DE102010021931A1 - Suspension for motor car, has coupling element pivotably connected with lever arms arranged on stabilizers or component in center region of stabilizers, where center regions are supported at vehicle part - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Federung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a suspension for a motor vehicle according to the preamble of
Bewegungen des Fahrzeugaufbaus bei Beschleunigungsvorgängen wie Anfahren oder Bremsen sind in der Regel unerwünscht. Um die Nickbewegungen bei diesen Vorgängen zu reduzieren, können beispielsweise die Tragfedersteifigkeiten erhöht werden, was sich aber in der Regel negativ auf den Federungs- und Fahrkomfort des Fahrzeuges auswirkt.Movements of the vehicle body during acceleration processes such as starting or braking are generally undesirable. In order to reduce the pitching movements in these processes, for example, the spring stiffnesses can be increased, but this usually has a negative effect on the suspension and ride comfort of the vehicle.
Zur Reduktion von Nickbewegungen wird in der Offenlegungsschrift
Eine andere Möglichkeit, Bewegungen des Fahrzeugaufbaus zu mindern oder auszugleichen, stellt eine aktiv lagegeregelte Fahrzeugfederung dar, wie sie beispielsweise der Patentschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die Bewegungen des Fahrzeugaufbaus beim Anfahren oder Bremsen mit einfachen Mitteln verringert.The object of the invention is to provide a suspension for a motor vehicle, which reduces movements of the vehicle body when starting or braking with simple means.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of
Eine erfindungsgemäße Federung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem die Radführungen beider Fahrzeugseiten einer Achse verbindenden Querstabilisator, insbesondere in Form eines Drehstabes, welcher in seinem mittleren Bereich an einem entsprechenden Fahrzeugteil abstützbar ist, um die Nickfedersteifigkeit des Fahrzeugaufbaus beim Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeugs zu erhöhen, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querstabilisator einer Achse mit einem Bauteil wenigstens einer zweiten Achse mittels eines Koppelelementes kinematisch zwangsgekoppelt ist, wobei das Koppelelement jeweils mit einem unmittelbar auf dem Querstabilisator oder dem Bauteil im mittleren Bereich angebrachten Hebelarm gelenkig verbunden ist.A suspension according to the invention for a motor vehicle with at least one anti-roll bar connecting the wheel guides of both vehicle sides of an axle, in particular in the form of a torsion bar, which can be supported in its middle region on a corresponding vehicle part in order to increase the pitch spring stiffness of the vehicle body during acceleration or deceleration of the vehicle, is characterized in that the anti-roll bar of an axle with a component of at least one second axis is kinematically positively coupled by means of a coupling element, wherein the coupling element is pivotally connected in each case with a directly mounted on the anti-roll bar or the component in the middle region lever arm.
Mittels der kinematischen Zwangskopplung wird erreicht, dass der Querstabilisator, der normalerweise lediglich unterschiedliche Hubbewegungen der Räder beider Fahrzeugseiten abfedert, dagegen gleichgerichteten, gleich großen Hubbewegungen der Räder keinen Federungswiderstand entgegensetzt, nun auch gegenüber gleichgerichteten Hubbewegungen der Räder als Feder wirkt, falls sie durch Beschleunigungsvorgänge wie Anfahren oder Bremsen hervorgerufen werden. Die Federsteifigkeit der Radfederung wird vergrößert und damit die Nickbewegung verringert, da über die Zwangskopplung Kräfte zwischen den Achsen übertragen werden. Bei einer gleichmäßigen Hubbewegung des gesamten Aufbaus werden über die Kopplung dagegen keine oder nur sehr geringe Kräfte zwischen den verbundenen Achsen übertragen, was keine oder eine nur sehr geringe Veränderung der Federsteifigkeit zur Folge hat.By means of the kinematic positive coupling is achieved that the anti-roll bar, which absorbs only different strokes of the wheels of both sides of the vehicle, however, opposite, equally large strokes of the wheels no suspension resistance opposes, now also compared with rectified strokes of the wheels acts as a spring, if they are by acceleration operations such Starting or braking caused. The spring stiffness of the Radfederung is increased and thus reduces the pitching motion, as transmitted via the forced coupling forces between the axles. In the case of a uniform stroke movement of the entire structure, on the other hand, no or only very small forces are transmitted between the connected axes via the coupling, which results in no or only a very small change in the spring rigidity.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Federung ist vorgesehen, dass der Querstabilisator einer Achse mit dem Querstabilisator einer zweiten Achse mittels eines Koppelelementes kinematisch zwangsgekoppelt ist, wobei das Koppelelement mit einem unmittelbar auf dem jeweiligen Querstabilisator im mittleren Bereich aufgebrachten Hebelarm gelenkig verbunden ist. Mittels dieser Kopplung kann eine Drehbewegung eines auf dem Querstabilisator aufgebrachten Hebelarmes einer Achse auf einen auf einem Querstabilisator aufgebrachten Hebelarm einer zweiten Achse übertragen werden. Auf diese Art können beispielsweise an Vorderachse oder Hinterachse als Querstabilisatoren wirkende Drehstäbe über ein Koppelelement miteinander verbunden werden.In one exemplary embodiment of the suspension, it is provided that the anti-roll bar of one axle is kinematically forcibly coupled to the anti-roll bar of a second axle by means of a coupling element, wherein the coupling element is articulated to a lever arm applied directly to the respective anti-roll bar in the central region. By means of this coupling, a rotational movement of a lever arm of one axle, which is mounted on the transverse stabilizer, can be transmitted to a lever arm of a second axle which is mounted on a transverse stabilizer. In this way, for example, acting on the front axle or rear axle as anti-roll bars torsion bars can be connected to each other via a coupling element.
Bei einem Bremsvorgang eines in Vorwärtsrichtung geradeaus fahrenden Kraftfahrzeuges kommt es aufgrund der auftretenden Kräfte und Momente im Allgemeinen an der Vorderachse zu einem gleichseitigen Einfedern, an der Hinterachse dagegen zu einem gleichseitigen Ausfedern des Fahrzeugaufbaus.In a braking operation of a vehicle traveling straight ahead in the forward direction occurs on the front axle to an equal deflection due to the forces and moments occurring in general, on the other hand, on the rear axle to an equilateral rebound of the vehicle body.
Ist beispielsweise die Drehrichtung der Querstabilisatoren an den beiden Achsen beim gleichmäßigen Einfedern des Fahrzeugaufbaus gleichsinnig, drehen bei einem Bremsvorgang die Querstabilisatoren in unterschiedlicher Richtung. Beispielsweise dreht bei einem Einfedern der Querstabilisator an der Vorderachse im Uhrzeigersinn, der Querstabilisator an der Hinterachse bei einem Ausfedern gegen den Urzeigersinn. Mittels der Zwangskopplung der beiden Querstabilisatoren über ein Koppelelement wird die freie Drehung eines jeden Querstabilisators behindert, da die über das Koppelelement auf die im mittleren Bereich der Querstabilisatoren angebrachten Hebelarme übertragenen Kräfte Momente erzeugen, die der jeweiligen ursprünglichen Drehbewegung der Querstabilisatoren entgegengesetzt sind. Diese Momente bewirken eine Erhöhung der Federsteifigkeit an der jeweiligen Achse, welche Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus auf Grund der geringeren Federwege einer härteren Federung reduziert. Durch die reduzierte Aufbaubewegung wird einerseits die Fahrsicherheit deutlich erhöht, andererseits kann die Grundfederung der Achsen relativ welch ausgelegt werden, was insbesondere bei Kleinwagen, die in der Regel einen sehr kurzen Radstand aufweisen und üblicherweise straff gefedert werden, dem Fahrkomfort zuträglich ist.For example, if the direction of rotation of the anti-roll bars on the two axes in the same compression of the vehicle body in the same direction, turn in a braking operation, the anti-roll bars in different directions. For example, during compression, the anti-roll bar on the front axle rotates clockwise, the anti-roll bar on the rear axle on a rebound counterclockwise. By means of the positive coupling of the two anti-roll bars via a coupling element, the free rotation of each anti-roll bar is obstructed, since the attached via the coupling element on the middle of the anti-roll bars Lever arms transmitted forces generate moments that are opposite to the respective original rotational movement of the anti-roll bars. These moments cause an increase in the spring stiffness on the respective axis, which reduces pitching movements of the vehicle body due to the smaller suspension travel of a harder suspension. Due to the reduced body movement on the one hand the driving safety is significantly increased, on the other hand, the basic suspension of the axles can be relatively designed, which is particularly beneficial for small cars, which usually have a very short wheelbase and are usually tightly sprung, ride comfort.
Ist die Drehrichtung der Querstabilisatoren an der jeweiligen Achse beim gleichmäßigen Einfedern des Fahrzeugaufbaus gegensinnig, was beispielsweise der Fall ist, wenn ein Querstabilisator vor, der andere hinter der jeweiligen Achsmitte angebracht ist, drehen bei einem Bremsvorgang die Querstabilisatoren an Vorder- und Hinterachse in gleicher Richtung, beispielsweise drehen beide Querstabilisatoren im Uhrzeigersinn. Dann ist durch eine entsprechende Anbindung der Hebelarme an die Querstabilisatoren die Kinematik so anzupassen, dass die Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus reduziert werden. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, indem der Hebelarm einer Achse gegenüber dem Hebelarm der anderen Achse in entgegen gesetzter Richtung auf dem Querstabilisator aufgebracht und mit dem Koppelelement verbunden wird.If the direction of rotation of the anti-roll bars on the respective axle in the same compression of the vehicle body in the opposite direction, which is the case for example, if a stabilizer before, the other is mounted behind the respective axle center, rotate in a braking operation, the stabilizers on the front and rear axles in the same direction For example, both anti-roll bars turn clockwise. Then by a corresponding connection of the lever arms to the anti-roll bars the kinematics adapt so that the pitching movements of the vehicle body are reduced. This is achieved, for example, by applying the lever arm of one axle relative to the lever arm of the other axle in the opposite direction on the anti-roll bar and connected to the coupling element.
In einer Ausgestaltung der Federung für ein Kraftfahrzeug ist das Koppelelement zwischen den Achsen als starre Schub- oder Zugstange ausgeführt. Diese Ausführung als mechanische Koppelstange weist den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung der Zwangskopplung auf.In one embodiment of the suspension for a motor vehicle, the coupling element between the axles is designed as a rigid push or pull rod. This design as a mechanical coupling rod has the advantage of a simple and inexpensive embodiment of the positive coupling.
Die Federung lässt sich in vorteilhafter Weise weiterbilden, indem das Koppelelement als eine Schub- oder Zugstange ausgeführt ist, welche ein Federungselement oder ein Dämpfungselement aufweist. Befindet sich das Federelement beispielsweise in Reihe zur Schub- oder Zugstange, das Dämpferelement parallel dazu, so erfolgt die Zwangskopplung zwischen den Achsen mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung und einem weicheren Ansprechverhalten, was vorteilhaft im Sinne einer Komfortsteigerung ist. Darüber hinaus werden mittels beigeordneter Feder- oder Dämpferelemente die Möglichkeiten für eine Abstimmung der Fahrzeugfederung erheblich erweitert.The suspension can be further developed in an advantageous manner by the coupling element is designed as a push or pull rod, which has a suspension element or a damping element. The spring element is, for example, in series with the push or pull rod, the damper element parallel to it, so the positive coupling between the axes takes place with a certain time delay and a softer response, which is advantageous in terms of comfort. In addition, by means of associated spring or damper elements, the possibilities for tuning the vehicle suspension are considerably expanded.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Koppelelement als ein mechanischer Längsdrehstab ausgeführt, der im allgemeinen über Pendelstreben mit den unmittelbar auf einem Querstabilisator oder einem Achsbauteil im mittleren Bereich angebrachten Hebelarmen gelenkig verbunden ist. Bei dem Längsdrehstab handelt es sich beispielsweise um einen Rund- oder Rohrdrehstab aus Federstahl. Da der Längsdrehstab eine Drehfeder darstellt, erfolgt die Zwangskopplung zwischen den Achsen in der Regel mit einem weicheren Ansprechverhalten, welches durch eine geeignete Dimensionierung des Längsdrehstabes vorteilhaft an die übrige Federung des Kraftfahrzeuges angepasst werden kann. Darüber hinaus werden die Möglichkeiten für eine Abstimmung der Fahrzeugfederung beträchtlich erweitert. Da der Längsdrehstab als Torsionsbauteil Momente und Verdrehungen zwischen den Achsen austauscht, lässt sich beispielsweise über Verzahnungen, die auf dem Längsdrehstab aufgebracht werden, eine Verdrehung abgreifen oder das anliegende Drehmoment bestimmen.In a further embodiment, the coupling element is designed as a mechanical longitudinal turning bar, which is generally connected via pendulum struts with the lever arms mounted directly on a transverse stabilizer or an axle component in the middle region. The longitudinal turning rod is, for example, a round or tubular turning rod made of spring steel. Since the longitudinal torsion bar represents a torsion spring, the positive coupling between the axles is usually carried out with a softer response, which can be advantageously adapted by suitable dimensioning of the longitudinal torsion bar to the rest of the suspension of the motor vehicle. In addition, the possibilities for tuning the vehicle suspension are considerably expanded. Since the longitudinal torsion bar as torsion component exchanges moments and rotations between the axles, it is possible to pick up a twist or to determine the applied torque, for example via toothings which are applied to the longitudinal torsion bar.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Koppelelement als eine hydraulische Kopplung ausgeführt, mittels der ein Querstabilisator einer Achse sowie ein Achsbauteil einer zweiten Achse anhand einer Hydraulikvorrichtung hydraulisch verbunden sind. Zum Zwangskoppeln kann die Hydraulikvorrichtung einen hydromechanischen Energiewandler aufweisen, der beispielsweise eine Bewegung eines Querstabilisators einer Achse in eine hydraulische Energie umwandelt und diese hydraulische Energie an einem Achsbauteil einer zweiten Achse wieder in eine Bewegung umsetzt. Die Zwangskopplung kann also vorteilhaft mittels einer Energieübertragung in Form von hydraulischer Energie, also einem Druck eines entsprechenden Hydraulikmediums der Hydraulikvorrichtung und einer unter diesem Druck stattfindenden Strömung des Hydraulikmediums erfolgen. Vorteilhaft kann hydraulische Energie im Vergleich zu sonst notwendigen mechanischen Koppelelementen mit einem sehr geringen Raumbedarf übertragen werden. Vorteilhaft sind die Kolbenstangen der Hydraulikkolben der Hydraulikvorrichtung mit den Hebelarmen gelenkig verbunden, die im mittleren Bereich eines Querstabilisators oder eines Achsbauteils angebracht sind.In a further embodiment, the coupling element is designed as a hydraulic coupling, by means of which a transverse stabilizer of an axle and an axle component of a second axle are hydraulically connected by means of a hydraulic device. For positive coupling, the hydraulic device may comprise a hydromechanical energy converter which, for example, converts a movement of a transverse stabilizer of an axle into a hydraulic energy and converts this hydraulic energy back into motion on an axle component of a second axle. The positive coupling can thus be advantageously carried out by means of an energy transfer in the form of hydraulic energy, that is to say a pressure of a corresponding hydraulic medium of the hydraulic device and a flow of the hydraulic medium taking place under this pressure. Advantageously, hydraulic energy can be transmitted in comparison to otherwise necessary mechanical coupling elements with a very small space requirement. Advantageously, the piston rods of the hydraulic piston of the hydraulic device are pivotally connected to the lever arms, which are mounted in the central region of a transverse stabilizer or an axle component.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federung ist vorgesehen, dass die Hydraulikvorrichtung eine hydraulische Dämpfervorrichtung aufweist. Die Dämpfervorrichtung wirkt als hydraulische Energiesenke und kann vorteilhaft beim Übertragen von Energie zwischen den Achsen, also bei der Zwangskopplung eines Querstabilisators einer Achse mit einem Achsbauteil einer zweiten Achse dem System Energie entziehen und dadurch dämpfend wirken. Die Dämpfervorrichtung kann beispielsweise in die Hydraulikverbindung geschaltet sein.In a further embodiment of the suspension is provided that the hydraulic device comprises a hydraulic damper device. The damper device acts as a hydraulic energy sink and can advantageously extract energy from the axis during the transfer of energy between the axles, ie during the forced coupling of a transverse stabilizer of an axle with an axle component of a second axle, and thereby act as a damping effect. The damper device may for example be connected in the hydraulic connection.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federung ist vorgesehen, dass das Koppelelement über eine von außen aufbringbare Kraft anlenkbar ist. Mittels dieser Kraftanlenkung, die in der Regel aktiv erfolgt, kann beispielsweise mit einfachen Mitteln eine Niveauregulierung des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Vorteilhaft erfolgt die Kraftanlenkung mittels einer hydraulischen oder pneumatischen Stellvorrichtung. Dabei eröffnet sich auch die Möglichkeit, die bereits erwähnte hydraulische Kopplung für die Kraftanlenkung zu nutzen, um den Aufbau der Federung so einfach wie möglich zu gestalten.In a further embodiment of the suspension is provided that the coupling element can be articulated via a force applied from the outside. By means of this power linkage, which usually takes place actively, a level control of the motor vehicle can be achieved for example by simple means. Advantageously, the Kraftanlenkung by means of a hydraulic or pneumatic actuator. This opens up the opportunity to use the aforementioned hydraulic coupling for the power linkage to make the construction of the suspension as simple as possible.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Federung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The object is also achieved in a motor vehicle with a suspension described above. This results in the advantages described above.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgenden Erläuterungen unterschiedlicher Ausführungsformen zu verweisen. Es sollen auch die vorteilhaften Ausgestaltungen einbezogen sein, die sich aus einer beliebigen Kombination der Unteransprüche ergeben.There are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. On the one hand, reference should be made to the subordinate claims and, on the other hand, to the following explanations of different embodiments. It should also be included the advantageous embodiments resulting from any combination of subclaims.
Im Folgenden sollen anhand der Zeichnungen ohne Beschränkung der Allgemeinheit unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Gleiche, ähnliche oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigenIn the following, different embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings without limiting the generality. The same, similar or functionally identical parts are provided with the same reference numerals. Show it
In
Im mittleren Bereich des jeweiligen Querstabilisators (
Beispielweise kommt es bei einem Bremsvorgang eines in Vorwärtsrichtung geradeaus fahrenden Kraftfahrzeuges (
Mittels der Zwangskopplung der beiden Querstabilisatoren (
Bei einem gleichmäßigen Einfedern des Fahrzeugaufbaus an Vorderachse (
Bei einer Kurvenfahrt federn beide Radseiten einer Achse unterschiedlich ein und verdrillen den jeweiligen Querstabilisator (
Die Abbildung in
Mittels dieser Kopplung können beispielsweise die während einer Drehbewegung auftretenden Druck- oder Zugkräfte des auf den Querstabilisator (
Mittels des Längsdrehstabes können die beispielsweise während einer Drehbewegung auftretenden Druck- oder Zugkräfte des auf den Querstabilisator (
Mittels dieser Kopplung können Druck- oder Zugkräfte des auf den Querstabilisator aufgebrachten Hebelarmes der Vorderachse auf den Hebelarm (
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 22
- VorderachseFront
- 33
- Hinterachserear axle
- 4, 4'4, 4 '
- RadführungSuspension,
- 5, 5'5, 5 '
- QuerstabilisatorlagerAnti-roll bar bearing
- 6, 6'6, 6 '
- Querstabilisatoranti-roll bar
- 7, 7'7, 7 '
- Hebelarmlever arm
- 88th
- Lenkgestängesteering linkage
- 99
- Schub-/ZugstangePush / pull rod
- 10, 10', 10''10, 10 ', 10' '
- Hydraulikkolben mit KolbenstangeHydraulic piston with piston rod
- 11, 11', 11''11, 11 ', 11' '
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
- 12, 12', 12''12, 12 ', 12' '
- Hydraulikleitungenhydraulic lines
- 13, 13', 13''13, 13 ', 13' '
- FahrzeugaufbaulagerVehicle body support
- 14, 14'14, 14 '
- Pendelstrebependulum strut
- 15, 15'15, 15 '
- LängsdrehstablagerLongitudinal torsion bar bearings
- 1616
- LängsdrehstabLongitudinal torsion bar
- 1717
- Koppellagercoupling bearing
- 1818
- Druckerzeuger, KompressorPressure generator, compressor
- 1919
- Gestängelinkage
- 2020
- Gasspeichergas storage
- 2121
- Pneumatikkolben mit KolbenstangePneumatic piston with piston rod
- 2222
- Pneumatikzylinderpneumatic cylinder
- 2323
- Pneumatikleitungenpneumatic lines
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 1755837 A [0003] DE 1755837 A [0003]
- DE 4414022 C2 [0004] DE 4414022 C2 [0004]
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-
2010
- 2010-05-28 DE DE201010021931 patent/DE102010021931A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20141202 |