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Die Erfindung betrifft einen Querstabilisator eines zweispurigen Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
DE 10 2013 217 613 A1 und die
DE 10 2006 011 856 A1 verwiesen.
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Durch unterschiedliche Fahrbahnanregungen auf ein Fahrzeugrad, beispielsweise bei unebenen Fahrbahnverhältnissen, oder in Kurvenfahrten eines zweispurigen Fahrzeuges kann es zu unerwünschten Wank- und/oder Nickbewegungen des Fahrzeuges kommen. Dabei kann die Fahrsicherheit, Fahrdynamik sowie der Komfort negativ beeinflusst und verändert werden. Zur Minderung bzw. Abfederung der Wankbewegungen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, sogenannte Stabilisatoren, also besondere Federungssysteme, an einer oder an beiden Achsen des Fahrzeuges anzubringen.
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Man unterscheidet dabei zwischen drei unterschiedlichen Ausführungen von Stabilisatoren. Ein sogenannter passiver Stabilisator arbeitet nach dem Drehstabprinzip. Dabei ist ein einteilig ausgeführter Drehstab parallel zur Fahrzeugachskonstruktion angeordnet und an beiden Enden an einer Radaufhängung befestigt. Unterschiedliche Vertikalbewegungen der Räder werden durch elastisches Verformen bzw. Verdrehen dieses Drehstab-Stabilisators angeglichen.
In der Regel ist der Stabilisator eine Drehstabfeder, das heißt ein Rundstahl mit gleichsinnig umgebogenen Enden (C-förmig bzw. U-förmig), der die Radaufhängungen einer Achse verbindet.
Über Gummielemente ist der Stabilisator an der Karosserie oder am Fahrwerk und die beiden Enden an einem Element der Radaufhängungen, beispielsweise an den Querlenkern, drehbar befestigt.
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Neben den genannten passiven Stabilisatoren existieren außerdem sogenannte aktive Stabilisatoren, welche üblicherweise zweiteilig ausgeführt sind. Dabei ist jeweils ein Ende einer Stabilisatorhälfte mit einem Fahrzeugrad bzw. einer Radaufhängung verbunden. Die beiden Stabilisatorhälften sind dann üblicherweise durch einen geeigneten Aktuator miteinander verbunden, welcher mittels einer geeigneten Ansteuerung die beiden Stabilisatorhälften aktiv gegeneinander verdreht. Im Gegensatz zu den passiven Stabilisatoren können aktive Stabilisatoren je nach Bedarf zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Fahrwerk Kräfte und Momente einleiten und gewünschte Stellwege erzeugen.
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Weiterhin sind Systeme bekannt, welche zur Niveauregulierung eines Fahrzeuges dienen. So ist es durch derartige Systeme möglich, ein Fahrzeug in seiner Höhe, also entlang der Fahrzeughochachse anzuheben und abzusenken. Beispielsweise kann so die Fahrzeughöhe in Abhängigkeit von unterschiedlichen Beladungszuständen konstant bzw. ausgeglichen zwischen einer Fahrzeugvorder- und einer Fahrzeughinterachse gehalten werden, um bei wechselnden Beladungszuständen eine optimale Bodenfreiheit und waagrechte Lage des Fahrzeuges zu gewährleisten. Umgesetzt werden derartige Systeme beispielsweise durch hydropneumatische Stoßdämpfer, bei welchen durch Hinzupumpen und Ablassen von Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit das Niveau des Stoßdämpfers angepasst wird. Weiterhin kann eine solche Niveauregulierung mittels sogenannten Luftfahrwerken realisiert werden, bei welchen die Hauptfeder unterstützt wird.
Genannte Systeme erfordern jedoch viele zusätzliche Komponenten und damit einen hohen Bauraum und zusätzliches Gewicht. Weiterhin ist die Realisierung derartiger Systeme aufwändig und komplex.
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Aus der
DE 10 2013 217 613 A1 ist beispielsweise eine Stabilisierungseinrichtung bekannt, welche einen passiven Stabilisator umfasst, der wiederum selbst eine aktiv elektromechanisch längenverstellbare Koppelstange zwischen einem Achsteil und einem Drehstabfeder-Stabilisator umfasst. Dabei ist es vorgesehen, dass die zumindest eine verstellbare Koppelstange in zwei Stangenteile mit jeweils einem ein Drehgewinde bildenden Gewindeteil aufgeteilt und ein Gewindeteil gegenüber dem anderen mittels eines elektrischen Antriebs drehangetrieben ist.
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Weiterhin wird auf
DE 10 2006 011 856 A1 hingewiesen, bei welcher ein Federungssystem für eine Fahrzeugradaufhängung vorgeschlagen wird, welche sich dazu eignet den Fahrzeugaufbau abzusenken.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Querstabilisator eines zweispurigen Fahrzeuges aufzuzeigen, welcher unter Ausnutzung bereits vorhandener Komponenten und mit möglichst wenig zusätzlich benötigtem Bauraum und Komplexität eine Höhenverstellung des Fahrzeuges ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch einen Querstabilisator eines zweispurigen Fahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Daneben wird ein Verfahren zur Höhenverstellung eines Fahrzeuges gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Es wird ein Querstabilisator eines zweispurigen Fahrzeuges vorgeschlagen, welcher eine bevorzugt zumindest annähernd U- bzw. C-förmige und zwischen zwei Radaufhängungen zweier Räder des Fahrzeuges angeordnete Drehstabfeder umfasst.
Die Radaufhängung oder Radführung ist die bewegliche Verbindung zwischen Fahrzeugaufbau und Rädern. Sie enthält Führungselemente, die die Räder auf einer vorgegebenen, nahezu senkrecht stehenden Bahn gegenüber dem Fahrzeugaufbau leiten.
Ein zweispuriges Fahrzeug im Sinne dieser Erfindung hat bevorzugt vier Räder und damit vier Radaufhängungen, wobei sich jeweils zwei an einer Achse, an einer Vorder- und Hinterachse des Fahrzeuges befinden.
Die bevorzugt beiden Radaufhängungen, welche von der Drehstabfeder bzw. dem Querstabilisator verbunden werden, sind bevorzugt an einer gemeinsamen Achse, beispielswiese der Vorder- oder der Hinterachse des Fahrzeuges zugeordnet.
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Unter einem Drehstab bzw. einer Drehstabfeder wird im Sinne dieser Erfindung bevorzugt ein Federstab mit Kreis-, Kreisring- oder Rechteckquerschnitt, welcher überwiegend durch ein Torsionsmoment beansprucht wird verstanden. Ein Querstabilisator bzw. eine Drehstabfeder, auch als passiver Stabilisator bezeichnet, gemäß dieser Erfindung, stellt ein im Wesentlichen U-förmig gebogenes Bauteile dar. Der Drehstab stellt dabei den sogenannten Stabilisatorrücken dar, welcher zumindest annähernd in Fahrzeugquerrichtung (also mit möglichen Abweichungen) ausgerichtet ist, während die sogenannten Stabilisatorschenkel mehr oder weniger bzw. zumindest annähernd (also mit möglichen Abweichungen) in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind und die Drehstabfeder zu einer U-Form bzw. C-Form vervollständigen.
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Der genannte Querstabilisator bzw. die Drehstabfeder ist dabei, bevorzugt an jeweils einem der genannten zwei Stabilisatorschenkel, mittels zumindest einer Pendelstütze am Fahrzeugaufbau oder an jeweils einer Radaufhängungen(bzw. an einem Element der Radaufhängung) zweier Räder einer gemeinsamen Achse angebunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verbinden die zumindest zwei Pendelstützen die Drehstabfeder mit den beiden Radaufhängungen einer gemeinsamen Achse des Fahrzeuges. Wie bereits genannt, ist es jedoch auch möglich, dass die Pendelstützen den Fahrzeugaufbau bzw. die Fahrzeugkarosserie mit der Drehstabfeder verbinden.
Jedenfalls ist die Drehstabfeder sowohl mit dem Fahrzeugaufbau, als auch mit der Radaufhängung (bzw. mit einem Element der Radaufhängung) verbunden.
Die jeweils andere Verbindung (also entweder mit den Radaufhängungen bzw. Elemente dieser oder mit dem Fahrzeugaufbau) wird dabei durch ein von einer Haltevorrichtung gehaltenes Gummilager, welches die Drehstabfeder, insbesondere am Stabilisatorrücken umgreift, realisiert.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Drehstabfeder bzw. der passive Stabilisator mittels zwei Gummilagerungen (welche die Drehstabfeder an ihrem Stabilisatorrücken umgreifen) am Fahrzeugaufbau angebunden, während zwei Pendelstützen die Drehstabfeder an den Stabilisatorschenkeln mit den Radaufhängungen einer Achse verbinden.
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Wie bereits genannt, sind die Gummilager mittels einer geeigneten Haltevorrichtung am Stabilisator bzw. bevorzugt am Fahrzeugaufbau gehalten. Dabei ist besonders bevorzugt ein omegaförmiger Haltebügel um das zylinderförmige bzw. rohrförmige Gummilager herumgestülpt, wobei die zwei flachen Enden des omegaförmigen Haltebügels mit dem Fahrzeugaufbau (mit oder ohne einem dazwischen geschalteten Zwischenkörper) am Fahrzeugaufbau befestigt (beispielsweise mit diesem verschraubt) sind.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zumindest ein Gummilager drehbar um die Drehstabfeder-Längsachse (welche bevorzugt zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist) an der Haltevorrichtung gelagert ist.
Das Gummilager (bevorzugt beide Gummilager) ist dabei bevorzugt drehfest mit der Drehstabfeder verbunden und umhüllt diese an deren Mantelfläche zumindest teilweise, während die Haltevorrichtung bevorzugt fest mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Durch eine Verdrehung des Gummilagers gegenüber der Haltevorrichtung wird die Drehstabfeder ebenfalls gegenüber der Haltevorrichtung und damit gegenüber dem Fahrzeugaufbau verdreht. Da sich die Drehstabfeder zumindest annähernd in der Horizontalebene des Fahrzeuges befindet und die Pendelstützen zumindest annähernd in einer Vertikalebene des Fahrzeuges befinden, bewirkt eine Verdrehung der Drehstabfeder, je nach Richtung der Verdrehung, eine translatorische Bewegung der Pendelstützen. Damit kann das Fahrzeug über die translatorische Bewegung der Pendelstützen zumindest teilweise in Fahrzeughochrichtung bewegt werden.
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Je nachdem in welcher Richtung eine solche Verdrehung der Drehstabfeder um dessen Längsachse eingeleitet wird, bewegt sich das Fahrzeug nach oben oder nach unten (in Fahrzeughochrichtung betrachtet). Die Radaufhängung bewegt sich also gegenüber dem Fahrzeugaufbau.
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Ein erfindungsgemäßer Querstabilisator kann zum einen an der Vorderachse, als auch bzw. oder an der Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeuges angeordnet sein.
Ist dieser beispielsweise an der Hinterachse angebunden, so kann die oben genannte Verdrehung einen Beladungsausgleich des Fahrzeuges bewirken. Ist also beispielsweise der Fahrzeugkofferraum stark beladen, sodass das Heck dadurch nach unten gedrückt wird, so kann eine Verdrehung der Drehstabfeder ein Erhöhen des Fahrzeugaufbaus gegenüber der Radaufhängung der Hinterachse bewirkt werden.
Ist der erfindungsgemäße Querstabilisator sowohl an der Vorder-, als auch an der Hinterachse des zweispurigen Fahrzeuges angebunden, so kann das gesamte Fahrzeug angehoben bzw. abgesenkt werden. Dies ist beispielsweise für eine Geländefahrt, bei welcher ein höheres Fahrzeugniveau (in Fahrzeughochrichtung betrachtet) wünschenswert ist vorteilhaft.
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Besonders bevorzugt verbinden zwei genannte, jeweils zumindest annähernd symmetrisch gegenüber der Fahrzeugmittelachse, am Stabilisatorrücken angeordnete Gummilager die Drehstabfeder mit dem Fahrzeugaufbau. Beide dieser Gummilager sind dabei gegenüber einer ihr zugeordneten Haltevorrichtung drehbar gelagert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Gummilager und der Haltevorrichtung, also bevorzugt des Haltebügels, eine Zwischenschale bzw. ein Zwischenkörper angeordnet, welcher fest mit dem Gummilager verbunden ist und drehbar gegenüber der Haltevorrichtung gelagert ist.
Eine solche Zwischenschale bzw. ein solcher Zwischenkörper dient insbesondere als Verdrehkörper, damit eine Verdrehung des Gummilagers direkt verhindert wird und somit die Eigenschaften des Gummilagers nicht beeinflusst werden können.
Beispielswiese kann dieser Zwischenkörper eine das Gummilager fest umgreifende bzw. umhüllende (beispielsweise metallische) Schale darstellen.
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Es ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass das Gummilager mittels einer Antriebseinheit (bevorzugt aktiv) verdrehbar ist.
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Unter einer bevorzugten aktiven Verdrehung wird im Sinne dieser Erfindung eine Verdrehung verstanden, welche aktiv betätigt werden muss und sich nicht aus bestimmten Kräfteverhältnissen am Fahrzeug von selbst ergibt. Eine solche aktive Verdrehung kann beispielsweise manuell, also beispielsweise über den Fahrzeugfahrer, oder aber durch eine geeignete Steuereinheit verlasst werden.
Es ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die genannte Antriebseinheit eine Motor-Getriebe-Einheit darstellt.
Dabei ist es beispielsweise möglich, dass der Motor ein Elektromotor und das Getriebe ein Schneckengetriebe darstellt.
Bekanntlicherweise arbeitet ein Schneckengetriebe selbsthemmend. Diese Selbsthemmung kann in diesem Fall einen positiven Effekt auf die Motorleistung darstellen, da der Motor zum Halten der verdrehten Drehstabfeder keine Energie aufbringen müsste. Es ist demnach möglich einen kleineren, weniger leistungsfähigen Motor für die Verdrehung der Drehstabfeder zu verwenden. Dadurch kann Energie und Bauraum eingespart werden.
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Neben einem selbsthemmenden Mechanismus zur aktiven Verdrehung der Drehstabfeder sind alternativ auch andere, nicht selbsthemmende Motor-Getriebe-Einheiten denkbar.
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Neben einer genannten Motor-Getriebe-Einheit ist es alternativ möglich, dass die genannte Antriebseinheit ein manuell und/oder elektromechanisch spannbares Spannelement darstellt. Beispielsweise kann ein Zugseil oder ähnliches zum Einsatz kommen, welches auf die Drehstabfeder bzw. den Zwischenkörper aufgewickelt und bei Bedarf an einer Höhenverstellung des Fahrzeuges angezogen wird und somit die Drehstabfeder verdreht. Dabei ist es bevorzugt, dass das Zugseil bzw. das Spannelement im nicht aktiven Zustand (also im entspannten Zustand) kraftlos ist und keine Spannung herrscht. Erst bei einem aktiven Zustand ist es wünschenswert, dass das Spannelement in einem gespannten Zustand ist.
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Das Spannelement, also beispielsweise das Zugseil oder Zugmittel kann beispielsweise von einem Elektromotor bespannt und entspannt werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass bei inaktiver Antriebseinheit bzw. wenn das Gummilager nicht verdreht werden soll, die Antriebseinheit einen Freilauf umfasst, sodass keine Wirkung besteht. Dadurch ist es möglich, die Federrate des Querstabilisators zu verändern.
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Es wird weiterhin ein Verfahren zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus mittels eines Querstabilisators, welcher nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist, vorgeschlagen.
Bei Erfassen eines Wunsches bzw. einer Notwendigkeit bzw. bei Bedarf einer Höhenverstellung des Fahrzeuges, ist es vorgesehen, dass das Gummilager gegenüber der Haltevorrichtung verdreht wird.
Wie bereits weiter oben erläutert, wird der Stabilisator bzw. die Drehstabfeder, welche fest mit dem Gummilager verbunden ist, durch die Verdrehung des Gummilagers, ebenfalls verdreht. Über die genannten Pendelstützen wird dann die Verdrehbewegung in eine translatorisches Bewegung in (zumindest annähernd bzw. zumindest überwiegend) Fahrzeughochrichtung umgesetzt.
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Wie bereits genannt, ist es dabei vorgesehen, dass die Verdrehung der Drehstabfeder bzw. des Gummilagers mittels einer Antriebseinheit, insbesondere einer Motor-Getriebe-Einheit geschieht.
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Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Antriebseinheit (also beispielswiese die Motor-Getriebe-Einheit) von einer Steuereinheit im Fahrzeug angesteuert bzw. geregelt wird.
Beispielsweise kann die Steuereinheit eine Höhenverstellung des Fahrzeuges mittels dem erfindungsgemäßen Querstabilisator bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren automatisch einleiten, wenn über geeignete Sensoren ein Ladeungleichgewicht im Fahrzeug festgestellt wird, oder eine Fahrbahn, wie beispielsweise ein unebenes Gelände bzw. eine unebene Fahrbahn festgestellt wurde, die eine Veränderung des Fahrzeugniveaus bzw. der Höhe des Fahrzeuges erfordert.
Ebenso ist es möglich, dass der Fahrer oder ein Fahrzeuginsasse selbst durch geeignete Bedienung eine Höhenverstellung des Fahrzeuges aktiviert und die Steuereinheit eine solche einleitet.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel weiter erläutert.
Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
- 1 zeigt dabei einen schematisch dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Querstabilisator.
- In 2 ist schemenhaft ein Querschnitt durch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Querstabilisators und dessen Anbindung am Fahrzeugaufbau aufgezeigt.
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In 1 ist schematisch ein Querstabilisator aufgezeigt, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein solcher Querstabilisator umfasst eine zumindest annähernd U-förmige bzw. C-förmige und zwischen zwei nicht eingezeichneten Radaufhängungen zweier ebenfalls nicht eingezeichneten Räder einer Achse eines zweispurigen Fahrzeuges angeordnete Drehstabfeder. Eine solche Drehstabfeder umfasst einen zumindest annähernd in Fahrzeugquerrichtung Q ausgerichteten Stabilisatorrücken 3 und zwei zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung L ausgerichtete Stabilisatorschenkel 2. Unter „zumindest annähernden“ wird im Sinne dieser Erfindung eine Anordnung angesprochen, welche mit bestimmten Formen oder Aussparungen von der angegeben Richtung abweichen kann, aber dessen Länge nach es im Wesentlichen in die genannte Richtung ausgerichtet ist.
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Weiterhin umfasst der Querstabilisator des zweispurigen Fahrzeuges eine an jedem der Stabilisatorschenkel 2 angeordnete Pendelstütze 1, welche die Querstabfeder mit den nicht eingezeichneten Radträgern einer gemeinsamen Achse des Fahrzeuges verbindet.
Der Querstabilisator bzw. die Drehstabfeder ist mittels zwei die rohrförmige Drehstabfeder bzw. den rohrförmigen Stabilisatorrücken 3 umgreifende Gummilager 4 über eine geeignete (nicht erkennbare) Haltevorrichtung am Fahrzeugaufbau befestigt. Eine solche Haltevorrichtung 8 wird üblicherweise in Form eines zumindest annähernd omegaförmigen Haltebügels 8 realisiert, welcher das Gummilager 4 zumindest teilweise umschließt und an dessen ebenen Flächen mit dem Fahrzeugaufbau 9 verbunden sind.
Die beiden Gummilager 4 sind dabei verteilt auf den Stabilisatorrücken 3 zumindest annähernd symmetrisch zur Fahrzeugmittelachse S angeordnet.
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In 2 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Querstabilisator, genauer durch ein eingebautes Gummilager 4 an der Drehstabfeder bzw. am Stabilisatorrücken 3 aufgezeigt. Im Gegensatz zu dem Querstabilisator, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist und in 1 aufgezeigt ist, ist das Gummilager 4 aus 2 drehbar (um die Längsachse bzw. Zylinderlängsachse drehbar) an der Haltevorrichtung 8 gelagert. Das Gummilager 4 ist außerdem fest mit dem Stabilisatorrücken 3 verbunden.
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Die Verdrehung wird in diesem konkreten Beispiel durch eine Motor-Getriebe-Einheit, genauer durch ein Schneckengetriebe 6 und einen Elektromotor 5 realisiert.
Das Schneckengetriebe 6 greift dabei in eine fest mit dem Gummilager 4 verbundene Zwischenschale 7. Durch Verdrehung der Zwischenschale 7 dreht sich das Gummilager 4, als auch die Drehstabfeder. Bei Verdrehung der Drehstabfeder wird die Drehbewegung mittels der Pendelstützen 1 in eine translatorische Bewegung umgesetzt. Das Fahrzeug ändert seine Höhe (entlang der Fahrzeughochachse H).
Bei dem Einsatz eines selbsthemmenden Schneckengetriebes 6, muss der Motor 5, um die aktuelle Verdrehposition zu halten, keine zusätzliche Energie aufbringen. Der Motor 5 kann somit kleiner ausgebildet sein. Dabei kann Bauraum und Energie eingespart werden.
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Durch die erfindungsgemäße Querstabilisatoranordnung ist es möglich einen Fahrzeugstabilisator aufzuzeigen, welcher eine Höhenverstellung eines zweispurigen Fahrzeugs ermöglicht, ohne einen hohen Mehraufwand und zusätzlichen Bauraum zu benötigen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pendelstütze
- 2
- Stabilisatorschenkel
- 3
- Stabilisatorrücken
- 4
- Gummilager
- 5
- Elektromotor
- 6
- Getriebe
- 7
- Zwischenschale
- 8
- Haltebügel
- 9
- Fahrzeugaufbau
- H
- Fahrzeughochrichtung
- Q
- Fahrzeugquerrichtung
- L
- Fahrzeuglängsrichtung
- S
- Fahrzeug-Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013217613 A1 [0001, 0006]
- DE 102006011856 A1 [0001, 0007]
