Schaltkulisse 80 in die verkürzte Axialnut 78ba eingefahren ist. In diesem Fall ist der Sperrstift 68 in Rasteingriff mit der Verzahnung 58a der Gewindespindel 58 des Stelltriebes 50.
Sollte bei Einfahren des Sperrstiftes 68 mit der Stellhülse 72 des Schrittschaltwerkes 70 der Sperrstift 68 an einem Zahnkopf der Kronenverzahnung 58a der Gewindespindel 58 zur Anlage kommen, so kann der Sperrstift 68 aufgrund der Feder 86 in die Stellhülse 72 einfahren und ist in dieser Stellung federnd vorgespannt. Der Sperrstift 68 rastet dann bei einer geringen Relativbewegung zwischen der Verzahnung 58a und dem Sperrstift 68 in die nächstliegende Zahnlücke der Verzahnung 58a ein.
Anstelle der Gewindespindel 58 kann bei einem entsprechend ausgeführten Kugelgewindetrieb 50 auch in kinematischer Umkehrung die Kugelmutter 60 relativ zur Gewindespindel 58 verdrehbar angeordnet und über den Elektromotor 48 antreibbar sein, wobei die besagte Verzahnung oder Kronenverzahnung 58a dann an der Kugelmutter 60 vorzusehen ist.

Claims

Stellvorrichtung für Federungseinrichtungen bei Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, wobei die Federungseinrichtung (10) eine zwischen dem Aufbau (24) des Kraftfahrzeuges und Radführungselementen (20) angeordnete Tragfeder (12; 32) und/oder eine parallel oder in Reihe geschaltete Speicherfeder (14; 34) sowie einen elektrisch betätigten Aktuator (18; 36) aufweist, mittels dem eine Kraftverstellung zwischen dem Kraftfahrzeugaufbau (24) und den Radführungselementen (20) ermöglicht ist wobei der elektrische Aktuator (18; 36) mit einer integrierten Bremse oder Sperre (26; 66) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Bremse oder Sperre (26; 66) bistabil derart wirkt, dass sie im unbestromten Zustand eine offene oder geschlossene Stellung einnehmen kann, und die mittels elektrischer Betätigung von der offenen in die geschlossene Stellung und umgekehrt umschaltbar ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bistabil wirkende Sperre (26; 66) einen über ein mechanisches Schrittschaltwerk (70) betätigten Sperrstift (68) aufweist, der in der geschlossenen Stellung in eine Verzahnung (58a) eines von einem Elektromotor (48) des Aktuators (36) betätigten Stellglieds (58) einrastet.
Stellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrstift (68) unter Zwischenschaltung einer Feder (86) in der Sperrstellung federnd nachgiebig gegen die Verzahnung (58a) des Stellgliedes (58) vorgespannt ist.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrittschaltwerk (70) der Sperre (26; 66) zusammengesetzt ist aus einem von einem Hubmagneten (69) betätigten Druckbolzen (76) mit Anschubschrägen (76a), einer ortsfesten Schaltkulisse (78), einer verdrehbar geführten Schaltkulisse (80) und einem Übertragungsdorn (82), der über eine Stellhülse (72) auf eine vorgespannte Rückführfeder (84) und auf den Sperrstift (68) wirkt.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Sperrstift (68) der Sperre (26; 66) zusammenwirkende Stellglied (58) eine von dem Elektromotor (48) betätigte Gewindespindel (58) oder eine Kugelmutter (60) eines Kugelgewindetriebes (50) ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgewindetrieb (50) um einen Teleskop-Schwingungsdämpfer (38) der Radaufhängung des Kraftfahrzeuges und innerhalb der schraubenförmigen Speicherfeder (34) angeordnet ist und dass die Sperre (26; 66) in radialer Ausrichtung zur Gewindespindel (58) oder Kugelmutter (60) ortsfest angeordnet ist.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sperrstift (68) federnd nachgiebig beaufschlagende Feder (86) innerhalb der Stellhülse (72) angeordnet ist und den Sperrstift (68) gegen eine Ringschulter (72a) der Stellhülse (72) vorspannt.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (58a) unmittelbar an einem Rotor (54) des Elektromotors (48) vorgesehen ist.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre (26; 66) in einer radial verlaufenden Bohrung (64) einer Basisplatte (46) angeordnet ist, die zudem den Elektromotor (48) des Aktuators (36) aufnimmt und/oder an der aufbauseitig die Kolbenstange (38b) des Schwingungsdämpfers (38) und die Speicherfeder (34) abgestützt sind.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Sperre (66) zugeordnete Verzahnung an der Gewindespindel (58) des Kugelgewindetriebes (50) eine an der Stirnseite der Gewindespindel (58) eingearbeitete Kronenverzahnung (58a) ist.
Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von auftretenden Fehlern an dem Aktuator (18; 36) die Sperre (26; 66) oder Bremse an dem Aktuator gelöst wird, um ein Failsafe-Verhalten zu erreichen.
Stellvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderung zur Sperrenöffnung von einem übergeordneten Fahrzeugsteuergerät entweder an ein Aktuatorsteuergerät oder direkt an die Sperre (26; 66) oder Bremse gesendet wird.