DE60318516T2

DE60318516T2 - Verbindungsstange für eine Kraftfahrzeugaufhängung

Info

Publication number: DE60318516T2
Application number: DE60318516T
Authority: DE
Inventors: Miles Barnaby Gerrard
Original assignee: Sistemi Sospensioni SpA
Current assignee: Marelli Suspension Systems Italy SpA
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: PL207376B1; PL360010A1; BR0301372B1; EP1361083A3; EP1361083B1; ITTO20020396A0; ATE383255T1; ITTO20020396A1; BR0301372A; ES2295484T3; DE60318516D1; EP1361083A2

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein ein unabhängiges Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug. Im Besonderen betrifft sie eine Verbindungsstange, um bei einem unabhängigen Aufhängungssystem eine Radträgerstrebe mit dem Fahrzeugaufbau zu verbinden.
Es ist die Verwendung von Stangen bekannt, mit denen bei unabhängigen Aufhängungssystemen die Radträgerstreb mit dem Fahrzeugaufbau verbunden wird. Beispielsweise verwenden Aufhängungsaufbauten mit mehreren Verbindungen eine große Anzahl von Stangen, üblicherweise vier für die gelenkten Räder und fünf für die ungelenkten Räder, die an einem Ende am Radträger und am entgegengesetzten Ende am Fahrzeugaufbau gelenkig gelagert sind und als Verbindungsstangen wirken, d. h. als Einspannelemente, die dazu dienen, um den alleinigen Freiheitsgrad einer Translationsauslenkung entlang ihrer Längsachsen zu beseitigen.
Heute liefern Systeme mit mehreren Stangen die beste Lösung, um das hohe elasto-kinematische Verhalten sicher zu stellen, doch sind sie zweifelsohne sehr viel teurer als einfachere Aufbauten von Aufhängungen.
Eine Verbindungsstange gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus EP 1 288 028 bekannt. Diese Veröffentlichung offenbart eine Stange für die Aufhängung bei einem Kraftfahrzeug, die ein Paar von flexiblen, blattartigen Elementen, einen länglichen, starren Rohrkörper, über den die flexiblen, blattartigen Elemente miteinander verbunden sind, sowie ein erstes und ein zweites Paar von Buchsen besitzt, die in entsprechenden Sitzen aufgenommen werden, mit denen der Arm sowohl am Radträger als auch am Fahrzeugaufbau gelenkig gelagert ist. Gemäß dieser bekannten Lösung ist der längliche, starre Rohrkörper in Längsrichtung angeordnet, d. h. parallel zu den Drehachsen des Arms relativ zum Radträger und dem Aufbau des Fahrzeugs. Damit verlaufen die Gelenksachsen aller Sitze parallel zur Achse des länglichen, starren Rohrkörpers.
Weiters ist in dieser Veröffentlichung gemäß dem Stand der Technik eine Aufhängungsverbindung geoffenbart, die einen ersten länglichen, starren Rohrkörper, der mit dem Fahrzeugaufbau über Buchsen drehbar verbunden ist, die in entsprechenden Sitzen aufgenommen werden, einen zweiten länglichen, starren Rohrkörper, der mit dem Radträger über Buchsen drehbar verbunden ist, die in entsprechenden Sitzen aufgenommen werden, sowie eine Vielzahl von blattartigen Elementen enthält, die den ersten und den zweiten länglichen, starren Rohrkörper miteinander verbinden. Weiters verlaufen in diesem Fall die Gelenksachsen von allen Sitzen parallel zu den Achsen der länglichen, starren Rohrkörper.
Die oben beschriebenen Aufhängungsverbindungen beseitigen oder steuern drei Freiheitsgrade des Radträgers. Damit müssen nur zwei weitere Freiheitsgrade beseitigt werden. Diese bekannten Aufhängungsverbindungen liefern daher im Betrieb eine geringere Anpassungsfähigkeit, als dies bei anderen bekannten Verbindungen der Fall ist, die eine geringere Anzahl von Freiheitsgraden beseitigen oder steuern. Andererseits wird die Architektur der Aufhängung durch die Verwendung von zu vielen Verbindungen kompliziert.
US 4 772 043 offenbart eine Verbindung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs, die einen ersten und einen zweiten starren Arm, ein Paar von flexiblen, blattartigen Elementen, mit denen die starren Arme miteinander verbunden sind, ein Paar von ersten Gelenkssitzen, um den ersten starren Arm mit einem Radträger und mit einem Fahrzeugaufbau zu verbinden, sowie ein Paar von zweiten Gelenkssitzen besitzt, um den zweiten starren Arm mit dem Radträger und dem Fahrzeugaufbau zu verbinden.
FR 1 060 549 offenbart einen Verwindungsrahmen, der dazu vorgesehen ist, um zwischen dem Chassis und den Rädern eines Kraftfahrzeugs an Stelle von herkömmlichen Torsionsstäben befestigt zu werden, um ein Abrollen in den Kurven zu vermindern. Der Rahmen enthält ein Paar von Stangen mit kreisförmigem Querschnitt sowie ein Paar von Plattenelementen, die an den Enden der Stangen angebracht sind. Die Plattenelemente sind gegenüber einer Biegung steif, können aber gegenüber einer Torsion nachgeben, wobei sie sowohl am Chassis als auch in den Rädern gelenkig gelagert sind.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine einfache und kostengünstige Lösung zu liefern, um das elasto-kinematische Verhalten einer unabhängigen Aufhängung bei einem Kraftfahrzeug zu verbessern.
Dieser Gegenstand wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit Hilfe einer Verbindungsstange vollständig erreicht, wie sie im Hauptanspruch 1 festgelegt ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Verbindungsstange sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nun anhand eines. nicht einschränkenden Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen zeigt:
1 den Schrägriss einer Verbindungsstange mit zwei Freiheitsgraden für eine unabhängige Aufhängung bei einem Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 den Schrägriss einer Verbindungsstange mit einem gleichartigen Aufbau wie in 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
3 den Schrägriss einer Verbindungsstange mit einem Rotations-Freiheitsgrad gemäß der Erfindung; und
4 den Schrägriss eines ähnlichen Systems mit zwei Stangen, um drei Freiheitsgrade des Radträgers zu steuern, wobei dies keinen Teil der Erfindung darstellt.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen, die nun folgen, sind die Begriffe "längs" und "quer", "innen" und "außen", "vorne" und "hinten" so zu verstehen, dass sie sich auf den eingebauten Zustand im Fahrzeug beziehen.
Zuerst soll auf 1 und 2 Bezug genommen werden. Eine Verbindungsstange gemäß der Erfindung, mit der der Radträger für ein Rad eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs (ebenfalls nicht dargestellt) über bekannte Gelenkseinrichtungen verbunden wird, trägt allgemein die Bezugsziffer 10.
Die Stange 10 enthält einen im Wesentlichen geraden, länglichen Mittelkörper 11, der vorzugsweise einen hohlen Querschnitt mit hoher Torsionssteifigkeit besitzt. Erste Sitze 12, 13, um die Stange am Radträgers bzw. am Kraftfahrzeugaufbau gelenkig zu befestigen, sind an den Enden des Mittelkörpers 11 vorgesehen. Bei den gezeigten Beispielen bestehen die Sitze 12, 13 aus zylindrischen Rohrelementen, die am Körper 11 auf eine für sich bekannte Art befestigt (beispielsweise angeschweißt) werden, wobei ihre Achsen senkrecht zur Längsachse des Körpers 11 und parallel zueinander verlaufen.
Zwei flexible Elemente 14, 15, die an ihren freien Enden zweite zylindrische Sitze 16, 17 tragen, um die Stange am Radträger bzw. am Fahrzeugaufbau gelenkig zu befestigen, sind am Mittelkörper 11 in der Nähe der Sitze 12, 13 angebracht. Diese Elemente werden so gewählt, dass das Verhältnis der Steifigkeit in einer vorgegebenen Richtung zur Steifigkeit in einer der dazu senkrechten Richtungen groß ist.
Wie man aus den beiden Konstruktionsbeispielen von 1 und 2 erkennt, sind die flexiblen Elemente 14, 15 vorzugsweise als blattartige Elemente aus einem Metallblech oder einem Verbundwerkstoff (oder aus irgendeinem anderen Werkstoff, der entsprechende mechanische Eigenschaften besitzt) so ausgebildet, dass sie in ihren Mittelebenen steif, aber in der Richtung senkrecht dazu flexibel sind.
Jedes der flexiblen Elemente besitzt eine erste Öffnung 18, 19, um sie am Mittelkörper 11 anzubringen, sowie eine zweite Öffnung 20, 21, um sie mit dem zweiten Gelenkssitz 16, 17 zu verbinden. Vorzugsweise ist jeder der zweiten Gelenkssitze 16, 17 so angeordnet, dass er mit seiner Achse im Wesentlichen senkrecht zur Mittelebene des entsprechenden flexiblen Elements 14, 15 liegt. Die flexiblen Elemente 14, 15 können so angeordnet sein, dass ihre Mittelebenen senkrecht zur Längsachse des Körpers 11 verlaufen (1) oder dazu geneigt sind (2, Element 14), wodurch es möglich ist, die Ausrichtung der Hauptsteifigkeit der Stange gegenüber dem Paar von Elementen einzustellen, die an ihr befestigt sind.
Es ist ersichtlich, dass eine derartige Verbindungsstange eine erste Translationsbeschränkung entlang der Längsachse des senkrechter Richtung zur Mittelebene eines jeden der flexiblen Elemente 14, 15 liefert.
3 zeigt eine weitere Verbindungsstange 110 gemäß der Erfindung, die nur einen Rotations-Freiheitsgrad entlang der Längsachse eines im Wesentlichen geraden, länglichen Mittelkörpers 111 liefern kann, der vorzugsweise einen hohlen Querschnitt mit hoher Torsionssteifigkeit besitzt. Am inneren und äußeren Ende des Mittelkörpers 110 sind entsprechende Mittelteile von zwei blattartigen flexiblen Elementen 114, 115 befestigt, die an ihren freien Enden einen ersten und einen zweiten zylindrischen Sitz 112, 116 bzw. 113, 117 tragen, um die Stange am Radträger bzw. am Fahrzeugaufbau gelenkig zu befestigen. Beim gezeigten Beispiel bestehen die Sitze 112, 116 und 113, 117 aus zylindrischen Rohrelementen, die an den Außenseiten der entsprechenden flexiblen Elemente 114 und 115 angebracht sind, wobei ihre Achsen paarweise und senkrecht zur Längsachse des Körpers 111 ausgerichtet sind.
Auch hier sind die flexiblen Elemente 114, 115 vorzugsweise als blattartige Elemente ausgebildet, von denen jedes eine Öffnung 118, 119 besitzt, die in einem Zwischenteil des Elements ausgebildet ist, um den Mittelkörper 111 aufzunehmen.
Da die Blätter 114, 115 in Richtung senkrecht zu ihrer entsprechenden Mittelebene flexibel sind, reagiert die Verbindungsstange 110 nicht wesentlich auf Querkräfte, die vom Radträger über die Gelenkssitze 112, 116 übertragen werden. Andererseits steuert die Stange 110 durch die Steifigkeit der Blätter 114, 115 in deren Mittelebenen und durch die Torsionssteifigkeit des Mittelkörpers 111 den Rotations-Freiheitsgrad um die Längsachse des Körpers 111.
Die Idee, dass ein flexibles Element einer herkömmlichen Stange zugeordnet wird, um den Rotations-Freiheitsgrad zu steuern, kann auch auf eine Vorrichtung mit zwei Verbindungsstangen angewandt werden, die parallel angeordnet sind, wie dies 4 zeigt. Diese Anordnung stellt jedoch keinen Teil der Erfindung dar. Zwei Verbindungsstangen 210 mit herkömmlichem Aufbau, von denen jede einen im Wesentlichen geraden, länglichen Mittelkörper 211 sowie einen ersten und einen zweiten zylindrischen Sitz 212 und 213 besitzt, die am inneren bzw. am äußeren Ende des Mittelkörpers angebracht sind, um die Verbindungsstange am Radträger bzw. am Fahrzeugaufbau gelenkig zu befestigen, sind hier parallel zueinander angeordnet und im Bereich der Sitze 212 und 213 mit einem Paar von flexiblen Elementen 214 und 215 verbunden, die den oben beschriebenen Elementen gleichen.
Mit Hilfe eines derartigen Aufbaus erhält man zusätzlich zu den beiden Translationsbeschränkungen entlang der Längsachsen der beiden Verbindungsstangen eine dritte Torsionsbeschränkung zwischen dem Radträger und dem Fahrzeugaufbau.
Selbstverständlich bleibt das Prinzip der Erfindung unverändert, wobei Ausführungsformen und Herstellungsdetails weit von der Beschreibung und den Zeichnungen eines nicht einschränkenden Beispiels abweichen können.

Claims

Verbindungsstange (10; 110) für die Aufhängung bei einem Kraftfahrzeug, wobei die Verbindungsstange enthält: einen einzigen länglichen, starren Körper (11; 111), der eine Längsachse besitzt, erste Gelenkssitze (12, 13; 112, 113), um die Verbindungsstange (10; 110) mit einem Radträger bzw. mit einem Fahrzeugaufbau gelenkig zu verbinden, ein Paar von flexiblen Elementen (14, 15; 114, 115), die an entgegengesetzten Enden des starren Körpers (11; 111) befestigt sind, und zweite Gelenkssitze (16, 17; 116, 117), um die Verbindungsstange (10; 110) mit dem Radträger bzw. mit dem Fahrzeugaufbau gelenkig zu verbinden; wodurch die Verbindungsstange (10; 110) einen Rotations-Freiheitsgrad des Radträgers gegenüber dem Fahrzeugaufbau mit Hilfe der Flexibilität der flexiblen Elemente (14, 15; 114, 115) steuern kann; dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenksachsen der ersten Gelenkssitze (12, 13; 112, 113) senkrecht zur Längsachse des starren Körpers (11; 111) verlaufen.
Verbindungsstange gemäß Anspruch 1, wobei jedes flexible Element (14, 15; 114, 115) von einem plattenartigen oder blattartigen Element so gebildet wird, dass es in seiner Mittelebene steif und in einer Richtung senkrecht zu seiner Mittelebene flexibel ist.
Verbindungsstange gemäß Anspruch 2, wobei die flexiblen Elemente (14, 15; 114, 115) so angeordnet sind, dass ihre Mittelebenen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des starren Körpers (11; 111) verlaufen, um eine Rotations-Beschränkung um diese Achse zu liefern.
Verbindungsstange gemäß Anspruch 2, wobei zumindest eines (14) der flexiblen Elemente (14, 15) so angeordnet ist, dass seine Mittelebene zur Längsachse des starren Körpers (11) geneigt ist.
Verbindungsstange gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei der starre Körper (11; 111) ein Rohrkörper ist.
Verbindungsstange gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei die ersten Gelenkssitze (12, 13) an entgegengesetzten Enden des starren Körpers (11) vorgesehen sind.
Verbindungsstange gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei jedes der flexiblen Elemente (14, 15) mit einem ersten Ende am starren Körper (11) angebracht ist.
Verbindungsstange gemäß Anspruch 7, wobei jedes der flexiblen Elemente (14, 15) an seinem entgegengesetzten Ende einen entsprechenden zweiten Gelenkssitz (16, 17) trägt.
Verbindungsstange gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Gelenksachsen der zweiten Gelenkssitze (16, 17) im Wesentlichen senkrecht zur Mittelebene des entsprechenden flexiblen Elements (14, 15; 114, 115) angeordnet sind.
Verbindungsstange gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zumindest eines der flexiblen Elemente (114, 115) an einer Zwischenstelle (118, 119) an einem entsprechenden Ende des starren Körpers (111) befestigt ist und an seinen entgegengesetzten Enden einen ersten Sitz (112, 116) sowie einen zweiten Sitz (113, 117) trägt.
Verbindungsstange gemäß Anspruch 10, wobei die Gelenksachsen sowohl der ersten als auch der zweiten Gelenkssitze (112, 113, 116, 117) senkrecht zur Längsachse des starren Körpers (111) verlaufen.