DE102005026782A1

DE102005026782A1 - Achse eines zweispurigen Fahrzeugs mit einem verstellbaren Querstabilisator

Info

Publication number: DE102005026782A1
Application number: DE200510026782
Authority: DE
Inventors: Axel Dr. Pauly
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-21
Also published as: WO2006131343A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achse eines zweispurigen Fahrzeugs mit einem zwischen den Radaufhängungen der beiden Räder angeordneten Querstabilisator, dessen in die Radaufhängungen eingeleitete Kraftkomponente mittels eines Aktuators veränderbar ist, sowie mit einer linksseitigen und rechtsseitigen Tragfeder, über die der Fahrzeugaufbau jeweils an einem Element der Radführung abgestützt ist, wobei vorzugsweise die dem Fahrzeugaufbau abgewandten Abstützpunkte der Tragfedern in Hauptwirkrichtung der Tragfedern mittels Aktuatoren verlagerbar sind und der Querstabilisator mit seinen Enden an den verlagerbaren Abstützpunkten der Tragfedern abgestützt ist. Der verlagerbare Abstützpunkt kann ein Federteller eines mit der Radaufhängung verbundenen Teils eines Federdämpferbeins sein und als Aktuatoren können hydraulische oder pneumatische oder elektrische Aktuatoren vorgesehen sein. Vorzugsweise dient die gemeinsame bewegliche Abstützung von Tragfeder und Querstabilisator zur fahrwerkseitigen Abstützung der Kraft einer Stahlfeder oder Kunststofffeder in Spiral- oder C-Ausführung oder einer Luftfeder, wobei die Tragfeder unmittelbar auf die bewegliche Abstützung einwirkt, es kann aber auch die Tragfeder indirekt, bspw. über eine Pendelstütze, am Abstützpunkt abgestützt sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achse eines zweispurigen Fahrzeugs mit einem zwischen den Radaufhängungen der beiden Räder angeordneten Querstabilisator, dessen in die Radaufhängungen eingeleitete Kraftkomponente mittels eines Aktuators veränderbar ist, sowie mit einer linksseitigen und rechtsseitigen Tragfeder, über die der Fahrzeugaufbau jeweils an einem Element der Radführung abgestützt ist. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 199 55 410 auf die DE 41 36 262 C2 verwiesen.

Grundsätzlich wird angestrebt, im Fahrwerksbereich von Kraftfahrzeugen Verstellmöglichkeiten vorzusehen, mit Hilfe derer das Fahrverhalten des Fahrzeugs (aktiv) verbessert werden kann. So sind sog. aktive Stabilisatoren bekannt, mit denen eine Wankstablisierung (des Fahrzeug-Aufbaus) umgesetzt und bei Vorsehen solcher aktiver Stabilisatoren sowohl an der Fzg.-Vorderachse als auch an der Fzg.-Hinterachse eine variable Verteilung der Wankmomentabstützung realisiert werden kann. Ein solcher aktiver Stabilisator (vgl. bspw. DE 41 36 262 C2 ), dessen in die Radaufhängungen eingeleitete Kraftkomponente (aus dem Torsionsmoment des Stabilisators resultierend) mittels eines Aktuators veränderbar ist, kann mittig geteilt sein, wobei ein bspw. als hydraulischer Schwenkmotor ausgebildeter Aktuator zwischen den beiden Stabilisator-Hälften vorgesehen sein und diese gegeneinander tordieren (und somit das Torsionsmoment verändern) kann. Bekannt sind aber auch aktive Stabilisatoren, bei denen der genannte Aktuator an einem Ende des Stabilsators angreift und hierzu zwischen dem freien Ende des Stabilisators und dessen Abstützung an der Radaufhängung angeordnet ist.

Bekannt sind ferner sog. aktive Federungssysteme, bei denen der sog. Federfußpunkt der zwischen dem Fzg.-Aufbau und der Radaufhängung angeordneten Tragfeder bzw. Tragfedern eines Kraftfahrzeugs in Hauptwirkrichtung der Tragfeder verlagerbar ist (vgl. bspw. DE 199 55 410 A1 ). Ist an allen vier Rädern eines zweiachsigen zweispurigen Fahrzeugs ein solches aktives Federungssystem vorgesehen, so kann hiermit (hinsichtlich des Fzg.-Aufbaus) eine Niveauregulierung, ein Nickausgleich und eine Wankstabilisierung realisiert werden.

Hiermit soll nun eine weitere Verbesserung an einem sog. aktiven Fahrwerk eines Fahrzeugs aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Achse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die (in Kraftwirkrichtung) dem Fahrzeugaufbau abgewandten Abstützpunkte der Tragfedern in Hauptwirkrichtung der Tragfedern mittels Aktuatoren verlagerbar sind und dass der Querstabilisator mit seinen Enden an den verlagerbaren Abstützpunkten der Tragfedern abgestützt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Vorgeschlagen ist hiermit nicht nur eine einfache Kombination von aktiven Stabilisatoren mit einem aktiven Federungssystem, sondern es wird eine derartige Achs-Gestaltung vorgeschlagen, dass mit einer Verlagerung eines Abstützpunktes bzw. Fußpunktes einer Tragfeder (sog. „Fußpunktverschiebung") hiermit gleichzeitig das Torsionsmoment des Querstabilisators verändert wird. Hierzu ist dieser mit seinen Enden an den verlagerbaren Fußpunkten bzw. Abstützpunkten der Tragfedern abgestützt. Zur Realisierung einer Wankstabilisierung sowie zur variablen Verteilung der Wankmoment-Abstützung zwischen der Vorderachse und Hinterachse können somit an einer bzw. jeder Achse die Abstützpunkte der Tragfedern verlagert werden. Vorteilhafterweise kann damit zur Wankstabilisierung sowohl die Federrate der Tragfeder als auch diejenige des Stabilisators genutzt werden.

Bereits an dieser Stelle sei erwähnt, dass neben der Tragfeder auch eine dem Fachmann bekannte sog. Zusatzfeder, die bekanntlich erst nach einem bestimmten Federweg der Tragfeder wirksam wird, am verlagerbaren Abstützpunkt der Tragfeder abgestützt sein kann. In diesem Falle kann nach entsprechendem Federweg der Tragfeder somit auch die Federrate der Zusatzfeder zur Wankstabilisierung des Fahrzeug-Aufbaus genutzt werden.

Gegenüber einem aktiven Federungssystem ohne gleichzeitige Beeinflussung des Stabilisator-Torsionsmoments hat dieses genannte Zusammenwirken den Vorteil, dass praktisch eine herkömmliche Abstimmung der Tragfeder (hinsichtlich Aufbau und Schwingzahl) wie bei einem passiven System beibehalten werden kann. Gegenüber den bekannten Systemen, bei denen die aktive Wankstabilisierung allein über das Torsionsmoment des Querstabilisators erfolgt, besteht der Vorteil, dass der Stabilisator die bei passiver Stabilisierung übliche Federrate aufweisen kann. Ein „Freischalten" des Querstabilisators bei Geradeausfahrt ist daher nicht erforderlich.

Das hiermit vorgeschlagene Achs-System kann vorteilhafterweise auch ausschließlich zur Niveauregulierung verwendet werden, da sich bei gleichmäßiger Verlagerung der Abstützpunkte beider Tragfedern einer Achse das vom Querstabilisator eingeleitete Moment nicht verändert. Ferner ist ohne weiteres neben einer Wankstabilisierung auch ein Nickausgleich möglich, während die sonstigen Federungsfunktionen rein konventionell passiv erfolgen, d.h. ohne dass der oder die Aktuatoren aktiviert wird/werden und dabei dem Gesamtsystem Energie zuführen. Im übrigen kann das vorgeschlagene System über einen entsprechenden Regelungsalgorithmus auch zum aktiven Ausregeln von Hub-, Nick- und Wankschwingungen des Fahrzeug-Aufbaus verwendet werden.

Grundsätzlich ist somit ein Federungssystem vorgeschlagen, bei dem u.a. zur Veränderung der Höhenlage des Fahrzeugs oder zum Ausgleich von Zuladung an zumindest einer Achse, jedoch insbesondere zur Wankwinkel-Reduzierung bzw. -Unterdrückung eine Verstellmöglichkeit vorgesehen ist, die den Einfederungszustand der Tragfeder(n) direkt beeinflusst und gleichzeitig auf die radseitige Anbindung des Stabilisators einwirkt. Bei geeigneter System-Auslegung kann – wie bereits erwähnt – auch eine sog. Zusatzfeder in das Verstellsystem mit einbezogen sein. Die mit der Radführung verbundenen Abstützpunkte der Tragfedern sind in Feder-Hauptwirkrichtung mittels geeigneter Aktuatoren verlagerbar und es ist der Querstabilisator mit seinen Enden direkt oder über Gestänge indirekt an diesen verlagerbaren Abstützpunkten abgestützt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der verlagerbare Abstützpunkt der Tragfeder ein Federteller oder eine der Tragfeder entsprechend gestaltete Aufnahme eines mit der Radaufhängung verbundenen Teils eines Federdämpferbeins eines mit der Radaufhängung verbundenen Teils eines Federdämpferbeins. Indem die Anordnung in Form einer sog. Fußpunktverstellung auf der radseitigen Seite bspw. eines Federdämpferbeins getroffen ist, kann der Querstabilisator mit seinen Enden praktisch direkt bzw. ohne Notwendigkeit von groß bauenden Zwischenelementen an den verlagerbaren Abstützpunkten angelenkt sein. Als Aktuatoren zum Verlagern der Abstützpunkte der Tragfedern können hydraulische oder pneumatische oder elektrische Aktuatoren vorgesehen sein. Dabei kann die gemeinsame bewegliche Abstützung von Tragfeder und Stabilisator zur fahrwerkseitigen Abstützung der Kraft einer Stahlfeder oder Kunststofffeder in Spiral- oder C-Ausführung oder einer Luftfeder oder Hydropneumatikfeder dienen, wobei die Tragfeder unmittelbar auf die bewegliche Abstützung einwirkt. Alternativ kann jedoch die Tragfeder auch indirekt, bspw. über eine Pendelstütze und/oder Zwischenhebel, am Abstützpunkt abgestützt sein.

Die beigefügte Prinzipskizze zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Einfachheit halber lediglich ein Rad einer Achse zusammen mit den wesentlichen Elementen der Radaufhängung bzw. Radführung dargestellt ist.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein linkes Rad eines zweispurigen zweiachsigen Kraftfahrzeugs mit Einzelradaufhängung gekennzeichnet, wobei letztere u.a. einen Lenker 2 aufweist. Auf diesem Lenker 2 ist ein Federdämpferbein, im wesentlichen bestehend aus einem Dämpfer 4 sowie einer Tragfeder 9, abgestützt, das mit seinem dem Lenker 2 gegenüberliegenden Ende über eine aufbauseitige Befestigung 7 am nicht weiter dargestellten Aufbau des Fahrzeugs befestigt ist.
Die genannte Tragfeder 9 ist zwischen einem unteren Federteller 6 und einer oberen mit der Befestigung 7 zusammenwirkenden Stützplatte eingespannt bzw. abgestützt. Der untere Federteller 6, der auch als der dem Fahrzeug-Aufbau abgewandte Abstützpunkt (hierfür wird ebenfalls die Bezugsziffer 6 verwendet) bezeichnet werden kann, ist in Hauptwirkrichtung der Tragfeder 9 verlagerbar, d.h. hier im Falle eines Federdämpferbeins im wesentlichen in Richtung von dessen Längsachse, die bei hier im wesentlichen vertikal ausgerichtetem Federdämpferbein eben im wesentlichen in Vertikalrichtung verläuft. Eine gezielte besagte Verlagerung des den Fußpunkt der Tragfeder 9 beschreibenden unteren Federtellers 6 (bzw. Abstützpunktes 6) kann mittels eines Aktuators 10 initiiert werden, der hier zwischen dem Federteller 6 sowie dem Gehäuse des Dämpfers 4 abgestützt ist.
Mit dem Federteller 6 bzw. mit dem unteren Abstützpunkt 6 der Tragfeder 9 steht jedoch nicht nur der Aktuator 10 in Wirkverbindung, sondern zusätzlich auch das Ende eines Querstabilisators 3, der in ansonsten bekannter Weise angeordnet bzw. gelagert ist. In entsprechender Weise ist das nicht dargestellte rechte Ende des Querstabilisators 3 am verstellbaren Abstütz punkt der dem (nicht dargestellten) rechten Rad zugeordneten Tragfeder angelenkt. Die Funktionsweise der gezeigten Radaufhängung bzw. Achse wurde weiter oben bereits ausführlich erläutert, so dass hierauf nun nicht weiter eingegangen wird. Mit der Bezugsziffer 8 ist noch eine grundsätzlich bekannte Zusatzfeder gekennzeichnet. Dabei können durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen und der beschriebenen Darstellung gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. So kann die Kolbenstange des Dämpfers bspw. auch untenliegend angeordnet sein, ferner ist eine vergleichbare Konstruktion in Verbindung mit einer Federbeinachse möglich. Selbstverständlich können der Dämpfer und die Tragfeder auch voneinander getrennt angeordnet sein.
Grundsätzlich kann mit dem beschriebenen System eine Wankmomentenabstützung durch Verlagern des unteren Federtellers (oder dgl.) auf der jeweils kurvenäußeren Seite in Richtung Zusammendrücken der Tragfeder und durch Verlagern auf der kurveninneren Seite in Richtung Entspannen der Tragfeder erfolgen. Dabei sind die Tragfedern, der Querstabilisator und wenn erwünscht, auch die Zusatzfedern (d.h. die Federungsanschläge) in den Kraftfluss mit einbezogen. Die daraus resultierende hohe Gesamtfederrate ermöglicht eine Wankstabilisierung mit geringerer Energieaufnahme als bei Lösungen, bei denen nur der Querstabilisator oder nur die Tragfedern zur Wankmomentenabstützung von einem Aktuator beaufschlagt werden. Wie bei den bekannten Systemen mit Fußpunktverschiebung kann die beschriebene Anordnung auch zur Niveauregelung und zur Nickstabilisierung dienen bzw. zur Ausregelung bzw. Bedämpfen von Aufbauschwingungen.

Claims

Achse eines zweispurigen Fahrzeugs mit einem zwischen den Radaufhängungen der beiden Räder (1) angeordneten Querstabilisator (3), dessen in die Radaufhängungen eingeleitete Kraftkomponente mittels eines Aktuators (10) veränderbar ist, sowie mit einer linksseitigen und rechtsseitigen Tragfeder (9), über die der Fahrzeugaufbau jeweils an einem Element der Radführung abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Fahrzeugaufbau abgewandten Abstützpunkte (6) der Tragfedern (9) in Hauptwirkrichtung der Tragfedern (9) mittels Aktuatoren (10) verlagerbar sind und dass der Querstabilisator (3) mit seinen Enden an den verlagerbaren Abstützpunkten (6) der Tragfedern (9) abgestützt ist.
Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verlagerbare Abstützpunkt (6) ein Federteller oder eine der Tragfeder entsprechend gestaltete Aufnahme eines mit der Radaufhängung verbundenen Teils eines Federdämpferbeins ist.
Achse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuatoren (10) hydraulische oder pneumatische oder elektrische Aktuatoren vorgesehen sind.
Achse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame bewegliche Abstützung (6) von Tragfeder (9) und Querstabilisator (3) zur fahrwerkseitigen Abstützung der Kraft einer Stahlfeder oder Kunststofffeder in Spiral- oder C-Ausführung oder einer Luftfeder oder Hydropneumatikfeder dient, wobei die Tragfeder (9) unmittelbar auf die bewegliche Abstützung (6) einwirkt.
Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder (9) indirekt, bspw. über eine Pendelstütze und/oder Zwischenhebel, am Abstützpunkt (6) abgestützt ist.
Achse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Tragfeder (9) auch eine Zusatzfeder am verlagerbaren Abstützpunkt (6) abgestützt ist.