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Die
Erfindung betrifft eine Achse eines zweispurigen Fahrzeugs mit einer
linksseitigen und rechtsseitigen Tragfeder, über die der Fahrzeugaufbau
jeweils an einem Element der Radführung abgestützt ist
sowie mit einem zwischen den Radaufhängungen der beiden Räder angeordneten
Querstabilisator, der mit seinen Enden an den dem Fahrzeugaufbau
abgewandten und mittels Aktuatoren verlagerbaren Abstützpunkten
der Tragfedern abgestützt ist.
Zum technischen Umfeld wird neben der
DE 199 23 343 A1 auf die
DE 199 55 410 und auf die
DE 41 36 262 C2 verwiesen.
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Grundsätzlich wird
angestrebt, im Fahrwerksbereich von Kraftfahrzeugen Verstellmöglichkeiten
vorzusehen, mit Hilfe derer das Fahrverhalten des Fahrzeugs aktiv
verbessert werden kann. So sind sog. aktive Querstabilisatoren bekannt,
mit denen eine Wankstabilisierung des Fahrzeug-Aufbaus umgesetzt
und bei Vorsehen solcher aktiver Stabilisatoren sowohl an der Fahrzeug-Vorderachse
als auch an der Fahrzeug-Hinterachse eine variable Verteilung der
Wankmomentabstützung
realisiert werden kann. Ein solcher aktiver Querstabilisator (vgl. bspw.
DE 41 36 262 C2 ),
dessen aus dem Torsionsmoment des Stabilisators resultierende und
in die Radaufhängungen
eingeleitete Kraftkomponente mittels eines Aktuators veränderbar
ist, kann mittig geteilt sein, wobei ein bspw. als hydraulischer
Schwenkmotor ausgebildeter Aktuator zwischen den beiden Stabilisator-Hälften vorgesehen
sein und diese gegeneinander tordieren und somit das Torsionsmoment
verändern
kann. Bekannt sind aber auch aktive Querstabilisatoren, bei denen
der genannte Aktuator an einem Ende des Stabilisators angreift und
hierzu zwischen dem freien Ende des Stabilisators und dessen Abstützung an
der Radaufhängung
angeordnet ist.
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Bekannt
sind ferner sog. aktive Federungssysteme, bei denen der sog. Federfußpunkt der
zwischen dem Fahrzeug-Aufbau und der Radaufhängung angeordneten Tragfeder
bzw. Tragfedern eines Kraftfahrzeugs in Hauptwirkrichtung der Tragfeder verlagerbar
ist, vgl. bspw.
DE
199 55 410 A1 . Ist an allen vier Rädern eines zweiachsigen zweispurigen Fahrzeugs
ein solches aktives Federungssystem mit sog. „Federfußpunktverschiebung" vorgesehen, so kann
hiermit hinsichtlich des Fahrzeugs-Aufbaus eine Niveauregulierung,
ein Nickausgleich und eine Wankstabilisierung realisiert werden.
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Weiteren
bekannten Stand der Technik bildet die o.g.
DE 199 23 343 A1 . Bei der
darin gezeigten Fahrzeug-Radaufhängung
bzw. Achse eines zweispurigen Fahrzeugs ist die Übersetzung zwischen dem Hub
eines Fahrzeug-Rades
und dem daraus resultierenden Hub der zugehörigen Tragfeder (und/oder des
zugehörigen
Dämpfungsgliedes)
veränderbar,
indem eine Umlenkung zwischen dem Rad-Hub und dem Hub der Tragfeder
vorgesehen ist, wobei diese Umlenkung zur variablen Einstellung
der genannten Übersetzung
ausgebildet ist. Im wesentlichen erfolgt die Veränderung der genannten Übersetzung
dadurch, dass der dem Fahrzeugaufbau abgewandte gemeinsame Abstützpunkt
der Tragfeder sowie des Dämpfungsglieds
seitlich verschwenkt wird, so dass der über einen gelenkig angebrachten Hebelarm
unter aus diesem Verschwenken unterschiedlichem Winkel eingeleitete
Rad-Hub eine unterschiedliche Hub-Bewegung, d.h. Kompressions- oder
Entspannungsbewegung der Tragfeder verursacht. In einer besonders
gestalteten Ausführungsform
dieses bekannten Standes der Technik sind an den Abstützpunkten
der beiden Tragfedern die beiden Enden eines Querstabilisators dieser
Fahrzeug-Achse angelenkt, so dass mit einer Änderung der Übersetzung
zwischen Rad-Hub und Tragfeder-Hub gleichzeitig eine Veränderung
der Übersetzung
des Querstabilisators bewirkt wird.
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Der
letztgenannte Stand der Technik, der zur Bildung des Oberbegriffs
des vorliegenden Anspruchs 1 herangezogen ist, zeichnet sich durch
eine besonders pfiffige Anordnung aus, indem eine gleichzeitige
Verstellung der Übersetzung
der Tragfedern und des Querstabilisators möglich ist, jedoch ist eine weitere
vorteilhafte Nutzung des mit dieser bekannten Anordnung grundsätzlich zur
Verfügung
stehenden Potentials möglich,
die aufzuzeigen sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt
hat.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist für
eine Achse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet,
dass die gemeinsamen Abstützpunkte der
Tragfedern sowie der Enden des Querstabilisators radindividuell
oder für
beide Räder
der Achse mittels der Aktuatoren bezüglich der Tragfedern zumindest
im wesentlichen in Hauptwirkrichtung der Tragfedern und bezüglich des
Querstabilisators zumindest im wesentlichen in dessen Hauptwirkrichtung
verlagerbar sind. Bevorzugt erfolgt die gemeinsame Verlagerung der
Abstützpunkte
von Tragfeder und Querstabilisator jeweils in deren Hauptwirkrichtung,
wobei gezielt Kräfte
in das System, d.h. in die Radaufhängung eingeleitet werden können. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Mit
dem Aktuator bzw. den Aktuatoren wird gemäß vorliegender Erfindung nicht
die Übersetzung zwischen
einer Hubbewegung eines Fahrzeug-Rades und der daraus resultierenden
Hubbewegung der zugehörigen
Tragfeder verändert,
sondern es kann gezielt, d.h. durch geeignete Ansteuerung bspw.
eines einzigen Aktuators gleichzeitig sowohl die grundsätzlich bekannte
Federfußpunktverschiebung
in Hauptwirkrichtung der Tragfeder als auch eine Veränderung
des in die Radaufhängung
eingeleiteten Torsionsmoments des Querstabilisators durchgeführt werden.
Insbesondere können
mittels des Aktuators gezielt Kräfte
in das System eingeleitet werden, und zwar vorzugsweise zum Stabilisieren gegenüber unerwünschten
Wankbewegungen oder Nickbewegungen des Fahrzeug-Aufbaus. Dabei wird nicht
nur eine einfache Kombination eines aktiven Querstabilisators mit
einem an sich bekannten aktiven Federungssystem (mit sog. Federfußpunkt-Verschiebung)
vorgeschlagen, sondern es wird eine derartige Achs-Gestaltung vorgeschlagen,
dass mit einer Verlagerung eines Abstützpunktes bzw. Fußpunktes
einer Tragfeder hiermit gleichzeitig das Torsionsmoment des Querstabilisators
verändert
wird, wobei dies ebenfalls aktiv erfolgt, d.h. dass hierbei gezielt
eine Kraft in das System bzw. in die Radaufhängung eingeleitet wird. Hierzu
ist dieser Querstabilisator mit seinen Enden an den verlagerbaren
Fußpunkten
bzw. Abstützpunkten
der Tragfedern abgestützt.
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Gegenüber einem
aktiven Federungssystem ohne gleichzeitige Beeinflussung des Stabilisator-Torsionsmoments
hat dieses genannte Zusammenwirken den Vorteil, dass praktisch eine
herkömmliche
Abstimmung der Tragfeder (hinsichtlich Aufbau und Schwingzahl) wie
bei einem passiven System beibehalten werden kann. Andererseits
besteht gegenüber
den bekannten Systemen, bei denen die aktive Wankstabilisierung
allein über
ein verstellbares Torsionsmoment des Querstabilisators erfolgt,
der Vorteil, dass der Querstabilisator die bei passiver Stabilisierung übliche Federrate
aufweisen kann. Ein „Freischalten" des Querstabilisators
bei Geradeausfahrt ist daher nicht erforderlich. Diese Vorteile
gehen weit über
das hinaus, was in Form einer veränderbaren Übersetzung zwischen Rad-Hub und
Tragfeder-Hub aus der den Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs
1 bildenden
DE 199
23 343 A1 bekannt ist, und zwar dadurch, dass die Verlagerung der
Tragfeder-Abstützpunkte
abweichend von der
DE 199
23 343 A1 im wesentlichen oder vollständig in Hauptwirkrichtung der
Tragfeder(n) bzw. des Querstabilisators erfolgt bzw. erfolgen kann.
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Zur
Realisierung einer aktiven Wankstabilisierung sowie zur variablen
Verteilung der Wankmoment-Abstützung
zwischen der Vorderachse und Hinterachse können somit an einer bzw. jeder
Achse die Abstützpunkte
der Tragfedern rad-individuell unterschiedlich verlagert werden.
Vorteilhafterwei se kann damit zur aktiven Wankstabilisierung sowohl
die Federrate der Tragfeder als auch diejenige des Stabilisators
genutzt werden. Das hiermit vorgeschlagene Achs-System kann vorteilhafterweise
auch ausschließlich
zur Niveauregulierung verwendet werden, da sich bei gleichmäßiger Verlagerung
der Abstützpunkte
beider Tragfedern einer Achse das vom Querstabilisator eingeleitete
Moment nicht verändert.
Ferner ist ohne weiteres neben einer aktiven Wankstabilisierung
auch ein aktiver Nickausgleich möglich, während die
sonstigen Federungsfunktionen rein konventionell passiv erfolgen,
d.h. ohne dass der oder die Aktuatoren aktiviert wird/werden und
dabei dem Gesamtsystem Energie zuführen. Im übrigen kann das vorgeschlagene
System über
einen entsprechenden Regelungsalgorithmus auch zum aktiven Ausregeln
von Hub-, Nick- und Wankschwingungen des Fahrzeug-Aufbaus verwendet
werden.
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Grundsätzlich ist
somit ein Federungssystem vorgeschlagen, bei dem u.a. zur Veränderung
der Höhenlage
des Fahrzeugs oder zum Ausgleich von Zuladung an zumindest einer
Achse, jedoch insbesondere zur Wankwinkel-Reduzierung bzw. Wankwinkel-Unterdrückung eine
Verstellmöglichkeit
vorgesehen ist, die den Einfederungszustand der Tragfeder(n) in
Hauptwirkrichtung der Tragfedern betrachtet aktiv direkt beeinflusst
und gleichzeitig auf die radseitige Anbindung des Stabilisators
einwirkt. Die mit der Radführung
verbundenen Abstützpunkte der
Tragfedern sind hierzu (zumindest im wesentlichen) in Feder-Hauptwirkrichtung
mittels geeigneter Aktuatoren verlagerbar und es ist der Querstabilisator
mit seinen Enden direkt oder über
Gestänge
oder Zwischenhebel indirekt an diesen verlagerbaren Abstützpunkten
abgestützt.
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Bei
geeigneter System-Auslegung kann eine dem Fachmann bekannte sog.
Zusatzfeder, die mit Erreichen eines gewissen Einfederwegs der jeweiligen
Tragfeder wirksam wird, in das Verstellsystem mit einbezogen sein,
derart, dass die Zusatzfeder nach einem gewissen Einfederweg der
Tragfeder direkt oder indirekt am verlagerbaren Abstützpunkt zum
Anliegen kommt. Es kann diese Zusatzfeder aber auch am verlagerbaren
Abstützpunkt
der Tragfeder befestigt sein und nach entsprechendem Federweg an
einem Anschlag auftreffen, wonach die Federrate der Zusatzfeder
zur Wankstabilisierung des Fahrzeug-Aufbaus mit genutzt werden kann.
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Der
verlagerbare Abstützpunkt
der Tragfeder kann ein Federteller oder eine der Tragfeder entsprechend
gestaltete Aufnahme eines mit der Radaufhängung verbundenen Teils eines
Federdämpferbeins
sein. Indem die Anordnung der sog. Fußpunktverstellung auf der radseitigen
Seite bspw. eines Federdämpferbeins
getroffen ist, kann der Querstabilisator mit seinen Enden praktisch
direkt bzw. ohne Notwendigkeit von groß bauenden Zwischenelementen
an den verlagerbaren Abstützpunkten
angelenkt sein. Als Aktuatoren zum Verlagern der Abstützpunkte
der Tragfedern können
hydraulische oder pneumatische oder elektrische Aktuatoren vorgesehen
sein. Dabei kann die gemeinsame bewegliche Abstützung von Tragfeder und Stabilisator
zur fahrwerkseitigen Abstützung
der Kraft einer Stahlfeder oder Kunststofffeder in Spiral- oder
C-Ausführung
oder einer Luftfeder oder Hydropneumatikfeder dienen, wobei die
Tragfeder unmittelbar auf die bewegliche Abstützung einwirken kann. Alternativ
kann jedoch die Tragfeder auch indirekt, bspw. über eine Pendelstütze und/oder
Zwischenhebel, am Abstützpunkt
abgestützt
sein.
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Die
beigefügten
Prinzipskizzen zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung, wobei der Einfachheit halber lediglich ein Rad einer
Achse zusammen mit den wesentlichen Elementen der Radaufhängung bzw.
Radführung dargestellt
ist und gleiche Elemente in sämtlichen
Figuren mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Im Einzelnen
zeigt
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1 an
einem Querlenker eine erfindungsgemäße Federdämpferbein-Anordnung
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2 an
einem Querlenker eine Federdämpferbein-Anordnung
mit untenliegender Kolbenstange und verlagerbarer Zusatzfeder
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3 eine
erfindungsgemäße Anordnung mit
einem Federdämpferbein
an einer Federbeinachse,
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4 eine
Anordnung ähnlich 3,
jedoch mit getrennter Feder-Dämpfer-Anordnung,
sowie
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5 eine
erfindungsgemäße Anordnung mit
einem Zwischenhebel zwischen dem Abstützpunkt der Tragfeder und dem
am Radträger
abgestützten
Aktuator.
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Mit
der Bezugsziffer 1 ist ein linkes Rad eines zweispurigen
zweiachsigen Kraftfahrzeugs mit Einzelradaufhängung gekennzeichnet, wobei
letztere u.a. einen Querlenker 2 aufweist. Bei den Ausführungsbeispielen
nach den 1, 2 ist auf
diesem Querlenker 2 ein sog. Federdämpferbein, im wesentlichen
bestehend aus einem Dämpfer 4 sowie
einer Tragfeder 9, abgestützt, das mit seinem dem Querlenker 2 gegenüberliegenden
Ende über
eine aufbauseitige Befestigung 7 am nicht weiter dargestellten
Aufbau des Fahrzeugs befestigt ist, und zwar bei den Ausführungsbeispielen
nach 1 und 3 über das freie Ende der Kolbenstange
des Dämpfers 4.
Beim Ausführungsbeispiel
nach 3 ist das besagte Federdämpferbein auf am Radträger 1a des
Rades 1 mit dem unteren Ende des Dämpfers 4 bzw. von
dessen Gehäuse
abgestützt.
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Die
genannte Tragfeder 9 ist zwischen einem unteren Federteller 6 und
einer oberen mit der Befestigung 7 zusammenhängenden
bzw. mit dieser ein gemeinsames Bauteil bildenden Stützplatte 11 eingespannt
bzw. abgestützt.
Der untere Federteller 6, der auch als der dem Fahrzeug-Aufbau
abgewandte Abstützpunkt
(hierfür
wird ebenfalls die Bezugsziffer 6 verwendet) bezeichnet
werden kann, ist in Hauptwirkrichtung der Tragfeder 9 verlagerbar,
d.h. im Falle eines Federdämpferbeins
im wesentlichen in Richtung von dessen Längsachse 12, die bei
in den 1, 2 im wesentlichen vertikal ausgerichtetem
Federdämpferbein
ebenfalls im wesentlichen in Vertikalrichtung verläuft. Eine
gezielte besagte Verlagerung des den Fußpunkt der Tragfeder 9 beschreibenden
unteren Federtellers 6 (bzw. Abstützpunktes 6) kann
mittels eines Aktuators 10 initiiert werden, der bei den
Ausführungsbeispielen
nach den 1, 3 zwischen
dem Federteller 6 sowie dem Gehäuse des Dämpfers 4 abgestützt ist,
während
er beim Ausführungsbeispiel
nach 2, bei dem das Gehäuse des Dämpfers 4 über die
Befestigung 7 am Fahrzeug-Aufbau befestigt ist, zwischen
dem unteren Anlenkpunkt der Kolbenstange des Dämpfers 4 am Querlenker 2 und
dem unteren Federteller 6 abgestützt ist. Beim Ausführungsbeispiel
nach 4 ist der Aktuator am Querlenker 2 abgestützt und
beim folgend noch detaillierter erläuterten Ausführungsbeispiel
nach 5 am hier sichtbaren Radträger 1a des Rades 1.
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Mit
dem Federteller 6 bzw. mit dem unteren Abstützpunkt 6 der
Tragfeder 9 steht jedoch nicht nur der Aktuator 10 in
Wirkverbindung, sondern über
eine Pendelstütze 5 zusätzlich auch
das Ende eines wie üblich
an seinen Enden abgewinkelt ausgebildeten Querstabilisators 3,
der in ansonsten bekannter Weise angeordnet bzw. gelagert ist. In
entsprechender Weise ist das nicht dargestellte rechte Ende des Querstabilisators 3 am
verstellbaren Abstützpunkt der
dem (nicht dargestellten) rechten Rad zugeordneten Tragfeder indirekt über eine
Pendelstütze
angelenkt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 5 ist die Tragfeder 9 im wesentlichen
horizontal liegend angeordnet. Dennoch ist auch hier der dem Fahrzeug-Aufbau abgewandte
Abstützpunkt 6 der
Tragfeder 9 mittels eines Aktuators 10, der seinerseits
am Radträger 1a des
Rades 1 abgestützt
ist, in Hauptwirkrichtung der Tragfeder 9 verlagerbar,
und zwar über
einen zwischengeschalteten Zwischenhebel 13, der im Befestigungs-Punkt 7 am
Fahrzeug-Aufbau
schwenkbar angelenkt ist. An diesem Zwischenhebel 13 ist
ebenfalls das Ende des Querstabilisators 3 indirekt angelenkt,
und zwar über
eine Pendelstütze 5,
derart, dass mit einer durch den Aktuator 10 initiierten
Verlagerung des Abstützpunktes 6 in
Feder-Wirkrichtung auch das Ende des Querstabilisators 3 im
wesentlichen in seiner Wirkrichtung verlagert wird.
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Die
Funktionsweise der in den beigefügten und
soweit erläuterten 1 -5 gezeigten
Radaufhängung(en)
bzw. Achse(n) wurde weiter oben bereits ausführlich erläutert, so dass hierauf nun
nicht weiter eingegangen wird.
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Mit
der Bezugsziffer 8 ist eine grundsätzlich bekannte Zusatzfeder
gekennzeichnet, die bei den Ausführungsbeispielen
nach den 1, 3, 4 wie üblich angeordnet
ist, nämlich
im Bereich der aufbauseitigen Befestigung 7 des Federdämpferbeins
bzw. der Tragfeder 9. Bei den Ausführungsbeispielen nach 2, 5 hingegen
ist die Zusatzfeder 8 ebenfalls am verlagerbaren Abstützpunkt 6 abgestützt. Dabei
können
durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen
und der beschriebenen Darstellung gestaltet sein, ohne den Inhalt
der Patentansprüche
zu verlassen.
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Mit
der hier vorgeschlagenen Achse kann eine erforderliche Wankmomentenabstützung bzw. aktive
Wankstabilisierung bei Kuvbenfahrt des Fahrzeugs durch Verlagern
des unteren Abstützpunktes 6 der
Tragfeder 9 auf der kurvenäußeren Fahrzeug-Seite in Richtung
Zusammendrücken
der Tragfeder 9 und durch Verlagern auf der kurveninneren Fahrzeug-Seite
in Richtung Entspannen der Tragfeder 9 erfolgen. Dabei
sind die Tragfedern 9, der Querstabilisator 3 und
wenn erwünscht,
auch die Zusatzfedern 8 (= Federungsanschläge) in den
Kraftfluss mit einbezogen. Die resultierende hohe Gesamtfederrate
ermöglicht
eine Wankstabilisierung mit geringerer Energieaufnahme als bei Lösungen,
bei denen nur der Querstabilisator oder nur die Tragfedern zur Wankmomentenabstützung von
einem Aktuator beaufschlagt werden. Wie bei den bekannten Systemen mit
Fußpunktverschiebung
kann die beschriebene Anordnung auch zur Niveauregelung und zur
Nickstabilisierung dienen bzw. zur Ausregelung bzw. Bedämpfen von
Schwingungen des Fahrzeug-Aufbaus.