DE102009004175A1

DE102009004175A1 - Passive Stabilisatorvorrichtung für eine Kraftfahrzeugradaufhängung und Radaufhängung

Info

Publication number: DE102009004175A1
Application number: DE102009004175A
Authority: DE
Inventors: Cédric Lorenzon; Jérôme Le Saint; Thierry Beauvilain; Christine Faure
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2009-07-16
Also published as: FR2926249A1; US8220807B2; US20090179397A1; FR2926249B1; DE202009019095U1

Abstract

Eine passive Stabilisatorvorrichtung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Torsionsstab und zwei seitliche Koppelstangen, welche mit dem Torsionsstab und zwei seitlichen Dämpfern der Radaufhängung verbunden sind. Wenigstens eine der Koppelstangen (9) ist als Teleskopkoppelstange ausgestaltet und umfasst einen Kolben (13), welcher über eine Stange (15), die mit einem Gelenk, welches die Koppelstange mit dem benachbarten Dämpfer verbindet, fest verbunden ist, gleitend in einem Kolbenkörper (14) angebracht ist, wobei der Kolben unter Einwirkung einer Verschiebung dieses Gelenks beweglich ist und durch Kompression mit Rückstellmitteln (17) zusammenwirkt, welche im Inneren des Kolbenkörpers (14) untergebracht sind. Diese Rückstellmittel umfassen zwei kompressible Anschlagelemente (18, 19), welche im Inneren des Kolbenkörpers um die Stange herum positioniert sind und welche dazu ausgestaltet sind, der Koppelstange eine mit ihrer Kompression progressive Steifigkeit zu verleihen, welche mit der Amplitude von Bewegungen der Drehachse des benachbarten Rads (2a) zunimmt, so dass dieses Rad (2a) für Bewegungen mit geringen Amplituden von dem Torsionsstab entkoppelt ist oder für Bewegungen mit hohen Amplituden mit dem Torsionsstab gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine passive Stabilisatorvorrichtung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, welche einen Torsionsstab und zwei seitliche Koppelstangen umfasst, welche mit dem Torsionsstab und zwei seitlichen Dämpfern der Radaufhängung verbunden sind, sowie eine Radaufhängung, welche die Stabilisatorvorrichtung beinhaltet.
Es ist bekannt, dass Radaufhängungssysteme für vordere und/oder hintere Achsen von derzeitigen Kraftfahrzeugen mit Stabilisatorvorrichtungen ausgestattet sind, welche aktiv sein können (d. h. eine elektronische Steuerung einsetzen, welche die Eigenschaften der Radaufhängung modifiziert, typischerweise über eine Hydrauliksteuerung), wie zum Beispiel in der DE-A-10 2005 028 327 beschrieben, oder aber auch passiv sein können (d. h. ohne Energiezufuhr), wie zum Beispiel in der WO-A-03/008215 beschrieben.
Die passiven Stabilisatorvorrichtungen umfassen gewöhnlich einen U-förmigen Torsionsstab (auch bezeichnet als Stabilisierungsbalken), dessen Zentralabschnitt mit dem Chassis des Fahrzeugs verbunden ist und dessen zwei umgebogene Enden durch jeweils eine starre Koppelstangen gelenkig mit den Radaufhängungen verbunden sind, welche zu den Rädern der betrachteten Achse gehören. Diese bekannten passiven Stabilisatorvorrichtungen, wie zum Beispiel diejenige der WO-A-03/008215 , weisen gewöhnlich eine für die Stabilisierung zufriedenstellende Steifheit auf, da der Torsionsstab unmittelbar tordiert wird, wenn eines der Räder vertikal bezüglich des anderen versetzt wird (zum Beispiel in einer Kurve oder beim geneigten Fahren), wobei diese Torsinn wiederum eine Steifigkeit bewirkt, welche sich zu derjenigen der Dämpfungsfedern hinzuaddiert.
Jedoch besteht ein Hauptnachteil dieser passiven Stabilisatorvorrichtungen darin, dass, wenn eines der Räder der betrachteten Achse beim Geradeausfahren auf ein erhabenes oder ein vertieftes Hindernis trifft, die aufgenommene Vibration des betroffenen Dämpfers über die starre Koppelstange auf den Torsionsstab und dann auf das Chassis des Fahrzeugs übertragen wird, was folglich eine Ursache für mangelnden Komfort der Insassen des Fahrzeugs darstellt. Darüber hinaus koppeln diese bekannten Vorrichtungen nicht nur jedes Rad der betrachteten Achse über den Torsionsstab mit dem Chassis, sondern koppeln außerdem auch die zwei Räder miteinander, was ebenfalls eine Ursache für mangelnden Komfort der Insassen darstellt. Demzufolge können die bekannten passiven Stabilisatorvorrichtungen zwar bezüglich des Fahrverhaltens des Fahrzeugs zufriedenstellen, wirken sich jedoch nachteilig auf den Komfort in der Fahrgastzelle aus.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine passive Stabilisatorvorrichtung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche es ermöglicht, diesem Nachteil zu begegnen, wobei die Vorrichtung einen Torsionsstab und zwei seitliche Koppelstangen umfasst, welche jeweils einerseits über ein erstes Gelenk mit einem entsprechenden der zwei Enden des Torsionsstabs und andererseits über ein zweites Gelenk mit einem entsprechenden von zwei seitlichen Dämpfern der Radaufhängung gelenkig verbunden sind, wobei wenigstens eine der Koppelstangen, welche auch als eine Teleskopkoppelstange bezeichnet werden kann, einen Kolben beinhaltet, der über eine Stange geführt in einem Kolbenkörper angebracht ist, und wobei die Stange den Kolben trägt und an dem zweiten Gelenk befestigt ist, wobei der Kolben unter Einwirkung einer Verschiebung des zweiten Gelenks reversibel translationsbeweglich ist und durch Kompression mit im Inneren des Kolbenkörpers angeordneten Rückstellmitteln zusammenwirkt.
Hierbei ist eine erfindungsgemäße Stabilisatorvorrichtung derart ausgestaltet, dass die Rückstellmittel zwei kompressible (d. h. durch Kompression verformbare) Anschlagelemente umfassen, welche im Inneren des Kolbenkörpers um die Stange herum positioniert sind und welche jeweils dazu ausgestaltet sind, der Teleskopkoppelstange eine mit ihrer Kompression in der Axialrichtung der Stange progressive Steifigkeit zu verleihen. Diese Steifigkeit vergrößert sich mit der Amplitude von Aufwärts- oder Abwärtsbewegungen der Achse des zugehörigen Rades des Fahrzeugs, so dass dieses Rad für Bewegungen mit geringen Amplituden im Wesentlichen von dem Torsionsstab entkoppelt ist oder für Bewegungen mit hohen Amplituden mit dem Torsionsstab gekoppelt ist.
Da die Teleskopkoppelstange auf diese Weise eine geringe Steifigkeit oder Festigkeit aufweist gegenüber vertikalen Bewegungen mit einer geringen Amplitude des betroffenen Rads (insbesondere Vibrationen, welche auf einer Geraden durch die vertikale Abweichung eines Rads im Verhältnis zu dem anderen derselben Achse erzeugt werden, entweder durch eine Verschiebung nach oben oder nach unten), was sich durch eine Vibrationsentkopplung dieses Rads und des Torsionsstabs äußert, so dass die Übertragung dieser Vibrationen mit geringer Amplitude auf das Chassis des Fahrzeugs über den Torsionsstab vermieden wird, ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung es ermöglicht, die existierenden passiven Stabilisatorvorrichtungen auf erhebliche Weise zu verbessern.
Es ist weiterhin festzustellen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung im Vergleich zu den bekannten passiven Stabilisatorvorrichtungen die Stabilisierungssteifigkeit, welche durch den Torsionsstab induziert wird, für Bewegungen des Rads mit großer Amplitude, wie zum Beispiel die relativen Bewegungen bei einer Kurvenfahrt, nicht verschlechtert. Tatsächlich kann die erfindungsgemäße Teleskopkoppelstange in diesem Fall eine sehr hohe Steifigkeit oder Festigkeit aufweisen (mit der Rollamplitude zunehmend), was durch eine starke Kompression des einen oder des anderen Anschlagelements erreicht wird, wodurch ermöglicht wird, den Torsionsstab bei diesen Bewegungen mit hoher Amplitude voll zu beanspruchen.
Es ist außerdem festzustellen, dass der Übergang zwischen den zwei Steifigkeitszuständen (gekoppelter Modus und entkoppelter Modus) der erfindungsgemäßen Teleskopkoppelstange vorteilhafterweise auf kontinuierliche Weise erfolgt (d. h. ohne Sprung der Steifigkeit), so dass keine Verringerung des Komforts für die Insassen des Fahrzeugs verursacht wird.
Genauer gesagt ist festzustellen, dass die Kompression des der Seite des zweiten Gelenks (d. h. der Seite des benachbarten Dämpfers) zugewandten Anschlagelements durch die Anordnung aus Stange und Kolben sich durch eine Verlängerung der entsprechenden Teleskopkoppelstange über dieses Anschlagelement äußert, sowie dass die Kompression des der Seite des ersten Gelenks (d. h. der Seite des Torsionsstabs) zugewandten Anschlagelements durch diese Anordnung sich hingegen durch eine Kontraktion der Teleskopkoppelstange über dieses weitere Anschlagelement äußert.
Gemäß einer weiteren Eigenschaft der Erfindung kann die Stange durch zwei axial gegenüberliegende Rückwände des Kolbenkörpers verlaufen, indem sie gleitend in einem Rohrabschnitt der Teleskopkoppelstange angebracht ist, welcher an der Rückwand mündet, die dem ersten Gelenk zugewandt ist, und welcher mit dem letzteren verbunden ist.
Es ist festzustellen, dass diese Stange, welche axial in dem Kolbenkörper verlaufend angebracht ist und welche durch diesen Rohrabschnitt verlängert ist, der sie beinhaltenden Teleskopkoppelstange eine vergleichsweise einfache Struktur, welche symmetrisch sein kann, und folglich verringerte Herstellungskosten und verbesserte Einbau- und Einstellmöglichkeiten verleiht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Anschlagelemente jeweils dazu ausgestaltet, eine progressive Steifigkeit aufzuweisen, welche schrittweise mit ihrer Kompression in der axialen Richtung zunimmt. Als Variante können diese Anschlagelemente jeweils dazu ausgestaltet sein, eine progressive Steifigkeit aufzuweisen, welche kontinuierlich mit ihrer Kompression in der axialen Richtung zunimmt.
Gemäß einer für dieses Beispiel und diese Variante gemeinsamen ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Anschlagelemente in einem bestimmten axialen Abstand von dem Kolben angebracht, indem sie jeweils an zwei axial gegenüberliegenden Wänden des Kolbenkörpers angebracht sind.
Gemäß einer ebenfalls für dieses Beispiel und diese Variante gemeinsamen zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die kompressiblen Anschlagelemente jeweils in einem axialen Abstand von zwei axial gegenüberliegenden Rückwänden des Kol benkörpers angebracht, indem sie direkt an zwei entsprechenden Auflageflächen des Kolbens angebracht sind.
Bei dieser ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die kompressiblen Anschlagelemente so angeordnet, dass sie in einer Nominalposition des Kolbens, welche einer Steifigkeit der Teleskopkoppelstange in Reaktion auf Bewegungen mit geringer Amplitude von im Wesentlichen Null entspricht, nicht von dem Kolben komprimiert werden, und dass sie in Extrempositionen des Kolbens, welche hohen Steifigkeiten der Koppelstange in Reaktion auf Bewegungen mit hoher Amplitude entsprechen, von dem Kolben komprimiert werden.
Gemäß einer ebenfalls für dieses Beispiel und diese Variante gemeinsamen dritten Ausführungsform der Erfindung sind die zwei kompressiblen Anschlagelemente jeweils direkt an zwei entsprechenden Auflageflächen des Kolbens und an zwei axial gegenüberliegenden Rückwänden des Kolbenkörpers angebracht, so dass sie durch den Kolben permanent mit der progressiven Steifigkeit komprimiert oder entspannt werden, wenn der Kolben sich der entsprechenden Rückwand des Kolbenkörpers nähert.
Was die Form der zwei erfindungsgemäßen kompressiblen Anschlagelemente anbetrifft, können diese nicht einschränkend und unabhängig von den oben angegebenen Beispielen und Ausführungsformen jeweils im Querschnitt aufweisen:

– eine kontinuierliche Geometrie, zum Beispiel mit einer Ringform; die Anschlagelemente können dann jeweils eine Vielzahl von ringförmigen radialen Lappen aufweisen, welche axial beabstandet sind und deren jeweilige axiale Stärke axial ent lang des Kolbens in Richtung einer entsprechenden Rückwand des Kolbenkörpers zunimmt, oder
– eine nicht kontinuierliche Geometrie, vorzugsweise mit einer Vielzahl von in ihrer Mitte durchbrochenen Stufen, welche untereinander paarweise durch am Umfang der Stufen beabstandete schräge Verbindungsstäbe verbunden sind.

Es versteht sich, dass für die kompressiblen Anschlagelemente auch andere Formen vorstellbar wären, wobei von Bedeutung ist, dass sie eine axial progressive Steifigkeit (d. h. kontinuierlich oder stufenweise mit ihrer Kompression oder Dekompression durch den Kolben zunehmend bzw. abnehmend) aufweisen, so dass die sie beinhaltende Koppelstange einerseits eine Minimalsteifigkeit für vertikale Bewegungen mit einer geringen Amplitude des Rads (z. B. beim Geradeausfahren erzeugte Vibrationen) für eine Entkopplung des Rads und des Torsionsstabs aufweist und andererseits eine maximale Steifigkeit für Bewegungen mit hoher Amplitude dieses Rads (typischerweise das Rollen in einer geneigten Kurve) aufweist.
Vorteilhafterweise können die Anschlagelemente jeweils eine radial äußere Oberfläche aufweisen, welche wenigstens lokal der Zylinderwand des Kolbenkörpers entspricht. Als Variante können die Anschlagelemente radial von dieser Wand beabstandet sein.
Vorteilhafterweise können die Anschlagelemente weiterhin realisiert sein aus einem elastomeren Material vom Zelltyp oder vom Alveolartyp (zum Beispiel mit geschlossenen Zellen), vom kompakten Typ (d. h. ein nicht zellulares Elastomer, wie zum Beispiel ein Kautschuk oder ein thermoplastisches Elastomer), oder einem zellularen thermoplastischen Polymer.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Anschlagelemente identisch und bezüglich des Kolbens zueinander symmetrisch, so dass sie der Teleskopkoppelstange für den gleichen durch den Kolben auf die Anschlagelemente ausgeübten Druck die gleiche Steifigkeit verleihen.
Es ist festzustellen, dass in diesem bevorzugten Fall die identische Ausgestaltung der Anschlagelemente es ermöglicht, die Herstellung weiter zu vereinfachen und somit als Folge die Gesamtkosten zum Erhalt der Stabilisatorvorrichtung zu verringern.
Als Variante können die Anschlagelemente sich durch ihr Material und/oder ihre Form unterscheiden, so dass sie der Teleskopkoppelstange für denselben durch den Kolben auf die Anschlagelemente ausgeübten Druck axiale Steifigkeiten verleihen, welche auf unterschiedliche Weise vorbestimmt sind.
Ein erfindungsgemäßes Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug ist dazu bestimmt, an einer vorderen oder hinteren Achse des Fahrzeugs oder zwischen diesen zwei Achsen angebracht zu werden (in dem letzteren Fall, um eine Steifigkeit der oder jeder Teleskopkoppelstange zu erhalten, welche einem „Abtauchen" des Fahrzeugchassis entgegenwirkt), wobei das Radaufhängungssystem eine Stabilisatorvorrichtung umfasst, welche mit zwei seitlichen Dämpfern verbunden ist und welche den obigen bezüglich der vorliegenden Erfindung angegebenen Definitionen entspricht.
Weitere Eigenschaften, Vorteile und Details der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervorgehen, welche nicht einschränkend ist und zum Zwecke der Veranschaulichung gegeben wird, wobei die Beschreibung durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt.
Die 1 ist eine schematische Teilansicht einer Vorderachse eines Kraftfahrzeugs, welches mit einer erfindungsgemäßen passiven Stabilisatorvorrichtung ausgestaltet ist.
Die 2 ist eine schematische axiale Schnittansicht entlang einer longitudinalen Mittelebene der in 1 dargestellten Teleskopkoppelstange gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 3 und 4 sind jeweils schematische Ansichten im axialen Schnitt entlang einer longitudinalen Mittelebene der Teleskopkoppelstange von 1 gemäß zwei Varianten der Erfindung für die Anschlagelemente von 2.
Die 5 und 6 sind zwei perspektivische Ansichten einer weiteren erfindungsgemäßen Variante für jedes der zwei Anschlagelemente, welche die Teleskopkoppelstange von 1 enthalten kann, im Inneren eines Kolbenkörpers gemäß 2.
In der 1 sind auf schematische Weise die Hauptelemente einer erfindungsgemäßen Bodenverbindung 1 für eine Vorderachse 2 eines Kraftfahrzeugs 3 dargestellt. Die Bodenverbindung 1 umfasst insbesondere ein Aufhängungssystem 4, das auf bekannte Weise auf jeder der zwei Seiten des Fahrzeugs 3 eine Stützstrebe 5a, 5b beinhaltet, welche mit einem Federdämpfer 6a, 6b versehen ist und mit welcher eine erfindungsgemäße passive Stabilisatorvorrichtung 7 verbunden ist.
Die Stabilisatorvorrichtung 7 umfasst einen U-förmigen Torsionsstab 8, welcher über Verbindungen 8a und 8b und zwei seitliche Koppelstangen 9 und 10 unter dem Chassis des Fahrzeugs 3 angebracht ist, wobei die Koppelstangen 9 und 10 einerseits über zwei erste Gelenke 11a und 11b, wie zum Beispiel Kugelgelenke, mit den zwei Enden des Torsionsstabs 8 und andererseits über zwei zweite Gelenke 12a und 12b, welche ebenfalls Kugelgelenke sein können, mit den Körpern der seitlichen Dämpfer 6a und 6b, welche für die Räder 2a und 2b der Achse 2 vorgesehen sind, gelenkig verbunden sind. Bei dem Beispiel der 1 ist eine der Koppelstangen 9 vom Teleskoptyp, welcher (siehe 2) einen Kolben 13 umfasst, der über eine Stange 15, welche im rechten Winkel den Kolben 13 trägt und welche an dem benachbarten Gelenk 12a befestigt ist, gleitend in einem Kolbenkörper 14 (zum Beispiel mit Zylindergeometrie) angebracht ist. Was die andere Koppelstange 10 anbetrifft, ist diese bei diesem Beispiel vom starren Typ, wobei es sich versteht, dass es nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen würde, wenn eine Koppelstange 10 verwendet werden würde, welche identisch oder ähnlich zu der erfindungsgemäßen Koppelstange 9 ist.
Wie in der 2 dargestellt, erstreckt sich die Stange 15 auf beiden Seiten des Kolbens 13 und durchläuft die zwei (axial gegenüberliegenden) radialen Rückwände 14a und 14b des Körpers 14, wobei sie gleitend in zwei koaxialen Rohrabschnitten 16a und 16b der Koppelstange 9 angebracht sind, welche jeweils mit diesen zwei Wänden 14a und 14b fest verbunden sind. Genauer gesagt verbindet ein Rohrabschnitt 16a das Gelenk 11a direkt mit der benachbarten Rückwand 14a, während der andere Rohrabschnitt 16b sich ausgehend von der anderen Rückwand 14b erstreckt und in einem Abstand von dem gegenüberliegenden Gelenk 12a endet.
Auf diese Weise ist der Kolben 13 unter Einwirkung einer Verschiebung des Gelenks 12a mit dem Dämpfer 6a reversibel translationsbeweglich und der Kolben 13 wirkt durch Kompression/Entlastung mit im Inneren des Körpers 14 untergebrachten Rückstellmitteln 17 zusammen.
Diese Rückstellmittel 17 umfassen zwei kompressible Anschlagelemente 18 und 19, welche auf koaxiale Weise um die Stange 15 herum positioniert sind, bei dem Beispiel der 2 jeweils an den zwei Auflageflächen des Kolbens 13 und an den zwei Rückwänden 14a und 14b des Körpers 14. Diese zwei Anschlagelemente 18 und 19, welche bei dem Ausführungsbeispiel der 2 vorteilhafterweise identisch sind, sind jeweils dazu ausgestaltet, der Koppelstange 9 in Abhängigkeit von ihrem Kompressions- oder Entlastungsgrad in der axialen Richtung der Stange 15 progressive Steifigkeitswerte zu verleihen (bei diesem Ausführungsbeispiel stufenweise, d. h. auf diskontinuierliche Weise, zunehmend).
Zu diesem Zweck sind die Anschlagelemente 18 und 19 jeweils aus einem elastomeren und/oder zellularen Material realisiert und weisen bei dem Beispiel der 2 jeweils drei ringförmige Lappen 18a, 18b, 18c bzw. 19a, 19b, 19c auf, deren jeweilige axiale Stärken in der axialen Richtung ausgehend von der Auflagefläche des Kolbens 13 in Richtung der entsprechenden Rückwand 14a oder 14b zunehmen.
Wie in der 2 zu erkennen, weisen bei diesem Beispiel die Anschlagelemente 18 und 19 jeweils einen ringförmigen radialen Querschnitt und eine radial äußere Rotationsfläche auf, welche lokal an den Körper 14 angepasst ist, und sie sind symmetrisch bezüglich der Ebene des Kolbens 13 positio niert, so dass sie für identische und in entgegengesetzter Richtung aufgenommene Drücke des Kolbens 13 identische progressive Steifigkeiten verleihen. Genauer gesagt weist die radial äußere Fläche 18d, 19d jedes Anschlagelements 18, 19 im Ruhezustand eine insgesamt zylindrische Form auf, welche ein axial äußeres ringförmiges Teilstück (dazu bestimmt, der Rückwand 14a oder 14b zugewandt zu sein) mit konkaver Form umfasst, welches sich im Wesentlichen auf mittlerer axialer Höhe des Elements 18, 19 in ein axial inneres ringförmiges Teilstück mit konvexer Form biegt. Zwischen diesen zwei Teilstücken sind auf der radial inneren Fläche der Anschlagelemente 18, 19 Lappen 18a–18c, 19a–19c ausgebildet, welche untereinander durch ringförmige Vertiefungen verbunden sind.
Bei der Ausführungsform der 3 unterscheidet sich die Teleskopkoppelstange 9' von der Koppelstange 9 der 2 lediglich durch die Anordnung der Anschlagelemente 18' und 19' auf beiden Seiten des Kolbens 13. In der 3 ist nämlich zu erkennen, dass die Anschlagelemente 18' und 19' jeweils in einem axialen Abstand von den zwei Rückwänden 14a und 14b des Kolbenkörpers 14 angebracht sind, wobei sie fest an den zwei Auflageflächen des Kolbens 13 angebracht sind. Bei diesem Beispiel der 3 nimmt die axiale Stärke jedes Anschlagelements 18', 19' (mit drei radialen Lappen wie bei dem Beispiel der 2) in Richtung der entsprechenden Rückwand 14a oder 14b ab.
Bei der Ausführungsvariante der 4 unterscheidet sich die Teleskopkoppelstange 9'' lediglich dadurch von der Koppelstange 9 der 2, dass die Anschlagelemente 18'' und 19'' in einem axialen Abstand von dem Kolben 13 angebracht sind, wobei sie jeweils an den zwei axial gegenüberliegenden Rückwänden 14a und 14b des Kolbenkörpers 14 angebracht sind.
Bei diesem Beispiel der 4 nimmt die axiale Stärke jedes Anschlagelements 18'', 19'' (mit drei radialen Lappen wie bei dem Beispiel der 2) in der Richtung der entsprechenden Rückwand 14a oder 14b zu.
Aus dieser Anordnung der Anschlagelemente 18' und 19', 18'' und 19'' gemäß den 3 und 4 folgt, dass diese in einer Nominalposition des Kolbens 13, welche einer Steifigkeit der Koppelstange 9', 9'' in Reaktion auf Bewegungen mit geringer Amplitude von im Wesentlichen Null entspricht, nicht durch den Kolben 13 komprimiert werden, jedoch in Extrempositionen des Kolbens 13, welche hohen Steifigkeiten der Koppelstange 9', 9'' in Reaktion auf Bewegungen mit großer Amplitude, durch den Kolben 13 komprimiert werden.
Es versteht sich, dass die radial äußere Oberfläche der zwei Anschlagelemente 18 und 19 als Variante einen kontinuierlichen Querschnitt mit nicht ringförmiger Form oder auch einen nicht kontinuierlichen Querschnitt mit beliebiger Form aufweisen könnte, vorausgesetzt dass jedes Anschlagelement 18, 19 der Teleskopkoppelstange 9 eine Steifigkeit verleiht, welche mit ihrem axialen Kompressionsgrad zunimmt von einer geringen Steifigkeit für Vibrationen mit geringer Amplitude, welche es ermöglicht, das Rad 2a von dem Torsionsstab 8 zu entkoppeln, auf eine hohe oder sehr hohe Steifigkeit für Bewegungen mit großer Amplitude, welche es wiederum ermöglicht, den Torsionsstab 8 zu beanspruchen.
Die 5 und 6 veranschaulichen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein solches kompressibles Anschlagelement 119 mit diskontinuierlichem Querschnitt, welches zum Beispiel als Ersatz für jedes der zwei Anschlagelemente 18 und 19 der 2 verwendet werden kann, wobei die anderen Elemente der Teleskopkoppelstange 9 unverändert bleiben. Das Anschlagelement 119 umfasst eine Vielzahl von Stufen 119a, 119c und 119d, welche an ihren Mittelpunkten nach Art von Windungen einer Feder durchbrochen sind, um sie um eine Betätigungsstange des Kolbens herum anbringen zu können (die Stange und der Kolben, analog zu denjenigen der 2–4 dargestellt, sind nicht dargestellt) und welche durch schräge Verbindungsstäbe 120, welche am Umfang dieser Stufen 119a–119d beabstandet sind, axial paarweise miteinander verbunden sind. Genauer gesagt zeigt das Beispiel der 5 und 6 zwei Zwischenstufen 119b und 119c mit quadratischer Form, welche auf jeder ihrer Seiten und an jeder ihrer vier Kanten und mit einem ein „V" bildenden Stabpaar versehen sind, und zwei Endstufen 119a und 119d mit Kreisform, welche die Auflageflächen des Anschlagelements an dem Kolben und an der entsprechenden Rückwand des Kolbenkörpers bilden.
In Übereinstimmung mit der Erfindung gemäß dem Beispiel der 2, wenn die Drehachse des Rads 2a der Achse 2 sich aufgrund eines Überfahrens eines Hindernisses leicht in einer vertikalen Ebene anhebt, typischerweise beim Geradeausfahren, wird das dem Dämpfer 6a zugewandte Anschlagelement 19 durch die Kraft, welche durch diese Anhebung des Rads erzeugt wird und durch den Zug des Gelenks 12a übertragen wird, leicht in der axialen Richtung komprimiert. Diese Kompression des Anschlagelements 19 äußert sich durch eine leichte axiale Verlängerung der Koppelstange 9 über die Teleskopverschiebung der Stange 15 in der Richtung des Pfeils A, welche durch die Rohrabschnitte 16a und 16b geführt wird, und aufgrund der geringen Rückstellkraft (aufgrund der geringen Steifigkeit), welche durch das Anschlagelement 18 in der Richtung des Pfeils B ausgeübt wird, werden die Vibrationen mit geringer Amplitude, welche durch dieses Fahren erzeugt werden, quasi nicht mehr auf den Torsionsstab 8 und auf das Chassis des Fahrzeugs 3 übertragen, was einen Zugewinn an Komfort für den Insassen/die Insassen in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs 3 bedeutet.
Wenn umgekehrt die Drehachse des Rads 2a der Achse 2 sich beim Geradeausfahren aufgrund des Überfahrens eines Lochs oder eines vertieften Abschnitts der Straße leicht in einer vertikalen Ebene absenkt, ist es das dem Torsionsstab 8 zugewendete Anschlagelement 18, welches durch die über diese Absenkung der Straße erzeugte und über das Schieben des Gelenks 12a übertragene Kraft leicht in der axialen Richtung komprimiert wird. Diese Kompression des Anschlagelements 18 äußert sich durch eine leichte axiale Kontraktion der Koppelstange 9, über die Teleskopverschiebung der Stange 15 in der Richtung des Pfeils C, welche durch die Rohrabschnitte 16 und 16b geführt wird, und aufgrund der geringen durch das Anschlagelement 18 ausgeübten Rückstellkraft (in Folge der geringen Steifigkeit) in der Richtung des Pfeils D werden die durch dieses Fahren erzeugten Vibrationen mit geringer Amplitude quasi nicht auf den Torsionsstab 8 und auf das Chassis des Fahrzeugs 3 übertragen, mit dem daraus resultierenden Komfort in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs.
Bei diesen zwei Fällen eines Geradeausfahrens über erhabene oder vertiefte lokale Unregelmäßigkeiten auf einer Seite des befahrenen Geländes werden die Vibrationen über die erfindungsgemäße Teleskopkoppelstange 9, 10 aufgrund der geringen Steifigkeit, welche sie unter diesen Bedingungen aufweist, quasi nicht auf die Fahrgastzelle des Fahrzeugs übertragen.
Hingegen beim Fahren in einer Kurve, was eine Rollbewegung des Fahrzeugs 3 impliziert (z. B. bei einer geneigten Kurve oder beim geneigten Fahren), wird das Anschlagelement 18 oder 19 – gemäß der Richtung der Kurve – vollständig durch die Anordnung aus Stange 15 und Kolben 13 komprimiert, und die hohe oder sehr hohe axiale Steifigkeit, welche dann der Koppelstange 9 mit progressiver Steifigkeit verliehen wird, ermöglicht der erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung 7, ihre Funktion einer Begrenzung des Kurvenrollwinkels durch die Übertragung von Kräften auf den Torsionsstab 8 voll auszuüben und somit dieselbe Stabilisierungssteifigkeit zu erzeugen, welche durch eine bekannte Stabilisatorvorrichtung mit zwei starren seitlichen Koppelstangen erzeugt würde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005028327 A [0002]
- WO 03/008215 A [0002, 0003]

Claims

Passive Stabilisatorvorrichtung (7) für eine Radaufhängung (4) eines Kraftfahrzeugs (3), umfassend einen Torsionsstab (8) und zwei seitliche Koppelstangen (9, 10), welche jeweils einerseits über ein erstes Gelenk (11a und 11b) an einem entsprechenden der zwei Enden des Torsionsstabs und andererseits über ein zweites Gelenk (12a, 12b) an einem entsprechenden von zwei seitlichen Dämpfern (6a) der Radaufhängung gelenkig angebracht sind, wobei wenigstens eine der Koppelstangen als Teleskopkoppelstange (9; 9'; 9'') ausgestaltet ist und einen Kolben (13) umfasst, welcher über eine Stange (15), welche den Kolben (13) trägt und welche fest mit dem zweiten Gelenk (12a) verbunden ist, gleitend in einem Kolbenkörper (14) angebracht ist, und wobei der Kolben (13) unter Einwirkung einer Verschiebung des zweiten Gelenks (12a) reversibel translationsbeweglich ist und durch Kompression mit Rückstellmitteln (17) zusammenwirkt, welche im Inneren des Kolbenkörpers (14) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellmittel zwei kompressible Anschlagelemente (18, 19; 18', 19'; 18'', 19''; 119) umfassen, welche um die Stange (15) herum im Inneren des Kolbenkörpers (14) positioniert sind und welche jeweils dazu ausgestaltet sind, der Teleskopkoppelstange (9, 9', 9'') eine mit ihrer Kompression in der axialen Richtung der Stange (15) progressive Steifigkeit zu verleihen, welche sich mit der Amplitude von Aufwärts- oder Abwärtsbewegungen der Drehachse des benachbarten Rads (2a) des Fahrzeugs vergrößert, so dass dieses Rad (2a) für Bewegungen mit geringen Amplituden im Wesentlichen von dem Torsionsstab (8) entkoppelt ist oder für Bewegungen mit hohen Amplituden mit dem Torsionsstab (8) gekoppelt ist.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (15) durch zwei axial gegenüberliegende Rückwände (14a, 14b) des Kolbenkörpers (14) verläuft, wobei die Stange (15) gleitend in einem Rohrabschnitt (16a) der Teleskopkoppelstange (9, 9', 9'') angebracht ist, welcher an der dem ersten Gelenk (11a) zugewandten Rückwand (14a) mündet und welcher mit dem ersten Gelenk (11a) verbunden ist.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18, 19; 18', 19'; 18'', 19'') jeweils dazu ausgestaltet sind, eine Steifigkeit aufzuweisen, welche mit ihrer Kompression in der axialen Richtung stufenweise zunimmt.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente jeweils dazu ausgestaltet sind, eine Steifigkeit aufzuweisen, welche mit ihrer Kompression in der axialen Richtung kontinuierlich zunimmt.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18'', 19'') in einem axialen Abstand von dem Kolben (13) angebracht sind, wobei sie jeweils an der entsprechenden von den zwei axial gegenüberliegenden Rückwänden (14a, 14b) des Kolbenkörpers (14) angebracht sind, so dass sie in einer Nominalposition des Kolbens (13), welche einer Steifigkeit der Teleskopkoppelstange (9'') in Reaktion auf die Bewegungen mit gerin ger Amplitude von im Wesentlichen Null entspricht, durch den Kolben (13) nicht komprimiert werden, und dass sie in Extrempositionen des Kolbens (13), welche hohen Steifigkeiten der Teleskopkoppelstange (9'') in Reaktion auf die Bewegungen mit hoher Amplitude entsprechen, durch den Kolben (13) komprimiert werden.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18', 19') jeweils in einem axialen Abstand von zwei axial gegenüberliegenden Rückwänden (14a, 14b) des Kolbenkörpers (14) angebracht sind, wobei sie direkt an zwei entsprechenden Auflageflächen des Kolbens (13) angebracht sind, so dass sie in einer Nominalposition des Kolbens (13), welche einer Steifigkeit der Teleskopkoppelstange (9') in Reaktion auf die Bewegungen mit geringer Amplitude von im Wesentlichen Null entspricht, nicht komprimiert werden, und dass sie in Extrempositionen des Kolbens (13), welche hohen Steifigkeiten der Teleskopkoppelstange (9') in Reaktion auf die Bewegungen mit hoher Amplitude entsprechen, von dem Kolben (13) komprimiert werden.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei kompressiblen Anschlagelemente (18, 19) jeweils direkt an zwei Auflageflächen des Kolbens (13) und an zwei axial gegenüberliegenden Rückwänden (14a, 14b) des Kolbenkörpers (14) angebracht sind, so dass sie permanent durch den Kolben mit der progressiven Steifigkeit komprimiert oder entlastet werden, wenn der Kolben (13) sich der entsprechenden Rückwand des Kolbenkörpers (14) annähert.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei kompressiblen Anschlagelement (18, 19; 18', 19'; 18'', 19'') jeweils eine im Querschnitt zusammenhängende Geometrie aufweisen, beispielsweise mit einer Ringform.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18, 19; 18', 19'; 18'', 19'') jeweils eine Vielzahl von ringförmigen radialen Lappen (18a, 18b, 18c, 19a, 19b, 19c) aufweisen, welche axial beabstandet sind und deren jeweilige axiale Stärke axial ausgehend von dem Kolben (13) in Richtung einer entsprechenden Rückwand (14a, 14b) des Kolbenkörpers (14) zunimmt.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei kompressiblen Anschlagelemente (119) jeweils eine im Querschnitt nicht zusammenhängende Geometrie aufweisen, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Stufen (119a, 119b, 119c, 119d), welche in ihrer Mitte durchbrochen und durch an den Umfang der Stufen beabstandete schräge Verbindungsstäbe (120) axial paarweise miteinander verbunden sind.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18, 19; 18', 19'; 18'', 19'') jeweils eine radial äußere Oberfläche (18d, 19d) aufweisen, welche wenigstens lokal an die Zylinderwand des Kolbenkörpers (14) angepasst ist.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18, 19; 18', 19'; 18'', 19''; 119) jeweils aus einem elastomeren Material vom zellularen oder kompakten Typ realisiert sind.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18, 19; 18', 19'; 18'', 19''; 119) identisch und bezüglich des Kolbens (13) zueinander symmetrisch sind, so dass sie der Teleskopkoppelstange (9; 9'; 9'') für einen gleichen durch den Kolben (13) auf die Anschlagelemente ausgeübten Druck gleiche Steifigkeiten verleihen.
Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (18, 19; 18', 19'; 18'', 19''; 119) sich hinsichtlich ihres Materials und/oder ihrer Form unterscheiden, so dass sie der Teleskopkoppelstange (9; 9'; 9'') für einen gleichen durch den Kolben (13) auf die Anschlagelemente ausgeübten Druck auf unterschiedliche Weise voreingestellte Steifigkeiten verleihen.
Radaufhängungssystem (4) für ein Kraftfahrzeug (3), welches dazu bestimmt ist, an einer Vorderachse (2) oder einer Hinterachse des Fahrzeugs oder zwischen diesen zwei Achsen angebracht zu werden, wobei das Radaufhängungssystem eine Stabilisatorvorrichtung (7) umfasst, welche mit zwei seitlichen Dämpfern (6a, 6b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisatorvorrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist.