DE102007028852A1

DE102007028852A1 - Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007028852A1
Application number: DE200710028852
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Meitinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung zur Wankregelung für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Radaufhängungseinrichtung für jeweils zwei sich gegenüberliegende Räder, die durch einen geteilten Stabilisator mit einem eingebauten Aktuator zur Verdrehung der beiden Stabilisatorteile gegeneinanile mit mindestens einer Befestigungseinrichtung an einem gefederten Teil des Kraftfahrzeugs drehbeweglich angebracht ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stabilisatorteile miteinander oder eines der Stabilisatorteile mit dem Aktuatorgehäuse über Verbindungselemente durch ein Element mit Federeigenschaften verbunden sind/ist und dass sich die Verbindungselemente zur Fahrzeugmitte hin innerhalb der Befestigungseinrichtung befinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung zur Wankregelung für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Radaufhängungseinrichtung für jeweils zwei sich gegenüberliegende Räder, die durch einen geteilten Stabilisator mit einem eingebauten Aktuator, zur Verdrehung der beiden Stabilisatorteile gegeneinander, verbunden sind, wobei jedes der Stabilisatorteile mit mindestens einer Befestigungseinrichtung an einem gefederten Teil des Kraftfahrzeugs drehbeweglich angebracht ist, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Es ist bereits ein aktiver Stabilisator für ein Kraftfahrzeug bekannt, der zwei Räder einer Fahrzeugachslinie koppelt und der aus einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und aus einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil, sowie aus einem die Stabilisatorteile koppelnden Aktuator besteht. Der Aktuator steuert die Seitenneigung des Kraftfahrzeugs durch Verspannen der Stabilisatorteile gegeneinander. Jedes Stabilisatorteil erstreckt sich von einem dem Aktuator zugeordneten Anschluss zu einem dem Rad zugeordneten Anschluss. Einen solchen Stabilisator beschreibt die DE 199 30 444 C2 . Zur Wankregelung benötigt dieser aktive Stabilisator einen hohen Energieeinsatz, gegenüber ungeteilten Stabilisatorsystemen ist seine nutzbare Verdrehlänge reduziert und zumindest bei hydraulischem Schwenkmotor besteht im Versagensfall keine rein mechanische Rückfallebene.
Die DE 10 2005 043 176 A1 beschreibt dagegen einen Stabilisator, der sowohl eine mechanische Koppelung als auch ein geschaltetes Kraft-Koppelglied zwischen zwei Stabilisatorteilen aufweist. Dies hat unter anderem den Vorteil geringen Energieeigenbedarfs.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfacherem Aufbau und zu geringeren Kosten einen Teil der oben genannten Funktionen zu erfüllen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach der Erfindung ist ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Radaufhängungseinrichtung für jeweils zwei sich gegenüberliegende Räder, die durch einen geteilten Stabilisator mit einem eingebauten Aktuator, zur Verdrehung der beiden Stabilisatorteile gegeneinander, verbunden sind, wobei jedes der Stabilisatorteile mit mindestens einer Befestigungseinrichtung an einem gefederten Teil des Kraftfahrzeugs drehbeweglich angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stabilisatorteile miteinander oder eines der Stabilisatorteile mit dem Aktuatorgehäuse über Verbindungselemente durch ein Element mit Federeigenschaften verbunden sind und dass sich die Verbindungselemente zur Fahrzeugmitte hin innerhalb der Befestigungseinrichtungen befinden.
Dadurch, dass vorteilhafterweise das Element mit Federeigenschaften, als passiver Anteil des Stabilisators, einen Teil der Last übernimmt, wird die Belastung des Aktuators reduziert. Es ergibt sich das Potential, den Aktuator schwächer zu dimensionieren, da er nicht das komplette Wankmoment des Kraftfahrzeugs halten muss. Es kann so einfach eine Art Aktuatorbaukasten bereitgestellt werden. Ein Aktuator wird für ein bestimmtes Moment ausgelegt. Erfordert ein Kraftfahrzeug höhere Momente, kann dieser Aktuator mit Hilfe des Elements mit Federeigenschaften trotzdem verwendet werden. Dieses übernimmt einen Teil der Last und reduziert dadurch die Belastung des Aktuators.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Element mit Federeigenschaften ein Torsionsstab ist. Durch seine parallele Anordnung zu den sich tordierenden Stabilisatorteilen entsteht eine kombinierte Belastung die ein Torsionsstab oder ein Biegestab vorteilhaft aufnehmen kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Aktuator ein Schwenkmotor, der mindestens aus einem Verstellantrieb aus Elektromotor oder Hydraulikmotor, aus einem Schwenkmotorgetriebe und aus einem Gehäuse besteht. Die Verwendung eines Elektromotors hat den Vorteil, dass mindestens ein Stabilisatorteil zentrisch in der Mute des Aktuators durch diesen hindurch geführt werden kann. Durch die Integration des Aktuators um das Stabilisatorteil herum, kann die Baulänge optimiert werden und damit die Drehfederelastizität einen ausreichenden Wert annehmen ohne mit der Baulänge in Konflikt zu geraten.
Bei weiteren vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist das Element mit Federeigenschaften über jeweils ein Verbindungselement an jeweils einem Stabilisatorteil oder an einem Stabilisatorteil und am Gehäuse des Schwenkmotors angebracht. Diese Alternativen können je nach den Erfordernissen der Auslegung des Fahrwerks ergriffen werden. Die Anordnung der einzelnen Elemente kann so gewählt werden, dass sie einfach in das Fahrzeugpackage integrierbar sind.
Zur aktiven Regelung ist vorteilhafterweise der Aktuator mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden, die als Ausgangsgrößen Stellsignale für die Aktuatoren erzeugt. Dabei ist die Steuer- oder Regeleinrichtung mit Sensoren, insbesondere mit mindestens einem Höhensensor und/oder einem Geschwindigkeitssensor und/oder einem Beschleunigungssensor, verbunden, deren Messwerte Eingangsgrößen für die Steuer- bzw. Regeleinrichtung sind. So kann die Steuer- oder Regeleinrichtung durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators einen Wankausgleich des Kraftfahrzeugs bewirken.
Drei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreibt die nachfolgende Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:
1 bis 3: einen schematisch dargestellten aktiven Stabilisator eines Kraftfahrzeugs nach der Erfindung in drei verschiedenen Ausführungen und
4: den Wankwinkel aufgetragen über der Querbeschleunigung als schematisch dargestelltes Diagramm eines aktiven Stabilisators gemäß der Erfindung.
Die 1 bis 3 zeigen Teile einer Radaufhängungseinrichtung für jeweils zwei sich gegenüberliegende, nicht gezeichnete Räder eines nicht gezeichneten Kraftfahrzeugs, die durch einen geteilten Stabilisator mit einem eingebauten Aktuator 1, zur Verdrehung der beiden Stabilisatorteile 2, 3 gegeneinander, verbunden sind. Jedes der Stabilisatorteile 2, 3 ist mit einer Befestigungseinrichtung 4, 5 an einem gefederten Teil des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel an einer Karosserie, drehbeweglich angebracht. Die beiden Stabilisatorteile 2, 3 sind in der Ausführung nach 1 miteinander über Verbindungselemente 6,7 durch ein Element mit Federeigenschaften 8 verbunden, wobei sich die Verbindungselemente 6, 7 zur Fahrzeugmitte hin innerhalb der Befestigungseinrichtungen 4, 5 befinden.
In den Ausführungen nach 2 und 3 ist jeweils das Stabilisatorteil 2 mit dem Gehäuse 9 des Aktuators 1 über Verbindungselemente 6, 7 durch ein Element mit Federeigenschaften 8 verbunden. In 2 befindet sich das Verbindungselement 7 zwischen dem Element mit Federeigenschaften 8 und dem Gehäuse 9 am vom Stabilisatorteil 2 weg weisenden Ende des Gehäuses 9. In 3 dagegen am zum Stabilisatorteil 2 hin weisenden Ende des Gehäuses 9.
Die drei Ausführungen der Erfindung unterscheiden sich in Ihrer technischen Wirkung durch die Elemente mit Federeigenschaften 8 unterschiedlicher Länge.
Gemäß dem Ausführungsprinzip heutiger passiver Fahrwerke wird auch ein nicht gezeichneter Dämpfer und eine nicht gezeichnete Tragfeder neben weiteren üblichen Radtragmitteln zur Führung der nicht gezeichneten Räder verwendet. Der Aktuator 1 ist vorzugsweise ein Schwenkmotor, der mindestens aus einem Verstellantrieb aus Elektromotor und Schwenkmotorgetriebe und aus dem Gehäuse 9 besteht.
Das parallel zum Aktuator 1 angeordnete Element mit Federeigenschaften 8 übernimmt, als passiver Stabilisator, einen Teil der Last und reduziert dadurch die Belastung des Aktuators 1. Es ergibt sich das Potential, den Aktuator 1 schwächer zu dimensionieren, da er nicht das komplette Wankmoment des Kraftfahrzeugs halten muss. Das Element mit Federeicheschaften 8 leistet somit als passives, den durch den Aktuator 1 angetriebenen aktiven Stabilisatorteilen 2, 3 parallel geschaltetes Stabilisatorelement auch einen Beitrag zur Gestaltung des Wankwinkelverlaufs, wie in 4 dargestellt, in der der Wankwinkel des Kraftfahrzeugs über der Querbeschleunigung aufgetragen ist.
Die Kennlinie 12 zeigt die Wanksteifigkeit von Tragfedern, die weitere Kennlinie 13 stellt die sich aus Tragfedern und passivem Stabilisator nach dem Stand der Technik ergebende Wanksteifigkeit dar, während die Kennlinie 15 die Wanksteifigkeit eines aktiven Stabilisators ohne passive Überbrückung und die Kennlinie 14 die Wanksteifigkeit des erfindungsgemäßen Systems aus aktivem Stabilisator mit passiver Überbrückung zeigt.
Im Querbeschleunigungs-Bereich 10 der Kennlinie 14, der Vollstabilisierung durch den aktiven Stabilisator, übernimmt der aktive Teil des Stabilisators die gesamte Wankstabilisierung, während im Querbeschleunigungs-Bereich 11 der Kennlinie 14 dann der passive, parallele Teil des Stabilisators die Gestaltung der Wankkennlinie übernimmt. Es findet eine Teilstabilisierung durch den passiven Anteil, den das Element mit Federeigenschaften 8 beiträgt, statt.
Das ergibt den Vorteil, dass der Aktautor 1 kleiner dimensioniert werden kann. Nach dem Stand der Technik müsste der Aktuator 1 sehr groß dimensioniert werden, damit er die gesamte Wankstabilisierung über einen sehr weiten Bereich der Querbeschleunigung realisieren kann. Reicht dann die Aktuatorleistung nicht mehr aus, beginnt das Fahrzeug auf der Wanksteifigkeit der Tragfedern zu wanken. Ab dieser Querbeschleunigung nimmt der Wankwinkel stark zu, das Fahrzeug wankt unter Umständen stärker als eines mit passivem Stabilisator. Um diesen Bereich möglichst klein zu halten, muss der Bereich 10 sehr groß gewählt werden. Da der passsive Zusatzstabilisator im Bereich 11 den Wankwinkel erfindungsgemäß beeinflusst, kann der Bereich 10 der Kennlinie 14 verkleinert und der Bereich 11 der Kennlinie 14 vergrößert werden. Der kann für kleinere Haltemomente dimensioniert werden.
Es kann so einfach eine Art Aktuatorbaukasten bereitgestellt werden. Ein Aktuator 1 wird für ein bestimmtes Moment ausgelegt. Erfordert ein Kraftfahrzeug höhere Momente, kann dieser Aktuator 1 mit Hilfe des Elements mit Federeigenschaften 8 trotzdem verwendet werden. Dieses übernimmt einen Teil der Last und reduziert dadurch die Belastung des Aktuators 1.
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

- DE 19930444 C2 [0002]
- DE 102005043176 A1 [0003]

Claims

Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Radaufhängungseinrichtung für jeweils zwei sich gegenüberliegende Räder, die durch einen geteilten Stabilisator mit einem eingebauten Aktuator (1), zur Verdrehung der beiden Stabilisatorteile (2, 3) gegeneinander, verbunden sind, wobei jedes der Stabilisatorteile (2, 3) mit mindestens einer Befestigungseinrichtung (4, 5) an einem gefederten Teil des Kraftfahrzeugs drehbeweglich angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stabilisatorteile (2, 3) miteinander oder eines der Stabilisatorteile (2, 3) mit dem Aktuatorgehäuse (9) über Verbindungselemente (6, 7) durch ein Element mit Federeigenschaften (8) verbunden sind und dass sich die Verbindungselemente (6, 7) zur Fahrzeugmitte hin innerhalb der Befestigungseinrichtungen (4, 5) befinden.
Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element mit Federeigenschaften (8) ein Torsionsstab ist.
Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) ein Schwenkmotor ist, der mindestens aus einem Verstellantrieb aus Elektromotor oder Hydraulikmotor, aus einem Schwenkmotorgetriebe und aus einem Gehäuse (9) besteht.
Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element mit Federeigenschaften (8) über jeweils ein Verbindungselement (6, 7) an jeweils einem Stabilisatorteil (2, 3) angebracht ist.
Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element mit Federeigenschaften (8) über jeweils ein Verbindungselement (6, 7) an einem Stabilisatorteil (2, 3) und am Gehäuse (9) des Schwenkmotors angebracht ist.
Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden ist, die als Ausgangsgrößen Stellsignale für den Aktuator (1) erzeugt.
Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung mit Sensoren, insbesondere mit mindestens einem Höhensensor und/oder einem Geschwindigkeitssensor und/oder einem Beschleunigungssensor, verbunden ist, deren Messwerte Eingangsgrößen für die Steuer- bzw. Regeleinrichtung sind.
Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators (1) einen Wankausgleich des Kraftfahrzeugs bewirkt.