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Die Erfindung betrifft ein Stabilisierungssystem
zur Verwendung beim einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die
Erfindung ein Stabilisierungssystem, welches hilft, die Untersteuerungs-/Übersteuerungseigenschaften
eines Fahrzeuges zu steuern, indem es direkt auf die Fahrzeug-Aufhängungskomponenten
einwirkt.
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Viele Anordnungen zur Steuerung der
Fahrzeug-Untersteuerung oder -Übersteuerung
wurden vorgeschlagen. Solche Aufhängungen enthalten oft solche
Elemente wie Anti-Schlingerstäbe
oder Stabilisatoren, um zu helfen, das Schlingern der Fahrzeugkarosserie
während
Drehmanövern
zu steuern. Solche Anti-Schlingerstäbe arbeiten im allgemeinen durch Übertragung
des Fahrzeuggewichts von der Innenseite des Rades zur Außenseite
des Rades während einer
Drehung. Der Anti-Schlingerstab ist jedoch ein relativ schweres
Element.
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Das hier beschriebene Stabilisierungssystem
kann auch so konfiguriert werden, dass es hilft, die Übersteuerung
und Untersteuerung des Fahrzeugs zu steuern. Allgemein gesagt werden
die Begriffe Übersteuerung
und Untersteuerung hier verwendet, um auf die folgenden Situationen
Bezug zu nehmen. Bei einem Untersteuerungszustand dreht sich das
Fahrzeug nicht so schart wie erwartet, als Reaktion auf das Drehen
des Steuerrades. Dies geschieht im allgemeinen, wenn es keine ausreichende Traktion
in den vorderen Reifen des Fahrzeuges gibt, um dem Drehungsradius
zu folgen, welcher von der Position des Steuerrades diktiert wird.
Jedoch ist solch eine Untersteuerung im allgemeinen relativ leicht
für die
meisten Fahrer zu kompensieren und neigt dazu, relativ langsam während einer
Drehung aufzutreten, eher als eine schnelle und unerwartete Bewegung
des Fahrzeuges.
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Andererseits tritt eine Übersteuerung
auf, wenn das Fahrzeug schärfer
dreht als erwartet. Solch ein Übersteuerungszustand
tritt gewöhnlich
aufgrund eines Traktionsverlustes der Hinterräder auf, was verursacht, dass
das hintere Ende „ausbricht", und so das vordere
Ende des Fahrzeuges relativ schart und unerwartet dreht. Solch ein Übersteuerungszustand
ist im allgemeinen für
die meisten Fahrer schwierig zu steuern oder zu kompensieren und
kann eine relativ schnelle und unerwartete Abweichung des Fahrzeuges
von der durch das Steuerrad eingestellten Richtung verursachen.
Ein verwandtes Phänomen
ist das des Abtauchens/Hochhebens, wobei das vordere Ende des Fahrzeuges
dazu neigt, während
des Bremsens nach vorne zu abzutauchen, während sich das hintere Ende
hebt. Solch ein Hochheben des hinteren Endes führt im allgemeinen zu einem
Traktionsverlust in den Hinterrädern,
was den Bremsvorgang beeinträchtigt.
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Die Schlingerbewegung der Karosserie
des Fahrzeuges während
einer Drehung kann also auch eine Verringerung des Gewichts auf
die Reifeninnenseite verursachen und eine Übertragung dieses Gewichts
auf die Reifenaußenseite.
Die Gripeigenschaften der Reifen sind so, dass oberhalb eines bestimmten
Punktes ein erhöhtes
Gewicht dazu neigt, die Gripfähigkeit
zu verringern. So kann das Schlingern der Fahrzeugkarosserie auch
zu Untersteuerungs- und Übersteuerungszuständen beitragen.
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Ein Erfordernis eines beliebigen
Aufhängungssystems
oder eines Zusatzes zu einem Aufhängungssystem ist, dass zusätzliches
Gewicht minimiert wird. Jedoch sind, wie oben erwähnt, typische Anti-Schlingerstäbe oder
Stabilisatoren relativ schwer und können im Bereich von 20 lbs
(9 kg) oder mehr wiegen. Ferner sind Anti-Schlingerstäbe empfindlich
gegenüber
einem Aufprall oder Stößen auf einzelne
Räder.
Das heißt,
wenn ein einzelnes Rad der Aufhängung
zusammengedrückt
wird, überträgt der Anti-Schlingerstab
seine Last auf die Fahrzeugkarosserie und verursacht eine weniger
komfortable Fahrt. So gibt es Raum für eine Verbesserung gegenüber dem
Antischlinger- oder Stabilisatorstab.
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Ein besonders neues und nützliches
Stabilisierungssystem ist in der US-A-5 382 034 dargestellt. Dieses System
wirkt jedoch durch Übertragungskräfte auf
den Fahrzeugrahmen, wogegen die vorliegende Endung, wie im folgenden
hier ausführlicher
beschrieben wird, vorteilhafter Weise durch Verteilen von Kräften in
so einer Weise wirkt, dass die Fahrzeug-Aufhängungskomponenten dazu neigen,
Kräfte zu
kompensieren, welche während
verschiedener Fahrzeugmanöver
erfahren werden.
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Ein weiteres Stabilisierungssystem
ist in der US-A-2 852 269 beschrieben, wo gekreuzte Spannungsstäbe zwischen
parallelen Torsionsstäben durch
einen Träger
verbunden sind. Jeder Träger verbindet
mit seinem jeweiligen Torsionsstab durch ein elastomeres Material.
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Gemäß dieser Erfindung enthält ein Stabilisierungssystem
eines Kraftfahrzeuges mit einer Aufhängung, welche linke und rechte
Aufhängungskomponenten
enthält,
wobei jede dieser Aufhängungskomponenten
um eine vorbestimmte Rotationsachse rotiert als Reaktion auf die
Bewegung eines Abschnitts einer Kraftfahrzeugkarosserie, welcher
oberhalb der Aufhängungskomponente
angeordnet ist, in im wesentlichen nach oben und nach unten gerichteten
Richtungen relativ zu den Rädern
des Kraftfahrzeuges, Mittel, welche erste und zweite Befestigungspunkte
definieren, welche operativ mit jeder der Aufhängungskomponenten gekuppelt
sind, wobei die Befestigungspunkte im wesentlichen oberhalb und
unterhalb der Rotationsachse der Aufhängungskomponenten angeordnet
sind;
erste und zweite längliche
flexible Mittel zum spannbaren Verbinden der jeweiligen Befestigungspunkte
, wobei das erste längliche
flexible Mittel operativ gekuppelt ist mit, und sich erstreckt zwischen,
dem einen der Befestigungspunkte, welcher über der Rotationsachse der
linken Aufhängungskomponente
angeordnet ist, und dem einen der Befestigungspunkte, welcher unter
der Rotationsachse der rechten Aufhängungskomponente angeordnet
ist, und das zweite längliche
flexible Mittel operativ gekuppelt ist mit, und sich erstreckt zwischen,
dem einen der Befestigungspunkte, welcher unter der Rotationsachse
der linken Aufhängungskomponente
angeordnet ist, und dem einen der Befestigungspunkte, welcher über der Rotationsachse
der rechten Aufhängungskomponente
angeordnet ist, so dass die ersten und zweiten länglichen flexiblen Mittel einander
in einem Punkt zwischen den jeweiligen Befestigungspunkten kreuzen,
wobei jedes der länglichen
flexiblen Mittel frei und ungehindert zwischen seinen Betriebsverbindungen
zu den jeweiligen Befestigungspunkten verläuft; und
elastische, spannbare
Mittel zum Verbinden von mindestens einem der länglichen flexiblen Mittel mit
einem der Befestigungspunkte;
dadurch gekennzeichnet, dass
die elastisch spannbaren Mittel ein Gehäuse, ein längliches komprimierbares Element,
welches innerhalb des Gehäuse
angeordnet ist, und Mittel enthalten zum Umwandeln von Zugkräften im
länglichen
flexiblen Mittel in Druckkräfte
auf das komprimierbare Element, welche die Länge des Elements komprimieren.
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Das Stabilisierungssystem gemäß dieser
Erfindung fügt
nur eine minimale Menge an Gewicht zum Fahrzeug und seiner Aufhängung hinzu
und ist relativ einfach und kostengünstig herzustellen und zusammenzubauen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
eines Stabilisierungssystems gemäß dieser
Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
in welchen
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1 eine
Teilvorderansicht eines Abschnitts eines Fahrzeug-Aufhängungssystemsist;
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2 eine
Teilansicht ist, welche weitere Details des Stabilisierungssystems
darstellt;
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3 eine
vergrößerte perspektivische
Teilansicht ist, welche weitere Details eines Abschnitts von 2 zeigt;
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4 eine
perspektivische Explosionsansicht ist, welche weitere Details der
in 3 dargestellten
Struktur zeigt; und
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5 eine
Teilansicht von vorne ist, welche weitere Details eines Abschnitts
von 2 zeigt.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen und
anfänglich
auf 1 ist dort ein relevanter Abschnitt
einer Fahrzeug-Aufhängung 10 dargestellt,
in Verbindung mit welchem ein Stabilisierungssystem 12 gemäß der Erfindung
vorteilhafter Weise verwendet wird. Wie in 1 dargestellt
enthält
die Fahrzeug-Aufhängung 10 eine
linke Aufhängungskomponente 14 und
eine rechte Aufhängungskomponente 16.
Bei der dargestellten Ausführungsform
enthalten diese linken und rechten Aufhängungskomponenten Steuerarme
eines Kraftfahrzeuges, von welchen jeder um eine Rotationsachse 18, 20 drehbar
oder schwenkbar ist. Jede der Aufhängungskomponenten oder Steuerarme 14, 16 rotiert
um ihre Rotationsachse 18, 20 als Reaktion auf
die Bewegung von mindestens dem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie,
welcher über
der Aufhängungskomponente
in einer im allgemeinen nach oben und nach unten gerichteten Richtung
relativ zu den Rädern
des Fahrzeuges (nicht dargestellt) oder zu einer Bodenfläche, auf
welcher die Räder
getragen werden, angeordnet ist. Es sollte verstanden werden, dass,
während
die Steuerarme 14, 16 eines Kraftfahrzeuges, wie
z. B. ein Personkraftfahrzeug, in 1 dargestellt
sind, die Erfindung mit anderen Aufhängungskomponenten verwendet
werden kann, welche auch als Reaktion auf die Auf- und Abbewegung
einer Fahrzeugkarosserie um irgendeine Rotationsachse drehen. Bei
leichten Lastwagen zum Beispiel können Schäkelarme, die an Blattfedern
befestigt sind, und andere Arten von Aufhängungen bei anderen Arten von
Fahrzeugen vorgesehen sein.
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Das Stabilisierungssystem 12 der
Erfindung enthält
Mittel, welche erste und zweite Befestigungspunkte 22, 24 und 26, 28 definieren
relativ zu oder operativ gekuppelt mit jeder/jedem der Aufhängungskomponenten
oder Steuerarme 14, 16. Gemäß der Erfindung sind diese
Befestigungspunkte 22, 24 und 26, 28 im
wesentlichen oberhalb und unterhalb der zugehörigen Rotationsachse 18 oder 20 der
jeweiligen Aufhängungskomponenten
oder Steuerarme 14, 16 angeordnet. Diese Anordnungen
oberhalb und unterhalb der Rotationsachsen 18, 20 sind
im wesentlichen in der vertikalen Richtung. Die Befestigungspunkte
können
jedoch in den horizontalen Ebenen versetzt sein, so lange sie den
gleichen Versatz in einer vertikalen Richtung relativ zu der zugehörigen Rotationsachse 18, 20 definieren.
Die Punkte müssen
so nicht direkt oberhalb und unterhalb der Rotationsachse angeordnet
sein, wie in 1 dargestellt, sondern
können
etwas in der horizontalen Ebene versetzt sein, so lange auch eine
vertikale Komponente des Versatzes definiert ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Befestigungspunkte 22, 24 und 26, 28 durch
jeweilige längliche
Verbindungen 30, 32 definiert, welche starr mit
den jeweiligen Steuerarmen 14, 16 gekuppelt sind
und sich quer in einer im wesentlichen vertikalen Richtung über die
jeweiligen Rotationsachsen 18, 20 erstrecken.
Die entgegengesetzten Ausdehnungen der jeweiligen Verbindungen 30 und 32 sind
so, dass jede erste und zweite Enden hat, zum Beispiel die Enden 34 und 36 mit Bezug
auf die Länge 32
(siehe auch 2), welche
sich entgegengesetzt nach außen
relativ zu der zugehörigen
Rotationsachse erstrecken, zum Beispiel der Rotationsachse 20 mit
Bezug auf den Arm 32, wie auch in 2 zu sehen ist.
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Gemäß der Erfindung sind erste
und zweite längliche
flexible Mittel oder Elemente oder Bänder 40, 42 operativ
zum spannbaren Verbinden der jeweiligen Befestigungspunkte 22, 24 und 26, 28 in
der in 1 dargestellten Weise gekuppelt.
In dieser Hinsicht ist das erste flexible Element 40 operativ
zwischen dem Befestigungspunkt 22 oberhalb der Rotationsachse 18 der
linken Aufhängungskomponente 14 und
dem Befestigungspunkt 28, welcher unterhalb der Rotationsachse 20 der
rechten Aufhängungskomponenten 16 angeordnet
ist, gekuppelt. Andererseits ist das zweite längliche flexible Element 42 zwischen
dem Befestigungspunkt 26, welcher über der Rotationsachse 20 der
rechten Aufhängungskomponente
oder Steuerarm 16 und dem Befestigungspunkt 24,
welcher unterhalb der Rotationsachse 18 der linken Aufhängungskomponente
oder Steuerarm 14 angeordnet ist, gekuppelt. So kreuzen
sich die ersten und zweiten länglichen
flexiblen Mittel oder Elemente 40 und 42 in einem
Punkt oder Bereich zwischen den jeweiligen Aufhängungskomponenten oder Steuerarmen 14 und
16. Ferner sind die Befestigungspunkte 22, 24, 26, 28 und
die länglichen
flexiblen Elemente 40 und 42 so angeordnet, dass
sie frei und ungehindert zwischen ihren jeweiligen Betriebsverbindungen
zu den jeweiligen Befestigungspunkten verlaufen.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal
der Erfindung ist jedes der länglichen
flexiblen Elemente 40 und 42 auch mit einem elastischen
Spannmittel versehen, welches schematisch in 1 bei
den Bezugszahlen 44 und 46 dargestellt ist. Bei
der in 2 dargestellten
Ausführungsform
ist das elastische Spannmittel oder -struktur 46 als ein Teil einer
Kupplungsstruktur 50 dargestellt, welcher auch dazu dient, das
längliche
flexible Element oder Band 42 mit dem Befestigungspunkt 26 zu
kuppeln. Es ist jedoch klar, dass das elastische Mittel an einem
Ende oder an beiden Enden jedes der länglichen flexiblen Elemente
oder Bänder 40 und 42,
oder an irgendwelchen Punkten längs
der Länge
jedes dieser länglichen
Elemente oder Bänder 40 und 42 ohne
die Erfindung zu verlassen untergebracht werden kann. Ferner kann die
Verwendung von irgendwelchen geeigneten Materialien oder Zusammensetzungen
der länglichen Elemente
oder Bänder 40 und 42 auch
einen ausreichenden Grad an Elastizität liefern, um diesem Zweck
zu dienen, so dass das elastische Spannungsmittel Teil oder inhärent in
den Eigenschaften der länglichen
Elemente oder Bänder 40 und 42 sein würde.
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In dieser letzteren Hinsicht, enthält bei der dargestellten
Ausführungsform
jedes der länglichen flexiblen
Mittel oder Elemente vorzugsweise ein längliches Band oder ein flaches,
bandähnliches
Stahlmaterial, zum Beispiel einen Stahltyp, welcher oft als ein
Stahlverschnürungs-
oder -bindematerial verwendet wird.
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Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die jeweiligen Befestigungspunkte 22, 24 und 26, 28 mit
gleichem Abstand von ihren zugehörigen Schwenkachsen 18 und 20 angeordnet.
Bei dieser Konfiguration wirkt das Stabilisierungssystem der Erfindung
zur Steuerung des Schlingerns der Fahrzeugkarosserie in der gleichen
Weise wie herkömmliche
Stabilisatoren oder Anti-Schlingerstäbe. Es wird jedoch geschätzt, dass
die Konstruktion des Systems der Erfindung 12 große Gewichteinsparungen
gegenüber
einem herkömmlichen
Stabilisator möglich macht.
Es wird geschätzt,
dass das Stabilisierungssystem der Erfindung in der Größenordnung
von 70% weniger wiegt als ein massiver Stabilisator.
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Die Befestigungspunkte 22, 24 und 26, 28 können jedoch
auch versetzt sein mit Bezug auf ihre jeweiligen Rotationsachsen 18 und 20 ohne
die Erfindung zu verlassen. So kann einer der Befestigungspunkte
weiter von seiner jeweiligen Rotationsachse entfernt angeordnet
sein als der andere Befestigungspunkt mit Bezug auf beide Aufhängungskomponenten
oder Steuerarme 14 und 16. In dem Fall, wo die
Befestigungspunkte versetzt sind, wirkt das Stabilisierungssystem
der Erfindung auch, um die Anti-Hochhebungs- und Anti-Abtauchbedingungen
zu beeinflussen, abhängig
von der Konfiguration des Stabilisierungssystems der Erfindung,
welches vorgesehen ist, das heißt,
die Länge
der jeweiligen Bänder,
die Menge des Versatzes der Befestigungspunkte relativ zu den Rotationsachsen
der Steuerarme, welche die Bänder 40, 42 vorspannen,
und ähnliches.
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Mit Bezug als nächstes auf die 3 und 4 werden
weitere Details der spannbaren Kupplungsmittel 46, welche
in der Kupplungsstruktur 50 von 2 enthalten sind, dargestellt. Diese
Kupplungsstruktur enthält
ein Gehäuse 60,
welches mit einer Bügelbefestigung 62 zum
drehbaren oder schwenkbaren Eingriff mit einem der Befestigungspunkte 22 und 26 in
der in 2 dargestellten
Ausführungsform versehen
ist. Natürlich
kann die Bügelbefestigung 62 auch
an einem der anderen Befestigungspunkte 24, 28 befestigt
sein, ohne die Erfindung zu verlassen. Zu diesem Zweck ist der Bügel 62 mit
ausgerichteten Durchgangsöffnungen 64 versehen
zur Aufnahme eines geeigneten Stiftes oder Befestigers 65 zum
Kuppeln mit dem zugehörigen
Befestigungspunkt.
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Das Gehäuse definiert einen hohlen
inneren Abschnitt 66, welcher so bemessen ist, dass er
ein längliches,
im wesentlichen geradliniges, komprimierbares Element 68,
vorzugsweise aus einem relativ harten, Gummi, Neopren oder anderen ähnlich elastischen
komprimierbaren Gummi-ähnlichen
Material aufnimmt. Im hohlen Raum 66 innerhalb des Gehäuses 60 ist
auch ein kleines Gleitelement 70 aufgenommen, welches eine
im wesentlichen zentral angeordnete Durchgangsöffnung 72 hat, welche quer
zum Gehäuse 60 verläuft, wenn
das Gleitelement darin platziert ist. Das Gleitelement 70 ist
zur Gleitbewegung innerhalb des Gehäuses 60 montiert, um
im wesentlichen das komprimierbare Element 68 zu komprimieren,
wenn es gleitet oder zum Element 68 hin gedrängt wird,
als Reaktion auf die Spannung auf das zugehörige Band 42, wenn die Aufhängungselemente
oder Steuerarme 14, 16 relativ zu ihren Rotationsachsen 18 und 20 sich
drehen.
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Um die jeweiligen Bänder 40, 42 mit
ihren zugehörigen
Gehäusen 60 zu
kuppeln, ist ein Band-montierender Bügel 76 vorgesehen.
Der Band-montierende Bügel 76 hat
ein Ohr 77, welches sich zu einem Ende davon erstreckt,
welches mit dem Band durch einen Befestiger gekuppelt werden kann,
oder durch Schweißen
oder ähnliches.
Der Bügelabschnitt
des Band-montierenden Bügels 76 ist mit
ausgerichteten Durchgangsöffnungen 78 versehen,
welche in Ausrichtung mit der Durchgangsöffnung 72 des Gleitelements 70 angeordnet
sind und einen Stift 80 oder einen anderen geeigneten Befestiger
dort hindurch aufnehmen können.
Eine solche Kupplungsanordnung 50, welche die vorgenannten Teile
anwendet, wird verwendet, um das Ende des Bandes 42 mit
dem Befestigungspunkt 26 zu kuppeln, zum Beispiel durch
Verwendung eines Stiftes 82, und eine andere solche Anordnung
(siehe 1), welche in der Ausführungsform,
welche in den 1 und 2 dargestellt ist, wird verwendet, um
ein Ende des Bandes 40 mit dem Befestigungspunkt 22 zu kuppeln.
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Mit Bezug auf 5 der
dargestellten Ausführungsform
ist jedes der entgegen gesetzten Enden der
jeweiligen Bänder 40 und 42 mit
den Befestigungspunkten 24 und 28 durch einen
Bügel 90,
Stifte 91 und ein Band-montierendes Pad 92 verbunden, an
welchem das Band angeschweißt
werden kann. Der Bügel 90 und
das Pad 92 könnten
jedoch als ein einziger Teil vorgesehen sein, falls gewünscht, was einen
der Stifte beseitigt.
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Es wird geschätzt, dass die Komponenten des
Stabilisierungssystems der Endung relativ wenig zusätzliches
Gewicht einem Fahrzeug hinzufügen. Diese
Komponenten enthalten die Bänder
und die Verbindungsanordnungen.
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Diese Teile sind relativ wenige und
relativ leicht im Gewicht. Daher wird geschätzt, dass diese Komponenten
gemäß der Endung
in der Größenordnung
von 6 lbs (2,7 kg) zum gesamten Fahrzeuggewicht hinzufügen, im
Vergleich zu den herkömmlichen
Stabilisatoren oder Anti-Schlingerstäben, welche in der Größenordnung
von 20 bis 25 lbs (9 bis 11,3 kg) wiegen können.