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Die
Erfindung betrifft einen Stabilisator für eine Kraftfahrzeugachse mit
jeweils an einem Rad einer Achse und einem feststehenden Karosserieteil anzulenkenden
Hydraulikzylindern und mit einem über Hydraulikleitungen mit
den Hydraulikzylindern verbundenen Modul.
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Ein
solcher Stabilisator ist in der Sonderausgabe zur Fachzeitschrift
ATZ/MTZ "Das aktive Wank-Stabilisierungssystem
Dynamic Drive" S.
63, 76–81
beschrieben. Bei diesem Stabilisator sind die Hydraulikzylinder über Druckregelventile
mit einer Ölpumpe
verbunden. Eine elektronische Steuereinheit steuert in Abhängigkeit
von Signalen von Querbeschleunigungssensoren die Druckregelventile
an und vermindert bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges die
Differenz der Einfederwege der Räder und
damit den Wankwinkel des Kraftfahrzeuges. Hierdurch lassen sich
Fahrkomfort und Fahrsicherheit erhöhen. Nachteilig bei dem bekannten
Stabilisator ist, dass er einen sehr großen Steuerungs- und Regelungsaufwand
benötigt.
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Weiterhin
ist aus der
EP 0 712
743 B1 ein Stabilisator bekannt geworden, bei dem mit den
Rädern
einer Achse verbundene Aufhängungsmittel über einen
Drehstab miteinander verbunden sind. Der Drehstab ist an der Karosserie
des Kraftfahrzeuges gehalten. Über
den Drehstab werden bei einem Einfedern eines der Räder Kräfte über den
Drehstab zu dem anderem Rad geleitet. Dieser Stabilisator ist jedoch
ein sehr sperriges Bauteil und hat ein hohes Gewicht. Weiterhin
erfordert die Verbindung der Aufhängungsmittel mit dem Drehstab
ausladende Schwingarme.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 3533540 A1 zeigt einen Stabilisator mit
den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.
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Die
internationale Patentanmeldung
WO 95/23076 A1 zeigt eine hydraulische Aufhängung, bei
welcher vier, den Rädern
zugeordnete, doppelt wirkende Hydraulikzylinder über Hydraulikleitungen paarweise
diagonal miteinander fluidleitend verbunden sind. Ferner ist eine
mit den Hydraulikzylindern verbundene Lastausgleichseinheit vorgesehen, über welche
ein Hydraulikzylinder mit den nicht-diagonalen Hydraulikzylindern fluidleitend
verbunden ist. Hierbei ist eine Hydraulikleitung eines Hydraulikzylinders
mit der Lastausgleichseinheit verbunden, während seine andere Hydraulikleitung
mit dem diagonalen Hydraulikzylinder verbunden ist
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Stabilisator der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass er besonders kompakt aufgebaut ist
und eine steuerungsunabhängige
Wankwinkelbegrenzung ermöglicht.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass in dem eingangs genannten Modul zumindest ein Federelement
angeordnet ist und das Federelement mit den Hydraulikzylindern der
Räder derart
in Wirkverbindung steht, dass das Federelement dem Einfedern des
Hydraulikzylinders des ei nen Rades einen sich mit zunehmendem Einfedern des
Hydraulikzylinders des anderen Rades verringernden Widerstand entgegensetzt.
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Durch
diese Gestaltung benötigt
das Modul keine aufwändige
elektronische Steuerung, da das Federelement von einem durch die
beiden Räder
erzeugten hydraulischen Druck beaufschlagt wird. Von dem einen Rad
in das Federelement eingeleitete Kräfte werden von dem Federelement
auf den Hydraulikzylinder des anderen Rades übertragen. Damit wird der Wankwinkel
des Kraftfahrzeugs ohne den Einsatz einer elektronischen Steuerung
begrenzt. Das Modul ist daher besonders kompakt und lässt sich
mit geringem konstruktiven Aufwand an der Karosserie des Kraftfahrzeuges
anordnen. An den Rädern
sind neben den Hydraulikzylindern und den Hydraulikleitungen im
einfachsten Fall keine weiteren Bauteile erforderlich, so dass der
erfindungsgemäße Stabilisator
besonders kompakt aufgebaut ist.
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Eine
Differenz des Ausfederns der Hydraulikzylinder der Räder lässt sich
ebenfalls gering halten, da erfindungsgemäß die Hydraulikzylinder doppelt wirkend
sind und für
jede Wirkrichtung jeweils eine Hydraulikleitung haben und die Hydraulikleitungen der
Hydraulikzylinder mit jeweils einem doppelt wirkenden, im Modul
angeordneten Hydraulikzylinder verbunden sind und die Kolben der
Hydraulikzylinder des Moduls an das Federelement angelenkt sind.
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Ein
gleichmäßiges Einfedern
beider Hydraulikzylinder wird von dem erfindungsgemäßen Stabilisator
nicht behindert, wenn die einem Einfedern der Hydraulikzylinder
der Räder
entsprechende Bewegungsrichtungen der Kolben der Hydraulikzylinder des
Moduls gleich sind. Damit lässt
sich bei einem gemeinsamen Einfedern der Hydraulikzylin der des Rades
das Federelement ungestaucht in eine Richtung bewegen. Nur bei einem
einseitigen Einfedern der Hydraulikzylinder wird das Federelement
gestaucht. Weiterhin lässt
sich durch eine Begrenzung des Bewegungsbereichs des Federelements
der Differenzfederweg begrenzen.
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Zur
Steigerung des Fahrkomforts bei einer Fahrt des Kraftfahrzeuges
auf einer Schräge
oder bei einseitiger Beladung trägt
es gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die
Hydraulikleitungen zumindest einer der doppelt wirkenden Hydraulikzylinder
untereinander über
eine von Absperrmitteln ansteuerbare Leitung verbunden sind. Durch
kurzzeitiges Öffnen
der Absperrmittel kann man das Kraftfahrzeug bei einer Fahrt auf
einer Schräge
oder bei einseitiger Beladung gerade stellen. Alternativ dazu kann
Hydraulikflüssigkeit
auch zwischen den Hydraulikleitungen gepumpt werden. Ist dies der
Fall, kann das Fahrzeug auch bei starken Querbeschleunigungen gerade
gestellt werden.
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Der
erfindungsgemäße Stabilisator
gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn die Kolben der
Hydraulikzylinder des Moduls über
Teleskopelemente gegeneinander geführt sind und wenn jedes der
Teleskopelemente mit dem Federelement in Wirkverbindung steht.
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Zur
weiteren Verringerung der Abmessungen des Moduls trägt es gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die
Teleskopelemente jeweils auf beiden Seiten des Federelementes angeordnete
Haltemittel zur Einleitung von Kräften in das Federelement und
zum Abstützen der
von dem anderen Teleskopelement eingeleiteten Kräften aufweisen.
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Ein
Verkanten von Bauteilen des Moduls lässt sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden,
wenn das Federelement und die Teleskopelemente längsbeweglich geführt sind.
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Besonders
starke Wankwinkel lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung ohne Behinderung kleiner Wankwinkel
entsprechend stark dämpfen,
wenn das Federelement als progressive Wendelfeder ausgebildet ist.
Das Federelement kann selbstverständlich auch aus mehreren Einzelfedern
mit gleichen oder unterschiedlichen Federkennlinien zusammengesetzt
werden.
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Die
Erfindung lässt
verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die
Zeichnung zeigt in
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1 schematisch
einen erfindungsgemäßen Stabilisator
mit zwei Rädern
einer Achse eines Kraftfahrzeuges,
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2 stark
vergrößert ein
Modul des erfindungsgemäßen Stabilisators
aus 1,
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3 das
Modul aus 2 nach einem Einfedern eines
der Räder.
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1 zeigt
einen Stabilisator für
eine Achse eines Kraftfahrzeuges mit an Rädern 1, 2 angelenkten
doppelt wirkenden Hydraulikzylindern 3, 4. Kolben 5, 6 der
Hydraulikzylinder 3, 4 der Räder 1, 2 sind über Kolbenstangen 7, 8 mit
den Rädern 1, 2 verbunden.
Der Stabilisator hat ein Modul 9 mit einem Federelement 10 und
zwei doppelt wirkende Hydraulikzylinder 11, 12.
Die doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 11, 12 sind über Teleskopelemente 13, 14 mit dem
Federelement 10 verbunden. Jeweils zwei Hydraulikleitungen 15, 16 der
Hydraulikzylinder 3, 4 der Räder 1, 2 sind
mit den Hydraulikzylindern 11, 12 des Moduls 9 verbunden.
Die Verbindung erfolgt derart, dass bei einem Einfedern der Hydraulikzylinder 3, 4 der
Räder 1, 2 sich
Kolben 17, 18 der Hydraulikzylinder 11, 12 des
Moduls 9 in dieselbe Richtung bewegen. Zur Verdeutlichung
sind die Bewegungsrichtungen der Kolben 17, 18 der
Hydraulikzylinder 11, 12 des Moduls 9 bei
einem Einfedern der Hydraulikzylinder 3, 4 der
Räder 1, 2 mit
Pfeilen gekennzeichnet. Damit wird das Federelement 10 des
Moduls 9 bei einem gleichzeitigen Einfedern der Hydraulikzylinder 3, 4 der
Räder 1, 2 verschoben
und nicht gestaucht. Das Modul 9 hat hierfür eine Führung 19 für das Federelement 10.
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Bei
einem einseitigen Einfedern der Hydraulikzylinder 3, 4 der
Räder 1, 2 wird
das Federelement 10 gestaucht und leitet Kräfte zu dem
Hydraulikzylinder 3, 4 des anderen Rades 1, 2.
Damit wird der Differenzfederweg der Hydraulikzylinder 3, 4 der
Räder 1, 2 gering
gehalten.
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Weiterhin
sind die Hydraulikleitungen 16 eines der Hydraulikzylinder 4 der
Räder 2 über zwei von
Federn 20, 21 vorgespannte Rückschlagventile 22, 23 und über elektrisch
betätigbare
Absperrventile 24, 25 miteinander verbunden. Die
Rückschlagventile 22, 23 sind
gegensinnig zueinander angeordnet. Die Absperrventile 24, 25 sind
im Normalbetrieb geschlossen. Ihre Wirkungsweise ist wie folgt:
Bei z. B. einseitiger Beladung des Fahrzeuges kann durch Öffnen eines
Absperrventils (24 oder 25) während mehrerer einseitiger
Einfedervorgänge
durch Umpumpen der Hydraulikflüssigkeit
eine Vorspannung des Federelementes 10 erreicht werden.
Dies führt
zu einer erhöhten
Stabilisierungskraft sowie bei einer Anwendung an allen Achsen des
Fahrzeuges zu einer Geradestellung und damit zu entsprechenden Vorteilen bezüglich der
Fahrdynamik und der Fahrsicherheit.
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Ein
weiterer Effekt der Absperrventile ergibt sich bei einer Geländefahrt:
Hierbei sollen möglichst starke
diagonale Verschränkungen
der Karosserie erlaubt sein. Dies wird dadurch erreicht, dass beide Absperrventile 24, 24 offen
geschaltet werden. Eine Stabilisierung des Fahrzeuges ist dann nicht
mehr möglich,
aber auch nicht notwendig.
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2 zeigt
stark vergrößert den
das Federelement 10 aufweisenden Teilbereich des Moduls 9 in einer
Schnittdarstellung. Hierbei ist zu erkennen, dass die beiden Teleskopelemente 13, 14 Haltemittel 26, 27 aufwei sen,
mit denen sie sich an Abstützringen 28, 29 des
Federelementes 10 abstützen.
Die Haltemittel 26, 27 können als in den Teleskopstangen 13, 14 eingepresste
Stifte ausgebildet sein. In der eingezeichneten Stellung liegen
alle Haltemittel 26, 27 an den Abstützringen 28, 29 an.
Damit sind die Hydraulikzylinder 3, 4 der Räder aus 1 gleich weit
eingefedert.
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3 zeigt
das Modul 9 aus 2 nach dem Einfedern des in 1 dargestellten
Hydraulikzylinders 4 des rechten Rades 2. Durch
das Einfedern hat sich das mit diesem Hydraulikzylinder 4 verbundene Teleskopelement 14 nach
rechts bewegt. Das linke Haltemittel 27 hat dabei den linken
Abstützring 28 in Richtung
des rechten Abstützrings 29 bewegt.
Da der rechte Abstützring 29 von
Haltemitteln 26 des anderen Teleskopelementes 13 in
seiner Lage gehalten wurde, ist das Federelement 10 gestaucht.
Auf das linke Teleskopelement 13 wirkt damit eine Zugkraft, welche
ebenfalls ein Einfedern des linken, in 1 dargestellten
Rades 1 bewirkt und damit dem Differenzfederweg beider
Räder 1, 2 entgegenwirkt.
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Um
den Fahrkomfort zu verbessern, kann vorgegeben werden, dass das
Federelement 10 zwischen den beiden Stützringen 28, 29 ein
Spiel aufweist, so dass seine Wirkung leicht verzögert erst
bei einem von Null verschiedenen Differenzfederweg einsetzt. Kleinen
Differenzwegen wird somit bei einem spielbehafteten Federelement 10 nicht
entgegengewirkt.
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Eine
weitere Möglichkeit,
die Beherrschbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern, besteht darin,
das Federelement 10 progressiv auszulegen: Letzteres kann
durch eine Feder mit einer entsprechenden Charakteristik oder durch
zwei insbesondere koaxial zueinander angeordnete Federn erreicht
werden, die ggf. unterschiedliche Federhärten aufweisen und sukzessiv
in Wirkung treten.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, eine absolute
Begrenzung des Differenzfederweges vorzusehen, um z. B. die Kippneigung
zu reduzieren. Die Begrenzung wird dadurch erreicht, dass ab einer
vorher konstruktiv festgelegten oberen Grenze des Differenzfederweges
das Federelement 10 auf Block geht oder die Halteelemente 26, 27 in
den Teleskopelementen 14 bzw. 13 Anschläge erreichen.
Sollte vorher – wie
oben beschrieben – Hydraulikflüssigkeit
umgepumpt worden sein, wird die Begrenzung entsprechend früher erreicht.
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Um
schon bei kleinsten Differenzfederwegen eine hohe Stabilisierung
zu erreichen, kann das Federelement 10 auch vorgespannt
sein, so dass sofort hohe Stabilisierungskräfte herrschen, was insbesondere
bei LKWs von Bedeutung ist. Bei einer solchen Ausgestaltung wird
vorzugsweise kein Spiel vorgesehen.
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- 1,
2
- Rad
- 3,
4
- Hydraulikzylinder
- 5,
6
- Kolben
- 7,
8
- Kolbenstange
- 9
- Modul
- 10
- Federelement
- 11,
12
- Hydraulikzylinder
- 13,
14
- Teleskopelement
- 15,
16
- Hydraulikleitung
- 17,
18
- Kolben
- 19
- Führung
- 20,
21
- Feder
- 22,
23
- Rückschlagventil
- 24,
25
- Absperrmittel
- 26,
27
- Haltemittel
- 28,
29
- Abstützring