DE102006010055B4

DE102006010055B4 - Radaufhängung mit Federverstellung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006010055B4
Application number: DE200610010055
Authority: DE
Inventors: Michael Glanzer; Alfred Pruckner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-03-04
Filing date: 2006-03-04
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2026-03-05
Also published as: DE102006010055A1

Abstract

Radaufhängung mit Federverstellung für ein zweispuriges Kraftfahrzeug, dessen Fahrzeugaufbau (2) über zumindest eine Schraubendruckfeder (4a) letztlich auf einem über eine Lenkeranordnung (3) beweglich am Aufbau (2) angelenkten Radträger anteilig abgestützt ist, wobei die Kraftwirkungslinie (K) der auch Federteller (4b; 4c) für die Schraubendruckfeder(n) (4a) aufweisenden Schraubendruckfeder-Anordnung (4) von der geometrischen Federmittellinie (L) abweicht, so dass durch Verdrehen zumindest eines Federtellers (4c) mittels eines Aktuators die auf den Aufstandspunkt des am Radträger befestigten Rades (1) bezogene Federsteifigkeit der Fahrzeugaufbau-Abstützung veränderbar ist, wobei die Radaufhängung weiterhin einen als Drehstabfeder ausgebildeten Querstabilisator (7) umfasst, dessen Enden linksseitig und rechtsseitig gelenkig und indirekt derart letztlich am Fzg.-Aufbau (2) abgestützt sind, dass einer rechtsseitig und linksseitig unterschiedlichen Ein- oder Ausfederbewegung der Schraubendruckfedern (4a) weitere Federkräfte aus der daraus resultierenden Torsion des Querstabilisators (7) entgegengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstabilisator (7) an seinen Enden exzentrisch an den verdrehbaren Federtellern (4b) des linken und des rechten Fzg.-Rades (1) angelenkt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung mit Federverstellung für ein zweispuriges Kraftfahrzeug, dessen Fahrzeugaufbau über zumindest eine Schraubendruckfeder letztlich auf einem über eine Lenkeranordnung beweglich am Aufbau angelenkten Radträger anteilig abgestützt ist, wobei die Kraftwirkungslinie der auch Federteller für die Schraubendruckfeder(n) aufweisenden Schraubendruckfeder-Anordnung von der geometrischen Federmittellinie abweicht, so dass durch Verdrehen zumindest eines Federtellers mittels eines Aktuators die auf den Aufstandspunkt des am Radträger befestigten Rades bezogene Federsteifigkeit der Fahrzeugaufbau-Abstützung veränderbar ist, und geht aus von der DE 10 2004 058 698 B3 . Weiterhin umfasst eine solche Radaufhängung einen als Drehstabfeder ausgebildeten Querstabilisator, dessen Enden linksseitig und rechtsseitig gelenkig und indirekt derart letztlich am Fzg.-Aufbau abgestützt sind, dass einer rechtsseitig und linksseitig unterschiedlichen Ein- oder Ausfederbewegung der Schraubendruckfedern weitere Federkräfte aus der daraus resultierenden Torsion des Querstabilisators entgegengesetzt werden.
In zunehmendem Maße sind neuere Personenkraftwagen mit semiaktiven oder langsam aktiven Federungssystemen ausgestattet. Dabei kann eine Verstellung der Federkennlinie bspw. mittels der für Luftfedersysteme bekannten Möglichkeiten erfolgen; ferner sind hydraulische Systeme in Verbindung mit Schraubendruckfedern bekannt (bspw. das sog. „Active Body Control” = ABC) sowie sog. aktive Stabilisatoren. Des weiteren gibt es Ideen, die Fahrzeughöhe über eine sog. Federfußpunktverstellung zu regeln. Dies kann einerseits dadurch geschehen, dass die Feder in Ihrer Kraftwirkungslinie bspw. über eine Spindel nach oben gedrückt bzw. nach unten gezogen wird, was sehr kraftaufwändig ist. Alternativ kann die Feder im wesentlichen senkrecht zu ihrer Kraftwirkungslinie verschoben werden, um die radbezogene Federsteifigkeit zu ändern, was zwar wesentlich geringere Kräfte erfordert, jedoch zu einem relativ großen Bauraumbedarf führt.
Ferner gibt es den Vorschlag (vgl. die eingangs genannte Schrift), eine Schraubendruckfeder mit exzentrischer Kraftwirkungslinie zu verwenden. Diese Schraubendruckfeder kann im eingebautem Zustand gering gekrümmt sein; besonders vorteilhaft ist dabei jedoch, dass deren Kraftwirkungslinie durch Verdrehen der Schraubendruckfeder im wesentlichen um ihre geometrische Achse (Federmittellinie) verändert werden kann. Auf die detaillierte Gestaltung einer derartigen Schraubendruckfeder wird hier nicht näher eingegangen, da dies in der genannten DE 10 2004058 698 B3 und noch ausführlicher in der darin zitierten DE 101 25 503 C1 beschrieben ist. Wenngleich sich ein derartiges System noch im Forschungsstadium befindet, ist doch bereits absehbar, dass sich eine Radaufhängung mit einem solchen System sowohl durch geringeren Bauraumbedarf als auch durch geringen Kraftaufwand (zur Verstellung) auszeichnet.
Für eine (solche) Radaufhängung mit einem Querstabilisator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 nun weitere Verbesserungen aufzuzeigen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querstabilisator an seinen Enden exzentrisch an den verdrehbaren Federtellern des linken und des rechten Fzg.-Rades angelenkt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Wie erläutert wurde, ist die radbezogene Federsteifigkeit der Tragfedern gemäß bekanntem Stand der Technik veränderbar, was für diverse Anwendungsfälle, beispielsweise auch im Fahrbetrieb des Fahrzeugs durchaus gewünscht und vorteilhaft sein kann. Allerdings wirkt sich eine gleichsinnige Veränderung der radbezogenen Federsteifigkeit sowohl der rechtsseitigen als auch der linksseitigen Räder eines zweispurigen Kraftfahrzeugs (bspw. PKW's) nicht nur auf eine linksseitig und rechtsseitig gleiche Vertikalbewegung des Fzg.-Aufbaus gegenüber den Fzg.-Rädern aus, sondern auch auf Wankbewegungen des Aufbaus. Während nun beispielsweise in gewissen Fahrzuständen eine geringere radbezogene Federsteifigkeit der Tragfedern erwünscht sein kann, sollte das Wankverhalten des Fahrzeugs im wesentlichen unverändert bleiben, d. h. die Wanksteifigkeit der gesamten Radaufhängung sollte sich bei einer Verringerung der radbezogenen Steifigkeit der Aufbau-Tragfedern nicht verändern, was bedeutet, dass die Federsteifigkeit des Querstabilisators dann erhöht werden muss. Dies ist unter Anwendung einer vorteilhaften Funktionsvereinigung erfindungsgemäß nun einfach umsetzbar, wenn der Querstabilisator mit seinen Enden derart exzentrisch an den verdrehbaren Federtellern angelenkt ist, dass sich mit Einstellen einer weicheren Schraubendruckfeder-Anordnung eine höhere Federsteifigkeit des Stabilisators einstellt. Bei einer üblichen Radaufhängung mit am Aufbau angelenkten Querlenkern ist dies einfach darstellbar, wenn durch Verdrehen des Federtellers mit bspw. über eine Pendelstütze angelenktem Querstabilisator der Anlenkpunkt der Pendelstütze am Federteller in Querrichtung betrachtet entweder vom Rad beabstandet und somit benachbart zum Aufbau positioniert wird, wodurch sich ein weicherer Querstabilisator ergibt, als wenn der besagte Anlenkpunkt vom Aufbau beabstandet und somit benachbart zum Rad positioniert wird, wodurch sich ein härterer Querstabilisator ergibt. Dies geht auch aus dem figürlich dargestellten und an späterer Stelle noch näher erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiel hervor.
Der zuletzt beispielhaft bzw. als bevorzugt genannte Wirkzusammenhang (eine weichere Tragfeder führt zu einem steiferen Querstabilisator) ist so jedoch nicht unbedingt erforderlich; vielmehr wird auch nur in der Tatsache, dass der Querstabilisator mit seinen Enden exzentrisch an den verdrehbaren Federtellern des linken und des rechten Fzg.-Rades angelenkt ist, eine Erfindung gesehen. Gleichermaßen stellt es zwar eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dar, wenn der Fahrer des Fahrzeugs geeignete Aktuatoren zum Verdrehen der Federteller gezielt ansteuern und somit gezielt eine weichere oder härtere radbezogene Tragfederkennung einstellen kann, jedoch ist auch dieses Merkmal nicht unbedingt erforderlich.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mit Einstellen einer weicheren Schraubendruckfeder-Anordnung eine zusätzliche Federanordnung aktiviert wird, die beispielsweise nach Art der bekannten Zusatzfedern schon nach relativ kurzem Federweg der weicheren Tragfedern wirksam werden kann. Ein zu weicher subjektiver Eindruck für die Fahrzeuginsassen kann hiermit vermieden werden. Eine besonders günstige, da abermals eine Funktionsvereinigung beinhaltende Ausführungsform sieht vor, dass diese zusätzliche Federanordnung durch eine aus zwei im aktiven Zustand aufeinander abstützbaren Elementen bestehende Gummifeder oder dgl. gebildet ist, von welcher ein Element an einem der verdrehbaren Federteller angeordnet ist und daher mit Verdrehen dieses Federtellers relativ zum anderen Gummifeder-Element bewegt wird.
Auch dies ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß den beigefügten Prinzipskizzen dargestellt, welches nun näher erläutert wird. Jeweils in Ansicht von hinten auf das linke Hinterrad eines PKW's zeigt 1 die Tragfeder bzw. Schraubendruckfeder-Anordnung in einer ersten Position mit relativ harter aufstandsbezogener Federsteifigkeit, während in 2 diese Schraubendruckfeder-Anordnung in einer zweiten Position mit demgegenüber geringerer aufstandsbezogener Federsteifigkeit dargestellt ist.
Ein Rad (bzw. das linke Hinterrad eines Kraftfahrzeugs) ist mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet, während der Fahrzeug-Aufbau die Bezugsziffer 2 trägt. Über eine stark vereinfacht dargestellte Lenkeranordnung 3 ist das Rad 1 bzw. dessen hier nicht sichtbarer Radträger, für den ebenfalls die Bezugsziffer 1 verwendet wird, beweglich am Aufbau 2 angelenkt. Zwischen dieser Lenkeranordnung 3, beispielsweise zwischen einem unteren Querlenker derselben und dem Fahrzeug-Aufbau 2 ist – wie grundsätzlich üblich – eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Schraubendruckfeder 4a als Tragfeder zum anteiligen Abstützen des Aufbaus 2 auf diesem Rad 1 vorgesehen. Diese Schraubendruckfeder 4a bildet zusammen mit einem unteren Federteller 4b sowie einem oberen Federteller 4c eine sog. Schraubendruckfeder-Anordnung 4, die sich aufgrund der Gestaltung der Schraubendruckfeder 4a dadurch auszeichnet, dass die auf den Aufstandspunkt P des Rades 1 bezogene Federsteifigkeit veränderbar ist, nachdem die Kraftwirkungslinie K dieser Schraubendruckfeder-Anordnung 4 von der geometrischen Federmittellinie L abweicht, hier parallel zu dieser seitlich versetzt ist. Zur Veränderung der auf den Aufstandspunkt P des Rades 1 bezogenen Federsteifigkeit kann somit die Schraubendruckfeder-Anordnung 4 um die Federmittellinie L verdreht werden, weshalb die beiden Federteller 4b, 4c um die durch die Federmittellinie L gebildete Achse verdrehbar gelagert sind.
Die Radaufhängungen der beiden Hinterräder des Fahrzeugs (sowie von dessen Vorderrädern), d. h. des hier dargestellten linken Rades 1 und eines nicht dargestellten rechten Rades der gleichen Achse mit spiegelbildlicher Radaufhängung sind in grundsätzlich bekannter Weise über einen Querstabilisator 7 miteinander verbunden, der bei einem ungleichen Ein- bzw. Ausfedern des linken und rechten Rades 1 in sich tordiert wird und somit einer Wankbewegung des Fzg.-Aufbaus 2 entgegenwirkt. Dieser an seinen Enden wie üblich abgewinkelt gestaltete Querstabilisator 7 ist über Pendelstützen 8 an den unteren Federtellern 4b angelenkt. Da die Federteller 4b (sowie 4c) der Schraubendruckfeder-Anordnungen 4 um die jeweilige geometrische Federmittellinie L verdrehbar sind und da – wie dargestellt – die Pendelstütze(n) 8 exzentrisch am jeweiligen Federteller 4b angelenkt ist bzw. sind (rechtsseitig spiegelbildlich zur figürlich dargestellten linken Seite), ist bei radbezogen härterer Schraubendruckfeder-Anordnung 4 gemäß 1 der Anlenkpunkt der Pendelstütze 8 am Federteller 4b in Querrichtung betrachtet vom Rad 1 weiter beabstandet und somit näher zum Aufbau 2 benachbart positioniert, wodurch sich aufgrund des geringeren Hebelarmes relativ zum Aufbau 2 ein weicherer Querstabilisator 7 ergibt, als wenn der besagte Anlenkpunkt der Pendelstütze 8 am Federteller 4b vom Aufbau 2 weiter beabstandet und somit näher benachbart zum Rad 1 positioniert ist, so wie dies in 2 für eine radbezogen weichere Schraubendruckfeder-Anordnung dargestellt ist.
In 2 erkennt man ferner eine zusätzliche Federanordnung 9, die bereits bei geringem Federweg der hier radbezogen weicheren Schraubendruckfeder-Anordnung 4 wirksam wird. Diese zusätzliche Federanordnung 9 wird durch eine zweiteilige Gummifeder oder dgl. gebildet, deren erstes unteres Element 9a fest auf der Lenkeranordnung 3 relativ nahe dem Aufbau 2 angeordnet ist. Das zweite obere Element 9b der zusätzlichen Federanordnung 9 (bzw. der zusätzlichen zweiteiligen Gummifeder 9) ist am oberen drehbaren Federteller 4c befestigt. Wie ersichtlich ist die Anordnung so getroffen, das bei radbezogener härterer Schraubendruckfeder-Anordnung 4 gemäß 1 die beiden Elemente 9a, 9b auf verschiedenen Seiten der Schraubendruckfeder 4a liegen und somit bei einem Einfedern derselben nicht miteinander in Kontakt kommen können, während bei um 180° verdrehtem oberen Federteller 4c (und gleich verdrehtem unteren Federteller 4b) gemäß 2 die beiden Elemente in Vertikalrichtung betrachtet im wesentlichen übereinander liegen. Somit setzen beim Zustand nach 2 mit radbezogen weicherer Schraubendruckfeder-Anordnung 4 die beiden Elemente 9a, 9b bereits nach einem kurzen Einfederweg der Schraubendruckfeder 4a aufeinander auf und können somit als Gummifeder bzw. zusätzliche Federanordnung 9 (praktisch analog einer bekannten Zusatzfeder) wirken. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich, d. h. dass das erste Element 9a (bzw. das untere Element 9a) der Gummifeder 9 auf dem unteren drehbaren Federteller 4b und das zweite obere Element 9b ortsfest angeordnet ist.
Eine hier vorgeschlagene Radaufhängung bietet eine aufgrund einer Funktionsvereinigung günstige Möglichkeit, die radbezogene Federsteifigkeit einer Schraubendruckfeder-Anordnung zusammen mit der Steifigkeit eines Querstabilisators gezielt zu ändern sowie ggf. eine quasi automatisch zuschaltbare Zusatzfeder vorzusehen, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Radaufhängung mit Federverstellung für ein zweispuriges Kraftfahrzeug, dessen Fahrzeugaufbau (2) über zumindest eine Schraubendruckfeder (4a) letztlich auf einem über eine Lenkeranordnung (3) beweglich am Aufbau (2) angelenkten Radträger anteilig abgestützt ist, wobei die Kraftwirkungslinie (K) der auch Federteller (4b; 4c) für die Schraubendruckfeder(n) (4a) aufweisenden Schraubendruckfeder-Anordnung (4) von der geometrischen Federmittellinie (L) abweicht, so dass durch Verdrehen zumindest eines Federtellers (4c) mittels eines Aktuators die auf den Aufstandspunkt des am Radträger befestigten Rades (1) bezogene Federsteifigkeit der Fahrzeugaufbau-Abstützung veränderbar ist, wobei die Radaufhängung weiterhin einen als Drehstabfeder ausgebildeten Querstabilisator (7) umfasst, dessen Enden linksseitig und rechtsseitig gelenkig und indirekt derart letztlich am Fzg.-Aufbau (2) abgestützt sind, dass einer rechtsseitig und linksseitig unterschiedlichen Ein- oder Ausfederbewegung der Schraubendruckfedern (4a) weitere Federkräfte aus der daraus resultierenden Torsion des Querstabilisators (7) entgegengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstabilisator (7) an seinen Enden exzentrisch an den verdrehbaren Federtellern (4b) des linken und des rechten Fzg.-Rades (1) angelenkt ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstabilisator (7) mit seinen Enden derart an den verdrehbaren Federtellern (4b) angelenkt ist, dass sich mit Einstellen einer weicheren Schraubendruckfeder-Anordnung (4) eine höhere Federsteifigkeit des Querstabilisators (7) einstellt.
Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren zum Verdrehen der Federteller (4b; 4c) vom Fahrer des Fahrzeugs gezielt ansteuerbar sind.
Radaufhängung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Einstellen einer weicheren Schraubendruckfeder-Anordnung (4) eine zusätzliche Federanordnung (9) aktiviert wird.
Radaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Federanordnung (9) durch eine aus zwei im aktiven Zustand aufeinander abstützbaren Elementen (9a; 9b) bestehende Gummifeder gebildet ist, von welcher ein Element (9b) an einem der verdrehbaren Federteller (4b; 4c) angeordnet ist und daher mit Verdrehen dieses Federtellers (4b; 4c) relativ zum anderen Gummifeder-Element (9a) bewegt wird.