DE102019112081A1

DE102019112081A1 - Semi-aktive stabilisatorstange

Info

Publication number: DE102019112081A1
Application number: DE102019112081.0A
Authority: DE
Inventors: Man Seung Lim; Jin Young Kim; Sang Eun Bae
Original assignee: Daewon Kang Up Co Ltd
Current assignee: Daewon Kang Up Co Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2039-05-10
Also published as: US20200070617A1; KR102070383B1; US10987990B2; DE102019112081B4

Abstract

Eine semi-aktive Stabilisatorstange, die in der Lage ist, ihre Steifigkeit durch die Elastizität einer Feder zu steuern, ist offenbart. Wenn die Stabilisatorstange während der allgemeinen Fahrt gedreht wird, weist die Stabilisatorstange eine Rollsteifigkeit auf, die auf die Abstoßungskraft aufgrund einer Federkonstante zurückzuführen ist. Wenn die Stabilisatorstange während des Drehens des Fahrzeugs stark gedreht wird, werden die Federn eng zusammengedrückt, so dass die Stabilisatorstange die gleiche hohe Steifigkeit aufweist wie eine herkömmliche Stabilisatorstange.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Offenbarung betrifft eine semi-aktive Stabilisatorstange, die in der Lage ist, ihre Steifigkeit durch eine Elastizität einer Feder zu steuern.
Beschreibung des Stands der Technik
Eine Stabilisatorstange, die im Allgemeinen in Fahrzeugen verwendet wird, ist so eingerichtet, dass sie sich in Querrichtung einer Fahrzeugkarosserie erstreckt, und ist am unteren Teil des Fahrzeugs so montiert, um rechte und linke Räder miteinander zu verbinden.
Wenn ein Fahrzeug auf einer Straße, insbesondere einer kurvenreichen Straße, fährt, ist das Fahrzeug einem Rollverhalten durch Querbeschleunigung aufgrund von Zentrifugalkräften ausgesetzt. Hier verhindert die Stabilisatorstange, dass das in radialer Richtung der Kurvenfahrt nach innen gerichtete Rad des Fahrzeugs von der Fahrbahnoberfläche abhebt, um so die Fahrstabilität zu gewährleisten.
Vorzugsweise weist die Stabilisatorstange eine hohe Steifigkeit auf, um die Räder mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt zu halten, mit dem Ziel, ein Umschlagen durch Rollen zu verhindern, also im Interesse der Sicherheit. Währenddessen, wenn es kein Sicherheitsproblem gibt, z.B. wenn ein Fahrzeug auf einer geraden Straße fährt, ist es bevorzugt, wenn es wenig oder gar keine Steifigkeit gibt, um die Übertragung der Last der Räder auf die Fahrzeugkarosserie zu minimieren und so einen guten Fahrkomfort zu gewährleisten.
Mit anderen Worten, es ist bevorzugt, dass die Steifigkeit einer Stabilisatorstange auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten wird, bis der Torsionswinkel der Stabilisatorstange einen vorbestimmten Winkel erreicht, d.h. bei der Fahrt auf einer geraden Straße, aber erhöht wird, nachdem der Torsionswinkel den vorbestimmten Winkel überschritten hat.
Unter den herkömmlichen Stabilisatorstangen gibt es eine Stabilisatorstange, die so hergestellt wird, dass ein einzelner Rundstab oder ein einzelnes Rohr auf eine angemessene Länge geschnitten wird, das geschnittene Material in eine gewünschte Form gebracht wird, und eine Wärmebehandlung, Kugelstrahlen, Lackieren und dergleichen durchgeführt wird.
Eine solche Stabilisatorstange, die aus einem Stück Material gefertigt wird, hat die Vorteile einer einfachen Herstellung und niedriger Herstellungskosten, hat aber den Nachteil, dass die Steifigkeit der Stabilisatorstange nicht kontrolliert werden kann, da die Eigensteifigkeit der Stabilisatorstange konsequent angewendet wird.
Ein aktive Stabilisatorstange, die in rechte und linke Stabilisatorstangen mit einem dazwischen angeordneten Aktuator unterteilt ist, wurde entwickelt und ist im Einsatz.
Der Aktuator steuert die Torsion der Stabilisatorstange durch Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Kraft unter Verwendung eines Elektromotors, eines Hydraulikmotors oder dergleichen. Mit anderen Worten, der Aktuator steuert die Steifigkeit der Stabilisatorstange so, dass mit der rechten oder linken Stabilisatorstange eine Drehkraft gegen eine Drehung davon durch den Abhub eines rechten oder linken Rades bereitgestellt wird.
Eine solche aktive Stabilisatorstange hat den Vorteil, dass sie in der Lage ist, die Laufstabilität und die Fahrqualität eines Fahrzeugs zu verbessern, indem sie die Steifigkeit der Stabilisatorstange den Umständen entsprechend steuert.
Da eine solche aktive Stabilisatorstange eine komplizierte Struktur aufweist, gibt es jedoch viele Nachteile, wie z.B. erhöhte Herstellungskosten aufgrund von Schwierigkeiten bei der Herstellung und Notwendigkeit von Sensoren und einer Steuerung und Schwierigkeiten, genügend Platz für die Montage des Aktuators in einem Fahrzeug zu schaffen, da der Aktuator eine große Größe aufweist.
Da der Sensor, der zur Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem die Steifigkeit gesteuert werden muss, ein Lastsensor ist, benötigt wird, gibt es zudem den Nachteil, dass es unmöglich ist, die Steifigkeit unter Berücksichtigung des Torsionswinkels der Stabilisatorstange zu ändern.
Darüber hinaus kann eine solche aktive Stabilisatorstange nur bei teuren Fahrzeugen eingesetzt werden, nicht aber bei mittel- oder niedrigpreisigen Fahrzeugen aufgrund von Kosten- und Gewichtsproblemen.
Die Anforderungen an Sicherheit und Fahrqualität steigen von Tag zu Tag. Aus diesem Grund gibt es ein Bedürfnis für eine neue Stabilisatorstange, die kostengünstiger und leichter hergestellt werden kann, die je nach Betriebsbedingungen in ihrer Steifigkeit variiert und für mittel- oder niedrigpreisige Fahrzeuge geeignet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenigstens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung löst wenigstens eines der oben genannten Probleme des herkömmlichen Stabilisators.
Eine erfindungsgemäße Stabilisatorstange variiert in ihrer Steifigkeit je nach Betriebsbedingungen semi-aktiv, ohne einen Sensor und einen Aktuator bereitstellen zu müssen, im Gegensatz zu einer aktiven Stabilisatorstange.
Darüber hinaus variiert die Steifigkeit entsprechend einem Torsionswinkel der Stabilisatorstange, nicht entsprechend einer Querbeschleunigung eines Fahrzeugs.
Die Steifigkeit der Stabilisatorstange ist gering, wenn der Torsionswinkel der Stabilisatorstange klein ist, d.h. wenn das zugehörige Fahrzeug auf einer geraden Straße fährt, und somit verformt sich die Stabilisatorstange sanft, um eine gute Fahrqualität zu gewährleisten.
Die Torsionssteifigkeit wird erhöht, dass sie hoch ist, um ein Umschlagen des Fahrzeugs zu verhindern, wenn eine Rollkraft der Fahrzeugkarosserie auf einer kurvenreichen Straße ein bestimmtes Niveau oder mehr erreicht.
Eine semi-aktive Stabilisatorstange umfasst ein Außengehäuse, ein Innengehäuse, wenigstens ein elastisches Element, ein Drehlager, eine erste Stufenstange und eine zweite Stufenstange.
Das Außengehäuse kann einen hohlen zylindrischen Aufnahmeraum umfassen.
Das Innengehäuse kann im Aufnahmeraum angeordnet sein.
Das Innengehäuse kann einen kleineren Durchmesser als der Aufnahmeraum aufweisen.
Das elastische Element kann zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse angeordnet sein. Wenn das Außengehäuse und das Innengehäuse relativ zueinander gedreht werden, kann das elastische Element elastisch verformt werden, wodurch eine elastische Kraft in eine Richtung entgegen der Drehrichtung des Außengehäuses ausgeübt wird.
Zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse kann ein Drehlager angeordnet sein.
Die erste Stufenstange kann an einem Ende davon mit einem Rad eines Fahrzeugs und am anderen Ende davon mit dem Außengehäuse verbunden sein, um damit gedreht zu werden.
Die zweite Stufenstange kann an einem Ende davon mit einem Rad eines Fahrzeugs und am anderen Ende davon mit dem Innengehäuse so verbunden sein, dass sie damit gedreht werden kann.
Eines des Außengehäuses und des Innengehäuses können eine Aufnahme für elastische Elemente zur Aufnahme des elastischen Elements umfassen, und das andere des Außengehäuses und des Innengehäuses kann eine Halterung umfassen, die eingerichtet ist, ein Ende des elastischen Elements zu stützen, das elastisch verformt wird, wenn das Außengehäuse und das Innengehäuse relativ zueinander gedreht werden.
Die Aufnahme für elastische Elemente kann eine erste Aufnahme für elastische Elemente umfassen, die im Gegenuhrzeigersinn von der Halterung positioniert ist, und eine zweite Aufnahme für elastische Elemente, die im Uhrzeigersinn von der Halterung positioniert ist.
Das elastische Element kann ein erstes elastisches Element und ein zweites elastisches Element umfassen. Das erste elastische Element kann in der ersten Aufnahme für elastische Elemente angeordnet sein und komprimiert werden, wodurch beim Drehen des Außengehäuses gegen den Uhrzeigersinn eine elastische Kraft im Uhrzeigersinn ausgeübt wird.
Das zweite elastische Element kann in der zweiten Aufnahme für elastische Elemente angeordnet sein und komprimiert werden, wodurch beim Drehen des Außengehäuses im Uhrzeigersinn eine elastische Kraft im Gegenuhrzeigersinn ausgeübt wird.
Die Halterung kann auf einem Gehäuse des Innen- und Außengehäuses ausgebildet sein, und die Aufnahmen für die elastischen Elemente können auf dem anderen Gehäuse ausgebildet sein.
Jedes der ersten und zweiten elastischen Elemente kann eine Vielzahl von elastischen Elementen umfassen. Die Enden der Vielzahl der ersten elastischen Elemente und der Vielzahl der zweiten elastischen Elemente, die an der Halterung positioniert sind, können unter verschiedenen Winkeln winklig von der Halterung beabstandet sein.
Wenigstens ein elastisches Element kann eine äußere Schraubenfeder und eine in der äußeren Schraubenfeder angeordnete innere Schraubenfeder umfassen.
Die Enden der Vielzahl von ersten elastischen Elementen, die an der Halterung positioniert sind, können schrittweise so angeordnet sein, dass die Vielzahl von ersten elastischen Elementen in Stufen nacheinander komprimiert werden, wenn die Halterung im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird.
Die Enden der Vielzahl von zweiten elastischen Elementen, die an der Halterung positioniert sind, können schrittweise so angeordnet sein, dass die Vielzahl von zweiten elastischen Elementen in Stufen nacheinander komprimiert werden, wenn die Halterung im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Die Vielzahl der ersten elastischen Elemente können die gleiche Länge aufweisen, und die anderen gegenüberliegenden Enden der Vielzahl der ersten elastischen Elemente, die gegenüber der Halterung positioniert sind, können ebenfalls schrittweise angeordnet sein.
Die Vielzahl der zweiten elastischen Elemente kann die gleiche Länge aufweisen, und die anderen gegenüberliegenden Enden der Vielzahl der zweiten elastischen Elemente, die gegenüber der Halterung positioniert sind, können ebenfalls schrittweise angeordnet sein.
Die erste Aufnahme kann eine erste Vertiefung umfassen, die so eingerichtet ist, dass zwei Enden des ersten elastischen Elements von beiden Enden der ersten Vertiefung gestützt werden und wenigstens ein Teil des ersten elastischen Elements in Breitenrichtung radial nach außen aus dem Innengehäuse vorsteht.
Die zweite Aufnahme kann eine zweite Vertiefung umfassen, die so eingerichtet ist, dass zwei Enden des zweiten elastischen Elements von beiden Enden der zweiten Vertiefung gestützt werden und wenigstens ein Teil des zweiten elastischen Elements in Breitenrichtung radial nach außen aus dem Innengehäuse vorsteht.
Wenigstens ein erstes oder zweites elastisches Element kann eine Schraubenfeder umfassen, und die erste oder zweite Aufnahme für elastische Elemente kann so eingerichtet sein, dass sie die Hälfte oder mehr einer Breite eines Endes der Schraubenfeder stützt.
Figurenliste
Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und sonstigen Vorteile einer Stabilisatorstange werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ist, besser verstanden:

1 ist eine Ansicht, die eine semi-aktive Stabilisatorstange gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Explosionsdarstellung der semi-aktiven Stabilisatorstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Ansicht, die die semi-aktive Stabilisatorstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der elastische Elemente zwischen einem Innengehäuse und einem Außengehäuse angeordnet sind;
4 ist eine Ansicht, die die semi-aktive Stabilisatorstange gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der die elastischen Elemente parallel zueinander in einer ersten und einer zweiten Vertiefung angeordnet sind;
5 ist eine Ansicht, die eine Variation der Steifigkeit der semi-aktiven Stabilisatorstange gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Komprimieren der elastischen Elemente zeigt;
6 ist eine Ansicht, die eine semi-aktive Stabilisatorstange gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die elastischen Elemente, die unterschiedliche Längen aufweisen, in einer ersten und zweiten Vertiefung parallel zueinander angeordnet sind;
7 ist eine Ansicht, die eine semi-aktive Stabilisatorstange gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der gleich lange elastische Elemente schrittweise in einer ersten und zweiten Vertiefung angeordnet sind;
8 ist eine Ansicht, die eine Variation der Steifigkeit der semi-aktiven Stabilisatorstange gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Komprimieren der elastischen Elemente zeigt;
9 ist eine Ansicht, die eine semi-aktive Stabilisatorstange gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der kleinere elastische Elemente in größeren elastischen Elementen angeordnet sind; und
10 ist eine Ansicht, die eine Variation der Steifigkeit der semi-aktiven Stabilisatorstange gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Komprimieren der elastischen Elemente zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden ist eine semi-aktive Stabilisatorstange gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst die semi-aktive Stabilisatorstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Außengehäuse 110, ein Innengehäuse 100, elastische Elemente, Drehlager 200, eine erste Stufenstange 130 und eine zweite Stufenstange 120.
Das Außengehäuse 110 ist so eingerichtet, dass es einen hohlen zylindrischen Aufnahmeraum aufweist. Das Außengehäuse 110 kann eine erste Abdeckung 110 und eine zweite Abdeckung 112 umfassen, die so eingerichtet sind, dass sie die beiden Enden davon blockieren.
Das Außengehäuse 110 umfasst eine Halterung 180, die eingerichtet ist, um die Enden der elastischen Elemente zu stützen, die elastisch verformt werden, wenn das Außengehäuse 110 und das Innengehäuse 100 relativ zueinander gedreht werden.
Die erste Abdeckung 111 kann mit dem Außengehäuse 110 durch Verschraubung oder Schweißen verbunden sein und kann ein Durchgangsloch 113 aufweisen, das in der Mitte derselben so ausgebildet ist, dass die zweite Stufenstange 120 durch diese hindurchgeht, um mit dem Innengehäuse 100 verbunden zu werden. Das Innengehäuse 100 kann zusammen mit der zweiten Stufenstange 120 gedreht werden.
Die zweite Abdeckung 112 ist mit der ersten Stufenstange 130 drehbar verbunden und ist mit dem Außengehäuse 110 durch Verschrauben oder Schweißen verbunden. Das Außengehäuse 110 kann zusammen mit der ersten Stufenstange 130 gedreht werden.
Das Innengehäuse 100 ist eingerichtet, um einen Durchmesser zu haben, der kleiner ist als der Durchmesser des Aufnahmeraums im Außengehäuse 110, so dass das Innengehäuse 100 im Außengehäuse 110 aufgenommen ist.
Wie in 2 dargestellt, umfasst das Innengehäuse 100 Aufnahmen für elastische Elemente, die in der äußeren Umfangsfläche des Innengehäuses 100 zur Aufnahme der elastischen Elemente ausgebildet sind. Es ist offensichtlich, dass die Aufnahmen für die elastischen Elemente in der inneren Umfangsfläche des Außengehäuses 110 und die Halterung 180 in der äußeren Umfangsfläche des Innengehäuses 100 ausgebildet sein können.
Wie in 3 gezeigt, umfassen die Aufnahmen für elastische Elemente eine erste Aufnahme für elastische Elemente, die im Gegenuhrzeigersinn von der Halterung 180 ausgebildet ist, und eine zweite Aufnahme für elastische Elemente, die im Uhrzeigersinn von der Halterung 180 ausgebildet ist.
Die erste Aufnahme für elastische Elemente umfasst eine erste Vertiefung 160, so dass die beiden Enden des ersten elastischen Elements von der ersten Vertiefung 160 gestützt sind und wenigstens ein Teil der Breite des ersten elastischen Elements radial nach außen vorsteht.
Die zweite Aufnahme für elastische Elemente umfasst eine zweite Vertiefung 170, so dass die beiden Enden des zweiten elastischen Elements durch die zweite Vertiefung 170 gestützt sind und wenigstens ein Teil der Breite des zweiten elastischen Elements radial nach außen vorsteht.
Jede der ersten und zweiten Vertiefungen 160 und 170 kann so tief ausgebildet sein, dass wenigstens eine Hälfte eines entsprechenden der elastischen Elemente in die Vertiefung eingebettet ist.
Die elastischen Elemente sind entsprechend in der ersten und zweiten Vertiefung 160 und 170 aufgenommen. Wenn also das Außengehäuse 110 und das Innengehäuse 100 relativ zueinander gedreht werden, wird eines der elastischen Elemente elastisch verformt, wodurch eine elastische Kraft in die Richtung entgegen der Drehrichtung des Außengehäuses 110 ausgeübt wird.
Die elastischen Elemente umfassen eine erste Schraubenfeder 140, die durch die Halterung 180 zusammengedrückt wird, wodurch die elastische Kraft im Uhrzeigersinn ausgeübt wird, wenn das Außengehäuse 110 im Gegenuhrzeigersinn CCW gedreht wird, und eine zweite Schraubenfeder 150, die durch die Halterung 180 zusammengedrückt wird, wodurch die elastische Kraft im Gegenuhrzeigersinn ausgeübt wird, wenn das Außengehäuse 110 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Obwohl hier in dieser Ausführungsform die ersten elastischen Elemente vier erste Schraubenfedern 140 und die zweiten elastischen Elemente vier zweite Schraubenfedern 150 umfassen, ist die Anzahl der Federn nicht begrenzt.
Bezugnehmend auf 3 ist die Halterung 180 so eingerichtet, dass sie nur etwa die Hälfte der Breite der ersten Schraubenfeder 140 oder der zweiten Schraubenfeder 150 stützt, und das Innengehäuse 100 umfasst Federhalter 190, die so eingerichtet sind, dass sie die jeweiligen distalen Enden der ersten Schraubenfeder 140 und der zweiten Schraubenfeder 150 gegenüber der Halterung 180 stützen.
Wenn die Halterung 180 durch eine Drehung des Außengehäuses 110 ein Ende der Schraubenfeder 140 oder 150 drückt, wird die gesamte Fläche des Endes nicht gedrückt und somit die auf die Schraubenfeder 140 oder 150 ausgeübte Druckkraft nicht gleichmäßig verteilt. Das ungleichmäßig verteilte Drücken kann zu einer Verformung der Feder 140 oder 150 und/oder einer Trennung der Feder von der Vertiefung 160 oder 170 führen. Durch die Federhalter 190 kann jedoch die Verformung oder Trennung verhindert werden.
Zwischen dem Außengehäuse 110 und dem Innengehäuse 100 sind Drehlager 200 angeordnet, um einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Außengehäuse 110 und dem Innengehäuse 100 einzuhalten und das Außengehäuse 110 und das Innengehäuse 100 drehbar gegeneinander zu stützen. Die Drehlager 200 sind jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des Außengehäuses 110 und des Innengehäuses 100 angeordnet.
4 ist eine Ansicht, die eine Anordnung der Schraubenfedern 140 und 150 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt, und 5 ist eine Ansicht, die eine Rollsteifigkeit (oder Torsionssteifigkeit) zeigt, die von den Schraubenfedern gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird, während die Schraubenfedern zusammengedrückt werden.
Bezugnehmend auf 4 werden, wenn das Innengehäuse 100 im Uhrzeigersinn CW gedreht wird, während das Außengehäuse 110 im Gegenuhrzeigersinn CCW gedreht wird, eine Vielzahl von ersten Schraubenfedern 140 komprimiert. Der in 5 gezeigte Graph steigt beim Zusammendrücken der ersten Schraubenfedern leicht an. Wenn die ersten Schraubenfedern 140 vollständig zusammengedrückt sind, dienen die ersten Schraubenfedern 140 nicht mehr als elastische Körper, sondern als starre Körper in Bezug auf die Druckkraft, so dass die Torsionssteifigkeit der ersten Stufenstange 130 und der zweiten Stufenstange 120 auf die Stabilisatorstange Anwendung findet. Aus diesem Grund weist der in 5 gezeigte Graph vom Punkt θ_M an eine Steigung auf, die nahezu identisch ist mit der einer herkömmlichen Stabilisatorstange. Mit anderen Worten, eine geringere Steifigkeit wird vor dem Punkt θ_M angewendet, aber eine Steifigkeit, die fast gleich der einer herkömmlichen Stabilisatorstange ist, wird nach dem Punkt θ_M angewendet.
Obwohl der Torsionswinkel einer an einem Fahrzeug montierten Stabilisatorstange während der Fahrt je nach Fahrzeugtyp variieren kann, liegt der Torsionswinkel bei bis zu etwa 18 Grad. Dementsprechend kann der Punkt θ_M auf einen vorbestimmten Winkel von kleiner als 18 Grad festgelegt werden, so dass die Schraubenfedern 140 und 150 eine relativ sanfte Steifigkeit anwenden, um eine gute Fahrqualität zu gewährleisten, bis der Torsionswinkel zum vorbestimmten Winkel wird und die Steifigkeit erhöht wird, um ein Umschlagen des Fahrzeugs durch Rollen zu verhindern, nachdem der Torsionswinkel den vorbestimmten Winkel überschritten hat.
Der Punkt von θ_M kann auf einen Winkel von 15 oder 10 Grad eingestellt werden.
In Anbetracht dessen, dass der Torsionswinkel der Stabilisatorstange bei der Fahrt auf einer ebenen Straße nur wenige Grad beträgt, z.B. 5 Grad oder 2 bis 3 Grad, kann der Punkt θ_M so ausgelegt werden, dass er diesem Winkel entspricht, da es bevorzugt ist, dass die Torsionssteifigkeit gering ist, bis der Torsionswinkel diesen Winkel erreicht.
6 und 7 sind Ansichten, die eine Anordnung von Schraubenfedern 140 und 150 gemäß der zweiten bzw. dritten Ausführungsform zeigen, und 8 ist eine Ansicht, die die Rollsteifigkeit der Schraubenfedern gemäß diesen Ausführungsformen beim Zusammendrücken der Schraubenfedern zeigt.
6 zeigt die unterschiedlich langen und parallel zueinander angeordneten Schraubenfedern 140 und 150 und 7 die gleich langen und schrittweise angeordneten Schraubenfedern 140 und 150.
Die Schraubenfedern 140 und 150 gemäß der zweiten Ausführungsform, die in 6 dargestellt sind, können so eingerichtet sein, dass kürzere Schraubenfedern die höhere Steifigkeit aufweisen oder dass die Schraubenfedern unterschiedliche Längen aufweisen und die Drähte der Schraubenfedern unterschiedliche Dicken aufweisen, um die gleiche Steifigkeit zu erreichen. Die Schraubenfedern 140 und 150 gemäß der dritten Ausführungsform, die in 7 gezeigt sind, können so eingerichtet sein, dass die Schraubenfedern die gleiche Länge und Steifigkeit aufweisen oder dass die Schraubenfedern die gleiche Länge aber unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Die Herstellung der Schraubenfedern mit gleicher Spezifikation reduziert die Anzahl der Arten von zugehörigen Komponenten und reduziert so die Produktionskosten und die Kosten für die Verwaltung der Komponenten.
In den in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen, wenn das Innengehäuse 100 im Uhrzeigersinn CW gedreht wird, während das Außengehäuse 110 im Gegenuhrzeigersinn CCW gedreht wird, wird die Vielzahl der ersten Schraubenfedern 140 durch die Halterung 180, die über die gesamte Länge des Außengehäuses 110 in Längsrichtung ausgebildet ist, stufenweise zusammengedrückt. Insbesondere ist die Vielzahl der ersten Schraubenfedern 140, die in Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind, so eingerichtet, dass ihre an der Halterung 180 positionierten Enden jeweils durch θ1, θ2 und θ3 von der Halterung 180 beabstandet sind. Folglich kommt die Halterung 180 beim Drehen der Halterung 180 nacheinander mit den ersten Schraubenfedern 140 bei θ1, θ2 und θ3 in Kontakt und erhöht so die Steifigkeit in Stufen. Dadurch wird die Rollsteifigkeit in Stufen erhöht, wie in 8 dargestellt.
Auch in der zweiten und dritten Ausführungsform, wenn die ersten Schraubenfedern 140 vollständig zusammengedrückt sind, dienen die ersten Schraubenfedern 140 als starre Körper, wodurch die Torsionssteifigkeit auf die Stabilisatorstange angewendet wird. Folglich variiert der in 8 dargestellte Graph, um ab dem Punkt θ_M die gleiche Steigung wie eine herkömmliche Stabilisatorstange aufzuweisen.
9 ist eine Ansicht, die die Anordnung der Schraubenfedern 140 und 150 und der kleineren Schraubenfedern 140a und 150a zeigt, die in den Schraubenfedern 140 und 150 gemäß einer vierten Ausführungsform angeordnet sind, und 10 ist eine Ansicht, die die Rollsteifigkeit zeigt, die in den Schraubenfedern 140 und 150 gemäß der vierten Ausführungsform erzeugt wird, wenn die Schraubenfedern 140 und 150 komprimiert werden.
Wie in 9 gezeigt, ist die vierte Ausführungsform so ausgelegt, dass die mehreren inneren Schraubenfedern 140a und 150a in entsprechenden der mehreren äußeren Schraubenfedern 140 und 150 angeordnet sind. Wenn also die äußeren Schraubenfedern 140 allein zusammengedrückt und dann zusammen mit den inneren Schraubenfedern 140a zusammengedrückt werden, wird die Steifigkeit weiter erhöht und damit die Rollsteifigkeit stufenweise erhöht. Unter Bezugnahme auf 10 wird darauf hingewiesen, dass das Abstoßmoment vor dem Punkt θ1 sanft ansteigt, da nur die äußeren Schraubenfedern zusammengedrückt werden, und dass das Abstoßmoment durch die Erhöhung der elastischen Kraft durch die inneren Schraubenfedern nach dem Punkt θ1 stärker ansteigt. Nach dem Punkt θ_M weist die Stabilisatorstange die gleiche Steifigkeit wie eine herkömmliche Stabilisatorstange auf, wie in der obigen Beschreibung.
Obwohl in dieser Ausführungsform in jeder der äußeren Schraubenfedern 140a eine innere Schraubenfeder 140a angeordnet ist, können in anderen Ausführungsformen in jeder der äußeren Schraubenfedern 140 mehrere innere Schraubenfedern 140a, die unterschiedliche Größen aufweisen, teleskopartig in jeder der äußeren Schraubenfedern 140 angeordnet sein.
Da der Prozess, in dem die zweiten Schraubenfedern 150 komprimiert werden, mit dem der ersten Schraubenfedern 140 identisch ist, entfällt eine detaillierte Beschreibung desselben.
Die Steifigkeit in jeder Zone der Zone bis θ1, der Zone bis θ2 und der Zone bis θ3 in jeder der zweiten, dritten und weiteren Ausführungsform (d.h. die Steigung in jeder Zone der Zone bis 01, der Zone bis θ2 und der Zone bis θ3 in den 8 und 10) kann niedriger sein als in der Zone bis θ_M in der ersten Ausführungsform (d.h. die Steigung in der Zone bis θ_M in 5). Dementsprechend verringert sich die Torsionssteifigkeit der Stabilisatorstange in jeder der zweiten, dritten und vierten Ausführungsform während der Fahrt auf einer ebenen Straße gegenüber der ersten Ausführungsform, wodurch die Fahrqualität verbessert wird.
In Ausführungsformen, die nicht die oben genannten Ausführungsformen sind, kann die Steifigkeit in jeder der Zonen bis θ1, θ2 und θ3, die Steifigkeit in jeder der Zonen bis θ1 und θ2 oder die Steifigkeit in der Zone bis θ1 natürlich höher ausgelegt sein als die Steifigkeit in der Zone bis θ_M in der ersten Ausführungsform.
Obwohl in den vorgenannten Ausführungsformen Schraubenfedern verwendet werden, die komprimiert werden können, ist es selbstverständlich, dass anstelle der Schraubenfedern auch Zugfedern vorgesehen werden können, die beim Ziehen eine elastische Kraft ausüben können. Da die Struktur der Zugfedern für den Fachmann leicht ersichtlich ist, entfällt eine detaillierte Beschreibung.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, bietet die semi-aktive Stabilisatorstange gemäß der vorliegenden Erfindung, die in der oben beschriebenen Weise konstruiert ist, einen Effekt der Steuerung der Rollsteifigkeit ohne zusätzlichen elektrischen Aktuator.
Darüber hinaus weist die Stabilisatorstange, wenn die Stabilisatorstange während des allgemeinen Fahrbetriebs gedreht wird, eine Rollsteifigkeit auf, die auf die Abstoßungskraft aufgrund der Federkonstante zurückzuführen ist. Wenn die Stabilisatorstange während des Drehens des Fahrzeugs stark gedreht wird, werden die Federn eng zusammengedrückt, so dass die Stabilisatorstange die gleiche hohe Steifigkeit aufweist wie eine herkömmliche Stabilisatorstange.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung offenbart sind, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Semi-aktive Stabilisatorstange, umfassend: ein Außengehäuse (110), das einen hohlen zylindrischen Aufnahmeraum darin aufweist; ein Innengehäuse (100), das im Aufnahmeraum angeordnet ist; wenigstens ein elastisches Element, das elastisch verformt wird, wenn das Außengehäuse (110) und das Innengehäuse (100) relativ zueinander gedreht werden; ein Drehlager (200), das zwischen dem Außengehäuse (110) und dem Innengehäuse (100) angeordnet ist; eine erste Stufenstange (130), die an einem Ende davon mit einem Rad eines Fahrzeugs und am anderen Ende davon mit dem Außengehäuse (110) verbunden ist; und eine zweite Stufenstange (120), die an einem Ende davon mit dem anderen gegenüberliegenden Rad des Fahrzeugs und am anderen Ende davon mit dem Innengehäuse (100) verbunden ist.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach Anspruch 1, wobei eines des Außengehäuses (110) und des Innengehäuses (100) wenigstens eine Aufnahme für ein elastisches Element zur Aufnahme des elastischen Elements und ein verbleibendes des Außengehäuses (110) und des Innengehäuses (100) eine Halterung (180) umfasst, und wobei, wenn das elastische Element zwischen dem Außengehäuses (110) und dem Innengehäuses (100) elastisch verformt wird, ein Ende des elastischen Elements durch die Halterung (180) und das andere Ende des elastischen Elements durch die Aufnahme des elastischen Elements gestützt wird.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach Anspruch 2, wobei die Aufnahme für das elastische Element eine erste Aufnahme für ein elastisches Element, die im Gegenuhrzeigersinn von der Halterung (180) angeordnet ist, und eine zweite Aufnahme für ein elastisches Element, die im Uhrzeigersinn von der Halterung (180) angeordnet ist, umfasst, und wobei das elastische Element ein erstes elastisches Element umfasst, das in der ersten Aufnahme für ein elastisches Element angeordnet ist und das durch die Halterung (180) komprimiert wird, wodurch eine elastische Kraft im Uhrzeigersinn ausgeübt wird, wenn das Außengehäuse (110) im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, und ein zweites elastisches Element, das in der zweiten Aufnahme für ein elastisches Element angeordnet ist und das durch die Halterung (180) komprimiert wird, wodurch eine elastische Kraft im Gegenuhrzeigersinn ausgeübt wird, wenn das Außengehäuse (110) im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach Anspruch 3, wobei die Halterung (180) am Außengehäuse (110) ausgebildet ist und die Aufnahmen für das elastische Element im Innengehäuse (100) ausgebildet sind.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach Anspruch 3 oder 4, wobei jedes der ersten und zweiten elastischen Elemente eine Vielzahl von elastischen Elementen umfasst, die in einer Längsrichtung des Innengehäuses (100) angeordnet sind, wobei Enden der Vielzahl der ersten elastischen Elemente (140), die der Halterung (180) zugewandt sind, in unterschiedlichen Winkeln oder Abständen von der Halterung (180) beabstandet sind, und wobei Enden der Vielzahl von zweiten elastischen Elementen (150), die der Halterung (180) zugewandt sind, von der Halterung (180) in unterschiedlichen Winkeln oder Abständen beabstandet sind.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei das erste oder zweite elastische Element (140, 150) eine äußere Schraubenfeder (140) und eine innere Schraubenfeder (140a), die in der äußeren Schraubenfeder angeordnet ist, umfasst.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach Anspruch 5, wobei die Enden der Vielzahl der ersten elastischen Elemente (140), die der Halterung (180) zugewandt sind, schrittweise so angeordnet sind, dass die Vielzahl der ersten elastischen Elemente (140) nacheinander komprimiert werden, wenn die Halterung (180) im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, und wobei die Enden der Vielzahl von zweiten elastischen Elementen (150), die der Halterung (180) zugewandt sind, schrittweise so angeordnet sind, dass die Vielzahl von zweiten elastischen Elementen (150) nacheinander komprimiert werden, wenn die Halterung (180) im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl der ersten elastischen Elemente (140) die gleiche Länge aufweisen, und die anderen gegenüberliegenden Enden der Vielzahl der ersten elastischen Elemente (140) ebenfalls schrittweise angeordnet sind, und wobei die Vielzahl der zweiten elastischen Elemente (150) die gleiche Länge aufweisen, und die anderen gegenüberliegenden Enden der Vielzahl der zweiten elastischen Elemente (150) ebenfalls schrittweise angeordnet sind.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach einem der Ansprüche 3-8, wobei die erste Aufnahme eine erste Vertiefung (160) umfasst, die so eingerichtet ist, dass beide Enden des ersten elastischen Elements (140) innerhalb der ersten Vertiefung (160) gestützt sind und wenigstens ein Abschnitt des ersten elastischen Elements (140) in Breitenrichtung radial nach außen aus dem Innengehäuse (100) vorsteht, und wobei die zweite Aufnahme eine zweite Vertiefung (170) umfasst, die so eingerichtet ist, dass beide Enden des zweiten elastischen Elements (150) innerhalb der zweiten Vertiefung (170) gestützt sind und wenigstens ein Abschnitt des zweiten elastischen Elements (150) in Breitenrichtung radial nach außen aus dem Innengehäuse (100) vorsteht.
Semi-aktive Stabilisatorstange nach einem der Ansprüche 3-9, wobei jedes der ersten und zweiten elastischen Elemente (140, 150) eine Schraubenfeder umfasst, und wobei jede der ersten und zweiten Aufnahmen für elastische Elemente so eingerichtet ist, dass sie die Hälfte oder mehr einer Breite eines Endes der Schraubenfeder stützt.