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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit mehreren Radaufhängungen, wobei an jede der Radaufhängungen über jeweils einen Torsionsstab ein eigener Aktuator derart angekoppelt ist, dass mittels des jeweiligen Torsionsstabes ein von dem jeweiligen Aktuator erzeugtes Drehmoment zu der zugeordneten Radaufhängung übertragbar ist
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Die Erfindung betrifft außerdem eine aktive Stabilisatorvorrichtung zur Herstellung eines solchen Fahrzeuges.
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Aktive Stabilisierungssysteme, insbesondere zur Verbesserung des Seitneigungs- und Wankverhaltens bei Kurvenfahrten und/oder zum Vermeiden oder Reduzieren von Nickbewegungen beim Anfahren oder Bremsen, sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt.
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Beispielsweise gibt es Systeme, bei denen zwischen den Stabilisatorstangen-Hälften eines geteilten Stabilisators ein aktiv geregelter Aktuator angeordnet ist, der je nach Fahrsituation die Stabilisatorstangen-Hälften gegeneinander verdreht, um einer Seitneigung des Fahrzeuges entgegen zu wirken.
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Aus
DE 10 2005 031 036 A1 ist ein Schwenkmotor zur Wankregelung durch gegeneinander Verdrehen von zwei Kraftfahrzeugstabilisatoren bekannt. Der Schwenkmotor besteht mindestens aus einem Verstellantrieb mit einem Elektromotor, einem Schwenkmotorgetriebe und einem Gehäuse. Der Schwenkmotor ist zwischen den Kraftfahrzeugstabilisatoren, die auch als Hälften eines Gesamtstabilisators angesehen werden können, angeordnet und dazu bestimmt, aufgrund einer geeigneten Ansteuerung, diese Stabilisatorhälften bedarfsgerecht gegeneinander zu verdrehen.
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Aus
DE 10 2006 040 109 A1 ist ein aktiver, geteilter Kraftfahrzeugstabilisator mit eingebautem Schwenkmotor bekannt. Der Kraftfahrzeugstabilisator dient zur Wankregelung und weist einen Verstellantrieb mit einem Motor, einem Getriebe und mit einem Gehäuse auf. An einem Gehäuseteil ist ein Sensor zur Erfassung des Torsionwinkels des Stabilisatorteils angebracht, dessen Geber am Stabilisatorteil fixiert ist oder umgekehrt.
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Aus
DE 10 2008 048 950 A1 ist ein druckmittelbetätigbarer Schwenkmotor für ein Fahrzeug bekannt, der in einem geteilten Stabilisator angeordnet ist und mit dem die beiden Stabilisatorhälften zum Ausgleich von Fahrzeugbewegungen zueinander schwenkbar sind. Der Schwenkmotor weist einen in einem Gehäuse axial verschiebbaren Kolben und beidseitig zum Kolben angeordnete Arbeitsräume auf. Durch Druckmittelbeaufschlagung der Arbeitsräume in Verbindung mit einem oder mehreren Koppelelementen ist ein Drehmoment zwischen den Stabilisatorhälften erzeugbar. Zwischen den Arbeitsräumen besteht eine Verbindung, die mittels eines Ventils in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs schließbar oder freigebbar ist.
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Aus
DE 10 2009 013 053 A1 ist ein Stabilisator für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit zumindest zwei Stabilisatorelementen bekannt, welche mittels zumindest eines elektromotorischen Aktuators zur Wankregelung verdrehbar sind und welche jeweils über zumindest eine Koppelstange mit dem Fahrwerk verbunden sind. Der Stabilisator ist mittels zumindest einer hydraulischen Freischalteinrichtung entkoppelbar.
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Aus
EP 2 011 674 A1 ist eine Stabilisatoranordnung, umfassend einen zweigeteilten Stabilisator, dessen Stabilisatorabschnitte eine rotatorische Relativbewegung zueinander ausführen und bei einer gegensinnigen Verdrehbelastung eine Rückstellkraft ausüben, bekannt. Die Rückstellkraft ist mittels eines Aktuators in Verbindung mit einem Getriebe einstellbar, wobei die Stabilisatoranordnung unabhängig von einer Torsionsfederwirkung der Stabilisatorabschnitte mindestens eine weitere Feder aufweist, die eine Torsionsfederwirkung bewirkt.
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Eine ähnliche Vorrichtung ist aus
DE 10 2009 006 385 A1 bekannt. Konkret offenbart diese Druckschrift einen Schwenkmotor für einen aktiven Wankstabilisator, der mit seinem Antrieb an eine Stabilisatorhälfte und der statorseitig an eine andere Stabilisatorhälfte eines geteilten Stabilisators angeschlossen werden kann.
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Aus
DE 10 2008 010 131 A1 ist ein Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten und einem zweiten Stabilisatorteil, welche jeweils einem Rad einer gemeinsamen Fahrzeugquerachse des Kraftfahrzeugs zuordenbar und/oder zugeordnet sind, bekannt. Der Wankstabilisator weist ein Gehäuse auf, welches für eine kraftfahrzeugfeste Montage ausgebildet ist und in dem die zwei Stabilisatorteile zur Durchführung von gleichsinnigen und gegensinnigen Schwenkbewegungen gelagert sind. Außerdem ist eine Aktuatorvorrichtung vorgesehen, welche einen Elektromotor und ein Übertragungsgetriebe umfasst, wobei der Elektromotor zur Erzeugung eines Drehmoments und das Übertragungsgetriebe zur Weiterführung des Drehmoments an die Stabilisatorteile ausgebildet und/oder angeordnet sind, und wobei der Elektromotor von der Schwenkbewegung der Stabilisatorteile entkoppelt gelagert ist.
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Außer dem vorgenannten Typ von Stabilisatorsystemen gibt es auch Systeme mit mehreren Aktuatoren, bei denen jeweils ein Aktuator ausschließlich einer Radaufhängung zugeordnet ist. Bei einem solchen System kann der Höhenstand eines Rades relativ zur Karosserie unabhängig von der Einstellung bei einem anderen Rad, insbesondere unabhängig vom Höhenstand des Rades derselben Fahrzeugachse, eingestellt werden. Ein solches System hat den Vorteil, dass die Räder einer Fahrzeugachse mit gleichgerichteten Kräften und/oder Drehmomenten beaufschlagt werden können, um beispielsweise einer Nickbewegung beim Anfahren und/oder Bremsen entgegenwirken zu können. Ein solches System ist beispielsweise aus
DE 10 2010 037 180 A1 und aus
DE 10 2010 037 555 A1 bekannt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug anzugeben, das eine aktive Stabilisierung aufweist, die den vorhandenen Bauraum besonders vorteilhaft nutzt und die darüber hinaus eine geringe passive Steifigkeit der Torsionsstäbe ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch ein Fahrzeug gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
- a. wenigstens einer der Torsionsstäbe in einem von 90 Grad verschiedenen Winkel zur Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeuges, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 0 bis 70 Grad, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 0 bis 50 Grad, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 0 bis 30 Grad, ganz insbesondere in einem Winkel im Bereich von 0 bis 10 Grad, zur Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeuges oder in Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist, und/oder dass
- b. wenigstens einer der Torsionsstäbe parallel zu einer Fahrzeugaußenseite und/oder einem Schweller ausgerichtet ist, und/oder dass
- c. wenigstens einer der Torsionsstäbe länger ist, als die Hälfte der Fahrzeugbreite, und/oder dass
- d. zwei der Torsionsstäbe parallel zueinander und radial zueinander versetzt und bezogen auf ihre Axialrichtung abschnittweise nebeneinander angeordnet sind.
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In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass sich die Torsionssteifigkeiten der verwendeten Torsionsstäbe unmittelbar auf den Fahrkomfort, insbesondere bei Fahrsituationen, in denen nur geringe Störeinflüsse auf das Fahrwerk einwirken, wie beispielsweise bei schneller Geradeausfahrt auf der Autobahn, auswirken. Ist die Torsionssteifigkeit der verwendeten Torsionsstäbe zu groß, kann der jeweilige Torsionsstab eine geringfüge Störung, die auf das Rad einwirkt, nicht selbst ausfedern; vielmehr muss dann in aufwändiger Weise und soweit dies überhaupt möglich ist, der angekoppelte Aktuator aktiv auch kleinste Störungen herausregeln. Dies ist aus regelungstechnischen Gründen insbesondere bei hochfrequenten Störungen schwierig und darüber hinaus aufwändig. Außerdem wird zum Betreiben des Aktuators zusätzliche elektrische Energie verbraucht.
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Aus diesem Grund ist es von Vorteil, wenn die verwendeten Torsionsstäbe eine geringe Torsionssteifigkeit aufweisen, um kleinere Störeinflüsse auf das Fahrwerk weich ausfedern zu können. Deshalb werden Torsionsstäbe radselektiver Stabilisatorsysteme zumeist aus hochwertigen und torsionsweichen Materialien, wie Sonderstähle oder Titan hergestellt.
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In erfindungsgemäßer Weise wurde weiter erkannt, dass eine hohe Torsionsfähigkeit in einfacher Weise, insbesondere auch bei Verwendung kostengünstiger Materialien, wie beispielsweise Federstahl, durch eine besonders große Länge der Torsionsstäbe erreicht werden kann. Insoweit kann, insbesondere für einen Personenkraftwagen, vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Torsionsstäbe eine Länge von mehr als 2, 5 Metern, insbesondere mehr als 3 Metern, aufweist.
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In erfindungsgemäßer Weise wurde außerdem erkannt, dass derartig lange Torsionsstäbe in besonders vorteilhafter Weise an Stellen eines Fahrzeuges, insbesondere Personenkraftwagens, untergebracht werden können, an denen ohnehin ausreichend Bauraum zur Verfügung steht. Dies hat den ganz besonderen Vorteil, dass in den Bereichen der Fahrzeugachsen, die ohnehin eine große Zahl weiterer Bauteile, wie Fahrwerksbauteile, Anbauteile von Verbrennungsmotoren, Verteilergetriebe, Bremsenbauteile oder Lenkungsbauteile, beinhalten, nicht zusätzlich noch Bauraum für die Aktuatoren und/oder Torsionsstäbe der Fahrzeugstabilisierung bereitgestellt werden muss.
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Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Torsionsstäbe in einem von 90 Grad verschiedenen Winkel zur Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeuges, beispielsweise genau in Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeuges, und/oder parallel zu einer Fahrzeugaußenseite oder einem Schweller angeordnet werden. Eine derartige Ausrichtung der Torsionsstäbe samt den daran angekoppelten Aktuatoren bringt gleich zwei ganz besondere Vorteile mit sich: Zum einen sind die Bereiche der Fahrzeugachsen hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraumes entlastet; zum anderen sind wesentlich größere Torsionsstablängen ermöglicht.
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Bei herkömmlichen aktiven Stabilisatoren sind die Torsionsstäbe zumeist deutlich kürzer, als die Hälfte der Fahrzeugbreite. Dies ist dem Bestreben geschuldet, die Torsionsstäbe koaxial zueinander und quer zur Geradeausfahrtrichtung anordnen zu wollen. Die damit einhergehenden Beschränkungen hinsichtlich der Tordierbarkeit und somit des Komfortverhaltens werden zumeist durch die Verwendung besonders hochwertiger Materialien, wie Sonderstähle oder Titanlegierungen, oder dadurch, dass mehrere ineinander angeordnete Torsionsrohre mechanisch in Reihe geschaltet werden, umgangen. Allerdings sind diese Lösungen äußerst aufwändig und hinsichtlich der Herstellung teuer.
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Die Erfindung ermöglicht es hingegen, dass wenigstens einer der Torsionsstäbe länger ist, als die Hälfte der Fahrzeugbreite und sogar länger als die gesamte Fahrzeugbreite. Vielmehr stellt die Fahrzeugbreite in erfindungsgemäßer Weise keine Beschränkung mehr hinsichtlich der Länge der Torsionsstäbe dar, wenn die Torsionsstäbe nicht senkrecht zur Geradeausfahrtrichtung angeordnet werden.
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Es ist jedoch auch möglich, eine größere Länge der Torsionsstäbe auch dann zu erreichen, wenn die Torsionsstäbe senkrecht (quer) zur Geradeausfahrtrichtung angeordnet sind. Dies insbesondere dadurch, dass zwei der Torsionsstäbe, insbesondere parallel zueinander, radial zueinander versetzt und bezogen auf ihre Axialrichtung abschnittweise nebeneinander angeordnet sind. Auch bei senkrecht (quer) zur Geradeausfahrtrichtung angeordneten Torsionsstäben steht auf diese Weise mehr als die Hälfte der Fahrzeugbreite für den einzelnen Torsionsstab und seinen Aktuator zur Verfügung.
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Allerdings ist dieses Prinzip nicht auf eine Ausrichtung der Torsionsstäbe senkrecht (quer) zur Geradeausfahrtrichtung beschränkt. Beispielsweise auch dann, wenn die Torsionsstäbe in Geradeausfahrtrichtung angeordnet werden, können diese vorteilhaft, insbesondere parallel zueinander, radial zueinander versetzt und bezogen auf ihre Axialrichtung abschnittweise nebeneinander angeordnet sein.
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Insbesondere können die Torsionsstäbe, die mit Radaufhängungen derselben Fahrzeugseite, jedoch unterschiedlichen Fahrzeugachsen verkoppelt sind, radial zueinander versetzt und bezogen auf ihre Axialrichtung abschnittweise nebeneinander angeordnet sein. Auf diese Weise beschränken die in Geradeausfahrtrichtung oder weitgehend in Geradeausfahrtrichtung angeordneten Torsionsstäbe und Aktuatoren derselben Fahrzeugseite und unterschiedlicher Fahrzeugachsen sich hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Baumes nicht gegenseitig.
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Oftmals ist es so, dass sich ein Fahrzeug entlang seiner Geradeausfahrtrichtung verbreitert oder verschmälert. Insbesondere gibt es Fahrzeuge, die ein Heck aufweisen, das schmaler ist, als der Bug und andere, deren Bug schmaler ist, als das Heck. Insbesondere bei solchen Fahrzeugen kommt es auch vor, dass sich die Spurweite der Fahrzeugachsen unterscheidet. Gerade bei solchen Fahrzeugen, jedoch nicht ausschließlich bei solchen Fahrzeugen können Torsionsstäbe, die Radaufhängungen unterschiedlicher Fahrzeugseiten zugeordnet sind, einen von Null Grad verschiedenen Winkel, insbesondere einen Winkel im Bereich von 0 Grad bis 10 Grad, insbesondere im Bereich von 0 Grad bis 20 Grad zueinander aufweisen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung weist wenigstens einer der Aktuatoren einen, insbesondere elektrischen, Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe, das vorteilhaft insbesondere als Spannungswellengetriebe ausgebildet sein kann, auf. Die Verwendung eines Spannungswellengetriebes hat den besonderen Vorteil, dass es für diese Anwendung aufgrund seiner Spielfreiheit besonders präzise und langlebig ist.
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Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor und das Getriebe und/oder das Getriebe und ein an den Aktuator angekoppelter Torsionsstab koaxial zueinander angeordnet sind. Eine solche Bauweise ermöglicht es insbesondere, die Torsionsstäbe und/oder Aktuatoren, die unterschiedlichen Radaufhängungen zugeordnet sind, radial versetzt und axial abschnittsweise nebeneinander anzuordnen. Allerdings ist es durchaus auch möglich, dass der Antriebsmotor und das Getriebe achsparallel zueinander angeordnet und beispielsweise über einen Zugmitteltrieb miteinander wirkverbunden sind.
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Insbesondere um den Höhenstand eines Rades relativ zu Karosserie einstellen zu können, kann an einem Ende eines Torsionsstabes eine Schwinge einer Radaufhängung angekoppelt sein, während der zugeordnete Aktuator an das andere Ende des Torsionsstabes derart angekoppelt ist, dass ein Drehmoment zu der Radaufhängung übertragen werden kann, wobei sich der zugeordnete Aktuator an der Karosserie oder einem karosseriefesten Bauteil abstützt.
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Wie bereits erwähnt, kann das Fahrzeug insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet sein. Diesbezüglich besteht jedoch keine Beschränkung. Beispielsweise kann das Fahrzeug auch als Lastkraftwagen oder als anderes Nutzfahrzeug ausgebildet sein.
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Von besonderem Vorteil ist eine aktive Stabilisatorvorrichtung, die zur Herstellung eines Fahrzeuges ausgebildet ist.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges, und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges in einer Schemadarstellung, und
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges in einer Schemadarstellung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges 1 mit Rädern 7 und mit mehreren Radaufhängungen 2, wobei an jede der Radaufhängungen 2 über jeweils einen Torsionsstab 3 ein eigener Aktuator 4 derart angekoppelt ist, dass mittels des jeweiligen Torsionsstabes 3 ein von dem jeweiligen Aktuator 4 erzeugtes Drehmoment zu der zugeordneten Radaufhängung 2 übertragbar ist.
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Die Torsionsstäbe 3 sind in Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeuges 1 sowie parallel zu einem Schweller 5 des Fahrzeuges 1 angeordnet.
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Darüber hinaus sind jeweils die beiden den Radaufhängungen 2 derselben Fahrzeugseite zugeordneten Torsionsstäbe 3 parallel zueinander und radial zueinander versetzt und bezogen auf ihre Axialrichtung abschnittweise nebeneinander angeordnet.
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Jeweils an einem Ende eines Torsionsstabes 3 ist eine Schwinge 6 an den Längslenker 10 der jeweiligen Radaufhängung 2 angekoppelt, während an das andere Ende jeweils der zugeordnete Aktuator 4 angekoppelt ist.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges 1 in einer Schemadarstellung.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Fahrzeugbug 8 breiter als das Fahrzeugheck 9. Auch ist die Spurweite der Hinterachse kleiner, als die der Vorderachse.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils die beiden den Radaufhängungen derselben Fahrzeugseite zugeordneten Torsionsstäbe 3 parallel zueinander, radial zueinander versetzt und bezogen auf ihre Axialrichtung abschnittweise nebeneinander angeordnet. Allerdings sind die Torsionsstäbe 3 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht in Geradeausfahrtrichtung 12 des Fahrzeuges angeordnet. Vielmehr weisen die Torsionsstäbe 3 einen von Null Grad und von 90 Grad verschiedenen Winkel zur Geradeausfahrtrichtung 12 auf. Die Torsionsstäbe 3 sind parallel zu der jeweils nächstliegenden Fahrzeugaußenseite 11 angeordnet.
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Darüber hinaus weisen die Torsionsstäbe 3, die den Radaufhängungen 2 auf der rechten Fahrzeugseite zugeordnet sind, einen von Null Grad verschiedenen Winkel zu den beiden Torsionsstäbe 3, die den Radaufhängungen 2 auf der linken Fahrzeugseite zugeordnet sind, auf.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges 1 in einer Schemadarstellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden den Radaufhängungen der Vorderachse zugeordneten Torsionsstäbe 3 senkrecht zur Geradeausfahrtrichtung 12 angeordnet. Außerdem sind die beiden den Radaufhängungen der Vorderachse zugeordneten Torsionsstäbe 3 parallel zueinander, radial zueinander versetzt und bezogen auf ihre Axialrichtung abschnittweise nebeneinander angeordnet. Auf diese Weise ist erreicht, dass diese Torsionsstäbe 3 Länger sein können, als die halbe Fahrzeugbreite.
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Die den Radaufhängungen der Hinterachse zugeordneten Torsionsstäbe 3 sind so angeordnet, wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sämtliche Aktuatoren 4 räumlich benachbart zueinander angeordnet sind und der Heckbereich des Fahrzeuges 1 frei von Aktuatoren bleibt. Versorgungs- und Steuerungsleitungen für die Aktuatoren müssen daher nur im Bugbereich des Fahrzeuges 1 vorhanden sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Radaufhängung
- 3
- Torsionsstab
- 4
- Aktuator
- 5
- Schweller
- 6
- Schwinge
- 7
- Rad
- 8
- Bug
- 9
- Heck
- 10
- Längslenker
- 11
- Fahrzeugaußenseite
- 12
- Geradeausfahrtrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005031036 A1 [0005]
- DE 102006040109 A1 [0006]
- DE 102008048950 A1 [0007]
- DE 102009013053 A1 [0008]
- EP 2011674 A1 [0009]
- DE 102009006385 A1 [0010]
- DE 102008010131 A1 [0011]
- DE 102010037180 A1 [0012]
- DE 102010037555 A1 [0012]
