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Die Erfindung betrifft einen aktiven Torsionswankstabilisator gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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In der
DE 10 2008 030 361 A1 ist ein aktives Wankstabilisatorsystem für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei denen eine zweigeteilte Torsionswelle vorgesehen ist, die sich aktiv tordieren lässt. Dies dient dazu, bei Kurvenfahrten das Einfedern des kurvenaußenseitigen Fahrwerkteils und damit eine Schräglage des Kraftfahrzeugs zu vermindern. Hierzu werden die Radaufhängungen auf den beiden Fahrzeugseiten über eine Lenkeranordnung miteinander gekoppelt, die eine Torsionswelle aufweist. Dabei können bei gleichsinniger Drehung der Torsionswelle beide Räder gleichsinnig einfedern oder ausfedern, während es beim Einfedern nur eines Rades zu einer Verdrehung der Torsionswelle kommt, wodurch das kurvenaußenseitige Rad stärker belastet wird, während das kurveninnenseitige Rad entsprechend entlastet wird. Um dem einseitigen Einfedern des kurvenaußenseitigen Rades entgegenzuwirken, wird die Torsionswelle durch einen Torsionsmotor in sich aktiv verdreht, wodurch die zwischen dem kurvenaußenseitigen Rad und dem Fahrzeugaufbau wirkende Federkraft zusätzlich erhöht und die zwischen dem kurveninnenseitigen Rad und dem Fahrzeugaufbau wirkende Federkraft entsprechend herabgesetzt werden.
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Um die zwei Stabilisatorhälften relativ zueinander zu verdrehen, ist gemäß der genannten
DE 10 2008 030 361 A1 ein Torsionsmotor zur Verstellung eines aktiven Wankstabilisatorsystems für Kraftfahrzeuge mit zwei zueinander gegenläufig antreibbaren Wellenteilen beschrieben, wobei ein erstes Wellenteil mit einem hülsenförmigen Gehäuse drehfest verbunden ist und/oder zumindest abschnittsweise dieses hülsenförmige Gehäuse bildet, in das sich das zweite Wellenteil von einer Stirnseite her hinein erstreckt, sowie einem Kolben, der in dem Gehäuse axial verschieblich aufgenommen und durch Beaufschlagung einer Druckkammer mit Druckmedium axial antreibbar ist, sowie mit einer Wellendurchgangsausnehmung axial verschieblich auf dem zweiten Wellenteil sitzt, der sich dadurch auszeichnet, dass das zweite Wellenteil eine Kurbelwelle bildet, deren Drehachse gegenüber der Wellendurchgangsausnehmung des Kolbens versetzt ist und die an der genannten Stirnseite des Gehäuse fliegend gelagert ist sowie frei auskragend vor der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuse endet. Durch eine Duckbeaufschlagung des Kolbens wird dieser axial verschoben und bewirkt eine gegenseitige Verdrehung der Torsionswellenteile. Es muss somit eine Axialverschiebung in eine Drehbewegung umgewandelt werden, was aufgrund der hohen erforderlichen Drücke erhebliche Reibungsmomente verursacht.
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Eine Möglichkeit der Niveauregelung des Fahrzeugaufbaus ist im Zusammenhang mit diesem bekannten Wankstabilisatorsystem nicht erwähnt.
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In der
DE 10 2007 038 264 B4 ist ein aktiver Stabilisator zur Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen beschrieben, der zwei Stabilisatorhälften mit zueinander fluchtend angeordneten Wellenenden, einen elektromechanischen Schwenkmotor und ein von dem Schwenkmotor angetriebenes Untersetzungsgetriebe, durch das die Wellenenden relativ zueinander verdrehbar sind, aufweist. Das Untersetzungsgetriebe ist als Wälzgewindegetriebe ausgebildet, welches eine antreibbare, relativ zu den Stabilisatorhälften translatorisch bewegbare Spindel aufweist. Dabei ist mindestens eines der Wellenenden mit der Spindel über eine als Wälzkörpergetriebe ausgebildete Getriebeeinrichtung verbunden, welche die translatorische Bewegung der Spindel in eine rotatorische Bewegung des mindestens einen Wellenendes umwandelt. Dieser Stabilisator ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzgewindegetriebe eine über den Schwenkmotor rotatorisch antreibbare Mutter aufweist, über welche die Spindel antreibbar ist, und dass der Schwenkmotor die Mutter, die Spindel und die Getriebeeinrichtung koaxial zueinander angeordnet sind.
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Da bei diesem Stabilisator der Antrieb zum gegenseitigen Verdrehen der Wellenenden eine Wälzkörpergetriebeeinrichtung aufweist, wird die Reibung zwar zwischen den verschiedenen Elementen herabgesetzt, jedoch ist es hier erforderlich, aus der Drehbewegung des elektromechanischen Schwenkmotors zunächst eine translatorische Bewegung einer Spindel zu erzeugen und diese translatorische Bewegung der Spindel wieder in eine Drehbewegung der Wellenenden umzuwandeln. Dementsprechend ist diese Einrichtung kompliziert aufgebaut und erfordert zum Antrieb einen hohen Energieaufwand. Eine Möglichkeit der Niveauregelung ist in dieser Druckschrift ebenfalls nicht erwähnt.
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In der
DE 10 2004 030 466 A1 ist ein Niveauregulierungssystem für ein Kraftfahrzeug beschrieben, wobei das Kraftfahrzeug mindestens eine Radaufhängungseinrichtung aufweist und einen sich zwischen zwei aufzuhängenden Rädern erstreckenden Stabilisator umfasst, der mindestens eine Kröpfung aufweist, an der eine Stelleinrichtung angreift, die den Stabilisator zur Gewährleistung einer Niveauänderung des Kraftfahrzeugs verdreht. Hierdurch übernimmt der Stabilisator einen Teil der Radträgerbelastung, indem der Stabilisator entsprechend tordiert wird. Eine Möglichkeit der Verwendung des beschriebenen Stabilisators zur aktiven Wankstabilisierung ist nicht erwähnt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Torsionswankstabilisator für Kraftfahrzeuge vorzuschlagen, mit dem sich eine aktive Wankstabilisierung eines Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt auf einfache Weise erreichen lässt, ohne einen reibungsbedingten großen Energieaufwand zu erfordern. Des Weiteren soll es möglich sein, eine Niveauregulierung mittels des Torsionswankstabilisators mit einfachen Mitteln zu erreichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Torsionswankstabilisator gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht, während vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen definiert sind.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem gattungsbildenden Torsionswankstabilisator mit zwei drehbar am Fahrzeugaufbau gelagerten Torsionsstäben, deren äußere Enden mit Radträgern einer Fahrzeugachse zur Aufnahme von durch die Radträgerbewegung übertragenen Drehungen verbunden sind und die mittels wenigstens eines mit den Torsionsstäben drehfest verbundenen Koppelelements drehsteif miteinander verbunden sind. Dieser Torsionswankstabilisator ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Koppelelement so mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, dass über die Torsionsstäbe und das wenigstens eine Koppelelement wenigstens ein Teil der Radträgerbelastung durch die Torsionsstäbe aufgenommen wird, und dass über das wenigstens eine Koppelelement eine Veränderung der wirksamen Länge wenigstens desjenigen Torsionsstabes mittels eines Wankaktuators einstellbar ist, der mit dem Radträger des aktuell kurvenäußeren Rades verbunden ist.
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Wenngleich durch eine Veränderung der wirksamen Länge des jeweiligen Torsionsstabes mittels des Koppelelements ein Wankausgleich mit technisch konventionellen Bauteilen vergleichsweise einfach realisierbar ist, so kann der Wankausgleich auch mit anderen technischen Mitteln im Bereich der Torsionsstäbe erreicht werden. Dabei kommt es lediglich darauf an, dass die in den Torsionsstäben gespeicherte potentielle Energie von einem Torsionsstab in den anderen Torsionsstab verlagert wird, wobei die Abstützkraft am kurvenäußeren Rad erhöht und am kurveninneren Rad reduziert wird.
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Wenn über die Aufhängung des Koppelelements am Fahrzeugaufbau wenigstens ein Teil der Radträgerbelastung durch die Torsionsstäbe aufgenommen wird, ist es auf einfache Weise möglich, diesen Teil der Radträgerbelastung zu erhöhen oder herabzusetzen, indem entsprechend auf das Koppelelement eingewirkt wird, wodurch sich der Fahrzeugaufbau zur Niveauregulierung gegenüber den Rädern anheben oder absenken lässt.
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Der Torsionswankstabilisator ist besonders vorteilhaft ausgebildet, wenn die beiden Torsionsstäbe bereits in ihrer Ausgangsstellung, in der kein Wankausgleich erfolgt, torsionsbezogen vorgespannt verbaut sind. Dadurch, dass die beiden Torsionsstäbe bereits vorgespannt verbaut sind, kann deren Torsionsmoment mittels dem Koppelelement im Sinne eines Wankausgleichs zwischen dem rechten und dem linken Torsionsstab variabel aufteilbar bzw. verschoben werden.
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Dabei lässt sich eine Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt auf einfache Weise erreichen, indem mittels des Koppelelements die wirksame Länge der Torsionsstäbe und damit deren wirksames Torsionsmoment verändert wird, nämlich, indem die wirksame Länge wenigstens desjenigen Torsionsstabs mittels des Wankaktuators verkürzt wird, der mit dem Radträger des kurvenäußeren Rades verbunden ist. Durch die Verkürzung der wirksamen Länge des Torsionsstabes, der mit dem Radträger des kurvenäußeren Rades verbunden ist, wird dessen Torsionssteifigkeit erhöht. Dadurch wirkt eine stärkere Federkraft zwischen dem kurvenäußeren Rad und dem Fahrzeugaufbau, die den Fahrzeugaufbau aufrichtet bzw. diesen nicht so tief wie bisher üblich in Richtung zur Fahrbahn bewegen lässt.
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Wenn gleichzeitig mittels des Koppelelements die wirksame Länge desjenigen Torsionsstabes, der mit dem Radträger des kurveninneren Rades verbunden ist, mittels eines Wankaktuators verlängert wird, lässt sich die Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus zusätzlich verstärken, indem die zwischen dem kurveninneren Rad und dem Fahrzeugaufbau wirkende Federkraft verringert und auf der kurveninneren Seite dadurch ein Absenken des Fahrzeugaufbaus bewirkt wird.
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Wenn das Koppelelement mit dem Fahrzeugaufbau drehfest verbunden ist, wirken die Torsionsstäbe ausschließlich als zusätzliche, wenigstens einen Teil der Radträgerbelastung aufnehmende Federelemente, ohne dass eine gegenseitige Beeinflussung der Radträger über die Torsionsstäbe beim Kurvenfahrten eintritt. In diesem Fall sind die Federkonstanten der Radträgerfederung und der durch die Torsionsstäbe bewirkten Federung so aufeinander abzustimmen, dass insgesamt eine Federsteifigkeit erreicht wird, die dem gewünschten Fahrkomfort entspricht.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die Torsionsstäbe die gesamte Radträgerbelastung übernehmen, so dass an den Radträgern keine Federelemente angeordnet sind und die Radträger nur Führungsaufgaben übernehmen. Auch in diesem Fall lässt sich die Wankstabilisierung auf einfache Weise durch Veränderung der wirksamen Länge der Torsionsstäbe bzw. allgemein ausgedrückt durch ein Verschieben von potenzieller Energie zwischen den beiden Torsionsstäben erreichen. Die wirksame Länge der Torsionsstäbe lässt sich auch in diesem Fall dadurch verändern, dass das wenigstens eine Koppelelement mittels des Wankaktuators auf den Torsionsstäben drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist. Da das Koppelelement mit den Torsionsstäben drehfest und mit dem Fahrzeugaufbau ebenfalls drehfest verbunden ist, bewirkt eine Veränderung der wirksamen Länge der Torsionsstäbe durch die axiale Verschiebung der Koppelelemente eine Veränderung der Federsteifigkeit im Sinne einer Vergrößerung der Federsteifigkeit bei einer Verkürzung der wirksamen Länge und einer Verringerung der Federsteifigkeit bei einer Verlängerung der wirksamen Länge.
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Jeder Torsionsstab kann jeweils mittels eines Koppelelements mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sein, so dass sich die Koppelelemente mittels jeweils eines Wankaktuators unabhängig voneinander axial verschieben lassen. Vorzugsweise sind die Torsionsstäbe jedoch mittels eines gemeinsamen, axial verschiebbaren Koppelelements drehsteif miteinander verbunden, so dass eine Axialverschiebung des Koppelelements eine Verkürzung der wirksamen Länge eines Torsionsstabes und gleichzeitig eine Verlängerung der wirksamen Länge des anderen Torsionsstabes bewirkt.
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Das wenigstens eine Koppelelement kann elastisch drehbar am Fahrzeugaufbau gelagert sein. Auf diese Weise wird eine Torsion des einen Torsionsstabes bei Einfederung nur eines Rades derselben Fahrzeugachse nicht direkt auf den Fahrzeugaufbau übertragen, vielmehr gelangt ein Teil des Torsionsmoments des einen Torsionsstabes über das Koppelelement zum anderen Torsionsstab, indem sich das Koppelelement elastisch am Fahrzeugaufbau verdreht. Dadurch wird das nicht eingefederte Rad im Sinne einer Entlastung entsprechend den bekannten inaktiven Totsionsstabilisatoren beeinflusst.
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Auch wenn das Koppelelement elastisch drehbar am Fahrzeugaufbau gelagert ist, kann daran ein Niveauaktuator angreifen, der das Koppelelement im Sinne einer Anhebung oder Absenkung des Fahrzeugaufbaus betätigt. Eine Niveauverstellung ist aber auch ohne elastisches Element möglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Torsionsstäbe koaxial zueinander angeordnet und über abgewinkelte Enden mit den Radträgern einer Fahrzeugachse verbunden sein, während die koaxialen, einander zugewandten Enden mittels eines drehsteifen Koppelelements drehsteif miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement mittels des Wankaktuators auf den Torsionsstäben verschiebbar ist. Dabei kann die Anbindung des Koppelelements am Fahrzeugaufbau axial unverschiebbar und das Koppelelement in der Anbindung axial verschiebbar sein, oder die Anbindung des Koppelelements am Fahrzeugaufbau kann zusammen mit dem Koppelelement axial verschiebbar sein.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Torsionswankstabilisators in der Anordnung an einem Fahrzeugaufbau,
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2 eine schematische, vergrößerte Darstellung des Torsionswankstabilisators gemäß 1 in einer Mittelstellung des Koppelelements,
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3 eine schematische Darstellung des Torsionswankstabilisators gemäß 2 in einer Extremstellung des Koppelelements,
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4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Torsionswankstabilisators mit einer geänderten Anbindung des Koppelelements am Fahrzeugaufbau, und
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5 eine schematische Darstellung eines Torsionswankstabilisators mit zwei parallel angeordneten Torsionsstäben.
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An einem Fahrzeugaufbau 1 sind Räder 6 einer Fahrzeugachse über Radträger 5 und Federn 3 abgestützt. Zwischen den Radträgern 5 ist ein Torsionswankstabilisator mit zwei koaxialen Torsionsstäben 9 angeordnet, die über ihre äußeren, abgewinkelten Enden 13 und Pendelstützen 7 an den Radträgern 5 aufgehängt sind. Die koaxialen Torsionsstäbe 9 sind miteinander drehfest über ein Koppelelement 10 verbunden, das über einen Niveauaktuator 4 und eine Feder 2 elastisch am Fahrzeugaufbau 1 angebunden ist.
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Das Koppelelement 10 lässt sich mittels eines Wankaktuators 11 axial auf den Torsionsstäben 9 verschieben. Die drehfeste und längsverschiebbare Anbindung des Koppelelements lässt sich zum Beispiel mittels einer Kerbverzahnung oder eines Polygonprofils realisieren. Durch diese Längsverschiebbarkeit lässt sich die wirksame Länge der Torsionsstäbe 9 verändern und so die dort gespeicherte potentielle Energie bzw. das Torsionsmoment zwischen den Torsionsstäben 9 umverteilen. Bei Geradeausfahrt befindet sich das Koppelelement 10 in der dargestellten, mittleren Stellung. Über die Feder 2 wird ein Teil der Radträgerbelastung auf den Aufbau 1 übertragen, der andere Teil über die Federn 3 an den Radträgern 5. Die Federsteifigkeit der Federn 2 und 3 ist so eingestellt, dass ein gewünschter Fahrkomfort bzw. eine gewünschte Eigenfrequenz der Aufbaumasse erreicht wird.
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Federn beide Räder 6 über einer Bodenwelle gleichmäßig ein, bleiben die Torsionsstäbe 9 wirkungslos, da sie nicht tordiert werden. Federt nur ein Rad 6 über einer Bodenerhebung ein, werden die Torsionsstäbe 9, die über das Koppelelement 10 drehsteif miteinander verbunden sind, gleichmäßig tordiert, und das gegenüberliegende Rad 6 wird geringfügig angehoben, wie dies auch bei jedem nicht geteilten, bekannten Torsionsstabilisator geschieht.
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Bei einer Kurvenfahrt neigt sich der Fahrzeugaufbau 1 nach außen und die kurvenäußere Feder 3 wird komprimiert, während die kurveninnere Feder 3 ausfedert. Dieser Neigung des Fahrzeugaufbaus 1 wirken die Torsionsstäbe 9 auch in der dargestellten Mittelstellung des Koppelelements 10 entgegen, wie dies bereits bezüglich des einseitigen Einfederns eines Rades 6 beschrieben wurde. Um jedoch die Wankneigung des Fahrzeugaufbaus 1 noch weiter zu vermindern, ermöglicht es das Koppelelement 10, die wirksame Länge des kurvenäußeren Torsionsstabes 9 zu verkürzen und die des kurveninneren Torsionsstabes 9 zu verlängern, indem das Koppelelement 10 mittels des Wankaktuators 11 in Richtung des kurvenäußeren Rades 6 axial verschoben wird. Wenn die Torsionsstäbe 9 schon vor dem Beginn eines Wankausgleichs vorgespannt sind und somit potentielle Energie in diesen gespeichert ist, dann lässt sich mit der erfindungsgemäßen Konstruktion ein Fahrzeugwanken vollständig unterbinden.
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Durch die Verkürzung der wirksamen Länge des kurvenäußeren Torsionsstabes 9 erhöht sich dessen Torsionssteifigkeit, während sich die des kurveninneren Torsionsstabes 9 in gleichem Maße verringert. Die kurvenäußere Feder 3 wird durch die angestiegene Kraft am äußeren abgewinkelten Ende 13 entlastet und federt aus. Am kurveninneren Rad 6 wird die Aufbaufeder 3 durch die abgefallene Kraft am abgewinkelten Ende 13 stärker belastet und federt weiter ein. Auf diese Weise lässt sich das bei einer Kurvenfahrt auftretende Wanken des Fahrzeugaufbaus 1 zumindest vermindern, vorzugsweise komplett verhindern.
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Der Wankaktuator 11 ist in bekannter, nicht dargestellter Weise mit einer Steuereinrichtung verbunden, die den Wankwinkel und/oder die Kurvenbeschleunigung erfasst und ein entsprechendes Signal an den Wankaktuator 11 zur Verschiebung des Koppelelements 10 auf den Torsionsstäben 9 im Sinne einer Erhöhung der Wanksteifigkeit übermittelt.
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Der erfindungsgemäße Torsionswankstabilisator bietet die zusätzliche Möglichkeit, mittels eines am Koppelelement 10 angreifenden Niveauaktuators 4 ein Hoch- bzw. ein Tiefniveau des Fahrzeugaufbaus 1 einzustellen. Eine elastische Anbindung des Niveauaktuators 4 an den Fahrzeugaufbau 1 über die in 1 dargestellte Feder 2 ist sehr vorteilhaft, da das Koppelelement 10 bei einer Hubfederung des Fahrzeugaufbaus 1 ausgelenkt wird. Würde diese Bewegung über eine an sich mögliche steife Anbindung des Koppelelements 10 am Fahrzeugaufbau 1 erfolgen, so müssten stattdessen die Torsionsstäbe 9 das Einfedern der Fahrzeugräder ermöglichen. Da diese jedoch vergleichsweise steif sind und parallel zu den Tragfedern 3 wirken, würde dies die Hubfederrate unkomfortabel erhöhen. Bei einer solchen elastische Anbindung des Niveauaktuators 4 an den Fahrzeugaufbau 1 bleibt der Wankausgleich mittels des Wankaktuators 11 und das Koppelelement 10 möglich, da die Rückwirkung des einen Torsionsstabes 9 auf den anderen Torsionsstab 9 bei ungleichmäßigem Ein- und Ausfedern der Räder 6 erhalten bleibt.
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In 1 ist die elastische Anbindung an den Fahrzeugaufbau 1 mittels einer Feder 2 dargestellt. Wenn der Niveauaktuator 4 pneumatisch betätigt wird, besitzt der Niveauaktuator 4 selber federelastische Eigenschaften, so dass die dargestellte Feder 2 entfallen kann.
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Wird der Niveauaktuator 4 elektrisch oder hydraulisch betätigt, ergibt sich bei Wegfall der Feder 2 eine unelastische Anbindung des Niveauaktuators 4 an den Fahrzeugaufbau 1, so dass die Rückwirkung eines Torsionsstabes 9 auf den anderen Torsionsstab 9, wenn diese durch unterschiedliches Einfedern der Räder 6 tordiert werden, entfällt. Die Wankstabilisierungseigenschaft der Torsionsstäbe 9 bleibt jedoch teilweise erhalten, da sich die wirksamen Längen der Torsionsstäbe 9 durch axiale Verschiebung des Koppelelements 10 mittels des Wankaktuators 11 verändern lassen, wie dies bereits beschrieben wurde. Die Wankstabilisierungseigenschaft der Torsionsstäbe 9 bleibt jedoch vollständig erhalten, vor allem wenn diese vorgespannt verbaut sind. Bei einer unelastischen Anbindung des Niveauaktuators 4 an den Fahrzeugaufbau 1 wird wenigstens ein Teil der Radträgerbelastung allein durch die Torsionsstäbe 9 aufgenommen, die entsprechend dem Anteil der aufzunehmenden Radträgerbelastung zu dimensionieren sind.
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Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die elastische Anbindung des Niveauaktuators 4 an den Fahrzeugaufbau 1 ein nur geringe oder geringe und progressiv ansteigende Steifigkeit auf, um die resultierende Hubsteifigkeit nur so gering zu erhöhen, dass die erste Eigenfrequenz der Aufbaumasse beladungsunabhängig konstant bleibt.
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Es ist auch möglich, die gesamte Radträgerbelastung auf die Torsionsstäbe 9 zu übertragen, wenn auf die Tragfedern 3 verzichtet wird und die Radträger 5 nur eine Radführungsfunktion übernehmen.
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Um die Reibung zwischen dem Koppelelement 10 und den Torsionsstäben 9 möglichst gering zu halten, ist das Koppelelement 10 an den Torsionsstäben 9 vorzugsweise mittels bekannten, nicht dargestellten, wälzgelagerten Linearführungen drehfest und axial verschiebbar angeordnet.
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Aus 2 ergibt sich eine vergrößerte Darstellung des Wankstabilisators gemäß 1 in einer Mittelstellung des Koppelelements 10, in der die Torsionsstäbe 9 gleiche wirksame Längen aufweisen. Das Koppelelement 10 ist zur Vereinfachung der Darstellung als ein die Torsionsstäbe 9 umgreifendes, drehsteifes Rohr dargestellt, das an seinen Enden mittels wälzgelagerten Linearführungen 16 drehfest mit den Torsionsstäben 9 verbunden ist. Der Niveauaktuator 4 ist als ringförmiger, hydraulischer oder elektrischer Schwenkmotor schematisch dargestellt, der beispielsweise über eine ringförmige Gummischerfeder 2 mit dem Koppelelement 10 verbunden ist.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, lässt sich das Koppelelement 10 in dem ringförmigen Federelement 2 axial verschieben, während dieses ringförmige Federelement 2 und der Niveauaktuator 4 bezüglich des Fahrzeugaufbaus 1 feststehend angeordnet sind. 3 zeigt auch, wie sich die wirksame Länge des linken Torsionsstabs 9 durch Annäherung der linken Linearführung 16 an die Lagerstellung 8 verkürzt und die wirksame Länge des rechten Torsionsstabes 9 durch Vergrößerung des Abstandes der Linearführung 16 von der Lagerstelle 8 vergrößert hat. Dadurch erhöht sich die Torsionssteifigkeit des linken Torsionsstabes 9, während sich die Torsionssteifigkeit des rechten Torsionsstabes 9 entsprechend verringert und die bereits mit Bezug auf die 1 beschriebenen Wirkungen hinsichtlich der Wankstabilisierung eintreten.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 dadurch, dass die Feder 2 und der Niveauaktuator 4 mit dem Koppelelement 10 fest verbunden sind und in einer geeigneten, drehsteifen Führung 17 am Fahrzeugaufbau 1 zusammen mit dem Koppelelement 10 axial verschiebbar angeordnet sind.
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Während bei der Ausführungsform gemäß den 2 und 3 die Drehsteifigkeit des Koppelelements 10 in den Wankausgleich eingeht, auch wenn die Torsionssteifigkeit des Koppelelements 10 aus einem Rohr größeren Durchmessers erheblich größer ist als die Torsionsstreifigkeit der Torsionsstäbe 9, so lässt sich gemäß 4 der Einfluss der Torsionssteifigkeit des Koppelelements 10 gleichmäßig auf die Torsionsstäbe 9 in jeder Axialstellung des Koppelelements 10 konstant halten, da sich die wirksame Länge des Koppelelements 10 bei einer Axialverschiebung nicht verändert.
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Die Ausführungsform gemäß 5 zeigt zwei parallel angeordnete Torsionsstäbe 14, deren wirksamen Längen gegenüber den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 4 dadurch annähernd verdoppelt sind. In Abwandlung gegenüber den 1 bis 4 ist jeder Torsionsstab 9 in einem eigenen Koppelelement 15 geführt, die sich mittels an jedem Koppelelement 15 angreifenden, unabhängigen Wankaktuatoren 11 unabhängig voneinander betätigen lassen. Auf diese Weise ist es möglich, die Radträgerbelastung, die von den Torsionsstäben 14 aufgenommen wird, in Abhängigkeit vom Fahrzustand zu verändern, beispielsweise den von den Torsionsstäben aufgenommenen Lastanteil durch Verkürzung der wirksamen Länge der beiden Torsionsstäbe 14 und die Federsteifigkeit des Systems aus den Torsionsstäben 14 und den Federn 3 zu erhöhen und umgekehrt.
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Selbstverständlich ist es auch bei dieser Ausführungsform gemäß 5 möglich, die Koppelelemente 15 drehfest miteinander zu verbinden und durch nur einen Wankaktuator 11 zu betätigen. In diesem Fall ist die Wirkung des Torsionswankstabilisators die gleiche wie bezüglich der 1 bis 4 beschrieben, jedoch ist die wirksame Länge dieser Torsionsstäbe 14 erheblich größer, als die gemäß der Ausführungsform gemäß 1 bis 4, wodurch sich eine größere Freiheit in der Bemessung der Torsionsstäbe 14 ergibt.
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Der erfindungsgemäße Torsionswankstabilisator erlaubt es, auf einfache Weise den Fahrzeugaufbau anzuheben und abzusenken. Dabei kann die tiefste mögliche Niveaulage unterhalb derer liegen, die sich aufgrund der statischen Einfederung der Aufbaufedern ergibt, wenn der Hub des Niveauaktuators 4 größer als die Einfederungslänge der Feder 2 ist bzw. wenn der Niveauaktuator 4 direkt am Fahrzeugaufbau 1 ohne elastische Anbindung angelenkt ist.
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Der Niveauaktuator 4 kann an sich beliebig am Fahrzeug angeordnet sein. Er ist bei entsprechend angepasster Konstruktion sowohl koaxial, achsparallel oder senkrecht zur Stabilisatorlängsachse montierbar.
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Das Wanken des Fahrzeugaufbaus 1, insbesondere bei Kurvenfahrt, lässt sich vermindern, wobei die Wankmomentabstützungen zwischen der Vorder- und Hinterachse eines Fahrzeuges im Sinne eines bestimmten Eigenlenkverhaltens veränderbar sind. Der Leistungsbedarf für die Betätigung des erfindungsgemäßen Torsionswankstabilisators ist gegenüber den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen vermindert, da der Wankausgleich direkt durch eine axiale Verschiebung des Koppelelements 15 ohne Umwandlung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung sowie umgekehrt erfolgt, und durch die axiale Verschiebung des Koppelelements ein vorhandenes Torsionsmoment lediglich auf die beiden Stabilisatorhälften einer Achse aufgeteilt wird.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass eine Veränderung der Torsionssteifigkeit der Torsionsstäbe mittels gesteuert veränderbarer Werkstoffeigenschaften derselben erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugaufbau
- 2
- Feder
- 3
- Tragfedern
- 4
- Niveauaktuator
- 5
- Radträger
- 6
- Räder
- 7
- Pendelstützen
- 8
- Lagerstellen
- 9
- Torsionsstäbe
- 10
- Koppelelement
- 11
- Wankaktuator
- 13
- Abgewinkelte Enden
- 14
- Torsionsstäbe
- 15
- Koppelelement
- 16
- Wälzgelagerte Linearführungen
- 17
- Führung am Fahrzeugaufbau
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008030361 A1 [0002, 0003]
- DE 102007038264 B4 [0005]
- DE 102004030466 A1 [0007]
