DE29608188U1

DE29608188U1 - Hydraulischer Achsstabilisator

Info

Publication number: DE29608188U1
Application number: DE29608188U
Authority: DE
Original assignee: BOELLER MOTORSPORTTECHNIK GmbH
Current assignee: Boeller Guido De
Priority date: 1996-05-06
Filing date: 1996-05-06
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2006-05-07
Also published as: DE19719029A1

Description

Patententwurf

Erfinder: Guido Böller

Patentinhaber: Böller Motorsporttechnik GmbH

Verstellbarer hydraulischer Achsstabilisator
für Kraftfahrzeuge

Stand der Technik

Moderne.Kraftfahrzeuge besitzen zur Erhöhung der Fahrstabilität an jeder Fahrzeugachse einen Stabilisator. Dieser hat die Aufgabe, das komplette Fahrzeug bei Fahrbahnunebenheiten stabiler und ruhiger zu halten, in dem die Vertikalbewegungen der Räder nicht in vollem Umfang auf das Fahrzeug übertragen werden, sondern durch eine entsprechende vertikale Mitbewegung des gegenüberliegenden Rades minimiert werden.

Dazu wird in Serienfahrzeugen ein einfaches mechanisches Kraftübertragungselement benutzt, daß eine definierte Federsteif igkeit aufweist, und so die Vertikalkraft zu einem bestimmten Teil in das Fahrzeug einleitet bzw. in eine Vertikalbewegung des gegenüberliegende Rades umsetzt. Dieser Achsstabilisator besteht aus einem Torsions- bzw. Biegestab , der an den Radaufhängungen der jeweiligen Fahrzeugachse befestigt ist, und am Fahrzeug gelagert ist.

Bei Fahrzeugen, die für Renneinsätze benutzt werden, reichen die mit dem beschriebenen Stabilisator erreichbaren Eigenschaften nicht aus. Vielmehr werden für verschiedene Fahrsituationen unterschiedliche Stabilisatoreigenschaften gefordert:
bei Bremsvorgängen soll die Feder- bzw. Torsionssteifigkeit des

Stabilisators relativ gering sein, damit jedes Rades den Bodenunebenheiten folgen kann und maximaler Bodenkontakte erreicht wird. Bei hohen Geschwindigkeiten soll das Fahrzeug auch bei Fahrbahnunebenheiten "ruhig" sein, d.h. Bodenunebenheiten sollen nicht in das Fahrzeug übertragen werden, sondern durch eine entsprechende Mitbewegung des gegenüberliegenden Rades kompensiert werden. Dazu muß der Stabilisator eine hohe Biege- oder Torsionsteifigkeit aufweisen, um die Störkräfte auf das gegenüberliegende Rad zu Übertragen.

Die in solchen Fahrzeugen mechanischen Achsstabilisatoren sind so ausgeführt, daß die auf Biegung belasteten Stabilisatorelemente mit unterschiedlichen Querschnitten ausgeführt sind (Hochkantprofile), die durch Verdrehung unterschiedliche Biegesteif igkeiten aufweisen. Während des Fahrbetriebes wird die Gesamtsteifigkeit des Stabilisators durch die Verstellung der Biegeelemente der jeweiligen Fahrsituation eingestellt.
Nachteilig bei solchen verstellbaren Achsstabilisatoren ist die zum Teil aufwendigen Konstruktionen der Krafteinleitungs- und Übertragungselemente (Hebel), die aufwendige Lagerung und die physikalischen Grenzen, was die Verstellmöglichkeiten der Steifigkeiten betrifft.

Da die Entwicklung moderner Rennfahrzeuge zu immer leichteren und filigranere Konstruktionen tendiert, gleichzeitig aber aktive Computer gesteuerte Fahrwerkselemente verboten werden, ist hier die Entwicklung einer neuen Satbilisatorgeneration erforderlich.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung beschreibt einen neuartigen verstellbaren hydraulischen Achsstabilisator, wie er in Rennfahrzeugen, prinzipiell aber auch in allen übrigen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann.

Der Achsstabilisator besteht nicht mehr aus Biege- oder Torsionselementen wie oben schrieben, sondern aus einem hydraulischen Kraftübertragungssystem.

An jeder Radaufhängung (2,3) der Fahrzeugachse ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder (4,5) befestigt, dessen Kolbenstellung durch die Vertikalbewegung des Rades zum übrigen Fahrzeug verändert wird. Die Hydraulikräume (Vl) der Zylinder sind auf beiden Seiten gleich groß, damit in beiden Richtungen gleich große Kraft/Weg-Verhältnisse vorliegen. Die beiden Hydraulikzylinder sind mit Hydraulikleitungen ((6,7) über Kreuz miteinander verbunden, so daß die Vertikalbewegung eines Kolbens eine gleichgerichtete Bewegung des gegenüberliegenden Kolbens und damit der verbundenen Rades bewirkt.

Ein nur in dieser Anordnung ausgeführte Stabilisatorsystem ist bekannt und stellt einen ideal steifen Achsstabilisator dar.

Die Erfindung beschreibt nun die technischen Erweiterung, die aus diesem ideal steifen Achsstabilisator einen verstellbaren hydraulischen Achsstabilisator macht.

Die Forderung bei einem verstellbaren hydraulischen Achsstabilisator besteht darin, daß die Volumina der inkompressiblen Hydraulikflüssigkeiten nicht verändert werden dürfen, damit die Position der Radaufhängungen zueinander jederzeit in eine definierte Stellung gebracht werden kann. Nur so kann gewährleits.t werden, daß sich das Fahrzeug nicht irgendwann in einer falschen Fahrzeugstellung befindet.

Dazu wird an beiden Hydraulikleitungen (6,7), die die Hydraulikräume der Zylinder über Kreuz verbinden, eine Abzweigung zu einen weiteren Hydraulikzylinder (8,9) angebracht. Die Hydraulikvolumina werden dadurch zwar vergößert, aber beide in gleichem Maße und nicht veränderbar. Das Hydraulikvolumen (V2_max) dieser Zylinder muß mindestens 2x Vl_max betragen, damit beide Kolben der Zylinder 4 und 5 in beliebige Endpostionen fahren können. Nur so kann der maximale Schwenkbereich der Radaufhängungen erreicht werden.

Die Verstellbarkeit der Federsteifigkeit des Achsstabilisator wird realisiert, indem die Kolbenstangen der Hydraulikzylinder 5,6 mit einer entsprechende Kraft beaufschlagt werden.
Ist die Kraft F_variabel = 0, so findet keine Kraftübertragung von

einer Radaufhängung zur anderen statt, statt dessen wird bei Veränderung der Kolbenstellung am Zylinder 4 oder 5 das entsprechende Hydraulikvolumen in den angeschlossenen Hydraulikzylinder 8 oder 9 gedrückt.

Ist durch die Kraft F_variabel der im Hydrauliksystem erzeugte Druck als die größer durch die Störkraft F_stör, so wird die Kraft F_stör zu 100 % auf den gegenüberliegenden Hydraulikzylinder und in der zugehörige Radaufhängung übertragen.

Liegt die Kraft F_variabel zwischen diesen beiden Extremwerten, so wird die Kraft F_stör so lange an den gegenüberliegenden Radaufhängungszylinder und angeschlossenen Ausweichzylinder übertragen, bis die Kraft F_variabel eine höhere Gegenkraft erzeugt.
Aus diesem Grund kann die Kraft F_variabel nicht durch einen Hydraulikdruck erzeugt werden, sondern muß durch eine Federwirkung erzeugt werden.

Abbildung 2,3 und 4 zeigen drei mögliche Wirkprinzipien:
In Abb. 2 wird der Hydraulikzylinder mit einer einstellbaren Preßluftkraft belastet, die die Kraft F_variabel erzeugt. Diese kann je nach Auslegung der Kolbenflächen durch einen Hydraulik-Luftzylinder realisiert werden oder durch einen angeflanschten zusätzlichen Preßluftzylinder. Da Preßluft kompressibel ist, kann eine Federwirkung erzeugt werden.

Abbildung 3 und 4 zeigen eine Lösung mit einer vorgeschalteten Feder (10) . In Abb. 3 wird diese Feder (10) durch einen mehrstelligen Hydraulikzylinder vorgespannt, in Abb. 4 durch eine Spindel mit Elektromotor (12) .

Die Auswahl dieser unterschiedlichen Wirkprinzipien hängt von Auslegung des Stabilisators und den daraus notwendigen Kräfte ab, sowie von den Verstellmöglichkeiten und Verstellgeschwindigkeiten.

Mit diesen (und anderen) Wirkprinzipien kann ein variabler verstellbarer hydraulischer Stabilisator realisiert werden.

Patentansprüche

Claims

5 SCHUTZANSPRÜCHE
Verstellbarer hydraulischer Achsstabilisator für Kraftfahrzeuge dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung von einer Radaufhängung zur gegenüberliegenden Seite durch eine hydraulische Kraftübertragung mit variablen Federsteifigkeiten geschieht.
Verstellbarer hydraulischer Achsstabilisator dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Federsteifigkeit durch die Anordnung von Ausweichzylindern realisiert wird, deren Gegenkraft und damit der Systemhydraulikdruck von außen einstellbar ist.
Verstellbarer hydraulischer Achsstabilisator dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Systemdruckes, der für die einstellbare Federsteifigkeit notwendig ist, durch ein Pneumatikfederprinzip realisiert wird.
Verstellbarer hydraulischer Achsstabilisator dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Systemdruckes durch eine verstellbare Federvorspannung realisiert wird.