DE102007003979A1 - Kraftfahrzeug mit einem geteilten Stabilisator und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem geteilten Stabilisator und einem die beiden Stabilisatorteile verbindenden hydraulischen Schwenkmotor, außerdem ein Verfahren zum Betrieb des Schwenkmotors. Danach ist ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse und einem die beiden Stabilisatorteile verbindenden hydraulischen Schwenkmotor zur Wankregelung dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor zur Wankregelung eine Einrichtung besitzt, die mindestens während bestimmter Fahrzustände Lenkdrehschwingungen dämpft. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines zwei Stabilisatorteile eines geteilten Stabilisators einer Kraftfahrzeugachse verbindenden hydraulischen Schwenkmotors mit zumindest zwei voneinander getrennten Arbeitskammern ist dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, insbesondere von Kurven- oder Geradeausfahrt und/oder abhängig von auftretenden Regelgrößen, insbesondere Wanken beziehungsweise Lenkdrehschwingungen, entweder am Schwenkmotor die Arbeitskammern zur Wankregelung konträr zueinander mit Hydraulikflüssigkeit befüllt werden oder zur Lenkdrehschwingungsdämpfung die Trennung der Arbeitskammern, insbesondere unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Dämpfungsglieds, aufgehoben wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem geteilten Stabilisator und einem die beiden Stabilisatorteile verbindenden hydraulischen Schwenkmotor nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs und ein Verfahren zum Betrieb des Schwenkmotors nach dem Oberbegriff des siebten Anspruchs. Zum technischen Umfeld wird neben der
EP 1 281 596 B1 insbesondere auf dieDE 44 42 223 C2 verwiesen. - Die
DE 44 42 223 C2 betrifft einen Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse, der zumindest zwei voneinander getrennte Arbeitskammern aufweist, die konträr zueinander mit einem Hydraulikmedium befüllbar sind. Dieser hydraulische Schwenkmotor bewirkt bei geeigneter Befüllung mit dem Hydraulikmedium eine gewünschte Verdrehbewegung des Schwenkmotor-Rotors gegenüber dem Schwenkmotor-Gehäuse. Da die eine, erste Stabilisatorhälfte mit dem Rotor und die andere, zweite Stabilisatorhälfte mit dem Gehäuse des Schwenkmotors drehfest verbunden ist, wobei die erste Stabilisatorhälfte der Aufhängung des linken Rades einer Fahrzeug-Achse und die zweite Stabilisatorhälfte der Aufhängung des rechten Rades dieser Fahrzeug-Achse zugeordnet ist und beide Stabilisatorhälften um deren gemeinsame Längsachse gegeneinander verdrehbar sind, kann gegenüber Fahrwerken mit einstückigem Stabilisator eine deutlich gesteigerte Wankstabilität erzielt werden, indem die Stabilisatorhälften aufgrund einer geeigneten Ansteuerung bedarfsgerecht gegeneinander verdreht werden. Dies geschieht durch komplementäres Befüllen bzw. Entleeren der beiden Arbeitskammern des Schwenkmotors. Lediglich der Vollständigkeit halber sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass jede Kammer selbst in zwei (oder mehrere) voneinander getrennte Teilkammern unterteilt sein kann, die dann jedoch hydraulisch direkt miteinander verbunden sind. Wenn dann eine der zueinander komplementä ren Arbeitskammern ihr minimales Volumen einnimmt, so heißt dies, dass dann alle ihre Teilkammern ihr minimales Volumen einnehmen. - An Kraftfahrzeugen treten im Betrieb naturgemäß eine Vielzahl von Schwingungen auf, die unter anderem auch in das Lenksystem des Fahrzeugs eingeleitet werden können. Da der Fahrzeugführer das Lenkrad bzw. allgemein eine Lenkhandhabe stets in den Händen hält, werden hier deutliche spürbare Schwingungen, wie sie insbesondere im Bereich der Eigenfrequenzen des durch die Kraftfahrzeug-Lenkung sowie die Fahrzeugachse mit den lenkbaren Rädern gebildeten schwingungsfähigen Systems auftreten, als unangenehm empfunden. Grundsätzlich hat dieses schwingungsfähige System mehrere Eigenfrequenzbereiche, die unterschiedlich störend empfunden werden. Geeignete Maßnahmen zur Tilgung oder zumindest Dämpfung solcher Schwingungen sind daher wünschenswert.
- So wird in der oben genannten
EP 1 281 596 B1 ausführlich auf die Entstehung und Dämpfung von Lenkrad-Drehschwingungen eingegangen und Bezug genommen auf die niedrigstfrequente Drehschwingungs-Resonanzfrequenz eines Lenksystems, mittels derer die notwendige Eigenfrequenz eines Schwingungstilgers festgelegt wird. Solche periodischen Drehschwingungen werden durch an den lenkbaren Fahrzeug-Rädern wirkende Kräfte, nämlich insbesondere durch die infolge Unwucht der Räder verursachten Zentrifugalkräfte angeregt. Eine weitere Ursache für Lenkrad-Drehschwingungen sind auftretende Drehmomentschwankungen beim Bremsen, die bspw. durch Ungleichförmigkeiten an der Bremsscheibe verursacht werden. Bei einer solchen Kraftfahrzeuglenkung mit einem Lenkrad mit integrierter Aufprallschutzvorrichtung, die in einem innerhalb des Lenkradkranzes angeordneten Gehäuse untergebracht ist, fungiert die Aufprallschutzvorrichtung als Schwingungstilger, indem sie gegenüber dem Lenkrad in bezüglich der Lenksäulen-Längsachse senkrechter Richtung gedämpft schwimmend und dabei in dieser Richtung bewegbar gelagert ist. - Diese gedämpft schwimmende Lagerung des Aufprallschutzvorrichtungs-Gehäuses senkt die Schwingungsamplituden des Lenkrads erheblich ab und zwar die Amplituden von in der Ebene senkrecht zur Lenksäulen-Längsachse auftretenden im wesentlichen geradlinig oszillierenden Schwingungsbewegungen, d. h. von Schwingungen, die in der zur Lenksäulen-Längsachse senkrechten Ebene bspw. in Horizontalrichtung oder in Vertikalrichtung auftreten. Dies sind im wesentlichen die geradlinigen (linearen) Schwingungen von Kraftfahrzeug-Lenkrädern
- Lenkraddrehschwingungen treten, je nach Lastfall, bei verschiedenen, in einem weiten Bereich variierenden Resonanzfrequenzen auf. Dieses Verhalten resultiert insbesondere aus dem progressiven Verlauf der Steifigkeit desjenigen Lagers, das für die Längssteifigkeit der betroffenen Fahrzeugachse in Abhängigkeit von der tatsächlichen Bremskraft maßgeblich ist, d. h. von der Steifigkeit des sog. Bremspuffers. Somit liegt die Resonanzfrequenz einer Lenkraddrehschwingung während eines Bremsvorganges beispielsweise um 50% bis 100% höher als die entsprechende Resonanzfrequenz des selben schwingungsfähigen Systems (gebildet im wesentlichen durch die Kraftfahrzeug-Lenkung sowie die Fahrzeugachse mit den lenkbaren Rädern) bei ungebremster Fahrt des Kraftfahrzeugs.
- Die klassische Auslegung eines Schwingungstilgers geschieht nun so, dass die Eigenfrequenz dieses Schwingungstilgers in die direkte Umgebung der Resonanzfrequenz des zu tilgenden Schwingungsphänomens gelegt wird. Eine derartige Abstimmung führt aber zu einem störenden zusätzlichen Schwingungsmaximum oberhalb der ursprünglichen Resonanzfrequenz. Im gebremsten Fall liegt die Eigenfrequenz des bereits mehrfach genannten schwingungsfähigen Systems, bei der eine ausgeprägte Drehschwingung am Lenkrad oder dgl. auftritt, in der Größenordnung von 16 Hz und im freirollenden Fall in der Größenordnung von 9,5 Hz. Mit einem solchermaßen ausgelegten Schwingungstilger wird im Bereich der Resonanzfrequenz zwar eine erhebliche Verbesserung gegenüber einer Variante ohne Tilger erzielt, im darüber liegenden Frequenzbereich ergibt sich mit diesem Schwingungstilger jedoch eine erhebliche Verschlechterung, d. h. es stellen sich deutlich größere Amplituden der Lenkrad-Drehschwingung ein als ohne Schwingungstilger. Somit kann ein klassisch ausgelegter Tilger nur bei einer definierten Resonanzfrequenz die Lenkraddrehschwingung wirksam mindern. Bei anderen Lastfällen in einem weiten Frequenz-Bereich, der aufgrund der unterschiedlichen Fahrzustände und weiteren Einflussgrößen nicht unbeachtet bleiben kann, zeigt jedoch ein derartig konventionell abgestimmter Tilger einen negativen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Lenkrades oder der Lenkhandhabe.
- Eine preiswerte Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik bei einem Kraftfahrzeug mit einem geteilten Stabilisator und einem die beiden Stabilisatorteile verbindenden hydraulischen Schwenkmotor aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
- Nach der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse und einem die beiden Stabilisatorteile verbindenden hydraulischen Schwenkmotor zur Wankregelung dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor zur Wankregelung eine Einrichtung besitzt, die mindestens während bestimmter Fahrzustände Lenkdrehschwingungen dämpft. Das hat den Vorteil, dass zum Dämpfen von Lenkdrehschwingungen eine bereits im Kraftfahrzeug verbaute Einrichtung verwendet werden kann, was Kosten senkt.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Schwenkmotor zumindest zwei voneinander getrennte Arbeitskammern aufweist, die konträr zueinander mit Hydraulikflüssigkeit befüllbar sind und dass durch die Einrichtung zur Dämpfung der Lenkdrehschwingungen die Trennung der Arbeitskammern, insbesondere unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Dämpfungsglieds, aufhebbar ist. Durch Versuche wurde nachgewiesen, dass der Schwenkmotor durch eine Verbindung der Arbeitskammern am effektivsten zur Dämpfung von Lenkdrehschwingungen genutzt werden kann. Insbesondere, wenn die Einrichtung zur Dämpfung der Lenkdrehschwingungen mindestens einen Schlauch aus elastischem Material, insbesondere aus einem gummielastischen Werkstoff, umfasst, der die beiden Arbeitskammern zur Dämpfung von Lenkdrehschwingungen verbindet. Hierbei ist vorteilhaft, dass, zum Beispiel mit einem Dehnschlauch, über dessen Länge, dessen Querschnitt und dessen Materialeigenschaften auf die jeweils auftretenden Lenkdrehschwingungen speziell eingewirkt werden kann, damit die Dämpfung zum Beispiel auf die Frequenz der Anregung günstig abgestimmt ist.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass der Schwenkmotor alternativ, insbesondere bei Kurvenfahrt, das Wanken regelt oder Lenkdrehschwingungen dämpft, insbesondere bei Geradeausfahrt. Vorteilhafterweise kann dadurch besonders darauf eingegangen werden, dass bestimmte Schwingungen überwiegend bei bestimmten Fahrsituationen auftreten und der Schwenkmotor kann der in jeder bestimmten Fahrsituation überwiegend auftretenden Schwingungsart oder Bewegung entgegen wirken. Noch vorteilhafter ist es, wenn die gerade vorwiegend auftretende Schwingungsart oder Bewegung durch Sensoren ermittelt wird und zum Beispiel ein Lenkdrehschwingungssensor und/oder ein Wanksensor mit ihren Messwerten ein Steuergerät beaufschlagen, das den Schwenkmotor abhängig von der Intensität der Messwerte in eine Betriebsart Dämpfung von Lenkdrehschwingungen oder Wankregelung schaltet. Dabei ist natürlich auch eine Betriebsart des Schwenkmotors denkbar, in der weder Lenkdrehschwingungen gedämpft werden, noch Wankregelung stattfindet.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren, mit den bereits oben beschriebenen Vorteilen, zum Betrieb eines zwei Stabilisatorteile eines geteilten Stabilisators einer Kraftfahrzeugachse verbindenden hydraulischen Schwenkmotors mit zumindest zwei voneinander getrennten Arbeitskammern, ist dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, insbesondere von Kurven- oder Geradeausfahrt und/oder abhängig von auftretenden Regelgrößen, insbesondere Wanken beziehungsweise Lenkdrehschwingungen, entweder am Schwenkmotor die Arbeitskammern zur Wankregelung konträr zueinander mit Hydraulikflüssigkeit befüllt werden oder zur Lenkdrehschwingungsdämpfung die Trennung der Arbeitskammern, insbesondere unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Dämpfungsglieds, aufgehoben wird.
- Vorteilhafterweise wird dadurch zum Dämpfen von Lenkdrehschwingungen eine bereits im Kraftfahrzeug zur Wankregelung verbaute Einrichtung verwendet, was Kosten senkt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1281596 B1 [0001, 0004]
- - DE 4442223 C2 [0001, 0002]
Claims (7)
- Kraftfahrzeug mit mindestens einem geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse und einem die beiden Stabilisatorteile verbindenden hydraulischen Schwenkmotor zur Wankregelung, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor zur Wankregelung eine Einrichtung besitzt, die mindestens während bestimmter Fahrzustände Lenkdrehschwingungen dämpft.
- Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor zumindest zwei voneinander getrennte Arbeitskammern aufweist, die konträr zueinander mit Hydraulikflüssigkeit befüllbar sind und dass durch die Einrichtung zur Dämpfung der Lenkdrehschwingungen die Trennung der Arbeitskammern, insbesondere unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Dämpfungsglieds, aufhebbar ist.
- Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Dämpfung der Lenkdrehschwingungen mindestens einen Schlauch aus elastischem Material, insbesondere aus einem gummielastischen Werkstoff, umfasst, der die beiden Arbeitskammern zur Dämpfung von Lenkdrehschwingungen verbindet.
- Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor alternativ, insbesondere bei Kurvenfahrt, das Wanken regelt oder Lenkdrehschwingungen dämpft, insbesondere bei Geradeausfahrt.
- Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenkdrehschwingungssensor und/oder ein Wank sensor mit ihren Messwerten ein Steuergerät beaufschlagen, das den Schwenkmotor abhängig von der Intensität der Messwerte in eine Betriebsart Dämpfung von Lenkdrehschwingungen oder Wankregelung schaltet.
- Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auch eine Betriebsart des Schwenkmotors vorgesehen ist, in der weder Lenkdrehschwingungen gedämpft werden, noch Wankregelung stattfindet.
- Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zum Betrieb eines zwei Stabilisatorteile eines geteilten Stabilisators einer Kraftfahrzeugachse verbindenden hydraulischen Schwenkmotors mit zumindest zwei voneinander getrennten Arbeitskammern, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, insbesondere von Kurven- oder Geradeausfahrt und/oder abhängig von auftretenden Regelgrößen, insbesondere Wanken beziehungsweise Lenkdrehschwingungen, entweder am Schwenkmotor die Arbeitskammern zur Wankregelung konträr zueinander mit Hydraulikflüssigkeit befüllt werden oder zur Lenkdrehschwingungsdämpfung die Trennung der Arbeitskammern, insbesondere unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Dämpfungsglieds, aufgehoben wird.
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