DE102012009564A1

DE102012009564A1 - Stabilisatorvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012009564A1
Application number: DE102012009564A
Authority: DE
Inventors: Roland Bax
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stabilisatorvorrichtung (10) für ein Fahrzeug (100), aufweisend einen Federkraftstab (20), welcher an seinen beiden Enden (20a, 20b) jeweils einen Hebel (22a, 22b) zur Verbindung mit einer Radaufhängung (110) des Fahrzeugs (100) aufweist, wobei zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement (30) vorgesehen ist, welches einen zur Längsachse (L) des Stabilisatorelementes (30) senkrechten Querschnitt mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen aufweist, wobei das Stabilisatorelement (30) an seinem ersten Ende (30a) am Federkraftstab (20) um die Längsachse (L) drehbar gelagert ist und an seinem zweiten Ende (30b) an einer Lagervorrichtung (120) des Fahrzeugs (100) um die Längsachse (L) drehbar lagerbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stabilisatorvorrichtung für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit wenigstens einer Stabilisatorvorrichtung sowie ein Verfahren zur Veränderung der Federrate einer Stabilisatorvorrichtung eines Fahrzeugs.
Stabilisatorvorrichtungen für Fahrzeuge sind grundsätzlich bekannt. So zeigt zum Beispiel die DE 102 37 439 A1 bereits eine verstellbare Stabilisatorvorrichtung für ein Fahrzeug. Stabilisatoren werden verwendet, um bei wechselseitigem Einfedern zweier Räder einer Achse eine zu starke Neigung des Fahrzeugs zu vermeiden. Je nach Steifigkeit, also je nach Federrate der Stabilisatorvorrichtung wird dementsprechend eine Verschiebung der Kraft zwischen den beiden Radaufhängungen der beiden Räder durchgeführt, so dass ein zu starker Unterschied des wechselseitigen Einfederns vermieden beziehungsweise ausgeglichen wird. Es ist bereits bekannt, dass eine Einstellbarkeit der Federrate der Stabilisatorvorrichtung grundsätzlich von Vorteil ist. So können zum Beispiel durch die Veränderung der Steifigkeit der Stabilisatorvorrichtung unterschiedliche Fahrzeugabstimmungen, zum Beispiel ein Sportmodus oder ein Komfortmodus, zur Verfügung gestellt werden. Bisher ist es bekannt, mit aufwendigen Methoden, wie Elektromotoren im Verlauf des Stabilisators, die Federrate des Stabilisators, insbesondere die Torsionssteifigkeit des Federkraftstabes, zu verändern.
Nachteilhaft ist bei den bekannten Stabilisatorvorrichtungen, dass ein hoher Aufwand für die Veränderung der Federrate der Stabilisatorvorrichtung erforderlich ist. So sind aufwendige und teure konstruktive Maßnahmen notwendig, um die an und für sich einfache Konstruktionsweise der Stabilisatorvorrichtung variabel hinsichtlich der Federrate zu gestalten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei Stabilisatorvorrichtungen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stabilisatorvorrichtung für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einer Stabilisatorvorrichtung sowie ein Verfahren zur Veränderung der Federrate einer Stabilisatorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche in kostengünstiger und einfacher Weise eine Verstellbarkeit der Federrate der Stabilisatorvorrichtung ermöglichen.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Stabilisatorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Eine erfindungsgemäße Stabilisatorvorrichtung für ein Fahrzeug weist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung einen Federkraftstab auf, welcher an seinen beiden Enden jeweils einen Hebel zur Verbindung mit einer Radaufhängung des Fahrzeugs aufweist. In diesem Sinne ist eine Stabilisatorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung grundsätzlich in bekannter Weise ausgebildet und weist im Wesentlichen eine U-förmige Ausbildung des Federkraftstabes mit den beiden angelenkten Hebeln an den beiden Enden auf. Eine erfindungsgemäße Stabilisatorvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement vorgesehen ist. Dieses weist einen zur Längsachse des Stabilisatorelementes senkrechten Querschnitt auf, welcher unterschiedliche Biegesteifigkeit in wenigstens zwei Richtungen besitzt. Darüber hinaus ist das Stabilisatorelement an seinem ersten Ende am Federkraftstab um die Längsachse drehbar gelagert. An seinem zweiten Ende ist das Stabilisatorelement an einer Lagervorrichtung des Fahrzeugs um die Längsachse drehbar lagerbar.
Ein zur Längsachse des Stabilisatorelementes senkrechter Querschnitt mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen ist derart zu verstehen, dass einer Biegung des Stabilisatorelementes um zwei unterschiedliche Achsen, die mit den beiden unterschiedlichen Biegesteifigkeiten korrelieren, ein unterschiedlicher Widerstand entgegengesetzt wird. So kann dieser Querschnitt zum Beispiel durch einen Flachstahl als rechteckiger Querschnitt ausgebildet sein. Erfolgt eine Biegung um eine Achse, welche im Wesentlichen parallel zur längeren Seite des rechteckigen Querschnitts ist, so ist eine geringere Biegesteifigkeit vorhanden, als es bei einer Biegung um eine Biegeachse der Fall ist, welche parallel zur kürzeren Seite des Rechtecks angeordnet ist. Auch sämtliche Anordnungen des Querschnitts zwischen diesen beiden Extremausrichtungen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Biegesteifigkeit. So wird es häufig der Fall sein, dass bei einem zur Längsachse des Stabilisatorelementes senkrechten Querschnitt nicht nur mindestens zwei, sondern eine Vielzahl unterschiedlicher Biegesteifigkeiten in unterschiedlichsten Richtungen vorhanden sind. Durch die Kombination mit einer drehbaren Lagerung am Federkraftstab sowie an der Lagervorrichtung des Fahrzeugs ist es möglich, das Stabilisatorelement um seine Längsachse zur drehen. Aufgrund der Tatsache, dass der Querschnitt des Stabilisatorelementes je nach Ausrichtung zur Biegeachse unterschiedliche Biegesteifigkeiten aufweist, kann durch diese Drehung explizit eine Biegeachse und dementsprechend eine gewünschte Biegesteifigkeit des Stabilisatorelementes ausgewählt werden. Damit wird in kostengünstiger und konstruktiv einfacher Weise eine Verstellung der Federrate der Stabilisatorvorrichtung erreicht.
Dadurch, dass das Stabilisatorelement an seinem ersten Ende am Federkraftstab drehbar gelagert ist und an seinem anderen Ende in einer Lagervorrichtung des Fahrzeugs drehbar gelagert werden kann, kann eine Kraftübertragung zwischen der Lagervorrichtung des Fahrzeugs einerseits und dem Federkraftstab andererseits erfolgen. Die Lagervorrichtung des Fahrzeugs kann dabei in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein. Sie kann zum Beispiel direkt ein Teil der Radaufhängung des Fahrzeugs sein. Auf diese Weise bilden Teile eines Stabilisatorelementes oder ein gesamtes Stabilisatorelement den Hebel zumindest abschnittsweise aus. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Lagervorrichtung des Fahrzeugs an der Karosserie des Fahrzeugs ausgebildet ist. Je nach tatsächlicher Positionierung der Lagervorrichtung wird ein unterschiedlicher Einfluss des Stabilisatorelementes auf die Federrate des Federkraftstabes beziehungsweise der Stabilisatorvorrichtung im Gesamten zu erzielen sein. Durch die erfindungsgemäße Ausführung werden aufwendige Konstruktionen, insbesondere eine konstruktive Veränderung des Federkraftstabes, vermieden.
Unter einer drehbaren Lagerung der beiden Enden des Stabilisatorelementes ist dabei vorzugsweise eine hülsenartige Lagerung zu verstehen, welche insbesondere biegesteif ausgebildet ist. Die Lagerung ist also vorzugsweise in einer Art und Weise ausgebildet, dass Biegemomente zwischen dem zumindest einen Stabilisatorelement und der Lagervorrichtung beziehungsweise zwischen dem zumindest einen Stabilisatorelement und dem Federkraftstab übertragen werden können.
Unter einem Querschnitt, der senkrecht zur Längsachse des Stabilisatorelementes mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen ausgebildet ist, wird grundsätzlich insbesondere ein nicht runder beziehungsweise ein unrunder Querschnitt verstanden. Im Wesentlichen sind sämtliche anderen Formen von Querschnitten, also Rechtecke, Vielecke, Quadrate, Dreiecke, Ellipsen oder deutlich komplexere Formen in der Lage, in wenigstens zwei Richtungen unterschiedliche Biegesteifigkeiten für einen solchen Querschnitt zur Verfügung zu stellen.
Es kann erfindungsgemäß von Vorteil sein, wenn bei einer Stabilisatorvorrichtung zumindest einer der beiden Hebel wenigstens abschnittsweise als verstellbares Stabilisatorelement ausgebildet ist. Mit anderen Worten verschiebt sich das Stabilisatorelement ganz ans Ende des Federkraftstabes und ersetzt den Hebel beziehungsweise bildet den Hebel zumindest abschnittsweise aus. Bei dieser Ausführungsform ist die Lagervorrichtung in der Radaufhängung ausgebildet beziehungsweise wird durch die Radaufhängung ausgebildet. Damit erfolgt eine Fokussierung der Verstellbarkeit der Federrate der Stabilisatorvorrichtung mit Bezug auf ein wechselseitiges Einfedern. Durch das Verändern der Federrate des Hebels der Stabilisatorvorrichtung durch eine Drehung des zugehörigen Stabilisatorelementes wird die gesamte Federrate des Kraftpfades zwischen den beiden Anlenkungen des Hebels an der Radaufhängung des Fahrzeugs verändert. So kann die gesamte Stabilisatorvorrichtung härter oder weicher eingestellt werden. Selbstverständlich kann auch eine symmetrische Ausbildung erfolgen, so dass beide Hebel im Wesentlichen identisch, nämlich zumindest abschnittsweise als verstellbares Stabilisatorelement, ausgebildet sind. Die symmetrische Ausbildung erlaubt insbesondere einen größeren Unterschied zwischen weicher Konfiguration und harter Konfiguration der Stabilisatorvorrichtung. Bei der Ausführungsform, bei welcher zumindest einer der beiden Hebel wenigstens abschnittsweise als verstellbares Stabilisatorelement ausgebildet ist, ist ein weiterer Vorteil, dass hier ausschließlich eine Variation der Federrate der Stabilisatorvorrichtung für wechselseitiges Einfedern des Fahrzeugs erzielt wird. Grundsätzlich ist zu unterscheiden zwischen einem wechselseitigen Einfedern der beiden Räder, also einem Einfedern auf einer Seite des Fahrzeugs in stärkerer Weise als auf der anderen Seite, und einem gleichseitigen Einfedern. Ein gleichseitiges Einfedern ist ein Einfedern beider Räder einer Achse auf beiden Seiten des Fahrzeugs in gleicher oder in wesentlicher gleicher Weise. Die Ausführung, bei welcher zumindest einer der beiden Hebel wenigstens abschnittsweise als verstellbares Stabilisatorelement ausgebildet ist, fokussiert ausschließlich auf die wechselseitige Einfederungssituation. So wird eine Veränderung der Federrate durch ein Drehen dieses verstellbaren Stabilisatorelementes ausschließlich eine Situation beeinflussen, welcher ein wechselseitiges Einfedern der Räder zugrunde liegt.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, bei einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement zwischen den beiden Hebeln drehbar um die Längsachse an dem Federkraftstab zu lagern. Ein konstruktives Verschieben des verstellbaren Stabilisatorelementes zwischen den beiden Hebeln führt dazu, dass eine Separierung von der Radaufhängung stattfindet. Die Lagervorrichtung ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise Teil der Karosserie des Fahrzeugs, so dass ein Abstützen des verstellbaren Stabilisatorelementes gegen die Lagervorrichtung und damit gegen die Karosserie des Fahrzeugs durchgeführt wird. Durch das Entfernen des verstellbaren Stabilisatorelementes von zumindest einem der beiden Hebel wird erzielt, dass zumindest ein Teil der Verstellung der Federkraft bei gleichseitigem Einfedern wirksam wird. So wird bei einem Einfedern in gleichseitiger Weise bei normalen bekannten Stabilisatorvorrichtungen ausschließlich eine Rotation des Federkraftstabes ohne Torsion und damit ohne stabilisierende Federwirkung erfolgen. Ist jedoch in erfindungsgemäßer Weise ein verstellbareres Stabilisatorelement zwischen den beiden Hebeln angeordnet, so muss eine Verbiegung des Stabilisatorelementes gegenüber der Karosserie durchgeführt werden. Somit wird eine zusätzliche Federkraft überwunden. Solange das verstellbare Stabilisatorelement außermittig, also außerhalb der Neutralposition des Federkraftstabes mit dem Federkraftstab in drehbar gelagerter Weise verbunden ist, erfolgt zusätzlich auch ein Einfluss auf eine wechselseitige Federungssituation. In allen Fällen ist es möglich, dass das Stabilisatorelement vorzugsweise motorisch verstellbar ist.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung zumindest ein Stabilisatorelement mittig oder im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Hebeln drehbar um die Längsachse an dem Federkraftstab gelagert ist. Dies führt dazu, wie bereits im voranstehenden Absatz kurz angedeutet, dass eine Auswirkung der Federwirkung des Stabilisatorelementes nur bei gleichseitiger Einfederung stattfindet. Bei wechselseitiger Einfederung wird ein derart platziertes Stabilisatorelement nicht in die Federung beziehungsweise die Federrate der Stabilisatorvorrichtung eingreifen. Eine mittige oder im Wesentlichen mittige Anordnung ist insbesondere mit Bezug auf die neutrale Lage des Federkraftstabes zu verstehen. Dies ist diejenige Position des Federkraftstabes, welche beim Verwinden beziehungsweise Tordieren des Federkraftstabes in neutraler Lage verbleibt. Ist der Federkraftstab im Wesentlichen mit kontinuierlichem Querschnitt beziehungsweise mit im Wesentlichen kontinuierlicher Torsionssteifigkeit ausgebildet, so ist diese neutrale Lage mittig beziehungsweise im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Hebeln. Die Federkraft, welche durch ein solches Stabilisatorelement zusätzlich auf eine gleichseitige Einfederungssituation aufgebracht wird, addiert sich zu den Federkräften, welche durch die Radaufhängungen, also durch dort angebrachte Dämpfungselemente und Federelemente, aufgebracht wird. So kann durch eine Variation eines solchen Stabilisatorelementes das gesamte Fahrwerk gestrafft werden oder in einen Komfortmodus verändert werden.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung das zumindest ein Stabilisatorelement wenigstens abschnittsweise einen der folgenden Querschnitte aufweist:

– rechteckig
– quadratisch
– mehreckig
– elliptisch
– dreieckig.

Die voranstehende Liste ist eine nicht abschließende Aufzählung, wobei selbstverständlich grundsätzlich auch andere Querschnitte oder kombinierte Querschnitte denkbar sind. Entscheidend ist, wie bereits hinsichtlich Anspruch 1 erwähnt, dass ein solcher Querschnitt unterschiedliche Biegesteifigkeiten in zumindest zwei Richtungen zur Verfügung stellt. Selbstverständlich können auch unterschiedliche Vielecke, zum Beispiel Fünfecke, Sechsecke, Siebenecke, Achtecke oder andere Vielecke mit mehr als zwei Ecken eingesetzt werden. Vorzugsweise ist der Querschnitt insbesondere unrund. Auch die Kombination unterschiedlichster Querschnittsformen innerhalb einer Stabilisatorvorrichtung also unterschiedlich ausgebildete separate Stabilisatorelemente sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung wenigstens eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine motorische Antriebsvorrichtung, für die Rotation zumindest eines Stabilisatorelementes vorgesehen ist. Dadurch, dass durch die drehbare Lagerung des zumindest einen Stabilisatorelementes am Federkraftstab einerseits und der Lagervorrichtung am Fahrzeug andererseits eine Biegemomentübertragung unabhängig von dem Antrieb erfolgt, kann diese Antriebsvorrichtung kostengünstig und einfach ausgebildet sein. Sie kann ausschließlich die notwendigen Antriebskräfte für die Verstellung zur Verfügung stellen. Da üblicherweise bei im Wesentlichen symmetrischen oder gleichmäßig geformten Querschnitten eine Rotation beziehungsweise Drehung um 45 Grad beziehungsweise maximal 90 Grad ausreicht, um die Variation der Federrate zumindest eines Stabilisatorelementes und damit die Variation der Federrate der Stabilisatorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, sind besonders kleine und kostengünstige Elektromotoren einsetzbar. Diese Antriebsvorrichtungen können beidseitig oder nur an einer Seite angeordnet sein. So ist eine Anordnung zum Beispiel auf der Seite des Federkraftstabes oder aber auf der Seite der Lagervorrichtung des Fahrzeugs denkbar. Vorzugsweise wird eine Anordnung jedoch im Bereich des Federkraftstabes erfolgen, um eine erleichterte Zugänglichkeit beziehungsweise eine erleichterte Austauschbarkeit einer solchen Antriebsvorrichtung zu gewährleisten.
Vorteilhaft ist es auch, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung das zumindest eine Stabilisatorelement in einer Durchgangsöffnung des Federkraftstabes drehbar gelagert ist. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Variante der drehbaren Lagerung, die darüber hinaus in guter Weise eine Übertragung von Biegemomenten gewährleistet. Da die Durchgangsöffnung auf der anderen Seite des Federkraftstabes einen Zugang zur drehbaren Lagerung des Stabilisatorelementes erlaubt, kann auf dieser gegenüberliegenden Seite des Federkraftstabes zum Beispiel die Antriebsvorrichtung angeordnet sein. So kann zum Beispiel ein Spindeltrieb vorgesehen sein, welcher im Gewindeeingriff mit dem Stabilisatorelement steht. Damit kann kostengünstig und einfach ein unerwünschtes Durchrutschen aus der eingestellten Position beziehungsweise der eingestellten Drehposition des Stabilisatorelementes verhindert werden.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung zumindest zwei verstellbare Stabilisatorelemente vorgesehen sind, wobei die Länge der Stabilisatorelemente und/oder die Querschnitte der Stabilisatorelemente identisch oder im Wesentlichen identisch sind und/oder zumindest zwei verstellbare Stabilisatorelemente gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig am Federkraftstab verteilt angeordnet sind. Unter einer gleichmäßigen oder im Wesentlichen gleichmäßig verteilten Anordnung sind insbesondere Stabilisatorelemente zu verstehen, welche unter einer gleichmäßigen Teilung am Federkraftstab angeordnet sind. Zum Beispiel können symmetrisch zwei Stabilisatorelemente an beiden Enden des Federkraftstabes angeordnet sein. Ist zusätzlich ein drittes Stabilisatorelement vorgesehen, so kann eine Teilung 50/50 vorgesehen sein. Auch eine im Wesentlichen zwischengelagerte Anordnung zweier Stabilisatorelemente ist denkbar, wobei eine Drittelung des Federkraftstabes der gleichmäßigen Anordnung zugrunde liegen kann. Eine symmetrische Ausbildung hinsichtlich Länge und/oder Querschnitt der Stabilisatorelemente erleichtert darüber hinaus die konstruktive Berechnung beziehungsweise die Regelung und Einstellung der einzelnen Stabilisatorelemente bei der Veränderung der Federrate der Stabilisatorvorrichtung. Ist jedoch die Stabilisatorvorrichtung selbst zumindest abschnittsweise unsymmetrisch ausgebildet, so kann durch eine entsprechende komplementäre Unsymmetrie bei der Ausbildung der Stabilisatorelemente ein Ausgleich geschaffen werden.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ist ein Fahrzeug, aufweisend zumindest eine Achse mit zwei Rädern, welche an gefederten Radaufhängungen einzeln an der Karosserie des Fahrzeugs gelagert sind. Dabei ist zur Stabilisation der Radaufhängung wenigstens eine Stabilisatorvorrichtung vorgesehen. Diese Stabilisatorvorrichtung weist einen Federkraftstab auf, welcher an seinen beiden Enden jeweils einen Hebel aufweist, der jeweils mit einer Radaufhängung verbunden ist. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement vorgesehen ist, welches einen zur Längsachse des Stabilisatorelementes senkrechten Querschnitt mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen aufweist. Dabei ist das zumindest eine Stabilisatorelement an seinem ersten Ende am Federkraftstab und an seinem zweiten Ende an einer Lagervorrichtung des Fahrzeugs um die Längsachse drehbar gelagert. Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist die Stabilisatorvorrichtung vorzugsweise erfindungsgemäß ausgebildet. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Stabilisatorvorrichtung erläutert worden sind. Das heißt, das Fahrzeug kann eine der Stabilisatorvorrichtungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Veränderung der Federrate einer Stabilisatorvorrichtung eines Fahrzeugs. Bei dieser Stabilisatorvorrichtung ist zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement vorgesehen, welches einen zur Längsachse des Stabilisatorelementes senkrechten Querschnitt mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen aufweist. Dabei ist das Stabilisatorelement an seinem ersten Ende am Federkraftstab um die Längsachse drehbar gelagert und an seinem zweiten Ende an einer Lagervorrichtung des Fahrzeugs um die Längsachse drehbar lagerbar. Das erfindungsgemäße Verfahren weist zumindest den folgenden Schritt auf:

– Drehen zumindest eines Stabilisatorelementes um seine Längsachse.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere bei einer der erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchgeführt. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Stabilisatorvorrichtung erläutert worden sind.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten ”links”, ”rechts”, ”oben” und ”unten” beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen schematisch:
1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Stabilisatorvorrichtung,
2a bis 2c einen ersten Querschnitt während der Drehung,
3a bis 3c einen weiteren Querschnitt während der Drehung,
4a bis 4c einen weiteren Querschnitt während der Drehung,
5a bis 5c einen weiteren Querschnitt während der Drehung,
6 eine Ausführungsform der drehbaren Lagerung des Stabilisatorelementes und
7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 7 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung 10 dargestellt. Sie ist im Einbau in einem Fahrzeug 100 gezeigt und wirkt für eine erste Achse mit zwei Rädern 130, die jeweils an einer Radaufhängung 110 einzeln gelagert sind. Die Radaufhängungen 110 bilden gleichzeitig auch links und rechts eine Lagervorrichtung 120 des Fahrzeugs 100, in welchen Hebel 22a und 22b und diese Hebel 22a und 22b ausbildende Stabilisatorelemente 30 angelenkt sind.
Die Stabilisatorvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen U-förmig beziehungsweise im Wesentlichen E-förmig, als liegendes E, ausgebildet. Sie weist zentral einen Federkraftstab 20 auf. Dieser ist zum Beispiel in der Karosserie 140 des Fahrzeugs 100 drehbar gelagert. An den beiden Enden 20a und 20b des Federkraftstabes 20 ist jeweils ein Hebel 22a und 22b zur Verbindung mit der jeweiligen Radaufhängung 110 vorgesehen. Diese beiden Hebel 22a und 22b sind zumindest abschnittweise als verstellbares Stabilisatorelement 30 ausgebildet. Diese beiden Stabilisatorelemente 30 sind im Wesentlichen mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet, wie er zum Beispiel den 3a bis 3c zu entnehmen ist. Wird nun über Antriebsvorrichtungen 40, welche zum Beispiel Elektromotoren sein können, der Querschnitt des jeweiligen Stabilisatorelementes 30 um seine Längsachse L gedreht, so folgt diese Drehung zum Beispiel den 3a bis 3c. Befindet sich also zum Beispiel das Stabilisatorelement 30, welches den linken Hebel 22a ausbildet, in der Position wie sie die 3a zeigt, so ist eine hohe Biegesteifigkeit eingestellt. In einem solchen Fall führt ein wechselseitiges Einfedern, also zum Beispiel ein starkes Einfedern des linken Rades 130 und ein weniger starkes Einfedern des rechten Rades 130 dazu, dass ein Kraftausgleich über die Stabilisatorvorrichtung 10 durchgeführt wird und dementsprechend ein unterschiedlich starkes Einfedern reduziert wird. Befindet sich dem entgegengesetzt der Querschnitt des linken Stabilisatorelementes 30 für den linken Hebel 22a in der Position wie sie 3c zeigt, so ist eine weichere Biegesteifigkeit hierfür gewählt. Bei gleicher wechselseitiger Einfederungssituation wird damit ein geringerer Kraftübertrag über die Stabilisatorvorrichtung 10 auf das rechte Rad 130 möglich, so dass eine stärkere Unterscheidung zwischen den beiden Einfederungswegen der beiden Räder 130 gegeben ist. Je nach Biegesteifigkeit der die Hebel 22a und 22b ausbildenden Stabilisatorelemente 30 wird somit die Härte beziehungsweise die Kraftübertragungsfähigkeit der Stabilisatorvorrichtung 10 und damit deren Federrate eingestellt.
Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform mittig noch ein weiteres Stabilisatorelement 30 vorgesehen. Auch hierfür ist eine Antriebsvorrichtung 40 in motorischer Weise vorgesehen, so dass eine Drehung des Stabilisatorelementes 30 in der Mitte um seine Längsachse L erfolgen kann. Dieses mittlere Stabilisatorelement 30 ist darüber hinaus in einer Lagervorrichtung 120 der Karosserie 140 drehbar gelagert. Durch die mittige Anordnung in der neutralen Lage des Federkraftstabes 20 erfolgt durch diese zusätzliche Federung des zusätzlichen Stabilisatorelementes 30 keine Einwirkung auf die wechselseitige Einfederungssituation. Erfolgt jedoch ein gleichseitiges Einfedern, also ein gleiches Einfedern beider Räder 130, so addiert sich die Federkraft des mittleren Stabilisatorelementes 30 zu den einzelnen Federkräften der beiden Radaufhängungen 110. Durch Drehung dieses mittigen Stabilisatorelementes 30 kann somit das Gesamtfahrwerk härter oder weicher eingestellt werden.
Die 2a bis 2c zeigen einen rechteckigen Querschnitt, insbesondere einen quadratischen Querschnitt, welcher um 45 Grad rotiert wird. Zwischen den 2a und 2c als Endpositionen ergibt sich eine unterschiedliche Biegesteifigkeit des Stabilisatorelementes 30 um eine Biegeachse, die für die 2a bis 2c im Wesentlichen horizontal in der Zeichnungsebene dieser Figuren liegt. Die 3a bis 3c zeigen einen rechteckigen Querschnitt, welcher seine höchste Biegesteifigkeit gemäß 3a und seine geringste Biegesteifigkeit gemäß 3c hat. 4a bis 4c zeigen einen komplexeren Querschnitt eines Stabilisatorelementes 30, welcher entsprechend komplexere Variationen der Biegesteifigkeit erlaubt. Die 5a bis 5c zeigen auch einen elliptischen Querschnitt eines Stabilisatorelementes 30, welcher ebenfalls seine höchste Biegesteifigkeit in 5a und seine geringste Biegesteifigkeit in 5c aufweist. Zusammenfassend bleibt zu sagen, dass eine Rotation der Stabilisatorelemente 30 zumindest im Bereich zwischen 0 und 45 Grad, vorzugsweise im Bereich zwischen 0 und 90 Grad durchgeführt wird, um die entsprechende Variation der Federrate der Stabilisatorvorrichtung 10 zu erreichen.
6 zeigt eine Ausführungsform, wie die drehbare Lagerung des ersten Endes 30a des Stabilisatorelementes 30 am Federkraftstab 20 erfolgen kann. So ist hier eine Durchgangsöffnung vorgesehen, durch welche ein Fortsatz des ersten Endes 30a des Stabilisatorelementes 30 ragt. In dieser Durchgangsöffnung stützt sich das erste Ende 30a gegen den Federkraftstab 20 ab, so dass außerhalb des Federkraftstabes 20 eine Antriebsvorrichtung 40 aufgesetzt sein kann. Diese Antriebsvorrichtung 40 ist im Wesentlichen kraftfrei und kann ausschließlich die Drehung des Stabilisatorelementes 30 durchführen. Damit kann ein besonders kostengünstiger und einfach ausgeführter Motor für diese Antriebsvorrichtung 40 verwendet werden.
7 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 100. Bei diesem Fahrzeug 100 sind zwei Achsen in erfindungsgemäßer Weise ausgestattet, wobei sowohl die vorderen beiden Räder (obere Räder 130) und die hintere Achse (untere Räder 130) mit einer erfindungsgemäßen Stabilisatorvorrichtung 10 ausgestattet sind. Die Funktionsweise beziehungsweise die Anlenkung an den Lagervorrichtungen 120 in der Karosserie 140 und den Radaufhängungen 110 erfolgt in gleicher Weise, wie sie bereits zu 1 erläutert worden ist.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Stabilisatorvorrichtung
20: Federkraftstab
20a: Ende des Federkraftstabs
20b: Ende des Federkraftstabs
22a: Hebel
22b: Hebel
30: Stabilisatorelement
30a: Ende des Stabilisatorelementes
30b: Ende des Stabilisatorelementes
40: Antriebsvorrichtung
100: Fahrzeug
110: Radaufhängung
120: Lagervorrichtung des Fahrzeugs
130: Rad
140: Karosserie
L: Längsachse des Stabilisatorelementes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10237439 A1 [0002]

Claims

Stabilisatorvorrichtung (10) für ein Fahrzeug (100), aufweisend einen Federkraftstab (20), welcher an seinen beiden Enden (20a, 20b) jeweils einen Hebel (22a, 22b) zur Verbindung mit einer Radaufhängung (110) des Fahrzeugs (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement (30) vorgesehen ist, welches einen zur Längsachse (L) des Stabilisatorelementes (30) senkrechten Querschnitt mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen aufweist, wobei das Stabilisatorelement (30) an seinem ersten Ende (30a) am Federkraftstab (20) um die Längsachse (L) drehbar gelagert ist und an seinem zweiten Ende (30b) an einer Lagervorrichtung (120) des Fahrzeugs (100) um die Längsachse (L) drehbar lagerbar ist.
Stabilisatorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Hebel (22a, 22b) wenigstens abschnittsweise als verstellbares Stabilisatorelement (30) ausgebildet ist.
Stabilisatorvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement (30) zwischen den beiden Hebeln (22a, 22b) drehbar um die Längsachse (L) an dem Federkraftstab (20) gelagert ist.
Stabilisatorvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stabilisatorelement (30) mittig oder im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Hebeln (22a, 22b) drehbar um die Langsachse (L) an dem Federkraftstab (20) gelagert ist.
Stabilisatorvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stabilisatorelement (30) wenigstens abschnittsweise einen der folgenden Querschnitte aufweist: – rechteckig – quadratisch – mehreckig – elliptisch – dreieckig
Stabilisatorvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Antriebsvorrichtung (40), insbesondere eine motorische Antriebsvorrichtung (40), für die Rotation zumindest eines Stabilisatorelementes (30) vorgesehen ist.
Stabilisatorvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stabilisatorelement (30) in einer Durchgangsöffnung des Federkraftstabes (20) drehbar gelagert ist.
Stabilisatorvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei verstellbare Stabilisatorelemente (30) vorgesehen sind, wobei die Länge der Stabilisatorelemente (30) und/oder die Querschnitte der Stabilisatorelemente (30) identisch oder im Wesentlichen identisch sind und/oder die zumindest zwei verstellbaren Stabilisatorelemente (30) gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig am Federkraftstab (20) verteilt angeordnet sind.
Fahrzeug (10), aufweisend zumindest eine Achse mit zwei Rädern (130), welche an gefederten Radaufhängungen (110) einzeln an der Karosserie (140) des Fahrzeugs (100) gelagert sind, wobei zur Stabilisation der Radaufhängungen (110) wenigstens eine Stabilisatorvorrichtung (10) vorgesehen ist, aufweisend einen Federkraftstab (20), welcher an seinen beiden Enden (20a, 20b) jeweils einen Hebel (22a, 22b) aufweist der jeweils mit einer Radaufhängung (110) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement (30) vorgesehen ist, welches einen zur Längsachse (L) des Stabilisatorelementes (30) senkrechten Querschnitt mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen aufweist, wobei das Stabilisatorelement (30) an seinem ersten Ende (30a) am Federkraftstab (20) und an seinem zweiten Ende (30b) an einer Lagervorrichtung (120) des Fahrzeugs (100) um die Längsachse (L) drehbar gelagert ist.
Fahrzeug (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stabilisatorvorrichtung (10) die Merkmale eines der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Verfahren zur Veränderung der Federrate einer Stabilisatorvorrichtung (10) eines Fahrzeugs (100), bei welcher zumindest ein verstellbares Stabilisatorelement (30) vorgesehen ist, welches einen zur Längsachse (L) des Stabilisatorelementes (30) senkrechten Querschnitt mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in wenigstens zwei Richtungen aufweist, wobei das Stabilisatorelement (30) an seinem ersten Ende (30a) am Federkraftstab (20) um die Längsachse (L) drehbar gelagert ist und an seinem zweiten Ende (30b) an einer Lagervorrichtung (120) des Fahrzeugs (100) um die Längsachse (L) drehbar lagerbar ist, aufweisend den folgenden Schritt: Drehen zumindest eines Stabilisatorelementes (30) um seine Längsachse (L).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es bei einer Stabilisatorvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 8 durchgeführt wird.