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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft mechanische Gestänge zur Reduzierung der Seitenneigung und Achsträgerdrehung.
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2. Stand der Technik
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Aufhängungssysteme dienen dazu, die gefederten Massen des Fahrzeugs von den ungefederten Massen, die Rad- und Achseinheiten umfassen, zu isolieren. Stoßbelastungen und Schwingungen werden durch Federn und Dämpfer reduziert. Mechanische Gestänge können dazu dienen, die Stabilität, das Lenkverhalten und die allgemeinen Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern.
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Ein Querstabilisator oder Drehstab hat eine dämpfende und die Konstruktion abstützende Funktion, wodurch die Tendenz der Fahrzeugkarosserie, sich in einer scharten Kurve um eine Längsachse zu neigen oder zu drehen, reduziert wird. In einer scharten Kurve tendiert eine Fahrzeugkarosserie dazu, sich zur Kurvenaußenseite hin zu neigen, wobei die kurvenäußere Seite des Autos auf die Straße gedrückt wird und der kurveninnere Teil des Autos dazu tendiert, sich anzuheben. Ein Auto kann sich um 10° bis 30° zum Kurvenäußeren hin neigen. Eine Neigung ist unerwünscht, weil dadurch mehr Gewicht auf die äußeren Reifen und weniger Gewicht auf die inneren Reifen einwirkt, wodurch die Traktion verringert wird. Eine Neigung beeinträchtigt auch das Lenkverhalten.
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Wenn ein Querstabilisator in einem Fahrzeug vorgesehen ist und das Fahrzeug in eine Kurve hineinfährt, wird das Aufhängungselement auf der Kurvenaußenseite nach oben geschoben, und der Arm des Stabilisators wird ebenfalls nach oben geschoben, so dass eine Drehbeanspruchung auf die Strebe einwirkt. Die Drehbeanspruchung bewegt den Arm auf der Kurveninnenseite des Fahrzeugs, wodurch auch die Aufhängung auf der anderen Seite des Fahrzeugs zusammengedrückt wird. Im Idealfall bleibt die Fahrzeugkarosserie während der gesamten Kurvenfahrt in einem relativ ungeneigten Zustand. Die Enden des Querstabilisators sind normalerweise mittels eines Koppelglieds mit der Aufhängung verbunden. Wenn ein Querstabilisator zu robust ist, führt dies zu einem Verlust an Unabhängigkeit zwischen den Aufhängungselementen auf gegenüberliegenden Seiten des Autos. Wenn beispielsweise ein Rad auf eine Bodenunebenheit trifft und der Querstabilisator zu robust ist, überträgt der Querstabilisator die Unebenheit auf die andere Seite des Autos, wodurch der Fahrkomfort verringert wird.
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Querstabilisatoren beinhalten im Allgemeinen eine Stange, die sich seitlich über ein Fahrzeug erstreckt, wobei sich Arme auf beiden Seiten befinden, die durch Koppelglieder an der Vorderradaufhängung auf beiden Seiten des Fahrzeugs befestigt sind. Die Stange ist im Allgemeinen vor der Hinterradaufhängung mit Koppelgliedern und Buchsen befestigt, die eine Drehung der Stange zulassen. Koppelglieder, die an den Armen des Querstabilisators gesichert sind, tendieren dazu, eine Längsbewegung zwischen den zwei Armen des Stabilisators auszugleichen und zu verhindern, dass der Querstabilisator wie eine Aufhängungsstrebe wirkt.
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In Fahrzeugen, die ein hohes Drehmoment erzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwagen und Hochleistungspersonenkraftwagen, können Aufhängungsstreben verwendet werden, um die Tendenz des Differenzials zum Anheben zu verringern, wenn eine hohe Drehmomentbelastung durch eine Antriebswelle des Fahrzeugs auf das Differenzial und die Hinterachse ausgeübt wird. Es sind an einem hinteren Achsträger montierte Aufhängungsstreben entwickelt worden, die sich in einer Vorwärtsrichtung parallel zur Antriebswelle erstrecken. Die Aufhängungsstrebe wirkt wie eine Bremse, die einem Aufziehen der Achse und des Differenzials aufgrund hoher Drehmomentbelastungen entgegenwirkt. Aufhängungsstreben sind im Allgemeinen als zwei separate Stangen ausgeführt, die zwischen dem Achsträger und am Umfang des Fahrzeugs gesichert sind.
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Ein weiteres erwünschtes Merkmal eines Aufhängungssystems ist elastisches Untersteuern. Elastisches Untersteuern tritt ein, wenn von einem Kurveninneren aus eine Kraft auf ein Fahrzeug einwirkt, wodurch vorzugsweise ein äußerer Reifen dazu veranlasst wird, in den Seitenführungsradius hineinzusteuern, um so das Fahrzeug in einer Kurve zu stabilisieren. Querstabilisatoren nach dem Stand der Technik bewirken im Allgemeinen kein verbessertes elastisches Untersteuern.
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Es besteht ein Bedarf an einem Aufhängungssystem, das die Neigung und das Aufziehen verringert und auch das elastische Untersteuern verbessert, ohne dass zusätzliche Teile vorgesehen werden müssen oder sich die Kosten der Fahrzeugaufhängung erhöhen.
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KURZE DARSTELLUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird eine Querstabilisator/Aufhängungsstrebe-Kombination für ein Fahrzeug bereitgestellt. Ein Stabilisator mit rechten und linken Armen sowie mit einem Zwischenabschnitt stellt die kombinierte Funktion eines Querstabilisators und einer Aufhängungsstrebe bereit. Der Stabilisator beinhaltet einen Zwischenabschnitt sowie rechte und linke Arme, die sich im Allgemeinen in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Die Arme des Stabilisators sind ohne eingreifende Koppelglieder direkt durch Buchsen oder Kugelgelenke am Fahrgestell des Fahrzeugs gesichert.
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Durch den Wegfall der Koppelglieder und die direkte Verbindung der Stabilisatorarme mit dem Fahrgestell kann eine Achsträgerdrehung oder ein Aufziehen verhindert werden, ohne einen separaten Satz Aufhängungsstreben vorsehen zu müssen.
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Die Querstabilisator/Aufhängungsstrebe-Kombination kann mit D-Blöcken oder Buchsen vorgesehen werden, die den Stabilisator an einem Achsträger sichern und auch für ein elastisches Untersteuern sorgen, was zur Folge hat, dass der äußere Reifen in den Seitenführungsradius hineinsteuert, um das Fahrzeug in einer Kurve zu stabilisieren.
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Diese und andere Merkmale der in dieser Anmeldung beschriebenen Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination werden durch die beiliegenden Zeichnungen und die nachstehende ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen verdeutlicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine fragmentarische perspektivische Vorder-/Seitenansicht einer hinteren Aufhängung mit der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination;
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2 ist eine seitliche Aufrissansicht der in 1 gezeigten Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination;
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3 ist eine Draufsichtdarstellung der in 1 gezeigten Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination;
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4 ist eine Draufsichtdarstellung einer alternativen Ausführungsform der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination für eine Verwendung mit einer Hinterachse, wobei die Kombination oberhalb der Achse und des Differenzials am Fahrzeug gesichert und für eine Verwendung mit der mit Blattfedern ausgestatteten Aufhängung vorgesehen ist, wobei die Federn oberhalb des hinteren Achsträgers montiert sind;
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5 ist eine andere alternative Ausführungsform, in der die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination an dem am Fahrgestell des Fahrzeugs gesicherten Zwischen- oder Querabschnitt gesichert ist, wobei die rechten und linken Arme der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination am hinteren Achsträger befestigt sind; und
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6 ist eine seitliche perspektivische Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination mit rechten und linken Armen, die an Buchsen in Konsolenblicken befestigt sind, die zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem hinteren Achsträger befestigt sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 zeigt ein allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnetes hinteres Aufhängungssystem, wobei das Fahrzeug und verschiedene Komponenten nicht dargestellt sind, um diejenigen Bauteile des Aufhängungssystems 10, die für die dargestellte Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 maßgeblich sind, besser sichtbar zu machen. Die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 ist an einem hinteren Achsträger 16 befestigt. Dämpfer 18, oder Stoßdämpfer, sind zwischen dem hinteren Achsträger 16 und der Karosserie des (nicht dargestellten) Fahrzeugs gesichert. Ein Differenzial 20 ist am Achsträger 16 vorgesehen. Drehmoment wird durch eine (nicht dargestellte) Antriebswelle auf das Differenzial 20 übertragen. Blattfedern 22 sind auf gegenüberliegenden Seiten des hinteren Aufhängungssystems 10 vorgesehen. Der hintere Achsträger 16 in 1 ist in einer unterbauten Anordnung dargestellt, wobei sich die hintere Achse 16 unterhalb der Blattfedern 22 befindet. Eine Rahmenschiene 24 ist teilweise in 1 dargestellt. Es versteht sich, dass die Rahmenschiene 24 Teil des ansonsten nicht gezeigten Fahrgestells des Fahrzeugs ist. Die in Vorderrichtung des Fahrzuegs weisende Rahmenschiene 24 kann eine integrale Rahmenschiene sein, die Teil eines Fahrzeugs mit selbsttragender Karosserie (links in 2) ist. Blattfederkonsolen 26 sind vorgesehen, um die hinteren Enden der Blattfedern 22 am hinteren Fahrzeugfahrgestell oder -rahmen zu sichern (rechts in 2). Ein Rad 28 ist an beiden Seiten des hinteren Achsträgers 16 dargestellt, wobei am rechten Rad 28 ein Reifen 30 dargestellt ist. Der Reifen auf der linken Seite des Fahrzeugs ist nicht dargestellt, um die anderen Teile des Aufhängungssystems 10 deutlicher zeigen zu können.
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Die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 beinhaltet einen Zwischenabschnitt 32, oder einen Querabschnitt, der sich zwischen einem rechten Arm 34 und einem linken Arm 36 erstreckt. Eine Buchse 40, vorzugsweise eine D-Buchse, ist vorgesehen, um den Zwischenabschnitt 32 der Aufhängungssstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 am hinteren Achsträger 16 zu sichern. Ein Paar Buchsen 40 sind an oder nahe der Schnittstelle der Arme 34, 36 und des Zwischenabschnitts 32 vorgesehen. Buchsen 42 sind an den Enden der Arme 34 und 36 in einem beabstandeten Verhältnis zum Zwischenabschnitt 32 vorgesehen. Die Arme 34 und 36 sind durch die Buchsen 42 direkt mit den Rahmenschienen 24 verbunden. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass die Enden der Arme 34 und 36 nicht mit Koppelgliedern verbunden sind, die herkömmlicherweise dazu dienen, einen Querstabilisator mit einem Fahrzeugfahrgestell zu verbinden. Durch den Wegfall der für herkömmliche Querstabilisatoren verwendeten Koppelglieder können die kombinierten Funktionen eines Querstabilisators und einer Aufhängungsstrebe dank dieser einzigartigen Montageanordnung für die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 bereitgestellt werden.
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In 2 ist das in 1 gezeigte hintere Aufhängungssystem mit der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 in einer schematischen Seitenaufrissansicht dargestellt. In 2 ist der hintere Achsträger 16 nicht dargestellt, um die hintere Achse 44 in ihrer Erstreckung vom Differenzial 20 deutlicher zeigen zu können. Dämpfer 18 sind vorgesehen, die sich von der hinteren Achse 44 aus erstrecken, wobei einer der Dämpfer in einer Vorwärtsrichtung geneigt und der andere Dämpfer 18 rückwärts geneigt angeordnet ist. Die Achse befindet sich unterhalb der Blattfedern 22, die von den Achskonsolen 26 abgestützt werden. Die Buchse 42 verbindet, wie dargestellt, den rechten Arm 34 mit der Rahmenschiene 24. Der Zwischenabschnitt 32 der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 erstreckt sich, wie gezeigt, unterhalb des Differenzials 20. Die Buchse 40 verbindet den Zwischenabschnitt 32 mit dem hinteren Achsträger 16 (in 2 nicht dargestellt).
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Wie aus 3 erkennbar, ist die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 mit ihren Armen 34 und 36 mit einer Rahmenschiene 24 verbunden, die sich in einer Querorientierung im Verhältnis zum Fahrzeug erstreckt. Die Enden der Arme 34 und 36 sind durch Buchsen 42 an der Rahmenschiene 24 gesichert. Die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 ist am hinteren Achsträger 16 durch die Buchsen 40 gesichert. Die Buchsen 40 befinden sich an der Schnittstelle des Zwischenabschnitts 32 und der rechten und linken Arme 34 und 36. Der Zwischenabschnitt 32 erstreckt sich unterhalb des Differenzials 20. Diese Ausführungsform ist für eine Verwendung mit einer hinteren Achse 16 vorgesehen, die sich unterhalb der Blattfedern befindet (in 3 nicht gezeigt).
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 12 am hinteren Achsträger 16 durch Buchsen 40 gesichert ist, wobei sich der Zwischenabschnitt 32 oberhalb des Differenzials erstreckt. Diese Ausführungsform ist für eine Verwendung mit der hinteren Achse 16 vorgesehen, die sich über den Blattfedern befindet (in 4 nicht gezeigt). Die rechten und linken Arme 34 und 36 sind an Kugelgelenken 46 gesichert, die die Arme 34 und 36 am Rahmenelement 24 sichern.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 48, wobei der Zwischenabschnitt 50, oder der Querabschnitt, an einem sich quer erstreckenden Rahmenträger 52 gesichert ist. Der sich quer erstreckende Rahmenträger 52 ist in der dargestellten Ausführungsform zwischen parallelen Rahmenschienen 54 gesichert. Die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 48 beinhaltet einen rechten Arm 58 und einen linken Arm 60. Der rechte Arm 58 und der linke Arm 60 sind an einem hinteren Achsträger 62 befestigt. Ein Paar Buchsen 64 sind an gegenüberliegenden Seiten eines Differenzials 66 vorgesehen. Die Buchsen 64 sichern den rechten Arm 58 und den linken Arm 60 am hinteren Achsträger 62 zwischen dem Differenzial 66 und den Reifen 70. In dieser Ausführungsform können die stabilisierenden und der Drehung entgegenwirkenden Funktionen von der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 48 erfüllt werden.
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6 zeigt eine noch andere Ausführungsform einer Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 72. Ein Aufhängungsstrebensystem 74 ist in 6 dargestellt. Die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 72 beinhaltet einen Querabschnitt 76, einen rechten Arm 78 und einen linken Arm 80. Gegossene Konsolenblöcke 82 sind vorgesehen, die den rechten Arm 78 und den linken Arm 80 an (nicht dargestellten) Buchsen aufnehmen. Die D-Buchsen 84 sind am Querabschnitt 76 der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombination 72 gesichert. Die D-Buchsen 84 beinhalten Platten 86, die dazu dienen, den Querabschnitt an einem hinteren Achsträger zu sichern (in 6 nicht dargestellt). Blattfedern 88 erstrecken sich von den Konsolenblöcken 82 aus nach hinten. Federgehänge 90 sind vorgesehen, um die kurzen Blattfederabschnitte abzustützen. Eine hintere Federmontagekonsole 92 ist vorgesehen, um die hinteren Enden der Blattfedern 88 abzustützen. Eine Achsstütze 94 ist vorgesehen, um die (nicht dargestellte) Achse unterhalb der Blattfedern 88 abzustützen.
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Wie aus den 3–5 ersichtlich (der untere Bildrand weist zum hinteren Fahrzeugende), sind die Arme 34, 36 sowie 58, 60 vom jeweiligen Zwischenabschnitt 32, 50 aus seitlich schrägliegend nach außen angeordnet. Überraschenderweise hat die schrägliegende Anordnung der Arme, verglichen mit herkömmlichen Querstabilisatorausführungen, die über Laschenverbindungen (drop links) mit dem Fahrgestell verbunden sind, ein verbessertes elastisches Untersteuern zur Folge. Wenn die Arme nicht schrägliegend nach außen vorgesehen sind, verringert sich der Grad des elastischen Untersteuerns.
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Die Buchsen 40, 56 und 84 können Greifmerkmale, wie beispielsweise zusammenwirkende Rippen, beinhalten, die durch Verzahnung mit der Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombinationen 12, 48 und 72 einen erhöhten Drehwiderstand bzw Zusammenhalt der D-Blöcke bewirken, um für ein elastisches Untersteuern zu sorgen. Elastisches Untersteuern wird erzeugt, wenn seitliche Kräfte in einer Kurve auf eine Aufhängung einwirken. Wenn beispielsweise beim Befahren einer Linkskurve eine seitliche Kraft auf ein rechtes Hinterrad einwirkt, wird das Fahrverhalten dadurch verbessert, dass der äußere Reifen dazu veranlasst wird, in die Kurve hineinzusteuern. Elastisches Untersteuern bewirkt eine Stabilisierung des Fahrzeugs in der Kurve. Die D-Buchsen, die verwendet werden, um die Zwischenabschnitte der Stangen am hinteren Achsträger zu sichern, können weiche Buchsen sein. Wenn weiche D-Buchsen oder D-Buchsen in Gleitausführung verwendet werden, ist nicht damit zu rechnen, dass sich der Vorteil des elastischen Untersteuerns im Rahmen dieser Erfindung realisieren lässt.
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Indem keine Laschenverbindungen (drop links) zwischen den Enden der Arme und dem Fahrgestell vorgesehen werden, dienen die Aufhängungsstrebe/Querstabilisator-Kombinationen 12, 48 und 72 auch dazu, die Aufhängungsstrebenfunktion zu erfüllen. Laschenverbindungen, die herkömmlicherweise verwendet werden, um die Enden eines Querstabilisators an einem Fahrgestell zu sichern, tendieren dazu, die Längsbewegung zwischen den zwei Armen auszugleichen und die Arme daran zu hindern, wie eine Aufhängungsstrebe zu funktionieren.
