WO2007033718A1 - Stabilisator-baugruppe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2007033718A1
WO2007033718A1 PCT/EP2006/007154 EP2006007154W WO2007033718A1 WO 2007033718 A1 WO2007033718 A1 WO 2007033718A1 EP 2006007154 W EP2006007154 W EP 2006007154W WO 2007033718 A1 WO2007033718 A1 WO 2007033718A1
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Dirk Kesselgruber
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Trw Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a stabilizer assembly for a motor vehicle, having a first fluid pressure actuator and a second fluid pressure actuator, which are associated with opposite ends of a transverse stabilizer
  • Such stabilizer assemblies are used in active undercarriage systems for suppressing or controlling the rolling movements of the vehicle body when cornering.
  • an inherently passive anti-roll bar has been known for a long time.
  • Such a stabilizer consists of an elastic central part which is rotatable on the body of the vehicle Vehicle is attached, as well as two levers, which are connected to the suspension now changes on one side of the vehicle, compared with the other side of the vehicle, the vertical distance between the vehicle axle, which is assigned to the stabilizer bar, and the body, so the anti-roll bar with Increasing distance change increasingly elastically braced This creates a rolling moment that tries to penetrate the vehicle body in a position in which both ends of the vehicle axle have the same distance from the vehicle body
  • the already mentioned active suspensions are used to change the chassis characteristics by means of actuators depending on vehicle parameters and traffic situation, for example by biasing or relieving anti-roll bars. This leads to a better adaptation of the vehicle to the respective traffic situation, such as improved Ground grip when cornering
  • Each of the hydraulic actuators designed as a piston-cylinder unit has two pressure connections, by means of which the two cylinder chambers present in each actuator can be pressurized.
  • Reservoir provided, which form a relatively complicated arrangement with not negligible space requirements.
  • the invention provides a stabilizer assembly of the type mentioned, which is characterized by a simple construction and a significantly reduced space and therefore is particularly cost feasible.
  • a pressure fluid connection is provided at each of the fluid pressure actuators in a stabilizer assembly of the type mentioned.
  • the fluid pressure actuator is a linear fluid pressure actuator, which is characterized by a simple structure and therefore operates particularly reliable.
  • the fluid pressure actuator is a
  • Hydraulic cylinder and the pressure fluid connection a hydraulic connection. Hydraulic cylinders are standard components that are available at low cost.
  • the hydraulic cylinder has a return element, which is arranged in an inner space of the hydraulic cylinder.
  • a return element which is arranged in an inner space of the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic cylinder has a piston which is acted upon by the restoring element in a neutral position Therefore, only a hydraulic connection is necessary to bring the piston in an extended position, as this can be returned by the restoring element in the neutral position Since also the neutral position not , as usual in hydraulic cylinders, is limited to a middle position of the piston, can be achieved by a suitable choice of piston neutral position, a hydraulic cylinder, which is characterized by a particularly small axial dimension
  • the piston divides the interior of the hydraulic cylinder into a first chamber and a second chamber, wherein the first chamber via the
  • Hydraulic connection is connected to a source and the second chamber under
  • Atmospheric pressure is With a suitable design of the hydraulic cylinder, in which the piston rod extends in the second chamber and out of this, therefore, a seal around the piston rod is unnecessary, which makes the hydraulic cylinder particularly simple and inexpensive to produce
  • the restoring element can be arranged in the first chamber. In this way, the second chamber can be completely utilized for the piston travel
  • the restoring element is a helical spring, which represents a reliable, almost maintenance-free and yet inexpensive component
  • a valve is provided for actuating both fluid pressure actuators, which is arranged between a pressure source and the pressure fluid connections.
  • the valve has a neutral position and two actuating positions, a fluid pressure actuator being actuated in each actuation position. This results in an uncomplicated and less susceptible arrangement
  • Valve both fluid pressure actuators connected to a reservoir of the pressure source This allows a pressure exchange of the fluid pressure actuators both with the reservoir as well as with each other, whereby the mechanical transverse stabilizer is bridged in the neutral position
  • FIG. 1 is a schematic representation of a stabilizer assembly according to the invention in a neutral position
  • FIG. 2 is a schematic representation of the stabilizer assembly of Figure 1 in a Betat instructswolf
  • FIG. 1 schematically shows a stabilizer assembly 10 with a transverse stabilizer 12 for an axle of a vehicle.
  • the stabilizer bar 12 has a lever arm 14, a lever arm 16 in the figure, and a middle part 18 Longitudinal axis rotatably mounted in two bearings 20 and 22 on the vehicle body, while the two lever arms 14 and 16 are each connected to a linear fluid pressure actuator in the form of a hydraulic cylinder 24 and 26 respectively
  • Each hydraulic cylinder 24 or 26 comprises a piston 28 or 30 and a Zyhnderkorper 32 or 34, wherein the piston 28 and 30 is fixed to the lever arm 14 or 16 of the transverse star 12 and the Zylinderkorper 32 or 34 can be connected to the respective suspension
  • the commonly present coupling rods that connect the lever arms 14 and 16 of the Querstabihsators 12 with the suspension of the vehicle.
  • the wheels, not shown so are connected to attachment points 35
  • the interior spaces of the Zylinderkorper 32 and 34 are each divided into a first chamber 36 and 38 and a second chamber 40 and 42
  • a restoring element in the form of a coil spring 44 and 46 is arranged, the the respective piston 28 and 30 coupled to the associated Zylinderkorper 32 and 34, respectively
  • the second chamber 40 or 42 in which a rod section 48 or 50 of the piston 28 or 30 extends, is not opposite to the atmosphere
  • the first chamber 36 or 38 is sealed by the piston 28 or 30 and is connected via a pressure fluid connection, more precisely via a hydraulic connection 52 or 54 and an associated hydraulic line 56 or 58 to a pressure source 60 in the connection
  • the pressure source 60 comprises a hydraulic pump 62 and a non-pressurized reservoir 64 between the hydraulic cylinders 24 and 26 and the pressure source 60, a valve 66 is provided for controlling the stabilizer assembly 10.
  • the valve 66 which may be, for example, a solenoid valve has a neutral position II and two actuation positions I and IM, respectively. In the neutral position II, both hydraulic cylinders 24 and 26 are connected to the reservoir 64
  • both the valve 66 and both hydraulic cylinders 24 and 26 are in the neutral position, the neutral position of the piston 28 and 30 is determined by the springs 44 and 46, wherein in the embodiment shown the neutral position of the piston 28 or 30 is selected so that the first chamber 36 or 38 is dimensioned much smaller in the neutral position than the second chamber 40 or 42
  • the piston 28 or 30 at the same size of the hydraulic cylinder 24 or 26 is almost twice Lift height available, as would be the case with a conventional linear actuator, in which the piston is arranged centrally in the neutral position
  • the valve 66 is switched to the actuation position I shown in Figure 2.
  • the first Chamber 36 of the left in the figure left hydraulic cylinder 24 via the hydraulic port 52 pressurized, causing the piston 28 moves against the pressure prevailing in the second chamber 40 atmospheric pressure down, while the right in the figure hydraulic cylinder 26 is blocked in its neutral position is rotated the pressurized hydraulic cylinder 24, the anti-roll bar 12, which allows the provision of a controlled rolling torque to the body
  • the right in the figures hydraulic cylinder 26 can be actuated by the valve 66 is switched to the operating position III, in which case the left hydraulic cylinder 24 is blocked in its neutral position.
  • a return of the respective deflected piston 28 and 30 takes place after switching the valve 66 in the neutral position Il due to the restoring force of the spring 44 and 46 and the forces acting on the vehicle from the outside forces.

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Abstract

Eine Stabilisator-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Fluiddruckaktuator und einem zweiten Fluiddruckaktuator, die entgegengesetzten Enden eines Querstabilisators (12) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der Fluiddruckaktuatoren genau ein Druckfluidanschluß vorgesehen ist.

Description

Stabilisator-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Stabilisator-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Fluiddruckaktuator und einem zweiten Fluiddruckaktuator, die entgegengesetzten Enden eines Querstabilisators zugeordnet sind
Derartige Stabilisator-Baugruppen werden in aktiven Fahrwerken zur Unter- druckung oder Steuerung der Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt eingesetzt Dabei ist insbesondere die Verwendung eines für sich genommen passiven Querstabilisators seit langem bekannt Em solcher Querstabilisator besteht aus einem elastischen Mittelteil, der drehbar an der Karosserie des Fahrzeugs angebracht ist, sowie zwei Hebeln, die mit den Radaufhängungen verbunden sind Ändert sich nun auf der einen Fahrzeugseite, verglichen mit der anderen Fahrzeugseite, der vertikale Abstand zwischen der Fahrzeugachse, der der Querstabilisator zugeordnet ist, und der Karosserie, so wird der Querstabilisator mit wachsender Abstandsanderung zunehmend elastisch verspannt Dadurch entsteht ein Wankmoment, das den Fahrzeugaufbau in eine Lage zu drangen versucht, in der beide Enden der Fahrzeugachse den gleichen Abstand zum Fahrzeugaufbau aufweisen
Ein grundsatzlicher Nachteil der alleinigen Verwendung derartiger Querstabilisatoren besteht darin, daß diese einseitige Federungsbewegungen der Achse behindern, die beispielsweise im Fall einseitiger Fahrbahnunebenheiten erforderlich sind
Zur Losung dieses Problems dienen die bereits genannten aktiven Fahrwerke In diesen werden mit Hilfe von Aktuatoren in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und Verkehrssituation die Fahrwerkseigenschaften verändert, indem beispielsweise Querstabilisatoren vorgespannt oder entlastet werden Dies fuhrt zu einer besseren Anpassung des Fahrzeugs an die jeweilige Verkehrssituation, wie etwa verbesserte Bodenhaftung bei Kurvenfahrt
Die DE 44 43 809 A1 offenbart z B eine Stabilisator-Baugruppe mit einem zweiteilig ausgeführten Querstabilisator, dessen Enden mittels eines hydraulischen Drehantriebs gegeneinander verspannt werden können Derartige Drehantriebe müssen mit engen Toleranzen gefertigt und aufwendig abgedichtet sein. Sie sind daher teuer. Außerdem sind sie im Betrieb relativ wartungsintensiv und anfällig.
Die gattungsbildende WO 02/083439 A1 zeigt eine Stabilisator-Baugruppe mit einem Querstabilisator, der über zwei lineare hydraulische Aktuatoren mit den
Rädern verbunden werden kann. Jeder der als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeten Hydraulikaktuatoren verfügt über zwei Druckanschlüsse, über die die beiden in jedem Aktuator vorhandenen Zylinderkammern mit Druck beaufschlagt werden können. Dazu sind ein oder mehrere Steuerventile, eine Vielzahl von Hydraulikleitungen sowie eine Hydraulikpumpe mit zugehörigem
Reservoir vorgesehen, die eine vergleichsweise komplizierte Anordnung mit nicht zu vernachlässigendem Platzbedarf bilden.
Demgegenüber schafft die Erfindung eine Stabilisator-Baugruppe der eingangs genannten Art, die sich durch eine einfache Bauweise und einen deutlich reduzierten Bauraum auszeichnet und daher besonders kostengünstig realisierbar ist.
Zu diesem Zweck ist bei einer Stabilisator-Baugruppe der eingangs genannten Art an jedem der Fluiddruckaktuatoren genau ein Druckfluidanschluß vorgesehen. Auf diese Weise wird ein System geschaffen, das gegenüber dem Stand der Technik deutlich vereinfacht und daher preiswert herstellbar und weniger störungsanfällig ist.
Vorzugsweise ist der Fluiddruckaktuator ein Linear-Fluiddruckaktuator, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und deshalb besonders zuverlässig arbeitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddruckaktuator ein
Hydraulikzylinder und der Druckfluidanschluß ein Hydraulikanschluß. Hydraulikzylinder sind Standardbauteile, die kostengünstig verfügbar sind.
Vorteilhaft weist der Hydraulikzylinder ein Rückstellelement auf, das in einem Innenraum des Hydraulikzylinders angeordnet ist. Eine solche Anordnung bietet den Vorteil eines besonders geringen Platzbedarfs. Vorzugsweise weist der Hydraulikzylinder einen Kolben auf, der durch das Ruckstellelement in eine Neutralstellung beaufschlagt wird Daher ist lediglich ein Hydrauhkanschluß notig, um den Kolben in eine ausgefahrene Stellung zu bringen, da dieser durch das Ruckstellelement in die Neutralstellung zurückgeführt werden kann Da zudem die Neutralstellung nicht, wie sonst bei Hydraulikzylindern üblich, auf eine Mittelstellung des Kolbens beschrankt ist, laßt sich durch geeignete Wahl der Kolbenneutralstellung ein Hydraulikzylinder erzielen, der sich durch eine besonders geringe axiale Abmessung auszeichnet
Vorteilhaft unterteilt der Kolben den Innenraum des Hydraulikzylinders in eine erste Kammer und eine zweite Kammer, wobei die erste Kammer über den
Hydraulikanschluß mit einer Quelle verbunden ist und die zweite Kammer unter
Atmospharendruck steht Bei geeigneter Ausbildung des Hydraulikzylinders, bei der sich die Kolbenstange in der zweiten Kammer und aus dieser heraus erstreckt, ist somit eine Abdichtung um die Kolbenstange herum unnötig, was den Hydraulikzylinder besonders einfach und kostengünstig herstellbar macht
Das Ruckstellelement kann in der ersten Kammer angeordnet sein Auf diese Weise laßt sich die zweite Kammer vollständig für den Kolbenweg nutzen
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Ruckstellelement eine Schraubenfeder, die ein zuverlässiges, nahezu wartungsfreies und dennoch preiswertes Bauteil darstellt
Vorzugsweise ist ein Ventil zur Betätigung beider Fluiddruckaktuatoren vorgesehen, das zwischen einer Druckquelle und den Druckfluidanschlussen angeordnet ist So erhalt man ein besonders einfach aufgebautes
Hydrauliksystem mit einem Minimum an Komponenten, bei dem das vorgesehene einzige Ventil das gesamte System steuert
Vorteilhaft weist das Ventil eine Neutralstellung und zwei Betatigungs- stellungen auf, wobei in jeder Betatigungsstellung jeweils ein Fluiddruckaktuator betätigt wird Dadurch ergibt sich eine unkomplizierte und wenig storungsanfallige Anordnung
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform sind in der Neutralstellung des
Ventils beide Fluiddruckaktuatoren mit einem Reservoir der Druckquelle verbunden Dies ermöglicht einen Druckaustausch der Fluiddruckaktuatoren sowohl mit dem Reservoir als auch untereinander, wodurch der mechanische Quer- stabihsator in der Neutralstellung überbrückt wird
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfuhrungsform anhand der bei- gefugten Zeichnung In dieser zeigt
- Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemaßen Stabilisator-Baugruppe in einer Neutralstellung, und
- Figur 2 eine schematische Darstellung der Stabilisator-Baugruppe aus Figur 1 in einer Betatigungsstellung
Figur 1 zeigt schematisch eine Stabilisator-Baugruppe 10 mit einem Quer- stabilisator 12 für eine Achse eines Fahrzeugs Der Querstabilisator 12 weist einen in der Figur linken Hebelarm 14, einen in der Figur rechten Hebelarm 16 sowie einen Mittelteil 18 auf Der Mittelteil 18 ist um seine Langsachse drehbar in zwei Lagern 20 und 22 an der Fahrzeugkarosserie gelagert, wahrend die beiden Hebelarme 14 und 16 mit je einem Linear-Fluiddruckaktuator in Form eines Hydraulikzylinders 24 bzw 26 verbunden sind
Jeder Hydraulikzylinder 24 bzw 26 umfaßt einen Kolben 28 bzw 30 und einen Zyhnderkorper 32 bzw 34, wobei der Kolben 28 bzw 30 am Hebelarm 14 bzw 16 des Querstabihsators 12 befestigt ist und der Zylinderkorper 32 bzw 34 mit der jeweiligen Radaufhängung verbunden werden kann Somit ersetzen die Hydraulikzylinder 24 und 26 die üblicherweise vorhandenen Koppelstangen, die die Hebelarme 14 und 16 des Querstabihsators 12 mit den Radaufhängungen des Fahrzeugs verbinden Die nicht dargestellten Rader sind also mit Befestigungspunkten 35 verbunden
Durch die Kolben 28 und 30 werden die Innenraume der Zylinderkorper 32 und 34 in je eine erste Kammer 36 bzw 38 und eine zweite Kammer 40 bzw 42 unterteilt In der ersten Kammer 36 bzw 38 ist ein Ruckstellelement in Form einer Schraubenfeder 44 bzw 46 angeordnet, das den jeweiligen Kolben 28 bzw 30 mit dem zugehörigen Zylinderkorper 32 bzw 34 koppelt
Die zweite Kammer 40 bzw 42, in der sich ein Stangenabschnitt 48 bzw 50 des Kolbens 28 bzw 30 erstreckt, ist dabei gegenüber der Atmosphäre nicht abgedichtet, steht also folglich unter Atmospharendruck Dagegen wird die erste Kammer 36 bzw 38 durch den Kolben 28 bzw 30 abgedichtet und steht über einen Druckfluidanschluß, genauer über einen Hydrauhkanschluß 52 bzw 54 und eine zugehörige Hydrauhkleitung 56 bzw 58 mit einer Druckquelle 60 in Ver- bmdung
Die Druckquelle 60 umfaßt eine Hydraulikpumpe 62 sowie ein druckloses Reservoir 64 Zwischen den Hydraulikzylindern 24 bzw 26 und der Druckquelle 60 ist ein Ventil 66 zur Steuerung der Stabilisator-Baugruppe 10 vorgesehen Das Ventil 66, bei dem es sich beispielsweise um ein Magnetventil handeln kann, weist eine Neutralstellung Il sowie zwei Betatigungsstellungen I bzw IM auf In der Neutralstellung Il sind beide Hydraulikzylinder 24 und 26 mit dem Reservoir 64 verbunden
In dem in der Figur 1 gezeigten Zustand der Stabilisator-Baugruppe 10 befinden sich sowohl das Ventil 66 als auch beide Hydraulikzylinder 24 bzw 26 in der Neutralstellung Die Neutralstellung der Kolben 28 bzw 30 wird durch die Federn 44 bzw 46 festgelegt, wobei in der gezeigten Ausfuhrungsform die Neutralstellung der Kolben 28 bzw 30 so gewählt ist, daß die erste Kammer 36 bzw 38 in der Neutralstellung wesentlich kleiner bemessen ist als die zweite Kammer 40 bzw 42 Dadurch steht dem Kolben 28 bzw 30 bei gleicher Baugroße des Hydraulikzylinders 24 bzw 26 nahezu die doppelte Hubhohe zur Verfugung, als dies bei einem konventionellen Linearaktuator der Fall wäre, bei dem der Kolben in der Neutralstellung mittig angeordnet ist
Tritt nun eine Situation ein, in der eine Erhöhung des Abstands zwischen der Karosserie und dem dem in der Figur linken Hebelarm 14 des Querstabihsators 12 zugeordneten Rad erforderlich ist, wird das Ventil 66 in die in der Figur 2 gezeigte Betatigungsstellung I geschaltet Dadurch wird die erste Kammer 36 des in der Figur linken Hydraulikzylinders 24 über den Hydraulikanschluß 52 mit Druck beaufschlagt, wodurch sich der Kolben 28 gegen den in der zweiten Kammer 40 herrschenden Atmospharendruck nach unten verschiebt, wahrend der in der Figur rechte Hydraulikzylinder 26 in seiner Neutralstellung blockiert wird Dabei verdreht der unter Druck stehende Hydraulikzylinder 24 den Querstabilisator 12, was die Bereitstellung eines kontrollierten Wankmoments zur Karosserie gestattet Analog läßt sich der in den Figuren rechte Hydraulikzylinder 26 betätigen, indem das Ventil 66 in die Betätigungsstellung III geschaltet wird, wobei dann der linke Hydraulikzylinder 24 in seiner Neutralstellung blockiert wird.
Eine Rückführung des jeweils ausgelenkten Kolbens 28 bzw. 30 erfolgt nach Schaltung des Ventils 66 in die Neutralstellung Il aufgrund der Rückstellkraft der Feder 44 bzw. 46 sowie der von außen am Fahrzeug angreifenden Kräfte.

Claims

Patentansprüche
1. Stabilisator-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Fluiddruckaktuator und einem zweiten Fluiddruckaktuator, die entgegengesetzten Enden eines Querstabilisators (12) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der Fluiddruckaktuatoren genau ein Druckfluidanschluß vorgesehen ist.
2. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Fluiddruckaktuator ein Linear-Fluiddruckaktuator ist.
3. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluiddruckaktuator ein Hydraulikzylinder (24, 26) und der Druckfluidanschluß ein Hydraulikanschluß (52, 54) ist.
4. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (24, 26) ein Rückstellelement aufweist, das in einem Innenraum des Hydraulikzylinders (24, 26) angeordnet ist.
5. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (24, 26) einen Kolben (28, 30) aufweist, der durch das Rückstellelement in eine Neutralstellung beaufschlagt wird.
6. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28, 30) den Innenraum des Hydraulikzylinders (24, 26) in eine erste
Kammer (36, 38) und eine zweite Kammer (40, 42) unterteilt, wobei die erste Kammer (36, 38) über den Hydraulikanschluß (52, 54) mit einer Druckquelle (60) verbunden ist und die zweite Kammer (40, 42) unter Atmosphärendruck steht.
7. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement in der ersten Kammer (36, 38) angeordnet ist.
8. Stabilisator-Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement eine Schraubenfeder (44, 46) ist.
9. Stabilisator-Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (66) zur Betätigung beider Fluiddruckaktuatoren vorgesehen ist, das zwischen einer Druckquelle (60) und den Druckfluidanschlüssen angeordnet ist.
10. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (66) eine Neutralstellung (II) und zwei Betätigungsstellungen (I, IM) aufweist, wobei in jeder Betätigungsstellung (I, III) jeweils ein Fluiddruckaktuator betätigt wird.
11. Stabilisator-Baugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Neutralstellung (II) des Ventils (66) beide Fluiddruckaktuatoren mit einem Reservoir (64) der Druckquelle (60) verbunden sind.
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