DE102011121735A1

DE102011121735A1 - Schaltbare Stabilisatorkoppel

Info

Publication number: DE102011121735A1
Application number: DE102011121735A
Authority: DE
Inventors: Tilo Koch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Stabilisatorkoppel (10) zur Anbindung eines Stabilisators an Radaufhängungen eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen hohlzylindrischen Grundkörper (12), einen im Grundkörper (12) axial geführten Kolben (14), dessen Kolbenstange (24) aus dem Grundkörper (12) hinausreicht, eine erste Kammer (16) und eine zweite Kammer (18), die jeweils durch den Kolben (14) voneinander getrennt sind und jeweils mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind, eine die beiden Kammern (16, 18) fluidisch kommunizierend verbindende Leitung (20), mit einem in der Leitung (20) angeordneten, steuerbaren Ventil (22), ein an der Kolbenstange (24) angeordnetes erstes Lager (26) und ein in axiale Richtung (a) betrachtet am gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers (12) angeordnetes zweites Lager (28). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in der ersten Kammer (16) ein erstes Federelement (30) angeordnet ist, wobei das Federelement (30) in direkter Wirkverbindung mit dem in der ersten Kammer (16) befindlichen inkompressiblen Fluid steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Stabilisatorkoppel zur Anbindung eines Stabilisators an Radaufhängungen eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Ansteuerung des Stabilisators gemäß dem Patentanspruch 7.
In der Regel sind bei heutigen Fahrzeugen an beiden Achsen passive Stabilisatoren verbaut, die den Wankwinkel bei Kurvenfahrt reduzieren und das Eigenlenkverfahren (Über-/Untersteuern) beeinflussen. Harte Stabilisatoren sind gut für ein agiles Fahrverhalten und geringe Umkippneigung des Fahrzeugs („Rollover”), sie verringern jedoch den Fahrkomfort. Bekanntlich kann bei der Auslegung der Stabilisatorhärte stets nur ein Kompromiss aus Fahrkomfort und Fahrdynamik/stabilität erreicht werden. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass die Stabilisatorhärte einmalig bei der Auslegung festgelegt wird und damit im Fahrbetrieb nicht mehr geändert werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind auch sogenannte aktive Stabilisatoren bekannt. Diese können je nach Fahrsituation ein hohes oder ein geringes Stabilisatormoment stellen. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass aktive Stabilisatoren komplex und kostenintensiv sind und zudem einen hohen Energiebedarf aufweisen.
Aus der WO 2009/124543 A1 ist ein elastisches Verbindungselement mit veränderlicher Steifigkeit bekannt, welches als sogenannte Stabilisatorkoppel zwischen einem passiven Stabilisator und einem Lenker einer Radaufhängung angeordnet werden kann, um somit den passiven Stabilisator im gewissen Bereich einstellbar auszubilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Stabilisatorkoppel gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, die eine Entschärfung des Zielkonflikts zwischen Fahrkomfort und Fahrdynamik ermöglicht und zudem einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
In bekannter Art und Weise umfasst die schaltbare Stabilisatorkoppel zur Anbindung eines Stabilisators an Randaufhängungen eines Kraftfahrzeugs einen hohen zylindrischen Grundkörper, einen im Grundkörper axial geführten Kolben, dessen Kolbenstange aus dem Grundkörper hinausreicht, eine erste Kammer und eine zweite Kammer, die jeweils durch den Kolben voneinander getrennt sind und jeweils mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind, eine die beiden Kammern fluidisch kommunizierend verbindende Leitung, mit einem in der Leitung angeordneten steuerbaren Ventil, sowie ein an der Kolbenstange angeordnetes erstes Lager und ein in axialer Richtung betrachtet am gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers angeordnetes zweites Lager.
Erfindungsgemäß ist in der ersten Kammer ein erstes Federelement angeordnet, wobei das Federelement in direkter Wirkverbindung mit dem in der ersten Kammer befindlichen inkompressiblen Fluid steht. Die erfindungsgemäße Anordnung des ersten Federelements sowie die Wechselwirkung des ersten Federelements mit dem in der ersten Kammer befindlichen inkompressiblen Fluid hat den positiven Effekt, dass unterschiedliche Volumenänderungen der Kammern ausgeglichen werden. Zudem ist die erfindungsgemäße schaltbare Stabilisatorkoppel aufgrund des einem Hydraulikzylinder entsprechenden Aufbaus konstruktiv einfach gestaltet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Federelement in der ersten Kammer als ein Gasvolumen mit höherem Druck ausgebildet. Die Ausbildung des ersten Federelements als ein Gasvolumen erweist sich als vorteilhaft, da dies eine besonders kostengünstige Realisierung ermöglicht.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Federelement in der ersten Kammer als kompressibles Fluid ausgebildet. Auch diese Ausführungsform erweist sich aufgrund ihrer kostengünstigen Ausgestaltung als besonders vorteilhaft.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Federelement in der ersten Kammer als ein Elastomer ausgebildet. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass mittels des Elastomers eine besonders gezielte Auslegung des Federelements gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist in der zweiten Kammer ein zweites Federelement angeordnet, wobei das zweite Federelement in direkter Wirkverbindung mit dem Kolben steht. Dies hat den Effekt, dass eine definierte Position des Kolbens im kraftfreien Zustand, z. B. Geradeausfahren auf ebener Fahrbahn sichergestellt ist. Des Weiteren kann mittels des zweiten Federelements bei offenem Ventil eine Grundfederrate sichergestellt werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung einer gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6 ausgebildeten schaltbaren Stabilisatorkoppel. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Ventil der Stabilisatorkoppel in Abhängigkeit von fahrdynamischen Messgrößen geschaltet wird. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine Reduzierung des Zielkonflikts aus Fahrkomfort und Stabilität gewährleistet, da nunmehr die Stabilisatorkoppel und damit der Stabilisator eines Kraftfahrzeugs situationsabhängig geschaltet wird. Beispielsweise sind bei ruhiger Geradeausfahrt die Ventile geöffnet, d. h. die Stabilisatorkoppel und damit der Stabilisator ist auf ”weich” geschaltet, so dass ein komfortables Fahrverhalten gewährleistet ist. Treten nur kritische Fahrsituationen auf, werden diese erfasst und bewirken ein definiertes Schließen bzw. teilweises Schließen der Ventile, d. h. die Stabilisatorkoppel und damit der Stabilisator wird auf ”hart” geschaltet, so dass eine verbesserte Fahrstabilität gewährleistet ist.
Vorzugweise wird das Ventil bei Überschreiten von definierter Grenzwerte für Lenkradwinkel und/oder Lenkradwinkelgeschwindigkeit und/oder Querbeschleunigung und/oder Gierrate geschaltet. Hierdurch ist sichergestellt, dass in kritischen Fahrsituationen der Stabilisator ”auf hart” gestellt wird, so dass bei diesen kritischen Fahrsituationen die Umkippneigung reduziert ist. Insbesondere das ”Hartschalten” in Abhängigkeit eines Grenzwertes für Lenkradwinkel und/oder Lenkradwinkelgeschwindigkeit erweist sich als besonders vorteilhaft, da hierdurch im Falle eines kritischen Ausweichmanövers einer Aufbaubewegung entgegen gewirkt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventil auf Wunsch des Fahrers geschaltet wird. Diese Ausführungsform erweist sich als besonders vorteilhaft, da nunmehr der Fahrer entscheiden kann, ob er sein Fahrzeug in einem sportlichen Modus oder in einem ”gemütlichen” Modus bewegen möchte.
Vorzugsweise werden dabei die die Hinterachse betreffenden Stabilisatorkoppeln und damit der Stabilisator an der Hinterachse überproportional härter eingestellt, so dass das Fahrzeug noch etwas agiler wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
In der Zeichnung bedeutet:
1 eine schaltbare Stabilisatorkoppel gemäß der Erfindung.
1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete schaltbare Stabilisatorkoppel. Die Stabilisatorkoppel 10 wird zwischen dem Ende eines passiven Stabilistors und z. B. einem Querlenker verbaut, um mittels der schaltbaren Stabilisatorkoppel 10 eine Einstellung der Stabilisatorhärte zu ermöglichen.
Die Stabilisatorkoppel 10 weist einen zylindrischen Grundkörper 12 auf, in dem ein Kolben 14 axial verschiebbar geführt ist. Der Kolben 14 unterteilt den Innenraum des Grundkörpers 12 in eine erste Kammer 16 sowie in eine zweite Kammer 18. Beide Kammern 16, 18 sind mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt.
Die beiden Kammern 16, 18 sind wiederrum über eine Leitung 20 fluidisch kommunizierend miteinander verbunden. In der Leitung 20 ist zudem ein ansteuerbares Ventil 22 angeordnet.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, ist an dem Kolben 14 eine Kolbenstange 24 angeformt, die an einem Ende aus dem Grundkörper 12 hinausreicht. An der Kolbenstange 24 ist ein erstes Lager 26 befestigt. Ein zweites Lager 28 ist in axiale Richtung a betrachtet am gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers 12 befestigt. Mittels der beiden Lager 26, 28 erfolgt die Festlegung der schaltbaren Stabilisatorkoppel 10 am Stabilisator sowie z. B. am Querlenker einer Radaufhängung.
Zudem ist, wie 1 weiter zu entnehmen ist, in der ersten Kammer 16 ein erstes Federelement 30 angeordnet, welches in direkter Wirkverbindung mit dem inkompressiblen Fluid steht. Das Federelement 30 ist vorliegend in Form eines Gasvolumens höheren Drucks ausgebildet. Weiterhin ist in der zweiten Kammer 18 ein zweites Federelement 32 angeordnet. Das zweite Federelement 32 ist vorliegend in Form einer Spiralfeder ausgebildet, die die Kolbenstange 24 umschließt und zwischen Kolben 14 und Grundkörper 12 verspannt ist.
Ist das Ventil 22 offen, kann sich der Kolben 14 relativ frei bewegen. D. h. der Stabilisator ist praktisch entkoppelt. In diesem Zustand wird z. B. bei Geradeausfahrt oder geringer Querbeschleunigung ein guter Fahrkomfort sichergestellt. Mittels der Spiralfeder 24 wird eine definierte Position des Kolbens 14 im kraftfreien Zustand, wie z. B. Geradeausfahrt auf ebener Fahrbahn, sichergestellt. Zudem ist über die Spiralfeder 24 bei offenen Ventil 22 ein Grundfederrate eingestellt. Mittels des Gasvolumens 30 ist zudem sichergestellt, dass unterschiedliche Volumenänderungen in den Kammern 16, 18 ausgeglichen werden.
Ist das Ventil 22 hingegen geschlossen, ist der Kolben 14 in seiner Bewegung blockiert, d. h. der Stabilisator wirkt mit seiner Federrate.
Bezugszeichenliste

10: schaltbare Stabilisatorkoppel
12: Grundkörper
14: Kolben
16: erste Kammer
18: zweite Kammer
20: Leitung
22: Ventil
24: Kolbenstange
26: erstes Lager
28: zweites Lager
30: erstes Federelement
32: zweites Federelement
a: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/124543 A1 [0004]

Claims

Schaltbare Stabilisatorkoppel (10) zur Anbindung eines Stabilisators an Radaufhängungen eines Kraftfahrzeugs, umfassend – einen hohlzylindrischen Grundkörper (12); – einen im Grundkörper (12) axial geführten Kolben (14), dessen Kolbenstange (24) aus dem Grundkörper (12) hinausreicht; – eine erste Kammer (16) und eine zweite Kammer (18), die jeweils durch den Kolben (14) voneinander getrennt sind und jeweils mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind; – eine die beiden Kammern (16, 18) fluidisch kommunizierend verbindende Leitung (20), mit einem in der Leitung (20) angeordneten, steuerbaren Ventil (22); – ein an der Kolbenstange (24) angeordnetes erstes Lager (26) und ein in axiale Richtung (a) betrachtet am gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers (12) angeordnetes zweites Lager (28), dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kammer (16) ein erstes Federelement (30) angeordnet ist, wobei das Federelement (30) in direkter Wirkverbindung mit dem in der ersten Kammer (16) befindlichen inkompressiblen Fluid steht.
Schaltbare Stabilisatorkoppel (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (30) in der ersten Kammer (16) als ein Gasvolumen ausgebildet ist.
Schaltbare Stabilisatorkoppel (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (30) in der ersten Kammer (16) als ein kompressibles Fluid ausgebildet ist.
Schaltbare Stabilisatorkoppel (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (30) in der ersten Kammer (16) als ein Elastomer ausgebildet ist.
Schaltbare Stabilisatorkoppel (10) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kammer (18) ein zweites Federelement (32) angeordnet ist, wobei das zweite Federelement (32) in direkter Wirkverbindung mit dem Kolben (14) steht.
Schaltbare Stabilisatorkoppel (10) nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (32) als eine die Kolbenstange (24) umschließende Spiralfeder ausgebildet ist.
Verfahren zur Ansteuerung einer schaltbaren Stabilisatorkoppel (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ventil (22) in Abhängigkeit von fahrdynamischen Messgrößen geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (22) bei Überschreiten vorher definierter Grenzwerte für Lenkradwinkel und/oder Lenkradwinkelgeschwindigkeit und/oder Querbeschleunigung und/oder Gierrate geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (22) auf Wunsch des Fahrers geschaltet wird, um einen sportlichen oder komfortablen Fahrmodus einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im sportlichen Fahrmodus die Ventile (22) der der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordneten Stabilisatorkoppeln (10) in Bezug zu den Ventilen (22) der der Vorderräder zugeordneten Stabilisatorkoppeln (10) derart geschaltet werden, dass die Ventile (22) der der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordneten Stabilisatorkoppeln (10) einen geringeren Durchfluss aufweisen.