DE4443809A1 - Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, welches mehrere an Radträ­ gern gelagerte und durch Radaufhängungen vertikal beweg­ lich an einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs geführte Räder aufweist.

Aus DE-A 41 36 226 ist es bekannt, die bei Kurvenfahrten eines Kraftfahrzeugs aufgrund der Querbeschleunigung erzwungene Wankbewegung um die Fahrzeuglängsachse durch eine Stabilisatoranordnung zu mindern oder ganz zu kom­ pensieren. Die Stabilisatoranordnung gleicht während der Kurvenfahrt aus, daß das Wankmoment den Fahrzeugaufbau gegenüber den kurvenäußeren Radträgern absenken und gegenüber den kurveninneren Radträgern anheben möchte. Die beiden in der Regel zur selben Fahrzeugachse gehören­ den Radträger sind über einen geteilten Stabilisatorstab miteinander verbunden, dessen gleichachsig drehbar an dem Fahrzeugaufbau über gesonderte Lagerelemente drehbar gelagerte Stabilisatorstabteile an ihren gegenseitig benachbarten Stabenden mittels eines Drehantriebs verbun­ den sind. Dem Drehantrieb entfernt gelegen, bilden die Stabilisatorstabteile Kurbelarme, die mit je einem der beiden Radträger verbunden sind. Der Drehantrieb hat gleichachsig zur Drehachse der Stabilisatorstabteile angeordnete, relativ zueinander drehbar angetriebene Anschlußteile, die für eine gegensinnige Drehbewegung der beiden mit den Radträgern beispielsweise über Koppelstan­ gen verbundenen Kurbelarmen und damit für den Ausgleich der den Fahrzeugaufbau während der Kurvenfahrt kippenden Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus sorgt. Bei dem Drehan­ trieb handelt es sich um einen hydraulischen Drehantrieb.

Aus der Zeitschrift "Konstruktion und Elektronik" Nr. 17, Seite 9 vom 5.8.1992 ist es bei einer Stabilisatoranord­ nung der vorstehend erläuterten Art bekannt, die längs der Drehachse zwischen den Kurbelarmen und dem Drehan­ trieb sich erstreckenden Abschnitte der beiden Stabilisa­ torstabteile ungleich lang zu machen.

Bei den vorstehend erläuterten Stabilisatoranordnungen sind die Stabilisatorstabteile während der Fahrt von den Radträgern her einer ständigen Relativbewegung ausge­ setzt. Es hat sich herausgestellt, daß geteilte Stabili­ satorstäbe, wie sie vorstehend erläutert wurden, zur Geräuschentwicklung neigen und auch hoher Verschleißge­ fahr ausgesetzt sind.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Geräusch­ entwicklung einer Stabilisatoranordnung mit geteiltem Stabilisatorstab zu mindern.

Die Erfindung geht aus von einer Stabilisatoranordnung der eingangs erläuterten Art, welche umfaßt
Zwei in gesonderten Lagerelementen um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander drehbar an dem Fahrzeugauf­ bau gelagerte Stabilisatorstabteile, die ihren gegensei­ tig benachbarten Stabenden entfernt gelegen je einen Kurbelarm bilden, mit dein jedes der Stabilisatorstabteile mit einem von zwei Radträgern verbunden ist, und einen Drehantrieb mit zwei gleichachsig zur Drehachse angeordneten, relativ zueinander drehbar angetriebenen Anschlußteilen, von denen jedes mittels einer Formschluß­ kupplung drehfest mit einem der gegenseitig benachbarten Stabenden der beiden Stabilisatorstabteile gekuppelt ist.

Demgegenüber ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenig­ stens eine der Formschlußkupplungen, insbesondere beide Formschlußkupplungen, formschlüssig ineinandergreifende, miteinander zu einer Einheit verklebte Kupplungshälften umfaßt, von denen eine an dem Anschlußteil des Drehan­ triebs und die andere am Stabende des Stabilisatorstab­ teils angeordnet ist. Durch Verkleben der beispielsweise durch ineinandergreifende Umfangsverzahnungen des Stab­ endes und des Anschlußteils gebildeten Formschlußkupplun­ gen können die Stabilisatorstabteile und der Drehantrieb zu einer Baueinheit ähnlich einem herkömmlichen, unge­ teilten Stabilisatorstab vereinigt werden. Da die beiden Anschlußteile des Drehantriebs in Richtung der Drehachse vergleichsweise geringes Spiel haben und durch die Ver­ klebung beispielsweise im Bereich der Umfangsverzahnungen radiales und axiales Spiel der Formschlußkupplungen ausgeschlossen wird, lassen sich im Fahrbetrieb Geräu­ sche, wie zum Beispiel Klappergeräusche, stark mindern.

Geräusche lassen sich aber auch bei Stabilisatoranordnun­ gen der vorstehend erläuterten Art, bei welchen die Formschlußkupplungen zwischen dem Anschlußteil des Dreh­ antriebs und dem Stabende des Stabilisatorstabteils nicht verklebt sind, stark mindern, wenn die Lagerelemente als Torsionsfederelemente ausgebildet sind, welche eine ringförmig den Stabilisatorstabteil umschließende, aus gummielastischem Material bestehende und mit ihrem Innen­ umfang an den Stabilisatorstabteil anvulkanisierte oder angeklebte Torsionsfederhülse sowie ein die Torsionsfe­ derhülse und den Stabilisatorstabteil zumindest über den größten Teil des Umfangs, insbesondere vollständig um­ schließendes Befestigungselement umfassen, das relativ zur Torsionsfederhülse axial fixiert ist. Ein solches Lagerelement erlaubt nicht nur die geräuschgedämpfte Lagerung des Stabilisatorstabteils, sondern übernimmt auch die allseitige Fixierung dieses Teils in Richtung der Drehachse. Als besonders günstig hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, wenn das Befestigungsele­ ment die Torsionsfederhülse radial vorspannt. Die radiale Vorspannung des beispielsweise aus einem Elastomer oder dergleichen bestehenden Torsionsfederhülse gleicht Tole­ ranzänderungen, die sich zum Beispiel durch Verschleiß im Fahrbetrieb ergeben können, aus und erhöht damit die Lebensdauer, in der die Stabilisatoranordnung geräusch­ frei arbeiten kann. Ein solches "Gummimetallager" hat neben den erwünschten Eigenschaften einer spielfreien und ver­ schleißarmen Lagerung bei guter Geräusch- und Schwingungs­ dämpfung den Vorteil, daß es höhere radiale Steifigkeit hat. Radiale Federwege des in dem Lagerelement radial ge­ führten Stabilisatorstabteils werden auf diese Weise ver­ ringert, was insgesamt den Betätigungsweg des Drehantriebs und damit die Ansprechzeit der gesamten Stabilisatoranord­ nung verringert.

Anstelle von Torsionsfederelementen der vorstehend erläu­ terten Art können auch andere Lagerelemente eingesetzt werden, wenn dafür gesorgt wird, daß jedes der beiden Stabilisatorstabteile einander in Richtung der Drehachse entgegengesetzte Anschlagflächen aufweist, mit welchen es in Richtung der Drehachse allseitig an wenigstens einem der Lagerelemente fixiert ist. Die Anschlagflächen sorgen auch hier für eine Minderung der Geräuschentwicklung, indem sie die beiden Stabilisatorstabteile über die durch den Fahrzeugaufbau miteinander verbundenen Lagerelemente axial in beiden Richtungen relativ zueinander fixieren. Die Stabilisatorstabteile können zur Bildung der Anschlagflä­ chen beispielsweise gekröpft oder gestaucht sein.

In sämtlichen vorstehend erläuterten Varianten der Erfin­ dung, die jeweils für sich oder auch in Kombination miteinander vorgesehen sein können, ist es vorteilhaft, wenn die beiden Stabilisatorstabteile in Richtung der Drehachse voneinander verschiedene Längen zwischen ihren drehantriebsseitigen Stabenden und den Kurbelarmen haben. Es hat sich herausgestellt, daß die Geräuschentwicklung verringert werden kann, wenn der Drehantrieb in die Nähe des Lagerelements eines der beiden Stabilisatorstabteile gelegt werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich bei ungleich langer Aufteilung der Stabilisa­ torstabteile, wenn die der Energiezuführung zu dem Dreh­ antrieb bestimmte Leitung längs des längeren Stabilisa­ torstabteils zu dem Drehantrieb geführt wird. Bei dem Drehantrieb handelt es sich bevorzugt um einen hydrauli­ schen Drehantrieb, so daß hier die Hydraulikleitung längs der längeren Stabilisatorstabteils verlegt werden kann und damit bei der Drehbewegung des Stabilisatorstabteils nur vergleichsweise geringer Tordierungsbelastung ausge­ setzt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorderachsan­ ordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Stabilisa­ toranordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch einen Drehantrieb der Stabilisatoranordnung, gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 bis 5 schematische, teilweise geschnittene Dar­ stellungen je eines Stabilisatorstabteils mit zugehörigem Lagerelement, wie es in der Stabilisa­ toranordnung nach Fig. 1 verwendbar ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorderachsanordnung eines Kraft­ fahrzeugs umfaßt bei 1 schematisch dargestellte Räder, die über ihre Radträger 3 an allgemein mit 5 bezeichneten Radaufhängungen im wesentlichen vertikal beweglich an einem bei 7 angedeuteten Fahrzeugaufbau (Karosserie oder derglei­ chen) des Kraftfahrzeugs aufgehängt sind. Die Radaufhängun­ gen 5 haben jeweils einen unteren Lenker 9, beispielsweise in Form eines Dreieckslenkers, und einen oberen (Dreiecks- Lenker 11, der durch einen Achsschenkelträger 13 mit dem unteren Lenker 9 gelenkig verbunden ist. An dem Achsschen­ kelträger 13 ist der Radträger 3 mittels einer nicht näher dargestellten Lenkvorrichtung lenkbar gelagert. Der obere Lenker 11 ist über eine Schraubendruckfeder 15 an dem Fahrzeugaufbau 7 elastisch abgestützt. Dem Abstützweg parallel geschaltet ist ein Stoßdämpfer 17 insbesondere in Form eines Stoßdämpfers mit änderbarer Dämpfkraft.

Die beiden unteren Lenker 9 sind durch eine Stabilisator­ anordnung 19 miteinander gekoppelt. Dies erlaubt Wankbe­ wegungen um die Fahrzeuglängsachse, wie sie zum Beispiel aufgrund des Wankmoments bei einer Kurvenfahrt auftreten, zu mindern oder insgesamt zu kompensieren. Die Stabilisa­ toranordnung 19 umfaßt zwei Stabilisatorstabteile 21, 23, die über gesonderte Lagerelemente 25 um eine gemeinsame Drehachse 27 relativ zueinander drehbar an dem Fahrzeug­ aufbau 7 gelagert sind. Die einander benachbarten Stabenden 29, 31 der beiden im wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeugs angeordneten Stabilisatorstabteile 21, 23 sind über einen nachfolgend noch näher erläuterten, hydraulischen Drehantrieb 33 miteinander verbunden, wobei die Stabilisa­ torstabteile 21, 23 ihren Stabenden 31 abgewandt quer zur Drehachse 27 abstehende Kurbelarme 35 bzw. 37 tragen, von denen jeder über eine Koppelstange 39 mit dem unteren Lenker 9 je einer der beiden Radaufhängungen 5 gelenkig gekuppelt ist.

Der Drehantrieb 33, der freitragend an den Stabenden 29, 31 gehalten ist, hat gleichachsig zur Drehachse 27 sich gegenüberliegende Anschlußteile 41, 43, von denen jedes eine Aufnahmeöffnung für eines der Stabenden 29, 31 bildet. Die Stabenden 29, 31 einerseits und die Aufnahme­ öffnungen der Anschlußteile 41, 43 andererseits sind an ihren Umfängen mit einander zugeordneten axial verlaufen­ den Verzahnungen 45 versehen, wie dies in der Schnittdar­ stellung des Drehantriebs 33 in Fig. 2 für die Form­ schlußkupplung des Stabilisatorstabteils 21 dargestellt ist. Der Drehantrieb 33 bildet im übrigen ein zur Dreh­ achse 27 gleichachsiges, rohrförmiges Gehäuse 47, das mit einem der Anschlußteile, hier dem Anschlußteil 43, fest verbunden ist und einen mit dem anderen Anschlußteil 41 verbundenen Flügelrotor 49 koaxial umschließt. Vom Flü­ gelrotor 49 stehen Flügel 51 zum Gehäuse 47 hin radial ab, während das Gehäuse 47 zwischen den Flügeln 51 radial nach innen abstehende Flügel 53 aufweist. Die Flügel 51, 53 begrenzen zwischen sich abgedichtet Hydraulik-Druck­ räume 55, die bei Druckbelastung über eine Hydraulik- Druckleitung 57 (Fig. 1) die Stabilisatorstabteile 21, 23 um die Drehachse 27 relativ zueinander verdrehen.

Bei den Torsionsstabteilen 21, 23 handelt es sich um elastisch tordierbare Teile, die das Federungsverhalten der beiden Radaufhängungen 5 beeinflussen und auf den Fahrzeugaufbau über die Lagerelemente 25 ein dem Wankmo­ ment bei einer Kurvenfahrt entgegenwirkendes Drehmoment erzeugen. Neigt sich der Fahrzeugaufbau bei einer Kurven­ fahrt zur kurvenäußeren Seite hin, so nähert er sich dem Radträger 3 des kurvenäußeren Rads an. Über den zunächst als drehsteif angenommenen Drehantrieb 33 versucht die Stabilisatoranordnung 19 unter elastischer Tordierung der Stabilisatorstabteile 21, 23 den Fahrzeugaufbau 7 auch auf der kurveninneren Seite dem Radträger 3 des kurven­ inneren Rads 1 anzunähern. Je steifer die Torsionsfeder­ eigenschaften der Stabilisatorstäbe 21, 23 sind, desto mehr gelingt dies, allerdings mit der Konsequenz einer umso stärkeren Kopplung der Federungen 17 der beiden Radaufhän­ gungen 5 bei Geradeausfahrt. Der hydraulische Drehantrieb 33 erlaubt es bei Druckentlastung nicht nur, beide Federun­ gen 15 voneinander vollständig zu entkoppeln, sondern auch bei geeigneter Druckbelastung über die Torsionsfedereigen­ schaften der Stabilisatorstabteile 21, 23 hinaus Kompensa­ tionskräfte einzuführen, die im Wankfall das Wankmoment kompensieren. Einzelheiten einer hierfür geeigneten Steue­ rung finden sich in DE-A 41 36 262.

Eine Stabilisatoranordnung mit geteiltem Stabilisatorstab der vorstehend erläuterten Art neigt im Betrieb zu Geräu­ schen, insbesondere Klappergeräuschen. Um die Geräusche zu mindern, vorzugsweise jedoch vollständig zu verhin­ dern, sind die Stabenden 29, 31 der Stabilisatorstabteile 21, 23 in die Aufnahmeelemente 41, 43 des Drehantriebs eingeklebt. Die Stabilisatorstabteile 21, 23 und der Dreh­ antrieb 33 bilden damit eine in Richtung der Drehachse 27 im wesentlichen spielfreie Baueinheit. Weiterhin ist die axiale Länge der Stabilisatorstabteile 21, 23, d. h. der Abstand zwischen dem Drehantrieb 33 einerseits und dem Kurbelarm 35 andererseits, unterschiedlich. Der Drehantrieb 33 kann damit einem der beiden Lagerelemente 25 im wesent­ lichen benachbart angeordnet werden, was sich gleichfalls vorteilhaft auf die Geräuschminderung auswirkt, da er geringeren Schwingungsamplituden ausgesetzt wird. Die Hydraulik-Druckleitung 57 wird in diesem Fall entlang des längeren Stabilisatorstabteils 23 verlegt und wird damit bei der Relativdrehung des Drehantriebs 33 relativ zum Fahrzeugaufbau 7 weniger stark tordierend beansprucht.

Alternativ aber auch zusätzlich zur Verklebung der Stabenden 29, 31 mit den Anschlußelementen 41, 43 des Drehantriebs 33 können beide Stabilisatorstabteile 21, 23 jeweils für sich an den Lagerelementen 25 axial, d. h. in Richtung der Drehachse 27 nach bei den Seiten hin fixiert werden. Die Fig. 3 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele geeigneter Lagerelemente, hier dargestellt für das Lager­ element 25 des kürzeren Stabilisatorstabteils 21. Das Lagerelement 25 des längeren Stabilisatorstabteils 23 kann gleich aufgebaut sein, sich aber auch von dem je­ weils anderen Lagerelement unterscheiden. In den Fig. 3 bis 5 werden in ihrer Funktion mit Komponenten der Fig. 1 und 2 übereinstimmende Bauteile mit den Bezugszahlen der Fig. 1 und 2 bezeichnet, wobei zur Unterscheidung Buch­ staben angefügt sind. Zur Erläuterung wird auf die Be­ schreibung der Fig. 1 und 2 Bezug genommen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das Stabilisator­ stabteil 21a innerhalb des Lagerelements 25a mit einer den Durchmesser vergrößernden Anstauchung 59 versehen, die innerhalb einer gegebenenfalls aus gummielastischem Material bestehenden Lagerhülse 61 zwei in Richtung der Drehachse 27a voneinander weg weisende Anschlagflächen 63 bildet, die das Stabilisatorstabteil 21a in der Lagerhül­ se 61 axial in beiden Richtungen fixieren.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich von der Variante der Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch unter­ scheidet, daß axial beiderseits einer wiederum gegebenen­ falls aus gummielastischem Material bestehenden Lagerhül­ se 65 des Lagerelements 25b das Stabilisatorstabteil 21b mit zwei durch plastische Deformation hergestellten Verformungsbereichen 67 versehen ist, die die Lagerhülse 65 axial zwischen sich einschließen und das Stabilisator­ stabteil 21b an dem Lagerelement 25b axial beidseitig fixieren.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante, bei der das Lagerele­ ment als Torsionsfederelement ausgebildet ist. Es umfaßt eine aus gummielastischem Material bestehende, an dem Stabilisatorstabteil 21c anvulkanisierte oder angeklebte Torsionsfederhülse. Die Torsionsfederhülse 69 umschließt das Stabilisatorstabteil 21c im wesentlichen vollständig und setzt unter radialer Vorspannung in einem gleichfalls ring- oder hülsenförmigen Befestigungselement 71, über das das Lagerelement 25c auch an dem Fahrzeugaufbau befestigbar ist. Das Befestigungselement 71 ist an der Torsionsfederhülse 69 gleichfalls axial beidseitig fi­ xiert, beispielsweise durch Formschluß oder durch Verkle­ ben oder Anvulkanisieren. Da die Torsionsfederhülse 69 radial vorgespannt ist, wird sichergestellt, daß auch bei Verschleiß das radiale Lagerspiel eng toleriert bleibt, was die Lebensdauer des Lagerelements 25c verlängert.

Die vorstehend anhand der Fig. 3 bis 5 erläuterten Lager­ elemente können auch dann eingesetzt werden, wenn, anders als anhand von Fig. 1 erläutert, die Enden 29, 31 der Stabilisatorstabteile 21, 23 nicht mit den Anschlußteilen 41, 43 des Drehantriebs 33 verklebt sind, sondern über deren Verzahnungen 45 axial beweglich in den Anschlußtei­ len 41, 43 geführt sind.

Claims (9)

1. Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraft­ fahrzeugs, welches mehrere an Radträgern (3) gelagerte und durch Radaufhängungen (5) vertikal beweglich an einem Fahrzeugaufbau (7) des Kraftfahrzeugs geführte Räder (1) aufweist, umfassend:

• - zwei in gesonderten Lagerelementen (25) um eine gemeinsame Drehachse (27) relativ zueinander drehbar an dem Fahrzeugaufbau (7) gelagerte Stabilisator­ stabteile (21, 23), die ihren gegenseitig benachbar­ ten Stabenden (29, 31) entfernt gelegen je einen Kurbelarm (35) bilden, mit dem jedes der Stabilisa­ torstabteile (21, 23) mit einem von zwei Radträgern (3) verbunden ist und
• - einen Drehantrieb (33) mit zwei gleichachsig zur Drehachse (27) angeordneten, relativ zueinander drehbar angetriebenen Anschlußteilen (41, 43), von denen jedes mittels einer Formschlußkupplung (45) drehfest mit einem der gegenseitig benachbarten Stabenden (29, 31) der beiden Stabilisatorstabteile (21, 23) gekuppelt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Formschlußkupplungen (45), insbe­ sondere beide Formschlußkupplungen (45), formschlüssig ineinander greifende, miteinander zu einer Einheit verklebte Kupplungshälften umfaßt, von denen eine an dem Anschlußteil (41, 43) des Drehantriebs (33) und die andere am Stabende (29, 31) des Stabilisatorstab­ teils (21, 23) angeordnet ist.

2. Stabilisatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formschlußkupplung (45) durch inein­ andergreifende Umfangsverzahnungen des Stabendes (29, 31) und des Anschlußteils (41, 43) gebildet sind.

3. Stabilisatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder Anspruch 2 in Verbin­ dung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (25c) als Tor­ sionsfederelemente ausgebildet sind, welche eine ringförmig den Stabilisatorstabteil (21c) umschließen­ de, aus gummielastischem Material bestehende und mit ihrem Innenumfang an dem Stabilisatorstabteil (21c) anvulkanisierte oder angeklebte Torsionsfederhülse (69) sowie ein die Torsionsfederhülse (69) und den Stabili­ satorstabteil (21c) zumindest über den größten Teil des Umfangs, insbesondere vollständig umschließendes Befestigungselement (71) umfassen, das relativ zur Torsionsfederhülse (69) axial fixiert ist.

4. Stabilisatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Befestigungselement (71) die Tor­ sionsfederhülse (69) radial vorspannt.

5. Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4 in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Stabilisatorstabteile (21, 23) einander in Richtung der Drehachse (27) entgegengesetzte Anschlag­ flächen (63; 67) aufweist, mit welchen es in Richtung der Drehachse (27) allseitig an wenigstens einem der Lagerelemente fixiert ist.

6. Stabilisatoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stabilisatorstabteil (21a, b) zur Bildung der Anschlagflächen (63; 67) gekröpft oder gestaucht ist.

7. Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stabilisa­ torstabteile (21, 23) in Richtung der Drehachse (27) voneinander verschiedene Länge haben.

8. Stabilisatoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zur Energiezuführung zu dem Drehan­ trieb (33) bestimmte Leitung (57), insbesondere eine zu einem hydraulischen Drehantrieb führende Hydraulik- Druckleitung, längs des längeren Stabilisatorstabteils (23) zu dem Drehantrieb (33) geführt ist.