DE102005049147A1

DE102005049147A1 - Aktiver Stabilisator

Info

Publication number: DE102005049147A1
Application number: DE200510049147
Authority: DE
Inventors: Marten Wittorf
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-19
Also published as: WO2007042314A2; WO2007042314A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen aktiven Stabilisator für ein Fahrzeug mit zwei jeweils einen Grundträger umfassenden Stabilisatorteilen, die durch ein Kopplungsmittel drehfest gekoppelt sind, wobei das Kopplungsmittel geeignet ist, eine Änderung der Torsionssteifigkeit der gekoppelten Stabilisatorteile durch eine Änderung der wirksamen Torsionslänge wenigstens eines der Grundträger zu bewirken. Weiterhin betrifft sie einen solchen aktiven Stabilisator, bei welche ein Führungsmechanismus zwischen dem Kopplungsmittel und wenigstens einem der Grundträger vorgesehen ist, welcher mit den Grundträger umgebenden schraubenförmigen Führungsbahnen versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik und betrifft insbesondere einen aktiven Stabilisator für ein Fahrzeug, der zwei Räder einer Fahrzeugachslinie miteinander koppelt.

Moderne Kraftfahrzeuge sind gewöhnlich mit einem Stabilisator zur Minderung der Wankbewegung (seitliche Bewegung des Fahrzeugaufbaus) ausgestattet, wodurch die Fahrstabilität erhöht und das Kurvenverhalten verbessert wird.

Durch den Stabilisator werden Vertikalbewegungen der jeweiligen Räder einer Fahrzeugachslinie nicht vollständig auf den Fahrzeugaufbau übertragen, sondern durch eine entsprechende vertikale Mitbewegung des jeweilig gegenüberliegenden Rads gedämpft.

In einer einfachen Variante ist der Stabilisator ein U-förmig gebogener Torsionsstab mit einer definierten Torsionssteifigkeit (Federsteifigkeit). Im eingebauten Zustand ist der mittlere Teil des "U" (Grundstab) in Fahrzeugquerrichtung am Fahrzeugaufbau drehbar meist in Gummilagern befestigt, während die längsgerichteten Teile (Seitenstäbe) mit Gummilagern an der Radaufhängung befestigt sind.

Nun kann durch einen solchen U-förmigen Torsionsstab eine Verbesserung der Fahrstabilität bzw. des Kurvenverhaltens nicht gleichzeitig für Gelände oder Straße erreicht wer den, da für Straßenfahrzeuge die Torsionssteifigkeit relativ groß gewählt wird, um das Fahrzeug bei schneller Fahrt möglichst ruhig zu halten, während für Geländefahrzeuge die Torsionssteifigkeit relativ klein gewählt wird, um eine gute Verschränkung der Räder im unwegsamen Gelände zu ermöglichen.

Bei modernen Geländefahrzeugen (SUVs), die einerseits, wie die Praxis lehrt, überwiegend als Straßenfahrzeuge eingesetzt werden, zum anderen jedoch auch Geländetauglichkeit aufweisen sollen, stellt sich das Problem, dass ein Kompromiss hinsichtlich der gewählten Torsionssteifigkeit des Stabilisators gefunden werden muss. Eine solche Kompromisslösung kann jedoch in bestimmten Fahrsituationen die Fahrsicherheit beeinträchtigen, etwa wenn beim Fahren auf der Straße durch eine zu geringe Torsionssteifigkeit eine übermäßige Wankbewegung auftritt oder wenn beim Fahren im Gelände der Stabilisator eine ausreichende Verschränkung der Räder verhindert. Darüber hinaus kann auch bei reinen Straßenfahrzeugen der Wunsch nach einer fahrsituationsabhängigen Stabilisatorwirkung bestehen, etwa wenn beim Bremsen ein möglichst guter Bodenkontakt der Räder erwünscht sein soll, was eine niedrigere Torsionssteifigkeit erfordert, während bei schneller Fahrt Fahrbahnunebenheiten durch eine höhere Torsionssteifigkeit möglichst gut ausgeglichen werden sollen.

Abhilfe für die aufgezeigte Problematik können nur aktive Stabilisatoren schaffen, die auf Basis von Eingangsgrößen entsprechender Sensoren und geregelt durch eine Steuer- und Kontrollvorrichtung, eine einer bestimmten Fahrsituation angepasste Stabilisatorwirkung erreichen.

So ist ein aktiver Stabilisator aus zwei Stabilisatorteilen mit einem die Stabilisatorteile koppelnden Aktuator bekannt. Der Aktuator, bei dem es sich beispielsweise um einen Elektromotor oder um ein hydraulisches Stellglied handeln kann, steuert die Seitenneigung des Fahrzeugs durch aktives Verspannen der beiden Stabilisatorteile gegeneinander.

Nachteilig an den bekannten aktiven Stabilisatoren ist insbesondere die Tatsache, dass diese technisch aufwändig sind und somit vergleichsweise hohe Montage- und Herstellungskosten verursachen. Zudem kann die Störanfälligkeit solcher Systeme ein Problem darstellen.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen aktiven Stabilisator für die Räder einer Fahrzeugsachslinie zur Verfügung zu stellen, der technisch wenig aufwändig zu realisieren ist, geringe Störanfälligkeit zeigt und zudem vergleichsweise geringe Montage- und Herstellungskosten verursacht.

Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen aktiven Stabilisator für die Räder einer Fahrzeugachslinie eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.

Erfindungsgemäß ist nach einem ersten Gegenstand der Erfindung ein aktiver (d. h. geregelter bzw. regelbarer) Stabilisator zur Kopplung von zwei Rädern einer Achslinie eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs gezeigt, welcher mit einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und mit einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil ausgerüstet ist. Jeder der beiden Stabilisatorteile umfasst hierbei einen in Fahrzeugachslinie (d. h. in Fahrzeugquerrichtung) verlaufenden, beispielsweise stabförmigen Grundträger, an dessen einen Endabschnitt ein beispielsweise stabförmiger Seitenträger quer zum Grundträger abragen kann. Ein solcher Stabilisatorteil kann demnach in der Art eines rechtwinkligen Winkelträgers gestaltet sein.

Zwischen den beiden Grundträgern ist ein die beiden Grundträger bezüglich deren Torsionsachsen drehfest miteinander koppelndes Kopplungsmittel angeordnet, so dass die beiden Grundträger bzw. Stabilisatorteile entlang einer wirksamen Torsionslänge gegeneinander tordiert werden können.

Genauer koppelt das Kopplungsmittel die beiden Grundträger so, dass ein jeder der beiden Grundträger drehfest bezüglich seiner zur Fahrzeugsachslinie parallelen Torsionsachse ist. Die Grundträger sind hierbei so angeordnet, dass deren Torsionsachsen zueinander parallel sind.

Hier und im Weiteren soll unter einer "drehfesten Kopplung" eines Grundträgers stets eine Unterbindung der Drehung eines Grundträgers um seine Torsionsachse verstanden sein.

Die wirksame Torsionslänge (bzw. tordierbare Länge) eines Grundträgers ergibt sich aus dem freien Grundträgerabschnitt zwischen Kopplungsmittel und dem Kraftangriffspunkt zur Torsion des Grundträgers. Die wirksame Gesamttorsionslänge des Stabilisators ergibt sich aus den summierten wirksamen Torsionslängen der beiden Grundträger.

Erfindungsgemäß ist das Kopplungsmittel so ausgebildet, dass es in der Lage ist, eine Änderung der Torsionssteifigkeit (bzw. Federrate) der beiden gekoppelten Grundträger durch eine Änderung der wirksamen Gesamttorsionslänge des Stabilisators zu bewirken. Eine Änderung der wirksamen Gesamttorsionslänge des Stabilisators kann hierbei durch eine Änderung der wirksamen Torsionslänge lediglich eines Grundträgers oder durch eine Änderung der wirksamen Torsionslängen beider Grundträger erfolgen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen aktiven Stabilisators umfasst das Kopplungsmittel zwei Kopplungselemente, von denen jedes, jeweils für sich, die beiden Grundträger drehfest miteinander koppelt, wobei wenigstens eines der beiden Kopplungselemente von wenigstens einem der Grundträger, im Allgemeinen von beiden Grundträgern, in Richtung der wirksamen Torsionslänge(n) verschiebbar geführt ist.

Weiterhin ist ein Verschiebungsmechanismus zur Verschiebung wenigstens eines der beiden Kopplungselemente vorgesehen, durch welchen der räumliche Abstand zwischen den beiden Kopplungselementen verändert werden kann. Mit anderen Worten können die beiden Kopplungselemente des Kopplungsmittels durch den Verschiebungsmechanismus in Richtung der wirksamen Torsionslänge(n) aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, um auf diese Weise, infolge der Kopplung der beiden Grundträger durch ein jedes der beiden Kopplungselemente, die tordierbare Länge bzw. wirksame Torsionslänge eines oder beider Grundträger und damit die wirksame Gesamttorsionslänge des Stabilisators zu ändern.

Eine drehfeste Kopplung der Grundträger durch das Kopplungmittel bzw. durch die Kopplungselemente kann vorteilhaft mittels einer formschlüssigen Verbindung zwischen den Grundträgern und dem Kopplungsmittel bzw. den Kopplungselementen erfolgen. Eine solche formschlüssige Verbindung ist jedoch nur dann drehfest, wenn sie im Querschnitt in einer zur wirksamen Torsionslänge senkrechten Schnittrichtung eine nicht-runde Form hat. Eine solche formschlüssige Verbindung kann beispielsweise eine Dreieckform, Viereckform, Sternform oder dergleichen des Grundträgers mit zugehöriger Passform des Kopplungsmittels aufweisen.

Als Verschiebungsmechanismus zur Verschiebung der beiden Kopplungselemente kann beispielsweise ein Schraubenspindelmechanismus vorgesehen sein, der eine Schraubenspindel umfasst, die in Gewindeeingriff mit den beiden Kopplungselementen ist. Die Schraubenspindel kann beispielsweise durch einen vorteilhaft vom Bordnetz des Fahrzeugs gespeisten Elektromotor mit einem zwischengeschalteten Getriebeabschnitt angetrieben sein.

Zur Steuerung des Verschiebungsmechanismus ist eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen, welche entweder manuell vom Fahrer durch einen Bedienschalter bedienbar ist und/oder eine selbsttätige Regelung des aktiven Stabilisators auf Basis von Sensoreingangswerten von Lage-, Bewegungs-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensoren ermöglicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisators umfasst das Kopplungsmittel zwei bezüglich der Torsionsachsen der Grundträger drehfest miteinander gekoppelte Kopplungselemente, von denen ein jedes seinerseits mit wenigstens einem der beiden Grundträger drehfest gekoppelt ist. Im Allgemeinen, jedoch nicht zwingend, ist ein Kopplungselement mit lediglich einem der beiden Grundträger drehfest gekoppelt, da aufgrund der drehfesten Kopplung zwischen den beiden Kopplungselementen eine drehfeste Kopplung eines einzelnen Kopplungselements mit beiden Stabilisatorsteilen, wie in der vorherigen Ausgestaltung der Erfindung der Fall, entbehrlich ist. Wenn ein Kopplungselement mit lediglich einem der beiden Grundträger drehfest gekoppelt ist, dann ist das andere Kopplungselement mit dem anderen Grundträger drehfest gekoppelt. Eine drehfeste Kopplung eines Kopplungselements mit einem Grundträger kann beispielsweise durch eine (im Querschnitt nicht-runde) formschlüssige Verbindung, wie weiter oben dargestellt, erfolgen.

Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eines der beiden Kopplungselemente auf wenigstens einem der beiden Grundträger in Richtung der wirksamen Torsionslänge verschiebbar geführt, wobei die beiden Kopplungselemente wenigstens teilweise ineinander verschiebbar sind. Mit anderen Worten kann ein Kopplungselement in das andere Kopplungselement wenigstens teilweise ein- oder ausgeschoben werden. Die beiden Kopplungselemente sind zu diesem Zweck vorteilhaft in Form von Hülsen ausgebildet, wobei eine Hülse die andere Hülse umgreift und die eine Hülse in die andere Hülse ein- bzw. ausgeschoben werden kann. Beide Hülsen sind drehfest miteinander verbunden, was beispielsweise in der Weise realisiert werden kann, dass zwischen den beiden Hülse eine Verzahnung geformt ist, deren Zähne in Richtung der wirksamen Torsionslänge ausgebildet sind.

Je weiter die beiden Kopplungselemente, beispielsweise Hülsen, ineinander verschoben werden, desto größer ist die tordierbare (freie) Länge eines Grundträgers zwischen dem Kopplungselement und dem Kraftansatzpunkt zu dessen Tordierung und desto größer ist die wirksame Torsionslänge. Hierbei ist es möglich, dass lediglich ein Kopplungselement gegen das andere verschoben wird, um die wirksame Torsionslänge lediglich eines Grundträgers zu ändern, oder aber dass beide Kopplungselemente gegeneinander verschoben werden, um die wirksamen Torsionslängen beider Grundträger zugleich zu ändern.

Vorteilhaft ist ein fluidisches (beispielsweise hydraulisches oder pneumatisches) Kraftübertragungssystem vorgesehen, durch welches wenigstens eines (oder beide) der beiden Kopplungselemente relativ zu dem anderen Kopplungselement verschoben werden kann (können). Zu diesem Zweck können die beiden Kopplungselemente wenigstens eine gemeinsame Druckkammer formen, welche in fluidleitender Verbindung mit einem Mittel zum Zuführen eines druckbeaufschlagten Fluids (beispielsweise Öl, Gas, Luft oder dergleichen) steht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eines der beiden Kopplungselemente bei Verschiebung in einer seiner beiden Verschiebungsrichtungen entlang der wirksamen Torsionslänge eines Grundträgers durch ein von dem zugehöri gen Grundträger gestütztes, elastisches Federmittel in die andere seiner beiden Verschiebungsrichtungen elastisch vorspannbar ist. Auf diese Weise kann durch Beaufschlagen einer Druckkammer mit Druckfluid ein Auseinanderverschieben der beiden Kopplungselemente bewirkt werden, während bei Druckverminderung durch das elastische Federmittel ein Ineinanderverschieben der beiden Kopplungselemente bewirkt werden kann.

Zur Steuerung des Verschiebungsmechanismus ist eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen, welche entweder manuell vom Fahrer durch einen Bedienschalter bedienbar ist und/oder eine selbsttätige Regelung des aktiven Stabilisators auf der Basis von Sensoreingangswerten von Lage-, Bewegungs-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensoren ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist nach einem zweiten Gegenstand der Erfindung ein aktiver Stabilisator zur Kopplung von zwei Rädern einer Achslinie eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, gezeigt, welcher mit einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und mit einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil ausgerüstet ist. Jeder der beiden Stabilisatorteile umfasst hierbei einen in Fahrzeugachslinie (d. h. in Fahrzeugquerrichtung) verlaufenden, beispielsweise stabförmigen Grundträger, an dessen einem Endabschnitt ein beispielsweise stabförmiger Seitenträger quer zum Grundträger abragen kann. Ein solcher Stabilisatorteil kann demnach in der Art eines rechtwinkligen Winkelträgers gestaltet sein.

Zwischen den beiden Grundträgern ist ein die beiden Grundträger bezüglich deren Torsionsachsen, die im Allgemeinen gleich sind, drehfest miteinander koppelndes Kopplungsmittel angeordnet, so dass die beiden Grundträger bzw. Stabilisatorteile entlang einer wirksamen Torsionslänge gegeneinander tordiert werden können.

Erfindungsgemäß ist ein Führungsmechanismus zwischen dem Kopplungsmittel und wenigstens einem der beiden Grundträger vorgesehen, so dass das Kopplungsmittel bezüglich des Grundträgers verschiebbar geführt ist.

Der Führungsmechanismus, welcher vorteilhaft in Form von Kugelgleitlagern ausgebildet ist, umfasst, ausgehend von einer neutralen Stellung ("Nullstellung") ohne Verspannung der Grundträger, in einer ersten translatorischen Verschiebungsrichtung des Kopplungsmittels wenigstens eine Führungsbahn, welche den Grundträger schraubenförmig mit einer ersten Gangrichtung umgibt, während der Führungsmechanismus, ausgehend von der Nullstellung, in einer der ersten Verschiebungsrichtung entgegen gesetzten zweiten Verschiebungsrichtung des Kopplungsmittels, wenigstens eine Führungsbahn umfasst, welche den Grundträger schraubenförmig mit einer der ersten Gangrichtung entgegen gesetzten zweiten Gangrichtung umgibt.

Auf diese Weise kann bei einer translatorischen Verschiebung des Kopplungsmittels durch den Verschiebungsmechanismus eine Verspannung der Grundträger erreicht werden, da der durch den Führungsmechanismus mit dem Kopplungsmittel gekoppelte Grundträger entweder in der einen Richtung oder der anderen Richtung gegenüber dem anderen Grundträger tordiert wird, je nachdem in welcher Verschiebungsrichtung das Kopplungsmittel verschoben wird.

Vorteilhaft ist zwischen dem Kopplungsmittel und beiden Grundträgern ein Führungsmechanismus vorgesehen, durch welchen das Kopplungsmittel relativ zu den beiden Grundträgern verschiebbar geführt ist. Der Führungsmechanismus umfasst hierbei, ausgehend von der Nullstellung, in der ersten Verschiebungsrichtung des Kopplungsmittels wenigstens eine Führungsbahn, welche den ersten Grundträger schraubenförmig mit einer ersten Gangrichtung umgibt und zugleich wenigstens eine Führungsbahn, welche den anderen Grundträger in einer schraubenförmigen Bahn mit der zweiten Gangrichtung umgibt. Weiterhin umfasst der Führungsmechanismus in der zweiten Verschiebungsrichtung des Kopplungsmittels wenigstens eine Führungsbahn, welche den einen Grundträger schraubenförmig mit der zweiten Gangrichtung umgibt und umfasst zugleich wenigstens eine Führungsbahn, welche den anderen Grundträger schraubenförmig mit der ersten Gangrichtung umgibt.

Vorteilhaft kann hierbei eine gleichzeitige Tordierung beider Grundträger relativ zueinander erreicht werden, da bei einer Verschiebung des Kopplungsmittels in der ersten Verschiebungsrichtung der erste Grundträger in einer ersten Torsionsrichtung tordiert wird, während der zweite Grundträger gleichzeitig in einer der ersten Torsionsrichtung entgegen gesetzten zweiten Torsionsrichtung tordiert wird. Wird das Kopplungsmittel in der zweiten Verschiebungsrichtung verschoben, wird der erste Grundträger in der zweiten Torsionsrichtung tordiert, während der zweite Grundträger gleichzeitig in der ersten Torsionsrichtung tordiert wird.

Vorteilhaft ist das Kopplungsmittel hierbei in Form einer Hülse ausgebildet, welche die beiden Grundträger an deren Endabschnitten umgreift. Der Führungsmechanismus ist vorteilhaft in Form von Kugelgleitlagern ausgeführt.

Der erfindungsgemäße Stabilisator gemäß dem zweiten Gegenstand der Erfindung ist vorteilhafter Weise dazu geeignet, die beiden Grundträger gegeneinander vorzuspannen.

Zur Steuerung des Verschiebungsmechanismus ist eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen, welche entweder manuell vom Fahrer durch einen Bedienschalter bedienbar ist und/oder eine selbsttätige Regelung des aktiven Stabilisators auf der Basis von Sensor eingangswerten von Lage-, Bewegungs-, Geschwindigkeitsund/oder Beschleunigungssensoren ermöglicht.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, welches mit einem wie oben beschriebenen aktiven Stabilisator ausgerüstet ist.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Die beigefügten
1A–1D zeigen schematische perspektivische Darstellungen zur Veranschaulichung einer Ausführungsform gemäß dem ersten Gegenstand der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Darstellung zur weiteren Veranschaulichung der Ausführungsform der 1A–1D;
3A–3B zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Gegenstand der Erfindung;
4 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Gegenstand der Erfindung.
Es wird nun Bezug auf die 1A–1D genommen, worin schematische perspektivische Darstellungen zur Veranschaulichung einer Ausführungsform gemäß dem ersten Gegenstand der Erfindung dargestellt sind. Demnach umfasst ein aktiver Stabilisator zur Kopplung von zwei Rädern einer Achslinie eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, welcher insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, zwei Stabilisatorteile, welche insgesamt jeweils mit den Bezugszahlen 2, 3 bezeichnet sind, nämlich ein dem einen Rad zugeordneter erster Stabilisatorteil 2 und ein dem anderen Rad zugeordneter zweiter Stabilisatorteil 3. Der erste Stabilisatorteil 2 umfasst hierbei einen in Fahrzeugachslinie bzw. in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden, stabförmigen Grundträger 4, an dessen einen Endabschnitt ein stabförmiger Seitenträger 5 quer zum Grundträger abragt. Gleichermaßen umfasst der zweite Stabilisatorteil 3 einen in Fahrzeugachslinie bzw. in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden, stabförmigen Grundträger 6, an dessen einem Endabschnitt ein stabförmiger Seitenträger 7 quer zum Grundträger abragt.
Zwischen den beiden Grundträgern 4, 6 ist ein die beiden Grundträger in Bezug auf deren Torsionsachsen, welche mit den Stabachsen identisch sind, drehfest miteinander koppelndes Kopplungsmittel angeordnet, welches insgesamt mit der Bezugszahl 8 bezeichnet ist. Zur Kopplung der beiden Grundträger 4, 6 durch das Kopplungsmittel 8 sind die beiden Grundträger 4, 6 teilweise in einer zueinander parallelen Position mit parallelen Torsionsachsen angeordnet. Durch die drehfeste Kopplung der beiden Grundträger 4, 6 sind die beiden Grundträger 4, 6 entlang einer wirksamen Torsionslänge gegeneinander tordierbar. Die wirksame Torsionslänge eines Grundträgers 4, 6 ergibt sich hierbei durch die freie Länge eines Grundträgers zwischen dem Kopplungsmittel 8 und dem Kraftansatzpunkt zur Tordierung des Grundträgers, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel der Ansatzsstelle der Seitenträger 5, 7 entspricht. Eine wirksame Gesamttorsionslänge des Stabilisators ergibt sich aus den wirksamen Torsionslängen der beiden Grundträger 4, 6.
Das Kopplungsmittel 8 umfasst zwei Kopplungselemente 9, 10, von denen jedes jeweils für sich die beiden Grundträger 4, 6 drehfest miteinander koppelt. Wie insbesondere in den 1A und 1B erkennbar ist, ist jedes der beiden Kopplungselemente 9, 10 von den beiden Grundträgern 4, 6 in Richtung der wirksamen Torsionslängen der Grundträger verschiebbar geführt.
Wie in den 1C und 1D dargestellt ist, ist weiterhin ein Verschiebungsmechanismus zur Verschiebung der beiden Kopplungselemente 9, 10 bzw. zur Änderung des Abstands zwischen den beiden Kopplungselementen vorgesehen. Der Verschiebungsmechanismus ist hier in Form eines Schraubenspindelmechanismus ausgeführt, mit einer Schraubenspindel 11, die mit den beiden Kopplungselementen 9, 10 gewindegekoppelt ist. Die Schraubenspindel 11 wird durch einen Elektromotor 13, welcher vorzugsweise vom Bordnetz des Fahrzeugs gespeist ist, mit einem zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebe 12 angetrieben. In den Figuren nicht dargestellt ist eine Steuer- und Regelvorrichtung zur Steuerung des Elektromotors 13.
Durch den Schraubenspindelmechanismus können die beiden Kopplungselemente 9, 10 aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt werden. Wenn der Abstand zwischen den Kopplungselementen 9, 10 vergrößert wird, wird die wirksame Torsionslänge der beiden Grundträger 4, 6 verringert, so dass die wirksame Gesamttorsionslänge des Stabilisators verringert und die Torsionssteifigkeit erhöht ist. Andererseits, wenn der Abstand zwischen den Kopplungselementen 9, 10 verringert wird, wird die wirksame Torsionslänge der beiden Grundträger 4, 6 vergrößert, so dass die wirksame Gesamttorsionslänge des Stabilisators vergrößert und die Torsionssteifigkeit vermindert ist.
Es wird nun Bezug auf 2 genommen. Eine drehfeste Kopplung der Grundträger 4, 6 durch die Kopplungselemente 9, 10 erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine formschlüssige Verbindung zwischen den Grundträgern 4, 6 und den Kopplungselementen 9, 10. Eine solche formschlüssige Verbindung ist so ausgeführt, dass die Grundträger 4, 6 im Querschnitt ein rechteckförmiges Profil haben, während die Kopplungselemente 9, 10 eine hierzu passende Gegenform aufweisen. Andere im Querschnitt nicht-runde Gestaltungen der Grundträger 4, 6, wie ein sternförmiges oder dreieckförmiges Profil sind gleichermaßen möglich.
Es wird nun Bezug auf die 3A–3B genommen, worin schematische Darstellungen zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Gegenstand der Erfindung dargestellt sind. Demnach umfasst ein Kopplungsmittel, welches insgesamt mit der Bezugszahl 21 bezeichnet ist, zur Koppelung der beiden Grundträger 4, 6 zwei rohrförmige Hülsen 14, 15, nämlich eine Innenhülse 14 und eine Außenhülse 15, die mittels einer Längsverzahnung 22 bezüglich der Torsionsrichtung der beiden Grundträger 4, 6 drehfest miteinander gekoppelt sind. Die beiden Hülsen 14, 15 sind jeweils drehfest mit den zugehörigen Grundträgern 4, 6 gekoppelt, was durch eine, im Querschnittsprofil nicht-runde, formschlüssige Verbindung realisiert ist. Weiterhin sind die beiden Hülsen 14, 15 jeweils von einem der beiden Grundträger 4, 6 in Richtung deren wirksamen Torsionslängen verschiebbar geführt, wobei die beiden Hülsen durch einen Verschiebungsmechanismus wenigstens teilweise ineinander verschoben werden können. So kann Hülse 14 in die Hülse 15 hinein bzw. aus dieser heraus geschoben werden. Je weiter die Innenhülse 14 in die Außenhülse 15 eingeschoben wird bzw. die Außenhülse 15 über die Innenhülse 14 geschoben wird, desto größer sind die wirksamen Torsionslängen der beiden Grundträger 4, 6, und umgekehrt. Grundsätzlich ist es möglich, dass lediglich eine Hülse relativ zur anderen Hülse verschoben wird, oder dass beide Hülsen relativ zueinander verschoben werden.
Als Verschiebungsmechanismus ist ein fluidisches (beispielsweise hydraulisches oder pneumatisches) Kraftübertragungssystem vorgesehen, welches eine von den beiden Hülsen 14, 16 gemeinsam geformte Druckkammer 23 mit einem Druckfluid beaufschlagt, um so die beiden Hülsen voneinander zu entfernen. Wie in 3B dargestellt ist, kann ein zwischen der Außenhülse 15 und einem fest mit dem Grundträger 6 verbundenen Ansatz 17 eingespanntes elastisches Federmittel 16 vorgesehen sein, um die Außenhülse 15 bei einer Verschiebung elastisch vorzuspannen und nach Druckverminderung in der Druckkammer 23 wieder zurück zu bewegen. Obgleich in 3B nicht dargestellt, kann die Innenhülse 14 mit einem ebensolchen elastischen Federmittel ausgestattet sein. Eine Regelung der wirksamen Gesamttorsionslänge des Stabilisators erfolgt durch eine in den 3A und 3B nicht dargestellte elektronische Steuer- und Regelvorrichtung.
Es wird nun Bezug auf die 4 genommen, worin eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Gegenstand der Erfindung dargestellt ist. Demnach ist für die Stabilisatorteile, wie sie bezüglich des ersten Gegenstands der Erfindung in den Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben wurden, eine Kopplungshülse 18 vorgesehen, die die beiden Grundträger 4, 6 bezüglich deren Torsionsachsen, die hier einander entsprechen, drehfest miteinander koppelt. Als Einfügebild ist eine perspektivische Darstellung der Anordnung gezeigt.
Zwischen der Kopplungshülse 18 und den beiden Grundträgern 4, 6 ist ein Führungsmechanismus zur verschiebbaren Führung der Kopplungshülse 18 vorgesehen, wobei die Kopplungshülse 18 durch einen in 4 nicht dargestellten Verschiebungsmechanismus in Richtung der wirksamen Torsionslängen der beiden Grundträger translatorisch in zwei Verschiebungsrichtungen verschoben werden kann.
Der Führungsmechanismus ist in Form von Kugellagern ausgebildet. In der Schnittdarstellung von 4 ist zum Zwecke einer einfachen Darstellung lediglich ein Teil der Kopplungshülse 18 in Verbindung mit lediglich einem Grundträger 4 dargestellt.
Das Kugellager umfasst Kugeln 19, welche in Kugelführungsbahnen 20 geführt sind, die zum einen in der Kopp lungshülse 18 und zum anderen in dem Grundträger 4 geformt sind. Die Kugelführungsbahnen 20 sind hierbei so ausgebildet, dass sie, ausgehend von einer Nullstellung, in einer ersten translatorischen Verschiebungsrichtung der Kopplungshülse 18 den Grundträger 4 schraubenförmig umgeben. Die Kugelführungsbahnen 20 umgeben den Grundträger 4 mit einer ersten Gangrichtung, so dass die Kopplungshülse 18 bei einer translatorischen Verschiebung in der ersten Verschiebungsrichtung den Grundträger 4 in einer ersten Torsionsrichtung tordiert. Andererseits sind die Kugelführungsbahnen 20, ausgehend von der Nullstellung, in einer der ersten translatorischen Verschiebungsrichtung entgegengesetzten zweiten Verschiebungsrichtung der Kopplungshülse 18 so ausgebildet, dass sie den Grundträger 4 schraubenförmig mit einer zur ersten Gangrichtung entgegengesetzten zweiten Gangrichtung umgeben. Auf diese Weise kann die Kopplungshülse 18 bei einer translatorischen Verschiebung in der zweiten Verschiebungsrichtung den Grundträger 4 in einer der ersten Torsionsrichtung entgegen gesetzten zweiten Torsionsrichtung tordieren.
Der Führungsmechanismus, durch welchen die Kopplungshülse 18 von dem anderen Grundträger 6 geführt wird, hat einen entsprechenden Aufbau, wobei jedoch die jeweiligen Gangrichtungen der Kugelführungsbahnen gegengleich zu den Gangrichtungen der Kugelführungsbahnen des Grundträgers 4 sind. Genauer sind die Kugelführungsbahnen 20 so ausgebildet, dass sie, ausgehend von einer Nullstellung, in der ersten translatorischen Verschiebungsrichtung der Kopplungshülse 18 den Grundträger 4 schraubenförmig mit der zweiten Gangrichtung umgeben, so dass bei einer translatorischen Verschiebung in der ersten Verschiebungsrichtung der Grundträger 6 in der zweiten Torsionsrichtung tordiert wird. Andererseits sind die Kugelführungsbahnen 20, ausgehend von der Nullstellung, in der zweiten Verschiebungsrichtung der Kopplungshülse 18 so ausgebildet, dass sie den Grundträger 6 schraubenförmig mit der ersten Gangrichtung umgeben, so dass bei einer translatorischen Verschiebung in der zweiten Verschiebungsrichtung der Grundträger 6 in der ersten Torsionsrichtung tordiert wird.
Auf diese Weise kann durch eine Verschiebung der Kopplungshülse 18 in der einen oder anderen Verschiebungsrichtung eine jeweils gegengleiche Tordierung bzw. Vorspannung der Grundträger erreicht werden.
Zur Steuerung des Verschiebungsmechanismus ist eine elektronische Steuer- und Regelvorrichtung vorgesehen, welche entweder manuell vom Fahrer durch einen Bedienschalter bedienbar ist und/oder eine selbsttätige Regelung des aktiven Stabilisators auf der Basis von Sensoreingangswerten von Lage-, Bewegungs-, Geschwindigkeitsund/oder Beschleunigungssensoren ermöglicht.

1: Stabilisator
2: Stabilisatorteil
3: Stabilisatorteil
4: Grundträger
5: Seitenträger
6: Grundträger
7: Seitenträger
8: Kopplungsmittel
9: Kopplungselement
10: Kopplungselement
11: Schraubenspindel
12: Untersetzungsgetriebe
13: Elektromotor
14: Innenhülse
15: Außenhülse
16: Feder
17: Ansatz
18: Kopplungshülse
19: Kugel
20: Kugelführungsbahn
21: Kopplungselement
22: Verzahnung
23: Druckkammer

Claims

Aktiver Stabilisator (1) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, zur Kopplung von zwei Rädern einer Fahrzeugachslinie, mit einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil (2) und mit einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil (3), wobei die beiden Stabilisatorteile jeweils einen in Richtung der Fahrzeugachslinie sich erstreckenden Grundträger (4, 6) umfassen, sowie mit einem zwischen den beiden Grundträgern angeordneten, die beiden Grundträger bezüglich ihrer Torsionsachsen drehfest miteinander koppelnden Kopplungsmittel (8, 21), so dass die beiden Stabilisatorteile entlang einer wirksamen Gesamttorsionslänge gegeneinander tordiert werden können, wobei das Kopplungmittel geeignet ist, eine Änderung der Torsionssteifigkeit der gekoppelten Stabilisatorteile durch eine Änderung der wirksamen Torsionslänge wenigstens eines der Grundträger zu bewirken.
Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel (8) zwei Kopplungselemente (9, 10) umfasst, die jeweils für sich die beiden Grundträger (4, 6) drehfest miteinander koppeln, wobei wenigstens eines der beiden Kopplungselemente von wenigstens einem der Grundträger in Richtung der wirksamen Torsionslänge verschiebbar geführt ist und der relative Abstand zwischen den beiden Kopplungselementen durch einen an den Kopplungselementen angreifenden Verschiebungsmechanismus zur relativen Verschiebung der beiden Kopplungselemente veränderbar ist.
Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel mittels einer formschlüssigen Verbindung mit den Grundträgern drehfest gekoppelt ist.
Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebungsmechanismus zur Verschiebung der beiden Kopplungselemente einen Schraubenspindelmechanismus (11, 12, 13) mit einer mit den beiden Kopplungselementen gewindegekoppelten Schraubenspindel (11) umfasst.
Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel (21) zwei drehfest miteinander gekoppelte Kopplungselemente (14, 15) umfasst, wobei wenigstens eines der beiden Kopplungselemente auf wenigstens einem der beiden Stabilisatorteile in Richtung der wirksamen Torsionslänge verschiebbar geführt ist und die beiden Kopplungselemente wenigstens teilweise ineinander verschiebbar sind.
Stabilisator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kopplungselemente hülsenförmig ausgebildet sind.
Stabilisator nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kopplungselemente mittels eines fluidischen Kraftübertragungssystem ineinander verschiebbar sind.
Stabilisator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kopplungselemente wenigstens eine gemeinsame Druckkammer (23) formen, welche in fluidleitender Verbindung mit einem Mittel zum Zuführen eines druckbeaufschlagten Fluids steht.
Stabilisator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kopplungselement bei Verschiebung in einer seiner beiden Verschiebungsrichtungen durch ein vom dem Grundträger gestütztes, elastisches Federmittel (16) in die andere seiner beiden Verschiebungsrichtungen elastisch vorspannbar in.
Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er durch eine im Fahrzeug angebrachte Regel- und Steuereinheit regelbar ist.
Aktiver Stabilisator für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, zur Kopplung von zwei Rädern einer Fahrzeugachslinie, mit einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und mit einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil, wobei die beiden Stabilisatorteile jeweils einen in Richtung der Fahrzeugachslinie sich erstreckenden Grundträger umfassen, sowie mit einem zwischen den beiden Grundträgern angeordneten, die beiden Grundträger bezüglich ihrer Torsionsachsen drehfest miteinander koppelnden Kopplungsmittel, so dass die beiden Stabilisatorteile entlang einer wirksamen Gesamttorsionslänge gegeneinander tordiert werden können, wobei das Kopplungsmittel von wenigstens einem der beiden Grundträger mittels eines Führungsmechanismus verschiebbar geführt ist und durch einen Verschiebungsmechanismus in Richtung der wirksamen Torsionslänge des Grundträgers translatorisch in zwei Verschiebungsrichtungen verschoben werden kann, wobei der Führungsmechanismus, ausgehend von einer neutralen Stellung ("Nullstellung"), in einer ersten Verschiebungsrichtung des Kopplungsmittels wenigstens eine Führungsbahn umfasst, welche den Grundträger in einer schraubenförmigen Bahn mit einer ersten Gangrichtung umgibt, während er, ausgehend von der Nullstellung, in einer der ersten Verschiebungsrichtung entgegen gesetzten zweiten Verschiebungsrichtung, wenigstens eine Führungsbahn umfasst, welche den Grundträger in einer schraubenförmigen Bahn mit einer der ersten Gangrichtung entgegen gesetzten zweiten Gangrichtung umgibt.
Stabilisator nach Anspruch 11, wobei das Kopplungsmittel von beiden Grundträgern mittels eines Führungsmechanismus verschiebbar geführt ist, wobei der Führungsmechanismus, ausgehend von der Nullstellung, in einer ersten Verschiebungsrichtung des Kopplungsmittels wenigstens eine Führungsbahn umfasst, welche den einen Grundträger in einer schraubenförmigen Bahn mit der ersten Gangrichtung umgibt und zugleich wenigstens eine Führungsbahn umfasst, welche den anderen Grundträger in einer schraubenförmigen Bahn mit der zweiten Gangrichtung umgibt, während er in der zweiten Verschiebungsrichtung des Kopplungsmittels wenigstens eine Führungsbahn umfasst, welche den einen Grundträger in einer schraubenförmigen Bahn mit der zweiten Gangrichtung umgibt und zugleich wenigstens eine Führungsbahn umfasst, welche den anderen Grundträger in einer schraubenförmigen Bahn mit der ersten Gangrichtung umgibt.
Stabilisator nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel in Form einer Hülse ausgebildet ist.
Stabilisator nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsmechanismus in Form von Kugelgleitlagern ausgeführt ist.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, welches mit einem aktiven Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgerüstet ist.