DE102015203907A1 - Semi-active stabilizer arrangement for a chassis of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine semi-aktive Stabilisatoranordnung (19) für ein Fahrwerk (2) eines Fahrzeugs (1). Die Stabilisatoranordnung (19) umfasst zwei voneinander getrennte Stabilisatorteile (20a, 20b), welche sich zumindest abschnittsweise entlang einer gemeinsamen Drehachse (y1) erstrecken. In dieser Anordnung sind die beiden Stabilisatorteile (20a, 20b) voneinander unabhängig um die Drehachse (y1) herum verdrehbar. Zwischen den beiden Stabilisatorteilen (20a, 20b) ist ein Aktuator (22) vorgesehen, welcher deren zueinander ausgerichteten freien Endbereiche (24a, 24b) miteinander verbindet. Erfindungsgemäß ist ein verdrehfest mit einem Hilfsrahmen (13) oder Aufbau (7) des Fahrzeugs (1) verbindbares Gehäuse (23) des Aktuators (22) vorgesehen, in welchem die Endbereiche (24a, 24b) der beiden Stabilisatorteile (20a, 20b) drehbar gelagert sind. Dabei umfasst der Aktuator (22) zwischen dem Gehäuse (23) und den beiden Endbereichen (24a, 24b) bedarfsweise miteinander elektromagnetisch wechselwirkende Spulenelemente (25a, 26a; 25b, 26b) derart, dass im eingebauten Zustand der semi-aktiven Stabilisatoranordnung (19) ein Nicken und/oder Wanken des in Bewegung befindlichen Fahrzeugs (1) zumindest teilweise kompensierbar ist.The invention relates to a semi-active stabilizer arrangement (19) for a chassis (2) of a vehicle (1). The stabilizer arrangement (19) comprises two separate stabilizer parts (20a, 20b) which extend at least in sections along a common axis of rotation (y1). In this arrangement, the two stabilizer parts (20a, 20b) are independently rotatable about the axis of rotation (y1). Between the two stabilizer parts (20a, 20b), an actuator (22) is provided, which connects the mutually aligned free end portions (24a, 24b) with each other. According to the invention, a housing (23) of the actuator (22) that can be connected rotationally fixed to a subframe (13) or structure (7) of the vehicle (1) is provided in which the end regions (24a, 24b) of the two stabilizer parts (20a, 20b) are rotatable are stored. In this case, the actuator (22) between the housing (23) and the two end regions (24a, 24b) comprises, if necessary, mutually electromagnetically interacting coil elements (25a, 26a, 25b, 26b) such that in the installed state of the semi-active stabilizer arrangement (19). a nodding and / or rolling of the moving vehicle (1) is at least partially compensated.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine semi-aktive Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a semi-active stabilizer arrangement for a chassis of a vehicle according to the preamble of claim 1.
Um bei zweispurigen Fahrzeugen eine ausreichende Entkopplung des Aufbaus von dem zu befahrenden Untergrund zu erreichen, sind deren Räder an relativ zum Aufbau beweglichen Fahrzeugachsen befestigt. Hinterachsen können beispielsweise als Starr- oder Halbstarrachsen wie etwa Pendel- oder Verbundlenkerachsen ausgebildet sein. Demgegenüber weisen Vorderachsen in der Regel weitestgehend voneinander unabhängige Einzelradaufhängungen an jeder Fahrzeugseite auf, welche vermehrt auch bei der Ausgestaltung von Hinterachsen eingesetzt werden. Gegenüber Verbundlenkerachsen weisen Einzelradaufhängungen den Vorteil von verbesserten Fahreigenschaften auf, was insbesondere aus deren sich gegenseitig nicht beeinflussenden Radstellungen beim Ein- und Ausfedern her resultiert. Dies wird erreicht, indem das jeweilige Rad an einem Radträger drehbar gelagert ist, welcher wiederum über zumeist mehrere Lenker beweglich angelenkt ist.In order to achieve a sufficient decoupling of the structure from the surface to be driven in the case of two-lane vehicles, their wheels are fastened to vehicle axles that are movable relative to the body. Rear axles may for example be designed as rigid or semi-rigid axles such as pendulum or torsion beam axles. In contrast, have front axles usually largely independent independent suspension on each side of the vehicle, which are increasingly used in the design of rear axles. Compared with twist-beam axles, independent wheel suspensions have the advantage of improved driving characteristics, which results in particular from their mutually non-influencing wheel positions during compression and rebounding. This is achieved by the respective wheel is rotatably mounted on a wheel carrier, which in turn is articulated via mostly a plurality of links movable.
In Abhängigkeit ihrer jeweiligen Ausrichtung werden die Lenker dabei in Längs-, Schräg- und Querlenker unterschieden. Deren fahrzeugseitige Lagerung kann über wenigstens eine Buchse erfolgen, welche beispielsweise als Verbundlager in Form eines Gummi-Metall-Lagers ausgeführt ist. Die Lagerung kann dabei entweder direkt oder aber unter Eingliederung eines Hilfsrahmens (Fahrschemel, Achsträger) an dem Aufbau des Fahrzeugs erfolgen. Demgegenüber kann die radseitige Kopplung zwischen Lenker und Radträger beispielsweise durch eine Verbindungsanordnung im Sinne eines Kugelgelenks realisiert sein.Depending on their respective orientation, the handlebars are distinguished in longitudinal, oblique and transverse links. Their vehicle-side storage can be done via at least one socket, which is designed for example as a composite bearing in the form of a rubber-metal bearing. The storage can be done either directly or under inclusion of a subframe (subframe, axle carrier) on the body of the vehicle. In contrast, the wheel-side coupling between the handlebar and wheel carrier can be realized for example by a connection arrangement in the sense of a ball joint.
Obwohl die sich bei Einzelradaufhängungen gegenüberliegenden Räder nicht – wie im klassischen Sinne – auf einer gemeinsamen baulichen Querverbindung angeordnet sind, wird deren zumindest paarweise Anordnung als Gesamtheit üblicherweise dennoch als Vorder- oder Hinterachse bezeichnet.Although the opposing wheels in independent wheels are not - as in the classic sense - are arranged on a common structural cross-connection, their at least paired arrangement as a whole usually still referred to as a front or rear axle.
Unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung beinhalten die Achsen eines Fahrzeugs relativ zu dessen Aufbau bewegliche Achskomponenten, welche in Kombination mit federnden und dämpfenden Elementen bzw. Mitteln die Bestandteile eines Fahrwerks bilden. Neben dem Einsatz von Dämpfungsmitteln herkömmlicher Bauart etablieren sich hierbei zunehmend sogenannte aktive Dämpfungsmittel. Diese bieten den Vorteil, dass deren Charakteristik auch noch im eingebauten Zustand und insbesondere während des laufenden Betriebes veränderbar ist. Hierdurch ist es möglich, das gewünschte Dämpfverhalten einzustellen und an den jeweils vorherrschenden Untergrund anzupassen sowie gezielten Einfluss auf die Fahrstabilität des Fahrzeugs zu nehmen. Dagegen als "passiv" zu bezeichnende herkömmliche Dämpfungsmittel erfordern bereits bei ihrer Auswahl einen Kompromiss bezüglich des insofern festgelegten Fahrverhaltens und der damit einhergehenden Fahrstabilität sowie -sicherheit und des Fahrkomforts.Regardless of the particular embodiment, the axles of a vehicle include relative to its structure movable axle components, which form the components of a chassis in combination with resilient and damping elements or means. In addition to the use of damping means conventional design increasingly establish so-called active damping means. These offer the advantage that their characteristics can be changed even when installed and in particular during operation. This makes it possible to set the desired damping behavior and adapt to the prevailing ground and to take targeted influence on the driving stability of the vehicle. On the other hand, conventional damping means, which are referred to as "passive", require a compromise with regard to their driving behavior and the associated driving stability, safety and driving comfort.
Hinsichtlich der Fahrdynamik des in Bewegung befindlichen Fahrzeugs gehen die Bestrebungen dahin, dessen zumeist als unangenehm empfundenen rotatorischen Bewegungen in Form von Gieren, Nicken und Wanken zu kontrollieren. Neben dem so erhöhten Fahrkomfort lässt sich hierdurch auch die Fahrsicherheit insgesamt erhöhen. Besagte Bewegungen erfolgen dabei um jeweils eine der drei Hauptachsen des Fahrzeugs herum, wobei Gieren dessen Kreiseln um die Hochachse, Nicken das Heben und Senken seiner Front sowie seines Hecks um die Querachse und Wanken dessen seitliches Neigen um die Längsachse herum meinen. Ursächlich für diese Bewegungen ist im Wesentlichen die Beschaffenheit des jeweiligen Untergrundes, wenngleich das Wanken schon allein aus Richtungswechseln und das Nicken zumeist aus Beschleunigungs- und Bremsmanövern hervorgehen können. Während das Gieren im Wesentlichen durch auf die Bremseinrichtung des Fahrzeugs wirkende Assistenzsysteme kontrolliert wird, richten sich die Maßnahmen zur Kontrolle des Nickens und Wankens an dessen Fahrwerk selbst.With regard to the driving dynamics of the vehicle in motion, efforts are made to control its usually perceived as unpleasant rotational movements in the form of yaw, pitch and roll. In addition to the increased ride comfort, this can also increase overall driving safety. Said movements take place in each case around one of the three main axes of the vehicle around, with yaw whose gyros mean about the vertical axis, nodding the raising and lowering of his front and rear around the transverse axis and roll its lateral tilting about the longitudinal axis around. The reason for these movements is essentially the nature of the respective subsoil, although the wavering alone may result from changes of direction and the nodding mostly from acceleration and braking maneuvers. While the yawing is essentially controlled by assistance systems acting on the braking device of the vehicle, the measures for controlling the pitching and jerking are directed at the suspension itself.
So wurde mit der
Im Zusammenhang mit dem insbesondere in Kurvenfahrten auftretenden seitlichen Wanken eines Fahrzeugs ist auch der Einsatz von wenigstens einem Stabilisator (Drehstabfeder) bekannt. Dessen sich im Wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckende Anordnung sieht die Kopplung der sich jeweils gegenüberliegenden Einzelradaufhängungen einer Achse vor. Hierzu weist der Stabilisator zu seinen beiden Enden hin abgewinkelte Endabschnitte auf, welche entweder direkt oder über geeignete Koppelelemente mit den ungefederten Massen der Einzelradaufhängungen verbunden sind; beispielsweise mit den Radträgern. Aufgrund der als Hebelarme wirkenden Endabschnitte des Stabilisators werden bei entgegengesetzten Ein- und Ausfederbewegungen entsprechende Drehmomente innerhalb des Stabilisators erzeugt, so dass sich die Einzelradaufhängungen einer Achse quasi aneinander elastisch abstützen. Auf diese Weise wird dem Wanken bzw. dem seitlichen Neigen des Aufbaus insofern rein passiv entgegengewirkt. In aktiver Ausgestaltung werden derartige Stabilisatoren beispielsweise zusätzlich mit einem Aktuator ausgestattet, um ein bedarfsweises Drehmoment innerhalb des Stabilisators zu erzeugen.In connection with the sideways roll of a vehicle occurring, in particular, when cornering, the use of at least one stabilizer (torsion bar spring) is also known. Wherein substantially in the transverse direction of the vehicle extending arrangement provides the coupling of the respective opposing independent suspensions of an axle. For this purpose, the stabilizer to at its two ends towards angled end portions, which are connected either directly or via suitable coupling elements with the unsprung masses of the independent wheel suspensions; for example with the wheel carriers. Due to the acting as a lever arms end portions of the stabilizer corresponding torque within the stabilizer are generated in opposite rebound and rebound movements, so that the independent suspension of an axle quasi support each other elastic. In this way, the rolling or the lateral tilting of the body is counteracted in a purely passive manner. In an active embodiment, such stabilizers are for example additionally equipped with an actuator in order to generate an on-demand torque within the stabilizer.
Hierzu gehen aus der
Über die zuvor aufgezeigten Ausgestaltungen eines aktiven Stabilisators hinaus, ist den bereits angesprochenen
Demgegenüber zeigen die
Aus der
Um in der zuvor aufgezeigten Ausgestaltung eines Stabilisators ein Mindestmaß an Übertragbarkeit eines Drehmoments zwischen den beiden Stabilisatorabschnitten des Stabilisators zu gewährleisten, ist insofern die Aufrechterhaltung eines permanenten Magnetfeldes erforderlich, welches dem magnetorheologischen Fluid die hierfür erforderliche Viskosität verleiht. Überdies sind hohe Anforderungen an die Dichtigkeit hinsichtlich des die beiden Stabilisatorabschnitte verbindenden Gehäuses zu stellen.In order to ensure a minimum amount of torque transmissibility between the two stabilizer sections of the stabilizer in the previously disclosed embodiment of a stabilizer, the maintenance of a permanent magnetic field is required, which gives the magnetorheological fluid the required viscosity. In addition, high demands are to be made on the tightness with regard to the housing connecting the two stabilizer sections.
Die im Stand der Technik bekannten Vorschläge zur Ausbildung eines aktiv manipulierbaren Stabilisators sehen zumeist aufwendige sowie mitunter nur mit hohem Energieaufwand betreibbare Ausgestaltungen vor. Insbesondere die physikalische Auftrennung des Stabilisators in zwei Stabilisatorabschnitte stellt dabei hohe Anforderungen an die zwischen diesen anzuordnende Verbindungsanordnung. Angesichts des Gesagten bieten die derzeit bekannten aktiv regelbaren Stabilisatoren daher auch weiterhin noch Raum für Verbesserungen.The proposals known in the prior art for the formation of an actively manipulable stabilizer usually provide elaborate and sometimes only with a high energy consumption operable embodiments. In particular, the physical separation of the stabilizer in two stabilizer sections makes high demands on the connection arrangement to be arranged between them. In view of the above, the currently known actively controllable stabilizers therefore continue to offer room for improvement.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stabilisator der zuvor aufgezeigten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass neben einem einfachen und wartungsarmen Aufbau eine effizientere Regelbarkeit zur Kompensation des Wank- und/oder Nickwinkels eines damit ausgestatteten Fahrzeugs ermöglicht ist.Against this background, the object of the invention is to further develop a stabilizer of the previously indicated type such that, in addition to a simple and low-maintenance construction, more efficient controllability for compensating the roll and / or pitch angle of a vehicle equipped with it is possible.
Diese Aufgabe wird durch eine semi-aktive Stabilisatoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a semi-active stabilizer arrangement having the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the respective subclaims.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Nachfolgend wird eine semi-aktive Stabilisatoranordnung aufgezeigt, welche sich in vorteilhafter Weise zum Einsatz in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs eignet. Die semi-aktive Stabilisatoranordnung ist dazu ausgebildet, das Nicken und/oder Wanken eines entsprechend ausgestatteten, in Bewegung befindlichen Fahrzeugs zumindest teilweise zu kompensieren.The following is a semi-active stabilizer arrangement is shown, which is advantageously suitable for use in a chassis of a vehicle. The semi-active stabilizer assembly is configured to at least partially compensate for the pitch and / or roll of a suitably equipped vehicle in motion.
Die semi-aktive Stabilisatoranordnung gemäß der Erfindung umfasst einen Stabilisator, welcher in zwei Teile getrennt ist. Hiernach sind zwei voneinander getrennte Stabilisatorteile vorgesehen, welche sich zumindest abschnittsweise entlang einer gemeinsamen Drehachse erstrecken. Mit anderen Worten sind die Längsachsen eines Abschnitts der jeweiligen Stabilisatorteile dabei so zueinander orientiert, dass diese mit der Drehachse zusammenfallen. Gemäß dieser Anordnung sind die beiden Stabilisatorteile unabhängig voneinander um ihre jeweilige Längsachse bzw. um deren gemeinsame Drehachse herum verdrehbar.The semi-active stabilizer assembly according to the invention comprises a stabilizer which is separated into two parts. Thereafter, two separate stabilizer parts are provided, which extend at least in sections along a common axis of rotation. In other words, the longitudinal axes of a portion of the respective stabilizer parts are oriented relative to each other such that they coincide with the axis of rotation. According to this arrangement, the two stabilizer parts are independently rotatable about their respective longitudinal axis or about their common axis of rotation.
In bevorzugter Weise kann jeder der beiden Stabilisatorteile einen Hebelarm aufweisen. Die Hebelarme sind dazu vorgesehen, mit einer ungefederten Masse einer Radaufhängung verbunden zu werden, beispielsweise mit einem Lenker oder einem Radträger. Die Verbindung kann dabei direkt oder bevorzugt über ein geeignetes Kopplungsglied erfolgen, wie etwa eine Koppelstange. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass sich die semi-aktive Stabilisatoranordnung in ihrem an einem Fahrzeug verbauten Zustand im Wesentlichen zwischen zwei gegenüberliegenden Radaufhängungen einer Fahrzeugachse des Fahrwerks erstrecken kann. Durch die Anordnung der Hebelarme kann eine Ein- und/oder Ausfederbewegung der jeweiligen Radaufhängung in eine Verdrehung des zugehörigen Stabilisatorteils um dessen Längsachse bzw. um die Drehachse herum umgesetzt werden, indem der mit der Radaufhängung gekoppelte Hebelarm entsprechend verschwenkt wird.In a preferred manner, each of the two stabilizer parts may have a lever arm. The lever arms are intended to be connected to an unsprung mass of a suspension, such as a handlebar or a wheel carrier. The connection can be made directly or preferably via a suitable coupling member, such as a coupling rod. A preferred embodiment provides that the semi-active stabilizer assembly may extend in its installed state on a vehicle substantially between two opposite wheel suspensions of a vehicle axle of the chassis. Due to the arrangement of the lever arms, an input and / or rebound movement of the respective suspension can be converted into a rotation of the associated stabilizer part about its longitudinal axis or about the axis of rotation by the lever arm coupled to the suspension is pivoted accordingly.
Besagter Hebelarm kann in vorteilhafter Weise aus einer materialeinheitlich einstückigen Abwinkelung des jeweiligen Stabilisatorteils gegenüber seiner Längsachse bzw. der Drehachse gebildet sein. Selbstverständlich ist alternativ auch eine verdrehfeste Anordnung des Hebelarms an dem zugehörigen Stabilisatorteil denkbar, beispielsweise über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung.Said lever arm can be formed in an advantageous manner from a material integral integral bending of the respective stabilizer part relative to its longitudinal axis or the axis of rotation. Of course, alternatively, a rotationally fixed arrangement of the lever arm on the associated stabilizer part is conceivable, for example via a positive and / or non-positive and / or material connection.
Weiterhin ist ein Aktuator vorgesehen, welcher zwischen den beiden Stabilisatorteilen angeordnet ist. Dabei sind die beiden Stabilisatorteile so angeordnet, dass deren in Längsrichtung gelegenen freien Endbereiche zueinander ausgerichtet sind. Dabei sind die beiden Endbereiche der Stabilisatorteile durch den Aktuator miteinander verbunden.Furthermore, an actuator is provided, which is arranged between the two stabilizer parts. In this case, the two stabilizer parts are arranged so that their longitudinal free end portions are aligned with each other. The two end portions of the stabilizer parts are connected to each other by the actuator.
Erfindungsgemäß weist der Aktuator ein Gehäuse auf, welches dazu vorgesehen und ausgebildet ist, im eingebauten Zustand mit einem Hilfsrahmen und/oder Aufbau des Fahrzeugs verdrehfest verbunden zu sein. Weiterhin ist das Gehäuse derart ausgebildet, dass die beiden Endbereiche der Stabilisatorteile drehbar innerhalb des Gehäuses des Aktuators gelagert sind. Auf diese Weise können die beiden Stabilisatorteile unabhängig voneinander relativ zum Gehäuse des Aktuators verdreht werden. Insofern erstrecken sich die Längsachsen der beiden Stabilisatorteile bzw. deren gemeinsame Drehachse durch das Gehäuse des Aktuators hindurch.According to the invention, the actuator has a housing, which is provided and designed to be rotationally connected in the installed state with a subframe and / or structure of the vehicle. Furthermore, the housing is designed such that the two end portions of the stabilizer parts are rotatably mounted within the housing of the actuator. In this way, the two stabilizer parts can be independent of each other be rotated relative to the housing of the actuator. In this respect, the longitudinal axes of the two stabilizer parts or their common axis of rotation extend through the housing of the actuator.
Weiterhin umfasst der Aktuator elektromagnetische Spulenelemente, um Einfluss auf die Verdrehung und/oder die Verdrehbarkeit der beiden Stabilisatorteile nehmen zu können. Hierzu können die Spulenelemente entsprechend elektrisch ansteuerbar ausgebildet sein. Zielführend sind die Spulenelemente so angeordnet, dass durch diese eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen dem Gehäuse und dem jeweiligen Endbereich der beiden Stabilisatorteile ermöglicht ist.Furthermore, the actuator comprises electromagnetic coil elements in order to be able to influence the rotation and / or the rotatability of the two stabilizer parts. For this purpose, the coil elements can be designed to be electrically controllable. Targeting the coil elements are arranged so that an electromagnetic interaction between the housing and the respective end region of the two stabilizer parts is made possible by this.
Der sich hieraus ergebende Vorteil liegt zunächst in der voneinander unabhängigen Verdrehbarkeit der beiden Stabilisatorteile relativ zum Gehäuse des Aktuators. Gegenüber bekannten Ausgestaltungen, bei denen lediglich ein Stabilisatorteil innerhalb des Gehäuses gelagert ist, während der andere Stabilisatorteil verdrehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, ergibt sich eine deutlich reduzierte zu bewegende Masse. Aufgrund der verdrehfesten Anordenbarkeit des Aktuators über sein Gehäuse an einem Hilfsrahmen und/oder Aufbau des jeweiligen Fahrzeugs ergibt sich eine vereinfachte Lagerung des Aktuators selbst, da dieser nun nicht mehr frei drehbar unterhalb des Fahrzeugs befestigt werden muss. Zudem können die beiden Stabilisatorteile nun gezielt kontrolliert und/oder beeinflusst werden, da diese sowohl voneinander als auch von dem Gehäuse des Aktuators selbst unabhängig verdrehbar sind. Hierdurch ergibt sich eine präzisere Möglichkeit zu deren jeweiligen Ansteuerung über den Aktuator. Insgesamt ermöglicht die vorliegende erfindungsgemäße Ausgestaltung einer semi-aktiven Stabilisatoranordnung somit sowohl einen einfachen und wartungsarmen Aufbau als auch eine effiziente Regelbarkeit zur Kompensation des Wank- und/oder Nickwinkels eines damit ausgestatteten Fahrzeugs.The resulting advantage is initially in the mutually independent rotatability of the two stabilizer parts relative to the housing of the actuator. Compared with known embodiments, in which only one stabilizer part is mounted within the housing, while the other stabilizer part is rotationally connected to the housing, there is a significantly reduced mass to be moved. Due to the rotationally fixed applicability of the actuator via its housing on a subframe and / or structure of the respective vehicle results in a simplified storage of the actuator itself, since this no longer needs to be freely rotatably mounted below the vehicle. In addition, the two stabilizer parts can now be selectively controlled and / or influenced, since these are both independently and by the housing of the actuator itself rotated independently. This results in a more precise possibility for their respective control via the actuator. Overall, the present inventive design of a semi-active stabilizer arrangement thus allows both a simple and low-maintenance design and an efficient controllability for compensating the rolling and / or pitch angle of a vehicle equipped with it.
Als Aktuator im Sinne der Erfindung wird eine Einrichtung angesehen, welche ein Drehmoment und/oder eine bremsende oder blockierende Wirkung auf die beiden Stabilisatorteile ausüben kann. Mit anderen Worten ist der Aktuator in der Lage, ein Drehmoment mit einem gewünschten Wert auf wenigstens einen Stabilisatorteil zu übertragen. Gleichzeitig oder alternativ ist der Aktuator in der Lage, eine aus den Federbewegungen der Radaufhängung resultierende Verdrehung des Stabilisatorteils um dessen Längsachse bzw. um die Drehachse herum zu bremsen oder ganz zu blockieren.As an actuator in the context of the invention, a device is considered, which can exert a torque and / or a braking or blocking effect on the two stabilizer parts. In other words, the actuator is capable of transmitting a torque of a desired value to at least one stabilizer part. At the same time or alternatively, the actuator is able to brake or completely block a rotation of the stabilizer part resulting from the spring movements of the wheel suspension about its longitudinal axis or about the axis of rotation.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens können die elektromagnetischen Spulenelemente in äußere Spulenelemente und innere Spulenelemente unterteilt sein. Hierbei können die äußeren Spulenelemente in vorteilhafter Weise in oder alternativ an dem Gehäuse des Aktuators angeordnet sein. In ihrer Anordnung können diese dabei fest mit dem Gehäuse verbunden sein. Demgegenüber können die inneren Spulenelemente in vorteilhafter Weise mit den Stabilisatorteilen fest verbunden sein. Besonders bevorzugt kann jeweils wenigstens ein inneres Spulenelement in oder alternativ an jeweils einem Endbereich eines Stabilisatorteils angeordnet sein. Auf diese Weise sind die inneren und äußeren Spulenelemente quasi relativ zueinander verlagerbar, wobei im festgelegten Zustand des Aktuators über sein Gehäuse die inneren Spulenelemente gegenüber den äußeren Spulenelementen des Gehäuses verlagerbar sind.According to a particularly preferred development of the basic idea of the invention, the electromagnetic coil elements can be subdivided into outer coil elements and inner coil elements. In this case, the outer coil elements can be arranged in an advantageous manner in or alternatively on the housing of the actuator. In their arrangement, these can be firmly connected to the housing. In contrast, the inner coil elements can be firmly connected to the stabilizer parts in an advantageous manner. Particularly preferably, in each case at least one inner coil element can be arranged in or alternatively on in each case one end region of a stabilizer part. In this way, the inner and outer coil elements are virtually displaceable relative to each other, wherein in the fixed state of the actuator via its housing, the inner coil elements relative to the outer coil elements of the housing are displaced.
In besonders bevorzugter Weise können die inneren und äußeren Spulenelemente dabei derart zueinander ausgerichtet und/oder angeordnet sein, dass eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen einem inneren Spulenelement und wenigstens einem zugehörigen äußeren Spulenelement ermöglicht ist. Hierdurch lässt sich die Verdrehung bzw. die Verdrehbarkeit des jeweiligen Stabilisatorteils gegenüber dem Gehäuse kontrollieren und/oder beeinflussen. So kann ein aufgrund einer Bestromung eines oder einzelner Spulenelemente erzeugbares Magnetfeld dazu genutzt werden, eine Verdrehung eines Stabilisatorteils um dessen Längsachse bzw. um die Drehachse herum beispielsweise zu initiieren und/oder zumindest teilweise zu bremsen oder gar zu blockieren. Aufgrund der veränderbaren Polarität der miteinander kommunizierenden Spulenelemente können folglich anziehende oder abstoßende Kräfte zwischen diesen erzeugt werden, um den Stabilisatorstab in gewünschter Weise hinsichtlich des Wankens und/oder Nickens des so ausgestatteten Fahrzeugs zu kontrollieren und/oder zu beeinflussen.In a particularly preferred manner, the inner and outer coil elements can be aligned and / or arranged relative to one another such that an electromagnetic interaction between an inner coil element and at least one associated outer coil element is made possible. This makes it possible to control and / or influence the rotation or the rotatability of the respective stabilizer part relative to the housing. Thus, a magnetic field which can be generated on the basis of a current supply to one or individual coil elements can be used to initiate, for example, a rotation of a stabilizer part about its longitudinal axis or around the axis of rotation, and / or at least partially brake it or even block it. As a result of the variable polarity of the coil elements which communicate with each other, attractive or repulsive forces can be generated therebetween to control and / or influence the stabilizer bar in a desired manner with respect to the roll and / or pitching of the vehicle so equipped.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung ist eine Ausbildung und/oder Anordnung der in oder an den Endbereichen der beiden Stabilisatorteile angeordneten inneren Spulenelemente vorgesehen, so dass eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den inneren Spulenelementen ermöglicht sein kann. Hierdurch ist es möglich, eine Verdrehung des einen Stabilisatorteils zumindest teilweise auf den jeweils anderen Stabilisatorteil zu übertragen. Mit anderen Worten kann auf diese Weise bei Bedarf eine elektromagnetische Kopplung zwischen den beiden Endbereichen erfolgen, durch welche die beiden – an sich physikalisch voneinander getrennten – Stabilisatorteile zumindest eine gegenseitige Beeinflussung erfahren oder quasi als Einheit arbeiten.According to a preferred further development, an embodiment and / or arrangement of the inner coil elements arranged in or on the end regions of the two stabilizer parts is provided, so that an electromagnetic interaction between the inner coil elements can be made possible. This makes it possible to transfer a rotation of the one stabilizer part at least partially to the respective other stabilizer part. In other words, if required, an electromagnetic coupling between the two end regions can take place in this way, by means of which the two stabilizer parts-physically separate from one another-experience at least mutual influence or operate as a unit.
Gegenüber gemeinhin verwendeten Einrichtungen zur Kopplung der beiden Stabilisatorteile, beispielsweise über eine Bremseinrichtung, bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung den Vorteil der berührungslosen Funktionsweise. Hierdurch wird der Verschleiß einer solchen Stabilisatoranordnung hinsichtlich der Kontrolle und/oder Beeinflussung ihrer beiden Stabilisatorteile auf ein Minimum reduziert.Compared with commonly used devices for coupling the two stabilizer parts, for example via a braking device, the embodiment of the invention provides the advantage of non-contact mode of operation. As a result, the wear of such a stabilizer assembly with respect to the control and / or influence of its two stabilizer parts is reduced to a minimum.
Die Erfindung sieht vor, dass innerhalb des Gehäuses des Aktuators ein Federelement vorhanden sein kann. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Federelement um ein mechanisches Drehfederelement handeln.The invention provides that within the housing of the actuator, a spring element may be present. Particularly preferably, the spring element may be a mechanical torsion spring element.
Hinsichtlich des Federelements ist vorgesehen, dass dieses bevorzugt zwischen den Endbereichen der beiden Stabilisatorteile angeordnet sein kann. In dieser Anordnung ist das Federelement in der Lage, etwaige rückstellende Kräfte auf wenigstens einen Stabilisatorteil auszuüben. Um die Rückstellkraft des Federelements auf die Stabilisatorteile übertragen zu können, ist dieses in vorteilhafter Weise mit deren beiden Endbereichen entsprechend verbunden. Hierdurch kann sich das Federelement bei einer Verdrehung eines der Stabilisatorteile gegen den jeweils anderen Stabilisatorteil abstützen.With regard to the spring element, it is provided that this may preferably be arranged between the end regions of the two stabilizer parts. In this arrangement, the spring element is capable of exerting any restoring forces on at least one stabilizer part. In order to transfer the restoring force of the spring element on the stabilizer parts, this is connected in accordance with the two end portions in an advantageous manner. As a result, the spring element can be supported during a rotation of one of the stabilizer parts against the respective other stabilizer part.
Der Vorteil einer Abstützung des Federelements zwischen den beiden Endbereichen liegt in einer Entlastung wenigstens der inneren Spulenelemente, da diese bei einer gewünschten Kopplung der beiden Stabilisatorteile nicht aktiviert werden müssen. Hierdurch kann der Energieverbrauch der Spulenelemente deutlich reduziert werden. Ursächlich hierfür ist die Übertragbarkeit einer Verdrehung bzw. eines Drehmoments zwischen den beiden Stabilisatorteilen über das zwischen deren Endbereichen angeordnete Federelement.The advantage of supporting the spring element between the two end regions lies in a relief of at least the inner coil elements, since these need not be activated in a desired coupling of the two stabilizer parts. As a result, the energy consumption of the coil elements can be significantly reduced. The reason for this is the transferability of a rotation or a torque between the two stabilizer parts via the arranged between the end regions spring element.
Alternativ hierzu ist selbstverständlich auch eine Ausgestaltung sowie Anordnung des Federelements denkbar, welche dessen Abstützung an dem Gehäuse des Aktuators ermöglicht.Alternatively, of course, an embodiment and arrangement of the spring element is conceivable, which allows its support on the housing of the actuator.
Weiterhin kann das Federelement in vorteilhafter Weise dazu vorgesehen sein, die beiden Stabilisatorteile zu zentrieren. Unter Zentrieren wird im Sinne der Erfindung eine gezielte Rückstellung der beiden Stabilisatorteile in eine zuvor definierte Ausgangsstellung verstanden. Mit anderen Worten erfolgt das Zentrieren, indem der aufgrund einer Drehbewegung um seine Längsachse bzw. um die Drehachse herum verdrehte Stabilisatorteil wieder in seine ursprüngliche Stellung zurück verdreht wird. Im verbauten Zustand der Stabilisatoranordnung erfolgt die Verdrehung der Stabilisatorteile aus der ursprünglichen Stellung heraus regelmäßig aufgrund einer Federbewegung der Radaufhängungen.Furthermore, the spring element can be provided in an advantageous manner to center the two stabilizer parts. Centering is understood within the meaning of the invention a targeted provision of the two stabilizer parts in a previously defined initial position. In other words, the centering is done by the rotated due to a rotational movement about its longitudinal axis or about the axis of rotation around stabilizer part is rotated back to its original position. In the installed state of the stabilizer assembly, the rotation of the stabilizer parts from the original position out regularly due to a spring movement of the suspension.
Dank der nunmehr vorgestellten erfindungsgemäßen semi-aktiven Stabilisatoranordnung kann eine überaus präzise Ansteuerung der voneinander unabhängig verdrehbaren Stabilisatorteile erreicht werden, wobei der Aufbau der erfindungsgemäßen semi-aktiven Stabilisatoranordnung insgesamt als in der Herstellung sowie dem Einbau einfach und im Betrieb weitestgehend wartungsarm anzusehen ist.Thanks to the semi-active stabilizer assembly according to the invention now presented a very precise control of each independently rotatable stabilizer parts can be achieved, the structure of the semi-active stabilizer assembly according to the invention as a whole in the manufacture and installation is easy to see and low maintenance during operation as a whole.
Die Erfindung kann als Teil eines Fahrwerks für ein Fahrzeug Verwendung finden, welches wenigstens eine, bevorzugt zwei semi-aktive Stabilisatoranordnungen aufweist. Bei wenigstens einer der semi-aktive Stabilisatoranordnungen kann es sich in vorteilhafter Weise um die zuvor aufgezeigte erfindungsgemäße semi-aktive Stabilisatoranordnung handeln.The invention can be used as part of a chassis for a vehicle having at least one, preferably two semi-active stabilizer arrangements. At least one of the semi-active stabilizer arrangements may advantageously be the previously disclosed inventive semi-active stabilizer arrangement.
Wenigstens eine der beiden Stabilisatoranordnungen weist dann zwei voneinander getrennte Stabilisatorteile auf, welche sich zumindest abschnittsweise entlang ihrer Längsrichtung erstrecken. Die Längsrichtungen der beiden Stabilisatorteile bilden dabei eine gemeinsame Drehachse. Dabei sind die beiden Stabilisatorteile voneinander unabhängig um besagte Drehachse herum verdrehbar. Weiterhin ist zwischen den beiden Stabilisatorteilen ein Aktuator vorgesehen, welcher deren zueinander ausgerichteten freien Endbereiche miteinander verbindet. Erfindungsgemäß weist der Aktuator ein Gehäuse auf, welches dazu vorgesehen ist, im eingebauten Zustand mit einem Hilfsrahmen und/oder Aufbau des Fahrzeugs verdrehfest verbunden zu werden. Aufgrund der so festgelegten Ausrichtung des Aktuators sind die beiden Endbereiche der Stabilisatorteile drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert. Weiterhin umfasst der Aktuator Spulenelemente, welche bei Bedarf eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen dem Gehäuse und den beiden Endbereichen ermöglichen. Aufgrund der elektromagnetischen Wechselwirkung können Nick- und/oder Wankbewegungen bzw. die daraus resultierenden Nick- und/oder Wankwinkel des so ausgestatteten und in Bewegung befindlichen Fahrzeugs zumindest teilweise kompensiert werden.At least one of the two stabilizer arrangements then has two mutually separate stabilizer parts, which extend at least in sections along their longitudinal direction. The longitudinal directions of the two stabilizer parts form a common axis of rotation. The two stabilizer parts are independently rotatable about said axis of rotation. Furthermore, an actuator is provided between the two stabilizer parts, which connects their mutually aligned free end portions together. According to the invention, the actuator has a housing which is provided to be rotationally connected in the installed state with a subframe and / or structure of the vehicle. Due to the so determined orientation of the actuator, the two end portions of the stabilizer parts are rotatably supported within the housing. Furthermore, the actuator comprises coil elements which, if necessary, permit an electromagnetic interaction between the housing and the two end regions. Due to the electromagnetic interaction, pitching and / or rolling movements or the resulting pitch and / or roll angles of the vehicle thus equipped and in motion can be at least partially compensated.
Die sich hieraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Stabilisatoranordnung näher erläutert, so dass an dieser Stelle zunächst auf die vorherigen Ausführungen hierzu verwiesen wird.The resulting advantages have already been explained in more detail in connection with the stabilizer arrangement according to the invention described above, so that reference is first made to the previous statements at this point.
Insbesondere bei einer bevorzugten Ausgestaltung beider Stabilisatoranordnungen auf die zuvor erläuterte Art ist das erfindungsgemäße Fahrwerk in der Lage, sowohl den Neigungswinkel des Fahrzeugaufbaus während Kurvenfahrten als auch dessen Nickwinkel während Brems- und/oder Beschleunigungsmanövern zu kompensieren.In particular, in a preferred embodiment of both stabilizer assemblies in the manner described above, the chassis according to the invention is able to compensate for both the inclination angle of the vehicle body during cornering and its pitch angle during braking and / or acceleration maneuvers.
So kann der Neigungswinkel des Fahrzeugaufbaus während einer Kurvenfahrt mit Hilfe der elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen den Spulenelementen der semi-aktiven Stabilisatoranordnung der Vorderachse und zwischen den Spulenelementen der semi-aktiven Stabilisatoranordnung der Hinterachse kompensiert werden.Thus, the angle of inclination of the vehicle body during cornering by means of the electromagnetic interactions between the coil elements of the semi-active Stabilizer arrangement of the front axle and between the coil elements of the semi-active stabilizer assembly of the rear axle can be compensated.
Während Brems- und/oder Beschleunigungsmanövern kann der Nickwinkel des Fahrzeugaufbaus mit Hilfe der elektromagnetischen Wechselwirkungen sowohl zwischen den miteinander kommunizierenden inneren und äußeren Spulenelementen der semi-aktiven Stabilisatoranordnung der Vorderachse als auch zwischen den miteinander kommunizierenden inneren und äußeren Spulenelementen der semi-aktiven Stabilisatoranordnung der Hinterachse kompensiert werden.During braking and / or acceleration maneuvers, the pitch angle of the vehicle body may be adjusted by means of the electromagnetic interactions both between the mutually communicating inner and outer coil elements of the semi-active stabilizer assembly of the front axle and between the inter-communicating inner and outer coil elements of the semi-active stabilizer assembly of the rear axle be compensated.
Darüber hinaus ist das so ausgestattete, erfindungsgemäße Fahrwerk auch in der Lage, etwaige überlagerte Neigungs- und Nickwinkel des Fahrzeugaufbaus zu kompensieren, so wie sie beispielsweise beim Bremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt entstehen können. Die hierfür erforderliche Regelstrategie zur entsprechenden Ansteuerung der Spulenelemente kann so ausgestaltet sein, dass diese für eine nur teilweise oder eine vollständige Kompensation ausgelegt ist. Selbstverständlich kann der Grad der Kompensation auch variabel ausgestaltet sein, so dass die Höhe der so ermöglichten Kompensation beispielsweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist.In addition, the inventive suspension so equipped is also able to compensate for any superimposed pitch and pitch angles of the vehicle body, as they may arise, for example when braking or accelerating the vehicle during cornering. The control strategy required for the corresponding control of the coil elements can be designed so that it is designed for only partial or complete compensation. Of course, the degree of compensation can also be configured variably, so that the amount of compensation thus enabled is dependent, for example, on the speed of the vehicle.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in
Aufgrund des im Wesentlichen gleichen Aufbaus des Fahrwerks
So weist die Achse
Die einzelnen Radaufhängungen
Die Lenker
Ersichtlich sind insgesamt zwei erfindungsgemäß semi-aktive Stabilisatoranordnungen
Zwischen den beiden Stabilisatorteilen
Erkennbar weist der Aktuator
Weiterhin ist zwischen den Endbereichen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeug vehicle
- 22
-
Fahrwerk von
1 Suspension of1 - 33
-
hintere Achse von
1 rear axle of1 - 44
-
vordere Achse von
1 front axle of1 - 5a5a
-
Radaufhängung links von
2 Suspension left of2 - 5b5b
-
Radaufhängung rechts von
2 Wheel suspension right from2 - 6a6a
-
Radträger von
5a Wheel carrier of5a - 6b6b
-
Radträger von
5b Wheel carrier of5b - 77
-
Aufbau von
1 building of1 - 8a8a
-
Rad von
5a Wheel of5a - 8b8b
-
Rad von
5b Wheel of5b - 9a9a
-
Raddrehachse von
8a Raddrehachse of8a - 9b9b
-
Raddrehachse von
8b Raddrehachse of8b - 10a10a
-
Federelement von
5a Spring element of5a - 10b10b
-
Federelement von
5b Spring element of5b - 11a11a
-
Dämpferelement von
5a Damper element of5a - 11b11b
-
Dämpferelement von
5b Damper element of5b - 12a12a
-
Lenker von
5a Handlebar of5a - 12b12b
-
Lenker von
5b Handlebar of5b - 1313
- Hilfsrahmen subframe
- 14a14a
-
Buchsenelement von
5a Bushing element of5a - 14b14b
-
Buchsenelement von
5b Bushing element of5b - 15a15a
-
Buchsenelement von
5a Bushing element of5a - 15b15b
-
Buchsenelement von
5b Bushing element of5b - 16a16a
-
Kugelgelenk von
5a Ball joint of5a - 16b16b
-
Kugelgelenk von
5b Ball joint of5b - 17a17a
-
Buchsenelement zwischen
13 und7 Bushing element between13 and7 - 17b17b
-
Buchsenelement zwischen
13 und7 Bushing element between13 and7 - 18a18a
-
Buchsenelement zwischen
13 und7 Bushing element between13 and7 - 18b18b
-
Buchsenelement zwischen
13 und7 Bushing element between13 and7 - 1919
-
Stabilisatoranordnung von
3 Stabilizer arrangement of3 - 20a20a
-
Stabilisatorteil für
5a Stabilizer part for5a - 20b20b
-
Stabilisatorteil für
5b Stabilizer part for5b - 21a21a
-
Koppelstange zwischen
20a und6a Coupling rod between20a and6a - 21b21b
-
Koppelstange zwischen
20b und6b Coupling rod between20b and6b - 2222
-
Aktuator von
19 Actuator of19 - 2323
-
Gehäuse von
22 Housing of22 - 24a24a
-
freier Endbereich von
20a in23 free end area of20a in23 - 24b24b
-
freier Endbereich von
20b in23 free end area of20b in23 - 25a25a
-
inneres Spulenelement in
24a inner coil element in24a - 25b25b
-
inneres Spulenelement in
24b inner coil element in24b - 26a26a
-
äußeres Spulenelement in
23 um25a outer coil element in23 around25a - 26b26b
-
äußeres Spulenelement in
23 um25b outer coil element in23 around25b - 2727
-
Drehfederelement zwischen
24a und24b Torsion spring element between24a and24b - xx
-
Längsrichtung von
1 Longitudinal direction of1 - yy
-
Querrichtung von
1 Transverse direction of1 - y1y1
-
Drehachse von
20a ,20b Rotation axis of20a .20b - zz
-
Hochrichtung von
7 High direction of7
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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