Höhenverstellung mit Längskräften

Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Oberbegri f fs des Anspruchs 1 sowie ein Computerprogrammprodukt zum Einstellen einer Fahrzeughöhe und ein Verfahren zum Einstellen einer Fahrzeughöhe .

Gattungsgemäße Fahrzeuge weisen mehrere Räder und Radaufhängungen für die Räder auf , wobei beispielsweise

- die Räder angetriebene Räder beinhalten, wofür zumindest ein Antrieb vorgesehen ist ,

- die Räder gebremste Räder beinhalten, wofür zumindest eine Bremse vorgesehen ist ,

- optional die Radaufhängung zumindest eines Rades mittels einer Einstellvorrichtung höhenverstellbar ist , wobei die Einstellvorrichtung in unterschiedlichen Höhen-Einstellungen unterschiedliche Fahrzeughöhen vorgibt , sowie

- eine Ansteuereinheit zum Ansteuern des zumindest einen Antriebs und/oder der zumindest einen Bremse vorgesehen ist .

Fahrzeuge , die Einstellvorrichtungen zum Einstellen einer Höhe der Radaufhängung aufweisen, sind im Stand der Technik bekannt . Dabei wird beispielsweise ein Aktuator und/oder Einstellantriebe dazu verwendet , einen Federteller eines Federbeins in der Höhe zu verstellen, wodurch die Höhe der Radaufhängung und damit des Fahrzeugs eingestellt werden kann . Andere Systeme verwenden beispielsweise Pneumatik in Verbindung mit einer Luftfeder, um die gewünschte Veränderung der Fahrzeughöhe erzielen zu können .

Gemeinsam ist den Aus führungen aus dem Stand der Technik, dass die Aktuatoren zum Verändern der Höhe der Radaufhängung leistungs fähig und damit groß und aufwändig ausgeführt werden müssen, weil die Aktuatoren dazu in der Lage sein müssen, die Radlast an der j eweiligen Radaufhängung zu überwinden . Vereinfacht ausgedrückt müssen die Aktuatoren das Fahrzeug also anheben können, und zwar auch im beladenen Zustand .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fahrzeug, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt bereitzustellen, die es erlauben, Aktuatoren oder Einstellantriebe mit geringerer Leistungs fähigkeit zum Einstellen einer Höhe einer Radaufhängung zu verwenden oder diese Aktuatoren oder Einstellantriebe durch bereits bestehende und/oder einfachere Systeme zu ersetzen .

Hinsichtlich des Fahrzeugs wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst , nämlich indem

- die Ansteuereinheit dazu ausgebildet ist , zum Einstellen der Höhe der Radaufhängung des zumindest einen Rads den zumindest einen Antrieb und/oder die zumindest eine Bremse so anzusteuern, dass sich am zumindest einen Rad eine Längskraft einstellt , und

- die höhenverstellbare Radaufhängung des zumindest einen Rads so ausgebildet ist , dass sich unter Längskraft eine veränderte Höhe der Radaufhängung einstellt .

Grundsätzlich bekannt im Stand der Technik sind Radaufhängungen mit einer Kinematik, die bei Auftreten von Längskräften ( zum Beschleunigen und/oder Bremsen) Neigungen des Fahrzeugs bis zu einem gewissen Grad verhindern . Bei Eintauchbewegungen der Vorderachse während eines Bremsvorgangs ist eine entsprechende Auslegung der Radaufhängungen beispielsweise als „anti dive" bekannt . Für das Vermeiden (bis zu einem gewissen Grad) von Eintauchbewegungen der Radaufhängungen an Hinterachsen beim Beschleunigen ist die Auslegung der Radaufhängungen als „anti squat" bekannt .

Ein grundlegender Aspekt der Erfindung besteht darin, eine solche Auslegung der Radaufhängungen - die an und für sich für das Vermeiden von Veränderungen der Höhe der Radaufhängungen vorgesehen ist - gezielt dazu zu verwenden, um durch Beaufschlagung einer Längskraft eine Veränderung der Höhe der Radaufhängung zu erzielen, wobei die Radaufhängung dann in der veränderten Höhe arretiert werden kann .

Das Überwinden der j eweiligen Radlast , um eine Radaufhängung anzuheben, muss gemäß der Erfindung also nicht mehr von einem dedi ziert für diese Aufgabe vorgesehenen Aktuator übernommen werden, sondern kann zumindest teilweise vom zumindest einen Antrieb und/oder der zumindest einen Bremse des Fahrzeugs übernommen werden .

Ein weiterer Aspekt ist , dass die Erfindung auch dazu eingesetzt werden kann, die Fahrzeughöhe beispielsweise temporär zu verstellen, ohne dass eine dedi zierte Einstellvorrichtung zur Höhenverstellung der Radaufhängung vorgesehen sein muss . Hierdurch kann beispielsweise Personen das Aus- oder Einsteigen erleichtert werden, indem kurz die Fahrzeughöhe so eingestellt wird, dass dies leichter möglich ist . Die Konfiguration der Radaufhängung muss dabei nicht geändert werden . In besonders bevorzugten Aus führungs formen ist aber eine Einstellvorrichtung vorgesehen . Die Einstellvorrichtung der höhenverstellbaren Radaufhängung gibt unterschiedliche Fahrzeughöhen vor . Dazu ist zu bemerken, dass die Einstellvorrichtung die unterschiedlichen Fahrzeughöhen natürlich nur im Bereich des j eweiligen Rads oder der j eweiligen Radaufhängung vorgeben kann . An anderen Fahrzeugteilen wird die Fahrzeughöhe von einer Höhe der übrigen Radaufhängungen abhängen .

Die Einstellvorrichtung gibt in den meisten Fällen nicht die Fahrzeughöhe absolut vor, weil sich die Fahrzeughöhe in Abhängigkeit der Masse inklusive der Beladung und dynamischen Ef fekten durch Ein- und Aus federn verändert . Insbesondere bei gefederten Radaufhängungen gibt die Einstellvorrichtung also letztlich eine Grundeinstellung der Fahrzeughöhe , bevorzugt im entspannten Zustand der Federung, vor, die sich j e nach konkreter Situation dann durch die Federung ändern kann .

Die durch die Einstellvorrichtung einstellbare Fahrzeughöhe oder Höhe der höhenverstellbaren Radaufhängung kann also so verstanden werden, dass sie einen Abstand beispielsweise eines Radlagers von einem Anlenkpunkt der höhenverstellbaren Radaufhängung am Chassis oder Rahmen des Fahrzeugs vorgibt , und zwar entweder absolut oder als Grundeinstellung für die Federung, bevorzugt im entspannten Zustand .

Bei gefederten Radaufhängungen kann das Einstellen der Fahrzeughöhe auch als Einstellen der Federvorspannung eines entsprechenden Federelements aufgefasst werden . Die Erfindung kann außerdem dazu verwendet werden, eine Federhärte der Radaufhängung einzustellen . Auch hierfür wird Schutz begehrt .

Für diesen Aspekt der Erfindung ist die Einstellvorrichtung so ausgebildet , dass sie in verschiedenen Einstellungen verschiedene Federhärten vorgibt .

In besonders bevorzugten Aus führungs formen dieses Aspekts der Erfindung kann die Höhe der Radaufhängung gemäß der Erfindung so verändert , dass das Federelement im Wesentlichen entlastet oder zumindest verringert belastet ist . In diesem Zustand können Aktuatoren zum Verändern der Federhärte des Federelements die Einstellung relativ leicht ändern, sodass sich analoge Vorteile ergeben, wie sie in Verbindung mit dem Einstellen der Fahrzeughöhe beschrieben wurden .

Unter Federhärte kann im vorliegenden Dokument die Einfeder- Reaktion (bevorzugt wegabhängig) eines Federelements auf eine einwirkende Kraft hin verstanden werden . In besonders bevorzugten Aus führungsbeispielen ist die Einfeder-Reaktion im relevanten Bereich proportional zur Kraft (Hookesches Gesetz ) . Aber auch nicht-lineare Federelemente können zusammen mit der Erfindung verwendet werden .

In besonders bevorzugten Aus führungs formen geschieht das Einstellen der Federhärte durch selektives Freigeben eines aktiven Bereichs eines Federelements .

Die Ausdrücke „Einstellen" und „Verstellen" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen austauschbar verwendet . Es kann darunter verstanden werden, dass die Einstellvorrichtung von einer Ausgangs-Einstellung in eine andere Einstellung überführt wird . Darunter, dass sich eine Längskraft , veränderte Höhe und/oder Federhärte einstellt ( reflexiv) , kann verstanden werden, dass sich durch die Konfiguration des erfindungsgemäßen Fahrzeugs auf Basis der erfindungsgemäß definierten Voraussetzungen zumindest teilweise automatisch und/oder von selbst eine Längskraft , veränderte Höhe und/oder Federhärte ergibt . Denkbar ist auch, dass sich die Längskraft , veränderte Höhe und/oder Federhärte unterstützt durch einen Aktuator und/oder Einstellantrieb ergibt .

Es ist zu erwähnen, dass die zumindest eine Bremse keine Reibungsbremse sein muss . Beispielsweise kann eine Bremse auch durch eine spezielle Ansteuerung eines Antriebs - beispielsweise eines Rad-individuellen elektrischen Antriebs - realisiert werden . Deshalb kann es im Rahmen der Erfindung der Fall sein, dass die zumindest eine Bremse und der zumindest eine Antrieb durch dieselbe Vorrichtung oder dieselben Vorrichtungen realisiert werden .

Die Ansteuereinheit kann bevorzugt eine elektronische Ansteuereinheit sein .

Die Ansteuereinheit kann beispielsweise eine zentrale Fahrzeugsteuerung, beispielsweise in Form einer Steuer- und/oder Regeleinheit , sein .

Gemäß der Erfindung steuert die Ansteuereinheit zum Einstellen der Höhe der Radaufhängung den zumindest einen Antrieb und/oder die zumindest eine Bremse so an, dass sich am zumindest einen Rad, dessen Radaufhängung höhenverstellbar und/oder hinsichtlich der Federhärte einstellbar ist , eine Längskraft einstellt . Unter einer Längskraft kann dabei eine Kraft verstanden werden, die im Wesentlichen parallel zu einer (bevorzugt hori zontalen) Fahrzeuglängsachse ist . Bei gelenkten Rädern kann die Längskraft eine Kraft sein, die in einem Winkel zur Längsachse des Fahrzeugs steht , welcher im Wesentlichen einem Lenkwinkel entspricht .

Darunter dass die Längskraft im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse , gegebenenfalls modi fi ziert mit einem Lenkwinkel , ist , kann verstanden werden, dass die Längskraft exakt parallel ausgerichtet ist oder dass leichte Abweichungen bestehen, beispielsweise basierend auf Fertigungstoleranzen, dynamischen Fahref fekten oder Winkelef fekten aufgrund der Kinematik der Radaufhängung .

Beispielsweise könnte mittels eines Hinterachsantriebs eine Längskraft auf die Räder der Vorderachse ausgeübt werden, wobei es vorgesehen sein kann, mittels der Vorderradbremsen eine Bremskraft zu generieren, dass die Längskraft kompensiert wird und dadurch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs , bevorzugt im Stillstand, nicht geändert wird .

In diesem Aus führungsbeispiel würde dann die Kinematik der Vorderradaufhängungen dazu führen, dass sich eine veränderte Höhe der Radaufhängungen der Vorderachse einstellt .

Natürlich würde dieses Beispiel auch umgekehrt funktionieren, wobei eine Vorderradantrieb eine Längskraft auf die Hinterräder ausübt .

Ebenso sind Aus führungs formen denkbar, wobei der

Hinterachsantrieb und der Vorderachsantrieb gleich große

Drehmomente in entgegengesetzter Richtung ausüben und die Fahrzeughöhe auf diesem Wege gleichzeitig an den Achsen verändert werden kann .

Die Längskraft an der höhenverstellbaren Radaufhängung des zumindest einen Rads wird sich in der Regel auch als eine auf das zumindest eine Rad wirkendes Drehmoment äußern .

Es ist zu erwähnen, dass eine unveränderte Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht in allen Aus führungs formen der Erfindung wesentlich ist . Beispielsweise könnte durch ein Abbremsen ausgehend von einer gewissen Geschwindigkeit durch Vorderradbremsen oder Hinterradbremsen eine Längskraft und damit eine Veränderung der Höhe der Radaufhängungen der Hinterachse beziehungsweise der Vorderachse induziert werden .

Analoges wäre mit Antriebs- und/oder Bremsmomenten durch Vorder- oder Hinterachsantriebe zu erreichen .

Es müssen also nicht immer der zumindest eine Antrieb und die zumindest eine Bremse angesteuert werden, um den Ef fekt der Erfindung zu erreichen .

In bevorzugten Aus führungs formen werden aber der zumindest eine Antrieb und die zumindest eine Bremse angesteuert , um den Ef fekt der Erfindung zu erreichen .

In den bisher erwähnten Beispielen wurde von einem Fahrzeug mit zwei Achsen (Vorder- und Hinterachse ) mit j eweils zwei Rädern und j eweils zwei Radaufhängungen ausgegangen .

In anderen Aus führungsbeispielen kann auch nur j eweils ein Rad und eine Radaufhängung einer Achse mit einer Längskraft beaufschlagt werden, um die Höhe der Radaufhängung erfindungsgemäß zu verändern . Das Fahrzeug kann ein- , zwei- oder mehrspuriges Fahrzeug sein .

Das Fahrzeug kann zwei oder mehr Achsen aufweisen .

In besonders bevorzugten Aus führungs formen weist das Fahrzeug zwei Achsen mit j eweils zwei Rädern und j eweils zwei Radaufhängungen auf .

Bei der höhenverstellbaren Radaufhängung kann es sich um eine Radaufhängung mit einer Torsionsstabfeder und bevorzugt zumindest einem Längslenker handeln .

Bei der höhenverstellbaren Radaufhängung kann es sich um eine Radaufhängung in Double Wishbone- und/oder MacPherson- Konf iguration handeln .

Die Erfindung kann aber auch mit Aufhängungen anderer Art verwendet werden (beispielsweise sogenannte Multi-Link Aufhängungen) .

In Bezug auf das Computerprogrammprodukt zum Einstellen einer Fahrzeughöhe an zumindest einem Rads eines Fahrzeugs wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst , nämlich durch Instruktionen die einen aus führenden Computer zum Ansteuern zumindest eines Antriebs und/oder zumindest einer Bremse des Fahrzeugs veranlasst , sodass sich an zumindest einem Rad, bevorzugt mit höhenverstellbarer und/oder hins ichtlich der Federhärte verstellbaren Radaufhängung, eine Längskraft und aufgrund der Längskraft eine veränderte Höhe und/oder Federhärte der Radaufhängung einstellt . In bevorzugten Aus führungs formen kann es vorgesehen sein, dass die Instruktionen den aus führenden Computer außerdem zum Ansteuern einer Einstellvorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe und/oder Federhärte veranlassen, sodass die Radaufhängung des zumindest einen Rads in der veränderten Höhe und/oder unter der veränderrten Federhärte der Radaufhängung arretiert wird . Alternativ kann ein Einstellantrieb der Einstellvorrichtung dazu angesteuert werden, die gemachte Einstellung bis auf weiteres nicht zu verändern .

Der aus führende Computer kann die vorerwähnte Ansteuereinheit sein .

In Bezug auf das Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 17 gelöst , nämlich indem zumindest ein Antriebs und/oder zumindest eine Bremse des Fahrzeugs so angesteuert wird, dass sich an zumindest einem Rad, bevorzugt mit höhenverstellbarer und/oder hinsichtlich einer Federhärte verstellbaren Radaufhängung, eine Längskraft und aufgrund der Längskraft eine veränderte Höhe der Radaufhängung einstellt .

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert .

Die Ansteuereinheit kann dazu ausgebildet sein, zum Einstellen der Höhe der Radaufhängung des zumindest einen Rads den zumindest einen Antrieb und/oder die zumindest eine Bremse bei unveränderter Geschwindigkeit , bevorzugt im Stil lstand, des Fahrzeugs so anzusteuern, dass sich am zumindest einen Rad eine Längskraft einstellt .

Die Ansteuereinheit kann dazu ausgebildet sein, die zumindest eine Bremse und/oder den zumindest einen Antrieb am zumindest einen Rad, bevorzugt mit höhenverstellbarer Radaufhängung, anzusteuern, um eine der Längskraft entgegenwirkende Bremskraft zu erzeugen .

Bevorzugt kann dabei die Bremskraft betragsmäßig größer oder gleich der Längskraft sein .

Die , bevorzugt höhenverstellbare , Radaufhängung des zumindest einen Rads kann so ausgebildet sein, dass die resultierende Längskraft eine Veränderung einer Radlast der Radaufhängungen bewirkt .

In besonders bevorzugten Aus führungs formen kann die Radaufhängung des zumindest eines Rades mittels einer Einstellvorrichtung höhenverstellbar und/oder hinsichtlich einer Federhärte verstellbar sein, wobei die Einstellvorrichtung in unterschiedlichen Einstellungen unterschiedliche Fahrzeughöhen und/oder Federhärten vorgibt .

Dabei kann die Ansteuereinheit zum Ansteuern der Einstellvorrichtung ausgebildet sein .

Die Einstellvorrichtung kann eine Freigabestellung und eine Arretierstellung aufweisen, wobei die Höhen-Einstellung der Einstellvorrichtung in der Freigabestellung veränderbar ist und in der Arretierstellung arretiert ist , vorzugsweise wobei ein Aktuator zum Arretieren und/oder Entriegeln der Radaufhängung vorgesehen ist .

Die Arretierung kann auf formschlüssige und/oder kraf tschlüssige Art und Weise geschehen . In bevorzugten Aus führungsbeispielen kann ein Federelement der Radaufhängung in den verschiedenen Einstellungen arretiert werden .

Wie bereits erwähnt , kann bei Fahrzeugen mit Federung lediglich die Grundeinstellung arretierbar sein, nicht die tatsächliche Fahrzeughöhe , weil sich die tatsächliche Fahrzeughöhe durch die Federung ändern kann .

Die Einstellvorrichtung kann einen, vorzugsweise elektrischen, Einstellantrieb zum Verstellen der Einstellvorrichtung aufweisen .

Alternativ oder zusätzlich kann der Einstellantrieb eine pneumatische und/oder hydraulische Funktionsweise haben .

Es ist zu bemerken, dass ein Einstellantrieb mit einer Einstellvorrichtung kombiniert werden kann, die eine Arretierstellung und eine Freigabestellung aufweist . Dabei kann zuerst die Einstellvorrichtung freigegeben werden, die Höhen-Einstellung der Radaufhängung mittels des Einstellantriebs geändert werden und dann die Einstellvorrichtung in der geänderten Höheneinstellung arretiert werden .

In anderen Aus führungs formen kann aber auch nur eine Arretier- und Freigabestellung einerseits oder nur ein Einstellantrieb andererseits verwendet werden .

Der Einstellantrieb kann passiv dazu verwendet werden, die Einstellvorrichtung an die erfindungsgemäß veränderte Höhe der höhenverstellbaren Radaufhängung anzupassen . Der Einstellantrieb kann aktiv dazu verwendet werden, die die erfindungsgemäß veränderte Höhe der höhenverstellbaren Radaufhängung weiter zu modi fi zieren und/oder die erfindungsgemäße Höhenverstellung über die Längskräfte zu unterstützen .

Beispielsweise selbsthemmende Gewinde und/oder eine spezi fische Ansteuerung des Einstellantriebs kann dazu verwendet werden, durch den Einstellantrieb eine Arretierung der Einstellvorrichtung in einer gewissen Höhen-Einstellung zu erreichen .

In besonders bevorzugten Aus führungsbeispielen weisen alle Räder des Fahrzeugs eine höhenverstellbare Radaufhängung und eine Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung auf und ist die Ansteuereinheit dazu ausgebildet , vermittels einer Längskraft eine veränderte Höhe aller Radaufhängungen gemäß der Erfindung einzustellen .

Das zumindest eine Rad, bevorzugt mit höhenverstellbarer Radaufhängung, kann ein gefedertes Rad sein, wofür ein Federelement Teil der höhenverstellbaren Radaufhängung des zumindest einen Rads ist .

Das Federelement kann eine Schraubenfeder und/oder eine Torsionsstabfeder aufweisen .

Die Einstellvorrichtung kann einen verstellbaren Federteller und/oder eine drehverstellbares , und vorzugsweise arretierbares , Lager für die Torsionsstabfeder aufweisen .

Der Federteller kann beispielsweise mit einem Gewinde (vorzugsweise selbsthemmend) verstellbar sein oder es kann eine Luftfeder und eine Pneumatik vorgesehen sein, um den Federteller zu verstellen .

Die Torsionsstabfeder kann beispielsweise über eine Verzahnung mit einem Einstellantrieb Zusammenwirken .

Alternativ oder zusätzlich kann eine aktuierte Klemmung vorhanden sein, sodass die Torsionsstabfeder gegen unerwünschte Rotationen klemmend sicherbar ist (Arretierstellung) und in einer Freigabestellung einstellbar ist .

Alternativ oder zusätzlich könnte ein Eingri f fskörper vorhanden sein, welcher zur Sicherung gegen unerwünschte Rotationen mit der Drehstabfeder in Eingri f f bringbar ist .

Die Ansteuereinheit kann dazu ausgebildet sein, den zumindest einen Antrieb und/oder die zumindest eine Bremse so anzusteuern, dass das Federelement in der veränderten Höhe der höhenverstellbaren Radaufhängung im Wesentlichen entlastet ist .

Die Ansteuereinheit kann dazu ausgebildet sein, den zumindest einen Antrieb und/oder die zumindest eine Bremse so anzusteuern, dass das Federelement in einer ursprünglichen Grundeinstellung der Einstellvorrichtung im Wesentlichen entlastet ist , und die Einstellvorrichtung in diesem Zustand zum Entriegeln anzusteuern .

Die Einstellungen der veränderten Höhen werden im Rahmen der Erfindung bevorzugt sequenziell für Achsen oder einzelne Räder des Fahrzeugs vorgenommen . Prinzipiell ist es aber auch möglich, alle Radaufhängungen gleichzeitig gemäß der Erfindung einzustellen, beispielsweise indem Antriebe der Vorderachse nach hinten antreiben und Antriebe der Hinterachse nach vorne .

Es kann vorgesehen sein, dass

- die Räder und/oder Paare von Rädern mittels des zumindest einen Antriebs unabhängig voneinander antreibbar und/oder bremsbar sind und/oder

- die zumindest eine Bremse für die Räder individuell und/oder paarweise ansteuerbar sind .

Das Einstellen der Federhärte kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Halteelement nur einen Teil eines Federelements der Radaufhängung des zumindest einen Rads freigibt .

Wird beispielsweise nur die Häl fte einer Länge einer Torsionsstabfeder oder Schraubenfeder tatsächlich für die Federung verwendet , indem die andere Häl fte durch ein Halteelement gehalten wird, ergibt sich die doppelte Federhärte .

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung . Dabei zeigen :

Fig . la bis 1c verschiedene schematische Ansichten eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs ,

Fig . 2a bis 2c weitere schematische Ansichten eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs , Fig. 3a bis 3d weitere schematische Ansichten eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,

Fig. 4a und 4b schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Einstellvorrichtung,

Fig. 5a und 5b weitere schematische Ansichten eines

Ausführungsbeispiels einer Einstellvorrichtung,

Fig. 6a bis 6c weitere schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,

Fig. 7a und 7b weitere schematische Ansichten eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs sowie

Fig. 8a bis 8d schematische Ansichten von Ausführungsbeispielen von Radaufhängungen.

Fig. la zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Achsbaugruppe, wie sie in Verbindung mit der Erfindung eingesetzt werden kann.

Die Räder 2 sind mittels Radaufhängungen 3 gelagert. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Radaufhängungen 3 Längslenker 12 auf, die jeweils über ein Federelement 10 mit dem Rahmen oder Chassis des Fahrzeugs 1 verbunden sind.

Die Federelemente 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel Torsionsstabf edern .

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Rad-individuelle Antriebe

4 vorgesehen, welche in das jeweilige Rad 2 integriert sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind hinter den Antrieben 4, daher in Fig. la nicht erkennbar, Bremsen 5 vorgesehen, wozu auf Fig. 6a zu verweisen ist. Auch die Bremsen 5 sind Radindividuell ansteuerbar.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 handelt es sich um gelenkte Räder 2, wofür ein Lenkgestänge 13 vorgesehen ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Lenkung nur durch die Ansteuerung der Rad-individuellen Antriebe 4 und Bremsen 5 realisiert. Es könnten aber auch Lenkaktuatoren 21 vorgesehen sein (siehe Fig. 6c) .

An den Federelementen 10 sind Einstellvorrichtungen 6 vorhanden, über welche die Federvorspannung - und damit die Fahrzeughöhe - und/oder die Federhärte der Federelemente eingestellt werden können, was in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben wird.

Fig. 1b und 1c zeigen das Fahrzeug 1 mit zwei montierten Achsbaugruppen analog zu jener die in Fig. la dargestellt ist .

Wie zu erkennen ist, ist die Fahrzeughöhe an beiden Achsbaugruppen in Fig. 1c höher als in Fig. 1b. Beim nachfolgend beschriebenen Vorgehen ist es das Ziel, das Fahrzeug 1 vom Zustand der Fig. 1b in den Zustand der Fig. 1c zu versetzen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dafür zunächst die Änderung der Fahrzeughöhne an den in Fig. 1b und 1c rechts dargestellten Rädern 2 beschrieben (in der Folge nur: rechte Räder 2 und Radaufhängungen 3, entsprechend für die linken Räder 2 und Radaufhängungen 3 ) . Der fiktive Zwischenzustand ist in Fig . 2a bis 2c dargestellt .

Dieser fiktive Zwischenzustand wird unter der Annahme erreicht , dass die linken Radaufhängungen starr sind . In der Praxis wird dennoch oft ein Zustand gemäß Fig . 2b eintreten, weil durch Ladung oder dergleichen unterschiedliche Radlasten an der rechten und linken Achsbaugruppe vorliegen . In dem Ausnahmefall , dass die Radlasten und Radaufhängungen 3 usw . gleich sind, kann aber auch die Fahrzeughöhe an allen Radaufhängungen 3 gleichzeitig eingestellt werden .

Zum Einstellen der Fahrzeughöhe steuert gemäß Fig . 2b eine rein schematisch dargestellte Ansteuereinheit 7 die Antriebe 4 und/oder Bremsen des Fahrzeugs gemäß der Erfindung an .

In diesem Aus führungsbeispiel steuert die Ansteuereinheit 7 die Antriebe 4 der linken Räder 2 zum Antreiben des Fahrzeugs in Bezug auf den schematisch dargestellten Untergrund nach rechts an . Diese Antriebskraft wird den eingezeichneten Kraftpfeil Fl verdeutlicht .

Durch den Rahmen und/oder das Chassis des Fahrzeugs 1 wird diese auf die Radaufhängungen 3 rechten Räder 2 übertragen, was durch den Kraftpfeil F2 verdeutlicht wird . Diese Kraft wird durch die Radaufhängungen 3 der rechten Räder 2 in diese Räder 2 übertragen .

In diesem Aus führungsbeispiel steuert die Ansteuereinheit 7 die Antriebe 4 der rechten Räder 2 außerdem zum Antreiben des Fahrzeugs in Bezug auf den schematisch dargestellten Untergrund nach links an . Diese Antriebskraft wird den eingezeichneten Kraftpfeil F3 verdeutlicht . Diese Kraft kompensiert die Kraft Fl , sodass sich die Geschwindigkeit (hier im Stillstand) des Fahrzeugs in diesem Aus führungsbeispiel nicht ändert .

Sowohl die als Kraftpfeil F2 verdeutlichte Kraft als auch die durch die entsprechenden Radaufhängungen 3 in die rechten und linken Räder 2 übertragenen Kräfte ( Fl , F3 ) können als Längskräfte im Sinne der Erfindung aufgefasst werden, die zu einer veränderten Höhe der rechten Radaufhängungen 3 führt .

Wie nämlich an Fig . 2b zu erkennen ist , wirken die als Kraftpfeile F2 und F3 verdeutlichten Kräfte gegeneinander mit einem vertikalen Hebel , d . h . der Anlenkpunkt des Längslenkers 12 ist höher als der Auflagepunkt der rechten Räder 2 . Siehe dazu auch Fig . 2c, welche Fig . 2a entspricht und in welcher die Räder 2 nicht dargestellt sind, sodass die Radaufhängungen 3 , inklusive der Längslenker 12 , besser sichtbar sind . Durch diesen Hebel zwischen den Kräften F2 und F3 wird letztlich ein Drehmoment auf die Radaufhängung 3 der rechten Räder 2 , insbesondere die Längslenker 12 , erzeugt , was zur Veränderung der Fahrzeughöhe führt .

Im in Fig . 2b dargestellten Zustand können die rechten Radaufhängungen 3 arretiert werden oder es können die Einstellvorrichtungen 6 über die Einstellantriebe 9 so nachgeführt werden, dass der dargestellte Zustand der neu eingestellte Zustand für die rechten Radaufhängungen 3 ist .

Falls nötig, kann dieses Vorgehen für die rechten Räder 2 und Radauhängungen 3 wiederholt werden .

Das beschriebene Vorgehen kann noch verfeinert werden, sodass die Aktuatoren 8 oder Einstellantriebe 9 die Federelemente 10 nicht bewegen müssen . Dafür kann wie folgt vorgegangen werden :

- Erhöhen der Fahrzeughöhe an den rechten Rädern 2 und Radaufhängungen 3 , sodass die entsprechenden Federelemente 10 entlastet sind, durch erfindungsgemäßes Ansteuern der Antriebe 4 und/oder Bremsen 5

- Entriegeln der Einstellvorrichtungen 6

- Einstellen der Grundeinstellung für die einzustellende Fahrzeughöhe , worin die entsprechenden Federelemente 10 entlastet sein sollen, durch erfindungsgemäßes Ansteuern der Antriebe 4 und/oder Bremsen 5

- Arretieren der Einstellvorrichtungen 6

- Beenden des erfindungsgemäßen Ansteuerns der Antriebe 4 und/oder Bremsen 5 , dadurch Einfedern der Federelemente 10 bis zur gewünschten Fahrzeughöhe

- Gegebenenfalls Widerholen für die linken Räder 2 und Radaufhängungen 3

Alternativ oder zusätzlich kann wie folgt vorgegangen werden :

- Erhöhen der Fahrzeughöhe an den rechten Rädern 2 und Radaufhängungen 3 , sodass die entsprechenden Federelemente 10 entlastet sind, durch erfindungsgemäßes Ansteuern der Antriebe 4 und/oder Bremsen 5

- Einstellen der Grundeinstellung für die einzustellende Fahrzeughöhe , worin die entsprechenden Federelemente 10 entlastet sein sollen, durch erfindungsgemäßes Ansteuern der Antriebe 4 und/oder Bremsen 5 , wobei die Einstellung der Einstellvorrichtung 6 mittels des Einstellantriebs 9 gleichzeitig nachgeführt wird - Beenden des erfindungsgemäßen Ansteuerns der Antriebe 4 und/oder Bremsen 5, dadurch Einfedern der Federelemente 10 bis zur gewünschten Fahrzeughöhe

- Gegebenenfalls Widerholen für die linken Räder 2 und Radaufhängungen 3

In den Fig. 3a bis 3d sind die Radaufhängungen 3 und Räder 2 während des oben beschriebenen Vorgehens auch einzeln dargestellt, nämlich

- Fig. 3a: Radaufhängung 3 im erhöhten Zustand

- Fig. 3b: Radaufhängung 3 im Ausgangszustand

- Fig. 3c: analog zu Fig. 3b mit Rad 2

- Fig. 3d: analog zu Fig. 3a mit Rad 2

Fig. 4a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einstellvorrichtung 6, die mit der Erfindung eingesetzt werden kann. Fig. 4b ist eine Explosionsdarstellung zu Fig. 4a .

Die Einstellvorrichtung 6 in diesem Ausführungsbeispiel ist für Drehstabfedern als Federelemente 10 vorgesehen.

Die Einstellvorrichtung 6 in diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet einen Einstellantrieb 9, der als elektrischer Drehantrieb ausgeführt ist.

An der Drehstabfeder ist eine Längsnut 14 vorgesehen, die mit einem drehverstellbaren Lager 15 zusammenwirkt, sodass Drehungen der Drehstabfeder in Drehungen des Lagers 15 übersetzt werden und umgekehrt.

Am drehbaren Lager 15 ist drehtest ein Verzahnungselement 17 in Form eines konzentrischen Zahnrads angeordnet. Das Verzahnungselement 17 kämmt mit einem weiteren Verzahnungselement , das vom Einstellantrieb 9 angetrieben ist .

Über das Befestigungselement 16 ist die Einstellvorrichtung 16 mit dem Chassis und/oder Rahmen des Fahrzeugs 1 verbindbar .

Je nach Drehstellung des Lagers 15 ergeben sich unterschiedliche Federvorspannungen der Drehstabfeder, wodurch unterschiedliche Fahrzeughöhen erzielt werden können .

Zu bemerken ist , dass die Einstellvorrichtung aus Fig . 4a und 4b mit dem Einstellen der Federhärte kombiniert werden kann, wozu auf Fig . 6c verwiesen wird .

Fig . 5a zeigt ein Aus führungsbeispiel einer Einstellvorrichtung 6 , die mit der Erfindung eingesetzt werden kann . Fig . 5b ist eine Explosionsdarstellung zu Fig . 5a .

Bei diesem Aus führungsbeispiel wird das Federelement 10 in Form einer Drehstabfeder klemmend, d . h . kraf tschlüssig, arretiert .

Hierfür ist eine geteilte Buchse 19 vorgesehen, die von oben und von unten mittels Klemmelementen 18 geklemmt werden kann .

Es sind dafür zwei Aktuatoren 8 vorgesehen, welche das bewegliche untere Klemmelement 18 und die Buchse 19 gegen das feststehende obere Klemmelement 18 verspannen . Über das Befestigungselement 16 ist die Einstellvorrichtung 16 mit dem Chassis und/oder Rahmen des Fahrzeugs 1 verbindbar .

Alternativ oder zusätzlich könnte natürlich auch eine formschlüssige Arretierung vorgesehen sein, beispielsweise mit einem axial verschiebbaren Eingri f fskörper .

Zu bemerken ist , dass die Einstellvorrichtung aus Fig . 5a und 5b mit dem Einstellen der Federhärte kombiniert werden kann, wozu auf Fig . 6c verwiesen wird .

Fig . 6a und 6b sind eine Explosionsdarstellung und eine Vorderansicht der Achsbaugruppe aus Fig . la .

Zu erwähnen sind diesbezüglich noch die Bremsen 5 , die als Scheibenbremsen mit Bremssätteln ausgeführt sind .

Zur Dämpfung der Federung sind in diesem Aus führungsbeispiel Rotationsdämpfer 20 vorgesehen .

Fig . 6c zeigt ein Aus führungsbeispiel , wobei die Einstellvorrichtung 6 zum Einstellen einer Federhärte der Federelemente 10 eingerichtet ist .

Eine Halteelement 11 kann hierfür über einen Einstellantrieb 9 - in diesem Aus führungsbeispiel ein hydraulischer und/oder pneumatischer Zylinder - entlang der Torsionsstabfeder und entlang einer Längsnut 14 in der Torsionsstabfeder verschoben werden .

Je weiter das Halteelement 11 zur Mitte hin verschoben wird, desto weniger axiale Länge der Torsionsstabfeder wird für die Federung freigegeben, sodass eine größere Federhärte vorliegt .

Zu bemerken ist , dass diese Aus führungs form mit den anderen beschriebenen Aus führungs formen, insbesondere j enen aus den Fig . 4a und 4b sowie 5a und 5b, kombiniert werden kann .

Systeme , wobei beispielsweise Schraubenfedern nur teilweise freigegeben werden, um die Federhärte einzustellen, sind natürlich denkbar .

Im Aus führungsbeispiel aus Fig . 6c sind Lenkaktuatoren 21 vorgesehen . Die Erfindung kann sowohl bei Aus führungs formen mit als auch ohne Lenkaktuatoren 21 realisiert werden .

In den Fig . 7a und 7b sind eine perspektivische Darstellung und eine Explosionsdarstellung des Fahrzeugs auf Fig . 1b und 1c gezeigt .

Fig . 8a und 8b zeigen eine Aus führungs form einer Radaufhängung 3 , die mit der Erfindung eingesetzt werden kann, hier konkret in Double Wishbone-Konf iguration .

Das heißt , die Räder sind über zwei schwenkbare Träger - die sogenannten Wishbones 22 - in charakteristischer Form mit dem Rahmen und/oder Chassis des Fahrzeugs 1 verbunden .

Zwischen den Wishbones 22 ist schwebend ein Federelement 10 in Form einer Schraubenfeder gelagert .

Durch die Einstellvorrichtung 6 kann in diesem Fall ein Federteller für die Schraubenfeder mit Hil fe eines Einstellantriebs 9 verstellt werden . Gemäß der Erfindung kann hierfür ein sehr viel kleinerer Einstellantrieb 9 vorgesehen werden als dies gemäß dem Stand der Technik notwendig wäre weil der Einstell-Antrieb 9 nicht die anliegende Radlast überwinden können muss .

In Fig . 8a ist verdeutlicht , wie eine anliegende Längskraft , die sich am Radlager des Rads 2 als Drehmoment ( „Applied Torque" , verdeutlicht mit einem Pfeil ) äußert .

Dadurch, dass die beiden Wishbones 22 mit schräggestellten Schwenkachsen am Fahrzeugrahmen und/oder Chassis anlenken, ergibt sich ein virtueller Drehpunkt - in Analogie zum echten Drehpunkt eines Längslenkers 12 , vgl . Fig . 2b, 3a und 3b . Der virtuelle Drehpunkt , um den sich das Rad 2 beim Einfedern des Federelements 10 dreht , liegt im Schnittpunkt der zwei eingezeichneten Linien durch die Schwenkachsen der Wishbones 22 .

Es ist zu erkennen, dass der virtuelle Drehpunkt etwas oberhalb der Bremse 5 und damit oberhalb des Auflagepunkts des Rads 2 , welches durch die Radaufhängung 3 gelagert ist , liegt . Damit stellt sich unter Längskraft ein Hebel ein, der zum Verändern der Höhe der Radaufhängung 3 führt , was erfindungsgemäß ausgenutzt werden kann, um die Fahrzeughöhe und/oder die Federhärte einzustellen .

Es ist noch zu bemerken, dass das umgekehrte Verhalten des Verhinderns des Eintauchens der Federung unter Bremskraft , welches mit dem virtuellen Drehpunkt geschaf fen wird, wenn die Vorderseite des Fahrzeugs 1 in Fig . 8a links liegt ( gekennzeichnet durch „Front" ) , als „anti-dive" bekannt ist .

Fig . 8c und 8d zeigen eine Aus führungs form einer Radaufhängung 3 , die mit der Erfindung eingesetzt werden kann, hier konkret in MacPherson-Konfiguration . Das heißt , die Räder sind über zwei Querlenker 23 ( in dreieckiger Geometrie ) mit dem Rahmen und/oder Chassis des Fahrzeugs 1 verbunden .

Zwischen den Querlenkern 23 und dem Fahrzeugrahmen und/oder Chassis ist ein Federelement 10 in Form einer Schraubenfeder gelagert .

Durch die Einstellvorrichtung 6 kann in diesem Fall ein Federteller für die Schraubenfeder mit Hil fe eines Einstellantriebs 9 verstellt werden . Gemäß der Erfindung kann hierfür ein sehr viel kleinerer Einstellantrieb 9 vorgesehen werden als dies gemäß dem Stand der Technik notwendig wäre , weil der Einstell-Antrieb 9 nicht die anliegende Radlast überwinden können muss .

In Fig . 8c ist verdeutlicht , wie eine anliegende Längskraft , die sich am Radlager des Rads 2 als Drehmoment ( „Applied Torque" , verdeutlicht mit einem Pfeil ) äußert .

Dadurch, dass Längslenker 23 mit schräggestellten Schwenkachsen am Fahrzeugrahmen und/oder Chassis anlenken, ergibt sich ein virtueller Drehpunkt - in Analogie zum echten Drehpunkt eines Längslenkers 12 , vgl . Fig . 2b, 3a und 3b . Der virtuelle Drehpunkt , um den sich das Rad 2 beim Einfedern des Federelements 10 dreht , liegt im Schnittpunkt der zwei eingezeichneten Linien durch die Schwenkachsen der Längslenker 23 einerseits und hori zontal durch die Anlenkung der Schraubenfeder am Fahrzeugrahmen und/oder Chassis .

Es ist zu erkennen, dass der virtuelle Drehpunkt oberhalb der Bremse 5 und damit oberhalb des Auflagepunkts des Rads 2 , welches durch die Radaufhängung 3 gelagert ist , liegt . Damit stellt sich unter Längskraft ein Hebel ein, der zum Verändern der Höhe der Radaufhängung 3 führt , was erfindungsgemäß ausgenutzt werden kann, um die Fahrzeughöhe und/oder die Federhärte einzustellen .

Es ist noch zu bemerken, dass das umgekehrte Verhalten des Verhinderns des Eintauchens der Federung unter Bremskraft , welches mit dem virtuellen Drehpunkt geschaf fen wird, wenn die Vorderseite des Fahrzeugs 1 in Fig . 8a links liegt ( gekennzeichnet durch „Front" ) , als „anti-dive" bekannt ist .

L e g e n d e zu den Hinweisziffern:

Fahrzeug

Räder

Radaufhängung

Antrieb

Bremse

Einstellvorrichtung

Ansteuereinheit

Aktuator

Einstellantrieb

Federelement

Halteelement

Längslenker

Lenkgestänge

Längsnut drehverstellbares Lager

Befestigungselement

Verzahnungs element

Klemmelemente

Buchse

Rotationsdämpfer

Lenkaktuatoren

Wishbone

Querlenker