DE102004004335A1 - Fahrwerksanordnung für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrwerksanordnung für ein Fahrzeug, mit einer linken Stabilisatorhälfte (5) zur Anbindung an eine linke Radführung einer Achse, einer rechten Stabilisatorhälfte (9) zur Anbindung an eine rechte Radführung der Achse und einem Aktuator (10) zum Schwenken der Stabilisatorhälften (5, 9), wobei der Aktuator (10) aufweist:
ein mit einem Fahrzeugaufbau (2) verbindbares oder verbundenes Gehäuse (11),
eine linke Antriebseinheit (15) zum Schwenken der linken Stabilisatorhälfte (5) gegenüber dem Gehäuse (11),
eine rechte Antriebseinheit (19) zum Schwenken der rechten Stabilisatorhälfte (9) gegenüber dem Gehäuse (11) und
eine Kupplungsanordnung (12, 23, 33) zum Blockieren der Antriebseinheiten (15, 19).
Erfindungsgemäß kann durch entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheiten (15, 19) und Kupplungsanordnung (12, 23, 33) eine aktive Stabilisatorstellung, passive Stabilisatorstellung und eine Niveauregulierungs- oder Nickausgleichsstellung mit Anhebung der Achse eingestellt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrwerksanordnung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Fahrwerksanordnung.
  • Eine derartige Fahrwerksanordnung weist an zumindest einer Achse einen zwischen zwei Stabilisatorhälften angeordneten aktiven Stabilisator zur Kompensation einer Wankneigung des Fahrzeuges aufgrund der bei einer Kurvenfahrt auftretenden Querbeschleunigung auf. In der Regel werden beide Fahrzeugachsen mit aktiven Stabilisatoren ausgestattet und bilden hierdurch achsweise dem Wankmoment entgegengerichtete Abstützmomente zur Kompensation der Wankbewegungen.
  • Vollaktive Federungssysteme weisen einzelne Aktuatoren auf, die direkt an den Federungen oder den Radführungen aller Räder angreifen. Hierdurch können derartige vollaktive Federungssysteme neben dem Wankausgleich auch eine Nickausgleichsfunktion ermöglichen, bei der eine Achse angehoben oder abgesenkt wird. Allerdings ist der apparative Aufwand gegenüber aktiven Stabilisatoren erheblich größer.
  • Zudem ist aus der WO 03/045719 A1 ein Fahrzeugstabilisator mit zwei symmetrisch angeordneten Stirnradantrieben bekannt geworden.
    •
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit relativ geringem technischen Aufwand sowie in kompakter Bauweise sowohl einen Wankausgleich als auch eine Niveauänderung zu ermöglichen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 7, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch einen zwischen den Stabilisatorhälften angeordneten Aktuator zusätzlich zu der aktiven Stabilisatortunktion eine Niveauregulierung realisiert werden kann, indem zwei Antriebseinheiten und eine geeignete Kupplungsanordnung vorgesehen werden. Die Antriebseinheiten können hierbei vorzugsweise baugleich, insbesondere spiegelsymmetrisch baugleich sein, wodurch eine symmetrische Dynamik und geringe Herstellungskosten erreicht werden. Als Kupplungen der Kupplungsanordnung können jedwede elektrisch schaltbaren Kupplungen bzw. Schalter verwendet werden.
  • Der erfindungsgemäße Aktuator ist lediglich in der axialen Richtung länger bauend als ein herkömmlicher aktiver Stabilisator; in der bauraummäßig kritischeren radialen Richtung benötigt er grundsätzlich nicht mehr Bauraum als ein herkömmlicher aktiver Stabilisator.
  • Erfindungsgemäß kann wahlweise eine aktive Stabilisatorstellung, eine passive Stabilisatorstellung und eine Niveauregulierungsstellung eingestellt werden. Die Einstellung kann dabei von einer Steuereinrichtung der Fahrdynamikregelung in Abhängigkeit von einem durch Sensoren erkanntem Fahrzustand erfolgen.
  • Vorteilhafterweise ist das Gehäuse des Aktuators von dem Fahrzeugaufbau entkoppelbar, so dass bei der Niveauregulierung die drehfeste Verbindung zur Drehmomentabstützung am Fahrzeugaufbau hergestellt werden kann, sowie bei reiner Wankausgleichsfunktion durch Entkopplung vom Fahrzeugaufbau die volle Federlänge des Stabilisators zur Verfügung steht. Diese Ent koppelbarkeit des Aktuators vom Fahrzeugaufbau ermöglicht weiterhin eine stabilisatorenunabhängige Hubfederung zur Komforterhöhung und die ungehinderte Bewegung des Stabilisatorrückens bei Wankbewegungen oder Wank ausgleich. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Ausbildung mit einem Gehäuse möglich, das fest mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
    •
  • Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt die Figur einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Demnach ist gemäß der Figur eine Fahrwerksanordnung 1 zwischen einem Fahrzeugaufbau 2 und nicht näher beschriebenen Radführungen der beiden Räder einer Fahrzeugachse angeordnet.
  • Die Fahrwerksanordnung 1 weist eine in einem linken Stabilisatorlager 3 am Fahrzeugaufbau 2 gelagerte und in einer linken Stabilisatoranbindung 4 an der linken Radführung angebundene Stabilisatorhälfte 5 sowie eine in einem rechten Stabilisatorlager 6 am Fahrzeugaufbau 2 gelagerte und in einer rechten Stabilisatoranbindung 7 an der rechten Radführung angebundene rechte Stabilisatorhälfte 9 auf, wobei die Stabilisatorhälften 5 und 9 in an sich bekannter Weise torsionsweich ausgebildet sind.
  • Ein Aktuator 10 weist ein Gehäuse 11 auf, das über eine Aktuatorkupplung 12 drehfest an den Fahrzeugaufbau 2 kuppelbar ist. In dem Gehäuse 11 ist eine durch einen linken Elektromotor 13 und ein linkes Getriebe 14 gebildete linke Antriebseinheit 15 sowie eine durch einen rechten Elektromotor 16 und ein rechtes Getriebe 17 gebildete rechte Antriebseinheit 19 angeordnet. Die Antriebseinheiten 15 und 19 sind vorteilhafterweise baugleich und spiegelsymmetrisch aufgebaut. Die in dem Gehäuse 11 gelagerten Getriebe 14 und 17 wirken als Untersetzungsgetriebe und können z. B. als mehrstufige Planetengetriebe, Wolfrom-Getriebe, HarmonicDrive, Taumelgetriebe oder Cyloidengetriebe ausgebildet sein.
  • Der linke Elektromotor 13 weist einen in dem Gehäuse 11 befestigten linken Stator 20 und einen linken Rotor 21 auf, der über eine linke Motorwelle 22 und das linke Getriebe 14 die linke Stabilisatorhälfte 5 schwenkt. Die linke Motorwelle 22 ist an der anderen Seite des linken Rotors 21 über ein linke Einzelkupplung 23 drehfest an das Gehäuse 11 kuppelbar.
  • Entsprechend weist der rechte Elektromotor 16 einen in dem Gehäuse 11 befestigten rechten Stator 30 und einen rechten Rotor 31 auf, der über eine rechte Motorwelle 32 und das rechte Getriebe 17 die rechte Stabilisatorhälfte 9 schwenkt. Die rechte Motorwelle 32 ist an der anderen Seite des rechten Rotors 31 über ein rechte Einzelkupplung 33 drehfest an das Gehäuse 11 kuppelbar.
  • Die Einzelkupplungen 23 und 33 dienen somit dazu, die Antriebseinheiten 15 und 19 wahlweise in dem gemeinsamen Gehäuse 11 zu blockieren, wobei das Gehäuse 11 wiederum wahlweise über die Aktuatorkupplung 12 an den Fahrzeugaufbau kuppelbar ist. Die Fahrwerksanordnung 1 ist daher in mindestens folgende Stellungen einstellbar:
    • A: Eine aktive Stabilisatorstellung, in der die Einzelkupplungen 23 und 33 und die Aktuatorkupplung 12 ausgekuppelt sind. Diese Stellung kann von einer nicht gezeigten Steuereinrichtung bei Erkennen einer Wankneigung oder auch bereits bei Erkennen einer erheblichen Querbeschleunigung eingestellt werden. Der Aktuator 10 wirkt hierbei wie ein an sich bekannter aktiver Stabilisator zur Ausübung von Abstützmomenten bzw. Antiwankmomenten. In dieser Stellung üben die über das Gehäuse 11 gekoppelten Antriebseinheiten 15 und 19 gegensinnige Drehmomente auf die Stabilisatorhälften 5 und 9 aus. Zur Verein fachung kann die Steuereinrichtung den Antriebseinheiten direkt gegensinnige Steuersignale eingeben, so dass diese vom Betrag her gleich große Momente ausüben.
    • B: Eine passive Stabilisatorstellung, in der die Einzelkupplungen 23 und 33 eingekuppelt sind und die Aktuatorkupplung 12 ausgekuppelt ist. Hierbei sind beide Antriebseinheiten 15 und 19 blockiert und passiv, so dass die Rotoren 21 und 31 nicht bestromt werden. Die Fahrwerksanordnung 1 wirkt hierbei wie ein herkömmlicher passiver Stabilisator. Wird z. B. die linke Radführung mit der linken Stabilisatoranbindung 4 nach oben geschwenkt, so wird ein Abstützmoment über die linke Stabilisatorhälfte 5, die linke Antriebseinheit 15, das Gehäuse 11 und die rechte Antriebseinheit 19 auf die andere, rechte Stabilisatorhälfte 9 übertragen. Die Übersetzungsverhältnisse der baugleichen, in umgekehrter Richtung geschalteten Getriebe 14 und 17 neutralisieren sich hierbei.
    • C: Eine Niveauregulierungsstellung, in der die Einzelkupplungen 23 und 33 ausgekuppelt sind und die Aktuatorkupplung 12 eingekuppelt ist, so dass das Gehäuse 11 drehfest an den Fahrzeugaufbau 2 angebunden ist. Jede Antriebseinheit 15, 19 kann somit die jeweils angebundene Stabilisatorhälfte 5 bzw. 9 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 2 verschwenken. Durch gleiche Bestromung der Rotoren 21 und 31 verschwenken die Antriebseinheiten 15, 19 die Stabilisatorhälften 5, 9 gleichsinnig, d.h. beide Stabilisatorhälften 5, 9 werden gegenüber dem Fahrzeugaufbau 2 nach oben oder nach unten geschwenkt, so dass die Stabilisatoranbindungen gleichmäßig angehoben oder abgesenkt werden und somit gesamte Achse gehoben oder gesenkt wird. Es ist somit ein Nickausgleich der Achse möglich. Die Niveauregulierungsstellung kann insbesondere bei einem dynamischen Betrieb als Nickausgleich dienen, wobei vorteilhafterweise eine Niveauänderung an den beiden Achsen gegensinnig erfolgen kann.
    • 1
    Fahrwerksanordnung
    2
    Fahrzeugaufbau
    3
    linkes Stabilisatorlager
    4
    linkes Stabilisatoranbindung
    5
    linke Stabilisatorhälfte
    6
    rechtes Stabilisatorlager
    7
    rechtes Stabilisatoranbindung
    9
    rechte Stabilisatorhälfte
    10
    Aktuator
    11
    Gehäuse
    12
    Aktuatorkupplung
    13
    linker Elektromotor
    14
    linkes Getriebe
    15
    linke Antriebseinheit
    16
    rechter Elektromotor
    17
    rechtes Getriebe
    19
    rechte Antriebseinheit
    20
    linker Stator
    21
    linker Rotor
    22
    linke Motorwelle
    23
    linke Einzelkupplung
    30
    rechter Stator
    31
    rechter Rotor
    32
    rechte Motorwelle
    33
    rechte Einzelkupplung

Claims (10)

  1. Fahrwerksanordnung für ein Fahrzeug, mit einer linken Stabilisatorhälfte (5) zur Anbindung an eine linke Radführung einer Achse, einer rechten Stabilisatorhälfte (9) zur Anbindung an eine rechte Radführung der Achse, und einem Aktuator (10) zum Schwenken der Stabilisatorhälften (5, 9), dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (10) aufweist: ein mit einem Fahrzeugaufbau (2) verbindbares oder verbundenes Gehäuse (11), eine linke Antriebseinheit (15) zum Schwenken der linken Stabilisatorhälfte (5) gegenüber dem Gehäuse (11), eine rechte Antriebseinheit (19) zum Schwenken der rechten Stabilisatorhälfte (9) gegenüber dem Gehäuse (11), und eine Kupplungsanordnung (12, 23, 33) zum Blockieren der Antriebseinheiten (15, 19).
  2. Fahrwerksanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung eine Aktuatorkupplung (12) zur Trennung des Gehäuses (11) von dem Fahrzeugaufbau (2) oder drehfesten Kupplung des Gehäuses (11) mit dem Fahrzeugaufbau (2) aufweist.
  3. Fahrwerksanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung eine zwischen der linken Antriebseinheit (15) und dem Gehäuse (11) angeordnete linke Einzelkupplung (23) sowie eine zwischen der rechten Antriebseinheit (19) und dem Gehäuse (11) angeordnete rechte Einzelkupplung (33) aufweist.
  4. Fahrwerksanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (15, 19) baugleich sind.
  5. Fahrwerksanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich, dass jede Antriebseinheit einen Elektromotor (13, 16) und ein zwischen dem Elektromotor (13, 16) und der jeweiligen Stabilisatorhälfte (5, 9) angeordnetes Getriebe (14, 17) aufweist.
  6. Fahrwerksanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe (14, 17) Untersetzungsgetriebe sind, z. B. mehrstufige Planetengetriebe, Wolfrom-Getriebe, HarmonicDrive, Taumelgetriebe oder Cyloidengetriebe.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Fahrwerksanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzustand des Fahrzeuges durch Ansteuerung der Kupplungsanordnung (12, 23, 33) und der Antriebseinheiten (15, 19) eine der folgenden Stellungen des Aktuators (10) eingestellt wird: – eine aktive Stabilisatorstellung für einen aktiven Wankausgleich, – eine Niveauregulierungsstellung für eine Änderung der Höhe der Achse, – eine passive Stabilisatorstellung für einen passiven Wankausgleich.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für einen aktiven Wankausgleich die aktive Stabilisatorstellung des Aktuators (10) eingestellt wird, in der die Einzelkupplungen (23, 33) und die Aktuatorkupplung (12) ausgekuppelt sind, und die Antriebseinheiten (15, 19) gegensinnige Drehmomente auf die Stabilisatorhälften (5, 9) ausüben.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Änderung der Höhe der Fahrzeugachse die Niveauregulierungsstellung des Aktuators (10) eingestellt wird, in der die Einzelkupplungen (23, 33) ausgekuppelt sind, die Aktuatorkupplung (12) eingekuppelt ist und das Gehäuse (11) drehfest mit dem Fahrzeugaufbau (2) verbindet, und die Antriebseinheiten (15, 19) die Stabilisatorhälften (5, 9) gleichsinnig verschwenken.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für einen passiven Wankausgleich die passive Stabilisatorstellung eingestellt wird, in der die Einzelkupplungen (23, 33) eingekuppelt sind, die Aktuatorkupplung (12) ausgekuppelt ist, und die Antriebseinheiten (15, 19) passiv sind.
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