DE102010036722B4 - Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung - Google Patents

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Abstract

Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung, aufweisend: einen Hilfslenker (140), dessen einer Endabschnitt mit einem Rad (160) verbunden ist, um eine Bewegung des Rades (160) zu führen; ein bewegliches Element (230), dessen einer Abschnitt an einem anderen Endabschnitt des Hilfslenkers (140) schwenkbar befestigt ist; eine Führung (250), die an dem beweglichen Element (230) ausgebildet ist und einen Schlitz (260) aufweist, um darin das bewegliche Element (230) derart gleitend aufzunehmen, dass eine Bewegung des beweglichen Elements (230) geführt wird; einen Körper (120), der an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist, um die Führung (250) damit zu verbinden; und einen Antriebsabschnitt, der mit einem anderen Abschnitt des beweglichen Elements (230) gekuppelt ist und das bewegliche Element (230) entlang dem Schlitz (260) bewegt, um eine Position des Hilfslenkers (140) und somit einen Ausrichtungswinkel des Rades (160) zu variieren, wobei der Antriebsabschnitt aufweist: eine Antriebswelle (200), die an der Führung (250) drehbar befestigt ist; einen Steuerarm (210), der sich in Vertikalrichtung von dem Außenumfang der Antriebswelle (200) derart erstreckt, dass er über einen Verbindungszapfen (220), der an dem beweglichen Element (230) ausgebildet ist, mit dem anderen Abschnitt des beweglichen Elements (230) schwenkbar verbunden ist; und eine Antriebsbetätigungseinrichtung, die an dem Körper (120) montiert ist und wahlweise die Antriebswelle (200) betätigt, um das bewegliche Element (230) entlang dem Schlitz (260) der Führung (250) zu bewegen, und wobei der Schlitz (260) entlang einer Bogenlinie geformt ist, die bezogen auf die Antriebswelle (200) einen vorbestimmten Krümmungsradius hat, und das bewegliche Element (230) an der Bogenlinie des Schlitzes (260) derart ausgebildet ist, dass es sich entlang der Bogenlinie mit dem Krümmungsradius bewegen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung, die den Ausrichtungswinkel eines Rades entsprechend dem Fahrzustand variiert, um die Fahrstabilität zu verbessern.
  • Im Allgemeinen verbessert eine Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung (AGCS) die Kurvenstabilität während der Fahrt eines Fahrzeuges.
  • Die AGCS weist eine Betätigungseinrichtung, die entsprechend einem elektrischen Signal während einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, einen Steuerhebel, der durch die Betätigungseinrichtung gesteuert wird, und einen Hilfslenker auf, der durch den Steuerhebel nach unten bewegt wird, um den Vorspurwinkel eines Hinterrades zu steuern.
  • Die AGCS empfängt das Signal, das die Kurvenfahrt des Fahrzeuges und den Lenkwinkel erfasst, um den Vorspurwinkel des Hinterrades durch die Betätigungseinrichtung zu steuern, so dass die Kurvenfahrt des Fahrzeuges stabil bleibt.
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung, wie sie zum Beispiel in der US 2008/0 079 225 A1 offenbart ist.
  • Mit Bezug auf 3 weist eine Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung einen Hilfslenker 35, einen Steuerhebel 34 und eine Betätigungseinrichtung 31 auf, und eine Betätigungsstange 32 ist an einem Endabschnitt der Betätigungseinrichtung 31 ausgebildet.
  • Das eine Ende des Hilfslenkers 35 ist mit der Lenkerstruktur eines Rades verbunden, und das andere Ende des Hilfslenkers 35 ist mit dem Steuerhebel 34 verbunden. Der Steuerhebel 34 dreht sich bezogen auf ein Fixiergelenk 33, dessen eines Ende mit dem Hilfslenker 35 verbunden ist und dessen anderes Ende mit der Betätigungsstange 32 verbunden ist.
  • Wenn die Betätigungseinrichtung 31 die Betätigungsstange 32 anzieht, dreht sich der Steuerhebel 34 bezogen auf das Fixiergelenk 33 in Uhrzeigerrichtung, um den Hilfslenker 35 wegzudrücken, und wenn die Betätigungseinrichtung 31 die Betätigungsstange 32 wegdrückt, dreht sich der Steuerhebel 34 bezogen auf das Fixiergelenk 33 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung, um den Hilfslenker 35 heranzuziehen.
  • Der Vorspurwinkel des Rades wird entsprechend der Bewegung des Hilfslenkers 35 variiert, und insbesondere wird der Vorspurwinkel auf einer geraden Straße reduziert und bei Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit vergrößert.
  • Eine Steuereinrichtung (ECU) 30 erfasst die Geschwindigkeit und den Lenkwinkel des Fahrzeuges, um den Vorspurwinkel des Rades zu vergrößern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkel größer als ein vorbestimmter Wert sind, um die Stabilität des Fahrzeuges zu verbessern.
  • Jedoch wird ein Stoß des Fahrzeugrades auf der Straße an die Betätigungseinrichtung 31 übertragen, so dass deren Haltbarkeit verschlechtert wird. Außerdem tritt, wenn die Montagestruktur massiv gestaltet wird und die Betätigungseinrichtung 31 sicher fixiert wird, um die Haltbarkeit der Betätigungseinrichtung 31 zu verbessern, das Problem auf, dass deren Herstellungskosten erhöht werden.
  • Die US 4 811 969 A , US 4 616 845 A , JP 2009-113 796 A und EP 1 980 424 A2 beschreiben jeweils eine Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung, aufweisend einen Hilfslenker, ein Exzenterelement, das mit dem Hilfslenker verbunden ist, und einen Antriebsabschnitt, der das Exzenterelement drehbar bewegt.
  • Mit der Erfindung wird eine Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung geschaffen, die eine einfache Struktur hat und eine Vertikalkraft oder eine Horizontalkraft reduziert, die an eine Betätigungseinrichtung übertragen wird, so dass deren Haltbarkeit und Stabilität verbessert werden.
  • Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Nach verschiedenen Aspekten der Erfindung absorbiert bei der Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung gemäß der Erfindung die Führung, in welcher der Schlitz ausgebildet ist, eine horizontale Kraft oder eine vertikale Kraft, um den Stoß, der direkt an den Antriebsmotor (Betätigungseinrichtung oder Getriebe) übertragen wird, zu reduzieren.
  • Ferner wandelt der Steuerarm (Betätigungseinrichtung) die Rotationsenergie des Antriebsmotors in die Linearbewegung des beweglichen Elements um, so dass seine Betriebseffizienz verbessert wird.
  • Außerdem wird die Haltbarkeit oder Stabilität eines Lagers oder Ritzels, das in dem Antriebsmotor oder Getriebe vorgesehen ist, erhöht, so dass die gesamte Lebensdauer verbessert wird, die Herstellungskosten reduziert werden, und die Gestaltung einfacher wird.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine teilweise Explosionsseitenansicht einer Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
  • 3 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung.
  • In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Mit Bezug auf die Zeichnung wird nachfolgend eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Mit Bezug auf 1 weist eine Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung einen Antriebsmotor 100, ein Getriebe 110, einen Körper 120, einen Befestigungshalter 130, einen Hilfslenker 140, ein Gelenk 150 und ein Rad 160 auf.
  • Das Gelenk 150, das mit dem Rad 160 verbunden ist, ist an dem einen Endabschnitt des Hilfslenkers 140 installiert, und das andere Ende des Hilfslenkers 140 ist mit dem Körper 120 gekuppelt.
  • Das Getriebe 110 ist an der einen Seite des Körpers 120 montiert, und der Antriebsmotor 100 ist an dem Getriebe 110 montiert. Der Körper 120 ist mittels des an seinem oberen Abschnitt angeordneten Befestigungshalters 130 an der Fahrzeugkarosserie befestigt.
  • Nach einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Antriebsmotor 100 durch eine Steuereinrichtung gesteuert, welche den Antriebsmotor 100 entsprechend den Fahrzuständen des Fahrzeuges betreibt, um eine Position des Hilfslenkers 140 durch das Getriebe 110 zu variieren.
  • Mit Bezug auf 2 wird die Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung ausführlich erläutert.
  • Wie in 2 gezeigt, weist die Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung eine Führung 250 auf, die an der Seitenfläche des Körpers 120 befestigt ist, und ein Schlitz 260 ist in der Führung 250 in Richtung nach oben und unten ausgebildet.
  • Ein bewegliches Element 230 ist in dem Schlitz 260 montiert und hat eine Struktur derart, dass es sich entlang dem Schlitz 260 in seiner Richtung bewegen kann. Ferner ist der Endabschnitt des Hilfslenkers 140 mittels einer Befestigungsschraube an dem beweglichen Element 230 befestigt.
  • Eine Antriebswelle 200 ist an der einen Seitenfläche der Führung 250 in einem vorbestimmten Abstand von dem beweglichen Element 230 drehbar befestigt und mit dem Getriebe 110 verbunden.
  • Ferner erstreckt sich ein Steuerarm 210 (Betätigungselement) in Vertikalrichtung von dem Außenumfang der Antriebswelle 200, und der verlängerte Endabschnitt des Steuerarmes 210 ist über einen an dem beweglichen Element 230 ausgebildeten Verbindungszapfen 220 mit dem beweglichen Element 230 verbunden. Der verlängerte Endabschnitt des Steuerarmes 210 weist einen Verbindungsschlitz 270 auf, der mit dem Verbindungszapfen 210 des beweglichen Elements 230 gekuppelt ist.
  • Mit Bezug auf die 1 und 2 wird nachfolgend der Betrieb der Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben, wobei zunächst die Steuereinrichtung den Antriebsmotor 100 mit einer vorbestimmten Umdrehung dreht.
  • Dann wird das Drehmoment durch das Getriebe 110 erhöht und an die Antriebswelle 200 übertragen. Durch die Drehung der Antriebswelle 200 bewegt der Steuerarm 210 das bewegliche Element 230 entlang dem Schlitz 260.
  • Wenn sich das bewegliche Element 230 in dem Schlitz 260 bewegt, wird die Position des Hilfslenkers 140, dessen Endabschnitt an dem beweglichen Element 230 befestigt ist, variiert. Dementsprechend wird der Ausrichtungswinkel des mit dem Hilfslenker 140 verbundenen Rades 160 variiert.
  • Wie gezeigt, ist der Hilfslenker 140 in Richtung nach links und rechts angeordnet, der Schlitz 260 ist in Richtung nach oben und unten ausgebildet, und die Antriebswelle 200 ist in Richtung nach vorn und hinten angeordnet, die senkrecht zu der Richtung nach links und rechts verläuft.
  • Ferner ist der Schlitz 260 entlang einer Bogenlinie geformt, die bezogen auf die Antriebswelle 200 einen vorbestimmten Krümmungsradius hat, und das bewegliche Element 230 ist an der Bogenlinie des Schlitzes 260 derart ausgebildet, dass es sich entlang der Bogenlinie mit dem Krümmungsradius bewegen kann.
  • Mit Bezug auf 2 wird, wenn eine horizontale Stoßkraft FA in der Zeichnung gesehen in Richtung nach rechts ausgeübt wird, die Stoßkraft auf die innere Seitenfläche des Schlitzes 260 der Führung 250 ausgeübt, so dass die horizontale Stoßkraft kaum an die Antriebswelle 200 oder den Antriebsmotor 100 übertragen wird. Da der Schlitz 260 gekrümmt ist, kann die horizontale Stoßkraft FA an der Innenfläche des Schlitzes 260 in Horizontal- und Vertikalrichtung verteilt werden.
  • Außerdem wirkt der Verbindungsschlitz 270 als ein Isolator, um die horizontale Stoßkraft an der Antriebswelle 200 oder dem Antriebsmotor 100 zu blockieren.
  • Ferner wird, wenn eine vertikale Stoßkraft FB in der Zeichnung gesehen in Richtung nach oben und unten ausgeübt wird, eine relativ kleine Kraft an die Antriebswelle 200 übertragen.
  • Wenn sich das bewegliche Element 230 in die oberste Position des Schlitzes 260 bewegt, wird fast die gesamte vertikale Stoßkraft FB an der oberen Innenfläche des Schlitzes 260 absorbiert, so dass fast keine Stoßkraft an die Antriebswelle 200 übertragen wird.
  • Wenn sich das bewegliche Element 230 zu dem unteren Ende des Schlitzes 260 herabbewegt, kann etwas von der vertikalen Stoßkraft FB über den Steuerarm 210 an die Antriebswelle 200 übertragen werden. Jedoch absorbiert, da die Antriebswelle 200 im Wesentlichen drehbar an der Führung 250 befestigt ist, die Führung 250 die vertikale Stoßkraft FB, die an die Antriebswelle 200 übertragen wird, so dass die vertikale Stoßkraft kaum an den Antriebsmotor 100 oder das Getriebe 110 übertragen wird.
  • Dementsprechend wird die Haltbarkeit oder Stabilität eines Lagers oder Ritzels, das in dem Antriebsmotor 100 oder Getriebe 110 vorgesehen ist, erhöht, so dass die gesamte Lebensdauer verbessert wird. Ferner können die Herstellungskosten reduziert werden, und die Gestaltung wird entsprechend der erhöhten Haltbarkeit einfacher.
  • Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „oben”, „unten” und „innen” verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsform in Bezug auf ihre Positionen in den Figuren zu beschreiben.

Claims (9)

  1. Aufhängung mit aktiver Geometriesteuerung, aufweisend: einen Hilfslenker (140), dessen einer Endabschnitt mit einem Rad (160) verbunden ist, um eine Bewegung des Rades (160) zu führen; ein bewegliches Element (230), dessen einer Abschnitt an einem anderen Endabschnitt des Hilfslenkers (140) schwenkbar befestigt ist; eine Führung (250), die an dem beweglichen Element (230) ausgebildet ist und einen Schlitz (260) aufweist, um darin das bewegliche Element (230) derart gleitend aufzunehmen, dass eine Bewegung des beweglichen Elements (230) geführt wird; einen Körper (120), der an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist, um die Führung (250) damit zu verbinden; und einen Antriebsabschnitt, der mit einem anderen Abschnitt des beweglichen Elements (230) gekuppelt ist und das bewegliche Element (230) entlang dem Schlitz (260) bewegt, um eine Position des Hilfslenkers (140) und somit einen Ausrichtungswinkel des Rades (160) zu variieren, wobei der Antriebsabschnitt aufweist: eine Antriebswelle (200), die an der Führung (250) drehbar befestigt ist; einen Steuerarm (210), der sich in Vertikalrichtung von dem Außenumfang der Antriebswelle (200) derart erstreckt, dass er über einen Verbindungszapfen (220), der an dem beweglichen Element (230) ausgebildet ist, mit dem anderen Abschnitt des beweglichen Elements (230) schwenkbar verbunden ist; und eine Antriebsbetätigungseinrichtung, die an dem Körper (120) montiert ist und wahlweise die Antriebswelle (200) betätigt, um das bewegliche Element (230) entlang dem Schlitz (260) der Führung (250) zu bewegen, und wobei der Schlitz (260) entlang einer Bogenlinie geformt ist, die bezogen auf die Antriebswelle (200) einen vorbestimmten Krümmungsradius hat, und das bewegliche Element (230) an der Bogenlinie des Schlitzes (260) derart ausgebildet ist, dass es sich entlang der Bogenlinie mit dem Krümmungsradius bewegen kann.
  2. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei der Steuerarm (210) einen Verbindungsschlitz (270) aufweist, der in Längsrichtung des Steuerarmes (210) ausgebildet ist und derart konfiguriert ist, dass er mit dem Verbindungszapfen (220) kuppelbar ist.
  3. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei der andere Endabschnitt des Hilfslenkers (140) und der andere Abschnitt des beweglichen Elements (230) um einen vorbestimmten Abstand zueinander versetzt sind.
  4. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsbetätigungseinrichtung ein Antriebsmotor (100) ist, und ein Untersetzungsgetriebe (110) zwischen dem Antriebsmotor (100) und der Antriebswelle (200) angeordnet ist, um das Drehmoment des Antriebsmotors (100) zu erhöhen.
  5. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei eine Längsachse des Hilfslenkers (140) und ein Tangentialvektor einer Bewegungsrichtung des beweglichen Elements (230) keinen Nullwinkel oder gestreckten Winkel zueinander bilden.
  6. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei die Antriebswelle (200) in der einen Richtung mit der Führung (250) gekuppelt ist, und der Schlitz (260) in der anderen Richtung in der Führung (250) ausgebildet ist, wobei die eine Richtung der Antriebswelle (200) und die andere Richtung des Schlitzes (260) etwa senkrecht zueinander sind.
  7. Aufhängung nach Anspruch 6, wobei die Antriebswelle (200) in Richtung nach vorn und hinten derart angeordnet ist, dass sie an dem Körper (120) drehbar befestigt ist, und der Schlitz (260) in Richtung nach oben und unten ausgebildet ist.
  8. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei ein Befestigungshalter (130) an einem Endabschnitt der Führung (250) derart angeordnet ist, dass er mit der Fahrzeugkarosserie verbindbar ist.
  9. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei der Ausrichtungswinkel ein Vorspurwinkel ist, der bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges reduziert wird und bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges vergrößert wird.
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