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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stabilisatoranordnung eines
Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens.
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Eine
Stabilisatoranordnung wird bei einem Kraftfahrzeug dazu verwendet,
eine Vertikalbewegung eines Fahrzeugrads, die beim Einfedern bzw. beim
Ausfedern des Fahrzeugrads relativ zu einem Chassis des Fahrzeugs
entsteht, vom Rad der einen Fahrzeugseite auf das Rad der anderen
Fahrzeugseite zu übertragen. Bei asymmetrischen Vertikalbewegungen
der über die Stabilisatoranordnung gekoppelten Fahrzeugräder
wirkt die Stabilisatoranordnung einer Wankbewegung des Fahrzeugs,
also einem Schwanken des Fahrzeugs um seine Längsmittelachse
entgegen. Eine Stabilisatoranordnung bewirkt somit eine Reduzierung
von Wankbewegungen des Fahrzeugs und ist daher zur Stabilisierung
dynamischer Fahrbewegungen, wie zum Beispiel Kurvenfahrten, von
besonderer Bedeutung und insbesondere bei Sportfahrzeugen von erhöhter
Wichtigkeit.
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Aus
der
JP 62-012406 A ist
eine Radaufhängung bekannt, bei der ein linkes Rad und
ein rechtes Rad jeweils von einem Radaufhängungslenker
abgestützt ist. Der jeweilige Radaufhängungslenker
ist dabei mittels Lagerbuchsen am Chassis des Fahrzeugs abgestützt.
Zwischen den beiden Radaufhängungslenkern ist eine Stabilisatoranordnung
vorgesehen, die Zugstangen aufweist, die sich zwischen den Radaufhängungslenkern
und einem vorderen Abschnitt des Chassis erstrecken.
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Aus
der
DE 14 30 938 A ist
eine Radaufhängung bekannt, die einen querliegenden Waagebalken
aufweist. Dieser Waagebalken wirkt Nickbewegungen und Tauchbewegungen
des Fahrzeugs entgegen.
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Aus
der
DE 43 41 559 C2 ist
ein Anti-Roll-System bekannt, das eine Biegefeder als elastisches
Element aufweist.
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Die
US 3,195,670 offenbart eine
Stabilisatoranordnung mit einem Federstab.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine Stabilisatoranordnung der eingangs genannten Art
eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere
dadurch charakterisiert, dass sie einen vergleichsweise kompakten
Aufbau besitzt und/oder dass ihre Komponenten eine relativ gute
Zugänglichkeit aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird
dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für jede
Fahrzeugseite einen Federhebel vorzusehen, der einerseits mit einer
Radaufhängung und andererseits über einen Jochschenkel
mit dem Fahrzeugchassis gekoppelt ist. Außerdem sind die Jochschenkel
der beiden Fahrzeugseiten aneinander gelagert, wodurch eine Drehmomentübertragung zwischen
den beiden Fahrzeugseiten realisierbar ist. Die vorgeschlagene Stabilisatoranordnung
baut vergleichsweise kompakt und gewährleistet eine relativ gute
Zugänglichkeit zumindest zu den Federhebeln. Die aneinander
beweglich gelagerten Jochschenkel vermeiden eine Verzwängung
der beweglich miteinander gekoppelten Komponenten der Stabilisatoranordnung
bei einer Vertikalbewegung eines der Fahrzeugräder. Hierdurch
kann die Kinematik der Stabilisatoranordnung besser an die Belange
der Fahrdynamik adaptiert werden.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführungsform kann der jeweilige
Federhebel an der jeweiligen Fahrzeugseite mit einem Kippelement
gekoppelt sein, das auf der jeweiligen Fahrzeugseite im montierten
Zustand der Stabilisatoranordnung an einem Chassis des Fahrzeugs
um eine Kippachse drehbar gelagert ist und das mit der jeweiligen
Radaufhängung gekoppelt ist oder darin integriert ist,
und zwar derart, dass ein Einfedern und ein Ausfedern des jeweiligen
Rads ein Kippen des Kippelements um die Kippachse bewirkt. Mit Hilfe
eines derartigen Kippelements kann auf besonders einfache Weise eine
effektive kinematische Kopplung mit der Radaufhängung bzw.
mit Vertikalbewegungen des jeweiligen Fahrzeugrads realisiert werden.
Als Kippelement kommen dabei Komponenten der Radaufhängung selbst,
wie z. B. Fahrzeuglenker wie Querlenker und Achslenker, ebenso in
Frage, wie dazu separate Bauteile, wie z. B. ein Kipphebel.
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Entsprechend
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können
die Federhebel mit dem jeweiligen Jochschenkel so gekoppelt sein,
dass eine Drehlage des Federhebels bezüglich dessen Längsmittelachse
einstellbar ist. Bei einem Federhebel, der eine mit seiner Drehlage
bezüglich seiner Längsmittelachse variierende
Federsteifigkeit besitzt, kann somit durch Einstellen der Drehlage
des Federhebels die wirksame Federsteifigkeit des Federhebels innerhalb
der Stabilisatoranordnung eingestellt werden. Durch die vereinfachte
Zugänglichkeit der Federhebel wird somit eine einfache
Adaptierung der Stabilisatoranordnung an unterschiedliche fahrdynamische Anforderungen
des Fahrzeugs ermöglicht. Beispielsweise kann ein Rennfahrzeug
durch Einstellen der Federelastizität der Stabilisatoranordnung
auf eine bestimmte Rennstrecke angepasst werden.
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Entsprechend
einer anderen Ausführungsform können die Jochschenkel über
Koppelstangen am Chassis des Fahrzeugs gelenkig abgestützt
sein. Hierdurch wird für die Jochschenkel eine „schwebende” bzw. „schwimmende” Lagerung
bzw. Positionierung am Chassis realisiert. Die gekoppelten Jochschenkel
sind am Chassis zwar abgestützt, jedoch relativ zum Chassis
räumlich beweglich gelagert. Ihre Raumlage wird dabei durch
die Federhebel bestimmt. Diese schwebende Anordnung der Jochschenkel
verhindert eine Verzwängung mit dem Chassis und ermöglicht
eine besonders raumsparende Bauweise.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 und 2 jeweils
eine perspektivische Ansicht einer Stabilisatoranordnung bei verschiedenen
Ausführungsformen.
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst eine Stabilisatoranordnung 1 eines
im Übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, bei dem
es sich bevorzugt um einen Personenkraftwagen, insbesondere um einen
Sportwagen oder Rennwagen, handelt, für jede Fahrzeugseite
einen Federhebel 3 sowie einen Jochschenkel 4.
Des Weiteren befindet sich im montierten Zustand der Stabilisatoranordnung 1 auf
jeder Fahrzeugseite eine Radaufhängung 21, mit
welcher der jeweilige Federhebel 3 kinematisch gekoppelt
ist. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Federhebel 3 jeweils
mit einem Kippelement 2 gekoppelt. Bei diesem Kippelement 2 handelt
es sich bei der in 1 gezeigten Ausführungsform
um ein bezüglich der Radaufhängung 21 separates
Bauteil. Insbesondere ist das Kippelement 2 hier als Kipphebel
ausgestaltet. Im Unterschied dazu ist bei der in 2 gezeigten
Ausführungsform das Kippelement 2 durch einen
Bestandteil der Radaufhängung 21 gebildet, nämlich
rein exemplarisch und ohne Beschränkung der Allgemeinheit
durch einen Querlenker 22. Es ist klar, dass grundsätzlich
auch andere Kippelemente 2 vorgesehen sein können.
Ebenso kann auch eine andere kinematische Kopplung mit der Radaufhängung 21 realisiert
werden.
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Das
jeweilige Kippelement 2 ist im montierten Zustand der Stabilisatoranordnung 1 an
einem symbolisch angedeuteten Chassis 5 des Fahrzeugs um
eine Kippachse 6 schwenkbar gelagert. In diesem montierten
Zustand ist das jeweilige Kippelement 2 außerdem
gemäß 1 über eine Koppelstelle 7 mit der
in 1 nicht dargestellten Radaufhängung 21 gekoppelt,
an der das jeweilige, hier ebenfalls nicht gezeigte Fahrzeugrad
gelagert ist. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform
ist das jeweilige Kippelement 2 in die Radaufhängung 21 integriert,
indem es einen Bestandteil der Radaufhängung 21 bildet, nämlich
den Lenker 22. Die Kopplung des jeweiligen Kippelements 2 mit
dazugehörigen Radaufhängung erfolgt dabei so,
dass Vertikalbewegungen des zugehörigen Rads, die beim
Einfedern und Ausfedern des Rads relativ zum Chassis 5 auftreten,
ein Kippen bzw. ein Drehen des jeweiligen Kippelements 2 um die
zugehörige Kippachse 6 bewirken.
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Der
jeweilige Federhebel 3 ist einerseits mit der jeweiligen
Radaufhängung 21 direkt oder indirekt kinematisch
gekoppelt. Hier ist er einerseits mit dem jeweiligen Kippelement 2 und
andererseits mit dem jeweiligen Jochschenkel 4 gekoppelt.
Diese Kopplung erfolgt dabei so, dass ein Kippen des jeweiligen Kippelements 2 über
den jeweiligen Federhebel 3 ein Drehmoment in den jeweiligen
Jochschenkel 4 bezüglich einer Momentbelastungsachse 8 erzeugt. Diese
Momentbelastungsachse 8 erstreckt sich zumindest bei den
hier gezeigten Ausführungsformen im montierten Zustand
der Stabilisatoranordnung 1 horizontal und quer zu einer
Fahrzeuglängsrichtung 9. Dementsprechend kann
die Momentbelastungsachse 8 im Folgenden auch als Querachse 8 bezeichnet
werden.
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Die
Kippachsen 6 der beiden Kipphebel 2 erstrecken
sich im gezeigten Beispiel parallel zueinander sowie insbesondere
parallel zur Fahrzeuglängsachse 9. Somit erstrecken
sich die Kippachsen 6 bevorzugt ebenfalls horizontal. Hierdurch
ergibt sich eine vergleichsweise einfache Kinematik innerhalb der
Stabilisatoranordnung 1.
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Der
jeweilige Jochschenkel 4 ist im gezeigten montierten Zustand
der Stabilisatoranordnung 1 am Chassis 5 abgestützt,
wobei eine entsprechende, chassisseitige Abstützstelle
hier in Form eines Bolzens 10 realisiert ist, der auf geeignete
Weise am Chassis 5 befestigt ist. Die Jochschenkel 4 sind
bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform am Chassis 5 nicht
fest abgestützt, sondern gelenkig. Ferner sind die Jochschenkel 4 nicht
direkt am Chassis 5 abgestützt, sondern indirekt
jeweils über eine Koppelstange 11. Die jeweilige
Koppelstange 11 realisiert dabei die gelenkige indirekte
Abstützung des jeweiligen Jochschenkels 4 am Chassis 5.
Beispielsweise kann die jeweilige Koppelstange 11 hierzu
mit dem Chassis 5 bzw. mit dem Bolzen 10 über
ein Kugelgelenk 12 gekoppelt sein. Zusätzlich
oder alternativ kann die jeweilige Koppelstange 11 mit
dem jeweiligen Jochschenkel 4 über ein Kugelgelenk 13 gekoppelt
sein. Durch die gelenkige Anbindung der Jochschenkel 4 am
Chassis 5 ergibt sich für die Jochschenkel 4 eine
schwebende oder schwimmende Anordnung. Sie sind dreidimensional
beweglich am Chassis 5 gelagert, wobei jedoch über
die Kopplungsstangen 11 ihr Abstand zum Chassis 5 fixiert
ist. Ihre Raumlage wird somit durch die Federhebel 3 bestimmt.
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Die
beiden Jochschenkel 4 sind aneinander gelagert. Bevorzugt
ist dabei eine schwenkbare Lagerung, bei welcher die beiden Jochschenkel 4 um eine
Schwenkachse 14 aneinander schwenkbar gelagert sind. Eine
derartige schwenkbare Lagerung kann bevorzugt mit Hilfe eines Schwenkbolzens 15 realisiert
werden, über den die beiden Jochschenkel 4 aneinander
gelagert sind. Eine Längsmittelachse des Schwenkbolzens 15 definiert
dabei die Schwenkachse 14. Die Schwenkachse 14 erstreckt
sich quer zur Momentbelastungsachse 8, wodurch die Übertragung
von Drehmomenten um die Momentbelastungsachse 8 zwischen
den beiden aneinander gelagerten Jochschenkeln 4 begünstigt
bzw. ermöglicht wird. Im gezeigten Beispiel erstreckt sich
diese Schwenkachse 14 im Wesentlichen vertikal; jedenfalls
handelt es sich bei der Schwenkachse 14 um eine stehende
Achse, während die Querachse 8 eine liegende Achse
ist.
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Der
jeweilige Federhebel 3 ist an einem dem jeweiligen Kippelement 2 zugeordneten
ersten Ende über ein Kugelgelenk 16 mit dem jeweiligen
Kippelement 2 gekoppelt. Der jeweilige Federhebel 3 ist
in die Stabilisatoranordnung 1 so eingebunden, dass er gegenüber
der Fahrzeuglängsachse 9 geneigt ist. Dementsprechend
erstreckt sich eine Längsmittelachse 17 des jeweiligen
Federhebels 3 nicht parallel zur Fahrzeuglängsachse 9.
Im Beispiel sind die beiden Federhebel 3 relativ zueinander
V-förmig angeordnet. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine
spiegelsymmetrische Anordnung der einzelnen Komponenten der Stabilisatoranordnung 1.
Als Symmetrieebene dient dabei eine hier nicht gezeigte vertikale Längsmittelebene
des Fahrzeugs, die sich parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 9 erstreckt
und in welcher die Schwenkachse 14 liegt.
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Die
Federhebel 3 sind bezüglich der Querachse 8,
die sich quer zur Fahrzeuglängsachse 9 erstreckt,
drehfest mit dem jeweiligen Jochschenkel 4 gekoppelt. Beispielsweise
ist hierzu ein dem jeweiligen Jochschenkel 4 zugeordnetes
zweites Ende des jeweiligen Federhebels 3 als Rohrkörper 18 ausgestaltet,
der in eine entsprechende hülsenförmige Aufnahme 19 eingesteckt
ist, die am jeweiligen Jochschenkel 4 ausgebildet ist.
Da sich die Längsmittelachse 17 des jeweiligen
Federhebels 3 geneigt zur Querachse 8 erstreckt,
bewirkt diese Steckverbindung zwangläufig eine drehfeste
Kopplung zwischen Federhebel 3 und Jochschenkel 4 bezüglich
der Querachse 8.
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Der
jeweilige Federhebel 3 ist außerdem bezüglich
seiner Längsmittelachse 17 drehfest mit dem jeweiligen
Jochschenkel 4 gekoppelt. Hierzu kann beispielsweise ein
Schraubelement 20 quer zur Längsmittelachse 17 des
jeweiligen Federhebels 3 so in den zugehörigen
Jochschenkel 4 eingeschraubt werden, dass das Schraubelement 20,
bei dem es beispielsweise um eine Madenschraube handeln kann, die
Wandung der Aufnahme 19 durchdringt und eine Verpressung
des Rohrabschnitts 18 in der Aufnahme 19 bewirkt.
Durch diese lösbare drehfeste Fixierung des jeweiligen
Federhebels 3 am zugehörigen Jochschenkel 4 kann
beispielsweise eine Drehlage des Federhebels 3 bezüglich
seiner Längsmittelachse 17 eingestellt werden.
Diese Einstellbarkeit der relativen Drehlage des Federhebels 3 ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn der jeweilige Federhebel 3 wie
im gezeigten Beispiel hinsichtlich seiner Federsteifigkeit asymmetrisch
ausgestaltet ist. Die hier relevante Federsteifigkeit ist dabei
die Federsteifigkeit bezüglich Biegebelastungen quer zur Längsmittelachse 17 des
Federhebels 3. Diese variiert bei den gezeigten Federhebeln 3 mit
der Drehlage des Federhebels 3 bezüglich seiner
Längsmittelachse 17. Erreicht wird dies durch
einen bezüglich der Längsmittelachse 17 rotationsasymmetrischen Querschnitt
des jeweiligen Federhebels 3. Im Beispiel weist der jeweilige
Federhebel 3 hierzu zwischen seinen Enden einen flachen
Querschnitt auf. Dieser flache Querschnitt charakterisiert sich
dadurch, dass die Dimension in Dickenrichtung kleiner ist als in
Breitenrichtung. Ferner ist der Querschnitt hier in der Längsrichtung,
also parallel zur Längsmittelachse 17 über
einen vergleichsweise großen Abschnitt des Federhebels 3 konstant
oder ähnlich. Der jeweilige Federhebel 3 hat hier
die Kontur einer Blattfeder. Bei einer Biegebelastung des jeweiligen
Federhebels 3 senkrecht zu seiner breiten Seite ist die Federsteifigkeit
minimal, während sie bei Biegebelastungen senkrecht zur
schmalen Seite des Federhebels 3 maximal ist. Durch Variieren
der Drehlage des Federhebels 3 relativ zum Jochschenkel 4 kann somit
quasi jede beliebige Federsteifigkeit zwischen dem Maximalwert und
dem Minimalwert eingestellt werden.
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Der
vorgeschlagene Aufbau der hier gezeigten Stabilisatoranordnung 1 ermöglicht
eine vergleichsweise gute Zugänglichkeit zu den Federhebeln 3 sowie
zu den Jochschenkeln 4, wodurch insbesondere das Einstellen
der wirksamen Federsteifigkeit der Federhebel 3 vergleichsweise
einfach durchführbar ist. Durch das Einstellen der wirksamen Federsteifigkeit
der Federhebel 3 innerhalb der Stabilisatoranordnung 1 kann
diese an unterschiedliche Anforderungen einfach adaptiert werden.
Beispielsweise kann ein Rennfahrzeug durch Anpassen der wirksamen
Federsteifigkeiten an einen speziellen Rennparcour adaptiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 62-012406
A [0003]
- - DE 1430938 A [0004]
- - DE 4341559 C2 [0005]
- - US 3195670 [0006]