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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stabilisator für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 197 44 732 A1 ist ein Drehstabilisator bekannt, bei dem jeweils ein an einem Drehstab abgewinkelt angeordneter Stabilisatorarm über ein Drehgelenk an ein Verbindungsgestänge angebunden ist. Das Verbindungsgestänge ist einteilig bzw. einstückig ausgebildet und über ein weiteres Drehgelenk an eine Dämpfer-Bauteilgruppe angebunden. Dabei sind die Drehgelenke mit Gummi- und/oder Metall-Lagerbuchsen ausgestattet und das Verbindungsgestänge ist im Bereich der durch die Endwindungen der Tragfedern der Dämpfer-Bauteilgruppe umgrenzten Auflagefläche mit den Lenkern verbunden.
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Nachteilig an derzeit üblichen Stabilisatoren ist die Art der Übertragung von Kräften durch den Stabilisator auf die entsprechende Dämpfer-Bauteilgruppe. Aufgrund der derzeit üblichen Kraftübertragung können durch den Stabilisator Querkräfte an der Dämpfer-Bauteilgruppe angreifen, die zu erhöhter Reibung und demzufolge zu einem erhöhten Verschleiß innerhalb der Dämpfer-Bauteilgruppe führen können. Dadurch sind die Wartungskosten erhöht, und der Fahrkomfort aufgrund des Ansprechverhaltens der Dämpfer-Bauteilgruppe verschlechtert.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen derartigen Stabilisator eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine Reduktion der an der Dämpfer-Bauteilgruppe auftretenden und durch den Stabilisator übertragenen Querkräfte auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Stabilisator für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest einen an einem Drehstab endständig, insbesondere abgewinkelt zum Drehstab angeordneten Stabilisatorarm und ein an dem Stabilisatorarm angebundenes Verbindungsgestänge mit einem zweiteiligen Verbindungsgestänge auszustatten, das zwei über ein Gestänge-Gelenk miteinander und um eine Gestänge-Drehachse verdrehbar verbundene Gestängeabschnitte aufweist, wobei der Stabilisator-Gestängeabschnitt über ein Stabilisator-Gelenk und um zumindest eine Stabilisator-Drehachse verdrehbar mit dem Stabilisatorarm verbunden ist und wobei der Dämpfer-Gestängeabschnitt über ein Dämpfer-Gelenk an einer Dämpfer-Bauteilgruppe angebunden ist.
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Durch die zweiteilige Ausbildung des Verbindungsgestänges mit einem Gestänge-Gelenk kann die am Dämpfer-Gelenk und über den Stabilisator übertragene Kraft in ihrer Wirkrichtung durch die Lage des Gestänge-Gelenks innerhalb des Verbindungsgestänges beeinflusst werden. Somit ist die Kraftwirklinie nicht mehr an das Stabilisator-Gelenk gekoppelt und die an dem Dämpfer-Gelenk angreifende Kraft kann hinsichtlich ihrer Kraftwirklinie so gestaltet werden, dass die in die Dämpfer-Bauteilgruppe eingeleiteten Kräfte hinsichtlich auftretender Querkräfte zumindest reduziert sind. Vorteilhaft kann in vorbestimmten Fahrsituationen eine mögliche auftretende Querkraft sogar eliminiert werden. Dies führt zu einer Verminderung der Reibung und zur Reduzierung des Verschleißes in der Dämpfer-Bauteilgruppe. Des Weiteren wirkt sich die Reduktion solcher Querkräfte positiv auf den Fahrkomfort aus und das Ansprechverhalten der Dämpfer-Bauteilgruppe kann vorteilhaft verbessert werden.
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Ein solcher Stabilisator ist aus zumindest einem Drehstab aufgebaut, an den abgewinkelt zumindest ein Stabilisatorarm angebunden ist. Dabei wirkt der Stabilisatorarm als Hebel, der die Kraft in Form von Drehmomenten überträgt. Ist der Stabilisator zweiteilig ausgebildet, so können zwei Drehstäbe miteinander verbunden sein, die jeweils einen Stabilisatorarm aufweisen. Bei einer einteiligen Ausbildung des Stabilisators ist ein Drehstab vorhanden, der jeweils endständig mit einem abgewinkelten Stabilisatorarm ausgestattet ist. Der Stabilisator ist über ein Verbindungsgestänge an eine Dämpfer-Bauteilgruppe, an einem Querlenker oder dergleichen angebunden. Die Anbindung wird üblicherweise mittels Gelenken vorgenommen.
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Durch den Stabilisator wird dem übermäßigen Wanken der Karosserie entgegengewirkt. Dies gelingt durch eine Kraftverlagerung von dem höher belasteten Federelement zu dem niedriger belasteten. Wird somit nur ein Rad belastet, so wird der Aufbau zum Einen durch das tragende Federelement des belasteten Rades abgestützt und zum Anderen durch den Stabilisator, welcher die Kraft auf das Federelement der unbelasteten Seite verlagert. Somit wird das Federelement des ursprünglich belasteten Rades entlastet und das Federelement des nicht belasteten Rades belastet, wodurch die Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus reduziert wird. In anderen Worten wird beim Anheben eines Rades über die Verdrehung des Stabilisators das andere Rad ebenfalls angehoben und beim Absenken ebenso abgesenkt. Beim gleichzeitigen Anheben oder Absenken beider über einen Stabilisator verbundener Räder tritt der Stabilisator nicht in Aktion.
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Der Drehstab, insbesondere in einteiliger Ausführungsform, ist drehbar an der Karosserie angeordnet. Im Falle eines Stabilisators, der jeweils die Vorderräder oder die Hinterräder miteinander verbindet, ist der Drehstab somit im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerachse angeordnet. Bei einer zweiteiligen Ausbildung des Drehstabes kann zwischen den beiden Drehstäben ein Motor angeordnet sein, mittels dem die durch den Stabilisator übertragene Kraftwirkung verändert werden kann, indem durch den Motor die zwei Drehstäbe zueinander verdreht werden können.
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Dabei ist unter der Fahrzeugquerachse diejenige Richtung zu verstehen, die parallel zu der Vorder- oder Hinterachse verläuft, während die Fahrzeuglängsachse diejenige Richtung angibt, die rechtwinklig zur Fahrzeugquerachse steht und in Längsrichtung des Fahrzeuges verläuft. Die Fahrzeughochachse ist diejenige Achse, die sowohl zur Fahrzeugquerachse als auch zur Fahrzeuglängsachse rechtwinklig angeordnet ist.
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Die Dämpfer-Bauteilgruppe kann als Kolben-Zylindersystem ausgebildet sein und pneumatisch oder hydraulisch dämpfen. Des Weiteren ist auch Dämpfung über Federn möglich oder eine Kombination aus verschiedenen Dämpfungsarten. Des Weiteren kann die Dämpfer-Bauteilgruppe auch als Aktivdämpfer ausgebildet sein.
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Das Verbindungsgestänge ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet und weist ein Gestänge-Gelenk auf, mittels dessen zwei Gestängeabschnitte um eine Gestänge-Drehachse zueinander verdrehbar sind. Dabei kann das Gestänge-Gelenk so innerhalb des Verbindungsgestänges angeordnet sein, dass sich eine vorteilhafte Reduktion von an der Dämpfer-Bauteilgruppe auftretenden Querkräften erreichen lässt.
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Das Stabilisator-Gelenk und das Gestänge-Gelenk sind bevorzugt als Drehgelenk ausgebildet, während ein Kugelgelenk als Dämpfer-Gelenk bevorzugt ist.
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Die Stabilisator-Drehachse und die Gestänge-Drehachse sind so zueinander angeordnet, dass sie nicht parallel zueinander stehen. Dadurch sind die translatorischen Freiheitsgrade im Dämpfer-Gelenk erhöht, weil durch das Gestänge-Gelenk die Kraftwirklinie von der Stabilisator-Drehachse entkoppelt ist. Aufgrund dessen kann vorteilhaft die Kraftwirklinie von der an dem Dämpfer-Gelenk angreifenden Kraft so konstruktiv gestaltet werden, dass die auf die Dämpfer-Bauteilgruppe wirkenden Querkräfte verringert sind, ohne dass es zu Kollisionen zwischen Bauteilen der Lenkung, der Dämpfung und/oder des Stabilisators kommt.
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Somit sind in einer derartigen Ausbildung des Stabilisators zusätzlich zu den rotatorischen Freiheitsgraden des Drehstabes auch translatorische Bewegungen möglich, die je nach Anordnung der Drehachsen auf Ebenen oder gekrümmten Flächen liegen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Stabilisator wirkt die durch den Stabilisator übertragene Kraft am Dämpfer-Gelenk in der Ebene, die durch die Gestänge-Drehachse des Gestänge-Gelenks und durch das Dämpfer-Gelenk aufgespannt wird. Zusätzlich dazu liegt die Kraftwirklinie auf einer Ebene, die durch die Stabilisator-Drehachse des Stabilisators-Gelenks und durch das Dämpfer-Gelenk aufgespannt wird. Die tatsächliche Kraftwirklinie, der Kraft die an dem Dämpfer-Gelenk angreift, ist somit eine Schnittgerade zwischen den beiden beschriebenen Ebenen. Durch Verschieben des Gestänge-Gelenks innerhalb des Verbindungsgestänges ist es somit möglich, die Kraftwirklinie in vorbestimmten Fahrsituationen so anzuordnen, dass an der Dämpfer-Bauteilgruppe angreifende Querkräfte eliminiert oder doch zumindest reduziert sind.
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Je nach Fahrsituation kann sich natürlich die Kraftwirklinie in ihrer Lage verändern. Deshalb kann die Lage des Gestänge-Gelenks derart optimiert werden, dass in den gewünschten und vorbestimmten Fahrsituationen die Querkräfte insgesamt reduziert sind. Dabei kann berücksichtigt werden, dass bestimmte Fahrsituationen häufiger auftauchen, während andere Fahrsituationen nur sehr selten auftreten. Dementsprechend wird eine Optimierung der Lage des Gestänge-Gelenks unter Berücksichtigung auch der Häufigkeit bestimmter, auftretender Fahrsituationen vorgenommen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gestänge-Drehachse im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse orientiert und/oder die Stabilisator-Drehachse im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerachse.
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Im Falle der Ausbildung des Gestänge-Gelenks und des Stabilisator-Gelenks als Drehgelenk ist bevorzugt der Stabilisator-Gestängeabschnitt an beiden Seiten mit einer Lagergabel ausgestattet. In der jeweiligen Lagergabel wird sowohl der jeweilige Stabilisatorarm als auch der jeweilige Dämpfer-Gestängeabschnitt mittels eines Lagerzapfens drehbar gelagert.
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Beide Gabelschenkel der Lagergabel dienen als Lagerstellen und können mit einer Beschichtung, einer Gleitbuchse oder einem Wälzlager ausgeführt werden. Als Lagerachse dient der Lagerzapfen, welcher bei Gleitlagerung mit einer Beschichtung zur Verschleiß- und Reibungsreduzierung ausgeführt werden kann. Dabei kann die Lagerstelle des eines Gabelschenkels einen größeren Durchmesser aufweisen als die Lagerstelle des anderen Gabelschenkels. Dadurch lassen sich aufgrund der Lastverteilung die jeweiligen Flächenpressungen reduzieren. Der Lagerzapfen wird dabei bevorzugt in den Stabilisatorarm bzw. den Gestängeabschnitt ohne Lagergabel eingeschraubt.
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Ebenfalls ist es möglich, den Lagerzapfen mit Gleitbuchsen zu versehen, die als Axiallager und Abstandshalter dienen. Es ist ebenso denkbar, die Lagerbuchsen mit dem Lagerzapfen einstückig auszubilden.
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Bevorzugt sind die beiden Drehachsen und das Dämpfer-Gelenk in Einbaulage so zueinander orientiert sind, dass die am Dämpfer-Gelenk angreifende und durch den Stabilisator übertragene Kraft in vorbestimmten Fahrsituationen eine Querkraftkomponente rechtwinklig zu einer Dämpfungsrichtung aufweist, die maximal 20% der übertragenen Kraft beträgt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 einen Ausschnitt eines Stabilisators in Einbaulage zu einer Dämpfer-Bauteilgruppe,
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2 eine mögliche Ausführungsform eines Gestänge-Gelenks oder eines Stabilisator-Gelenks.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Stabilisators 1 in Anbindung an eine Dämpfer-Bauteilgruppe 2 dargestellt. Dabei weist der Stabilisator 1 einen Drehstab 3 auf, der mit einem abgewinkelten Stabilisatorarm 4 ausgestattet ist. Der Stabilisatorarm 4 ist mittels eines Verbindungsgestänges 5 an die Dämpfer-Bauteilgruppe 2 angebunden.
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Das Verbindungsgestänge 5 ist zweiteilig aus zwei Gestängeabschnitten 6, 7 ausgebildet, wobei die beiden Gestängeabschnitte 6, 7 über ein Gestänge-Gelenk 8 drehbar miteinander verbunden sind. Der Stabilisator-Gestängeabschnitt 6 ist über ein Stabilisator-Gelenk 9 mit dem Stabilisatorarm 4 verbunden. Der Dämpfer-Gestängeabschnitt 7 ist über ein, insbesondere als Kugelgelenk ausgebildetes, Dämpfer-Gelenk 10 an die Dämpfer-Bauteilgruppe 2 angebunden. Bevorzugt ist die Gestänge-Drehachse 11 des Gestänge-Gelenks 8 parallel zur Fahrzeuglängsachse orientiert. Die Stabilisator-Drehachse 12 des Stabilisator-Gelenks 9 ist dabei bevorzugt parallel zur Fahrzeugquerachse angeordnet. Somit sind beide Drehachsen 11, 12 nicht parallel zueinander angeordnet und sie schneiden sich ebenfalls nicht.
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Bevorzugt ist der Stabilisator-Gestängeabschnitt 6 beidseitig endständig mit einer Lagergabel 13, 13' ausgestattet, an die über ein in 1 nicht gezeigten Lagerzapfen jeweils der Stabilisatorarm 4 bzw. der Dämpfer-Gestängeabschnitt 7 drehbar angebunden und gelagert werden kann.
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Das in 2 gezeigte Gelenk kann eine bevorzugte Ausführungsform für das Gestänge-Gelenk 8 oder für das Stabilisator-Gelenk 9 darstellen. Die Lagergabel 13, 13' weist dabei zwei Gabelschenkel 14, 14' auf, die beide als Lagerstelle 15, 15' oder als Lagersitz 15, 15' dienen. Die Lagersitze 15, 15' können jeweils ein Gleit- oder Wälzlager beinhalten. Die Gelenkachse bzw. die Drehachse 11 wird durch einen Lagerzapfen 16 ausgeführt, der in den Stabilisatorarm 4 oder den Dämpfer-Gestängeabschnitt 7 eingeschraubt wird.
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Vorteilhaft ist aufgrund der unterschiedlichen Lastverteilung die Lagerstelle 15 vom Durchmesser größer ausgestaltet als die Lagerstelle 15'. Dadurch lässt sich zum einen die Flächepressung im Bereich des Lager 15 reduzieren und zum anderen ist das Einsetzen und Einschrauben des Lagerzapfens 16 in das Innengewinde der Bauteile 4 oder 7 über die Lagerstelle 15 erleichtert. Ebenfalls wird der Durchmesser des Lagerzapfens 16 von der Lagerstelle 15' über das Gewinde in dem jeweiligen Bauteil 4 oder 7 zu der Lagerstelle 15 in mindestens zwei Stufen erhöht, um die Montierbarkeit zu gewährleisten. Axial werden die Gelenke dabei durch Anlaufscheiben oder Axialwälzlager zwischen den Gabelschenkeln des Dämpfer-Gestängeabschnitts 6 und dem Stabilisatorarm 4 bzw. den Gabelschenkeln und dem Dämpfer-Gestängeabschnitt 7 in Position gehalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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