DE19508611A1 - Federungssystem zur Verringerung der Wankbewegung eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem, insbesondere mit Drehstab oder dergleichen, zur Verringerung der Wankbewegung eines Fahrzeugs.

Derartige Federungssysteme dienen zur Verringerung der Wankbewegung eines Fahrzeugs bei gleichzeitigem Erhalt bestmöglicher Federungseigenschaften in einem weiten Betriebsbereich. Dabei wird der Betriebsbereich aufgeteilt in Quasigeradeausfahrt mit geringer Kurvenfahrt bei viel Komfort - wobei in kleinem Maße auch Wankbewegungen vorkommen - und in einen Betriebsbereich mit stärker zunehmender Querbeschleunigung - wo sich ein derartig weichgefedertes Fahrzeug gefährlich weit neigen würde. Da greift die vorliegende Erfindung mit progressiv-wirkenden Stabilisatoren ein und unterbindet eine derartige gefährliche Neigung, wobei in derartig extremen Situationen der Komfort in den Hintergrund tritt.

Im Unterschied zu Stabilisatoren sind bereits Stahlfedern für Hubfederung mit progressiver Kennung bekannt. Herkömmliche Stabilisatoren wirken nicht progressiv, sie wirken stets linear. Bei Stabilisatoren blieb bisher die Möglichkeit einer Feinabstimmung ungenutzt. Das heißt, man verzichtete bisher auf einen situationsabhängigen Eingriff in die Wankfeder. Die herkömmliche Wankfeder ist immer gleichstark.

Die Wankfeder ist keine Fahrzeugfeder. Sie trägt in keiner Weise das Aufbaugewicht des Fahrzeugs. Die Wankfeder wird nur dann aktiv, wenn sich das an einer Seite befindliche Rad anders bewegt als das an der anderen Seite befindliche Rad. Das heißt, erst dann, wenn nur ein Rad einfedert, wird die Wankfeder aktiv. Dabei kommt es zu einer Verdrehbewegung der Wankfeder. Alle bisherigen Stabilisatoren sind fest angebunden, und damit ist eine derartige auf Torsion beanspruchte Wankfeder eine Konstante, deren Rückstellkraft nur von dem Verdrehwinkel abhängig ist.

Es sind zahlreiche Vorschläge zur Wankkompensation, zur Wandstabilisierung, bzw. zum Wankausgleich von gefederten Fahrzeugen bekanntgeworden.

So beschreibt z. B. die DE-OS 39 42 654 eine Einrichtung zur Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, dessen Federbeine mit Versorgungsleitungen und voluminösen Ausgleichskammern verbunden sind, und wobei mittels einer Stelleinrichtung und weiterer Bauelemente eine durch die Querbeschleunigung hervorgerufene Wankbewegung kompensiert werden soll.

Die DE-OS 42 11 628 beschreibt ein aktives Federungssystem für gasgefederte Fahrzeuge. Auch hier dienen zahlreiche Leitungen und Gaskammern für einen aktiven Wankausgleich im Falle einer Querneigung des Fahrzeugs.

All diesen Einrichtungen und den darauf basierenden Verfahren zur Wankkompensation ist gemeinsam, daß sie äußerst aufwendig und damit teuer sind. Darüber hinaus sind sie schwer und erhöhen so das Gesamtgewicht des Fahrzeugs in beträchtlichem Ausmaß. Will man das Gesamtgewicht nicht erhöhen, so muß die erforderliche Gewichtseinsparung an der Karosserie vorgenommen werden, was sich wiederum nachteilig auf die allgemeinen Sicherheit und insbesondere nachteilig auf die Torsionssteifigkeit des Fahrzeugs auswirkt.

Wie die Bezeichnung "aktiv" bereits andeutet, handelt es sich um energieverzehrende Vorrichtungen, die einer entsprechenden Versorgungseinrichtung bedürfen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nicht darin, Wankbewegungen durch aktive Mittel zu kompensieren, sondern es sollen die Wankbewegungen von herkömmlich gefederten Fahrzeugen mit relativ einfachen und billigen Mitteln bei erhöhtem Fahrkomfort verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Federungssystem, insbesondere mit Drehstab oder dergleichen gelöst, das durch ein Federelement (Stabilisator) mit progressiver Kennung, welches mit dem herkömmlichen Drehstab oder sonstigen linear proportionalen Federelement gekoppelt ist, gekennzeichnet ist.

Auf diese Weise wird der bekannte und übliche Drehstab mit linearer Kennung über eine Modifikation der radseitigen Krafteinleitung zum erfindungsgemäßen progressiven Stabilisator, wobei die üblicherweise starren Pendelstützen durch erfindungsgemäß modifizierte Ausführungen ersetzt werden.

Bei der Progressivität der Kennung des erfindungsgemäßen Federelements handelt es sich vorzugsweise um eine beidseitig wirkende, doppelte Progressivität, d. h. sowohl in bezug auf Druck- als auch auf Zugkräfte liegt Progressivität vor.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch den Stabilisator mit progressiver Kennung die radbezogene Federrate in Konstruktionslage gesenkt wird, und daß damit bei kleinen gegensinnigen Federbewegungen der Räder ein Komfortgewinn verzeichnet werden kann.

Zwar stellen sich bei niedrigen Querbeschleunigungen größere Wankwinkel ein, bei hohen Kräften, wie sie bei starkem Seitenwind, bei Ausweichmanövern oder im Kurvengrenzbereich erreicht werden, kann jedoch die Stabilisatorkennung in ihrem steilen Kennbereich die üblichen Wankwinkel sicherstellen. Das heißt, die für den Fahrer spürbaren maximalen Wankwinkelbeträge liegen in den üblichen Bereichen oder sogar darunter.

Eine alternative Ausführungsform des erfinderischen Federungssystems auf der Basis eines Drehstabs sieht anstelle des herkömmlichen Drehstabs einen aufgetrennten Drehstab vor, wobei zwischen den beiden Teilstäben eine elastische Kupplung eingefügt ist, die ihrerseits ebenfalls eine progressive Kennung (Moment über Verdrehwinkel) aufweist.

Eine derartige Ausführungsform ist vorzugsweise immer dann zu wählen, wenn herkömmliche Pendelstützen aus Platzgründen nicht verwendbar sind.

In der Konstruktionslage, d. h. ohne Radeinfederwegdifferenz, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ein Spiel bzw. einen Freiweg vor, bei welchem keine Druckkräfte zwischen Trennkolben und Zylinder wirken.

Damit kann im Anregungsbereich mit niedriger Amplitude ein weiterer Komfortgewinn erzielt werden.

Nach einer vorteilhaften Realisierung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Federelement (Stabilisator) mit einem Luftfedersystem verbunden, wobei durch eine aktive Wankregelung der Nachteil der größeren Wankwinkel bei kleinen Querbeschleunigungen ausgeglichen, bzw. ein nahezu vollständiger Wankausgleich ermöglicht wird.

Erst bei höheren Querbeschleunigungen und damit verbunden, einem höheren Energiebedarf der aktiven Wankregelung, übernimmt der progressive Stabilisator zunehmend die Wankwinkelreduktion des Fahrzeugs und entlastet die Wankwinkelregelvorrichtung.

Dadurch kann sowohl der momentane Leistungsbedarf als auch ihr absoluter Energieverbrauch erheblich vermindert werden, wodurch ein solches System überhaupt erst einsetzbar ist.

Durch die Realisierung einer derartigen semiaktiven Wankregelung wird das Bordnetz nicht überfordert. Gleichzeitig wird im Bereich niedriger Querbeschleunigungen ein größtmöglicher Komfortgewinn garantiert, ohne daß bei kurzfristigen, hohen Querbeschleunigungen zu große Wankwinkel auftreten.

Die Verwirklichung des erfindungsgemäßen Stabilisators mit progressiver Federrate ist an keinerlei besondere Voraussetzungen geknüpft und ist deshalb an den verschiedensten Fahrzeugfahrwerken einsetzbar.

Verglichen mit dem bekannten Stand der Technik beschreitet die vorliegende Erfindung einen anderen Weg, wie es im folgenden anhand der beigefügten Skizzen erläutert wird.

Die Fig. 1a zeigt die Prinzipdarstellung eines herkömmlichen Federsystems mit Drehstab und starren Pendelstützen.

Die Fig. 1b zeigt ein entsprechendes Federsystem, ebenfalls mit Drehstab, wobei an die Stelle herkömmlicher Pendelstützen erfindungsgemäße Federelemente treten.

Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Pendelstütze im Längsschnitt.

Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federungssystems mit einem anstelle eines herkömmlichen Drehstabs 2 aufgetrennten Drehstab 2a, 2b und einer eingefügten, progressiv-elastischen Kopplung 10.

Das in Fig. 1a skizzierte herkömmliche Federungssystem besteht aus einem Drehstab 2, der in zwei Karosserielagern 4a und 4b an der Karosserie befestigt ist. Die beiden Enden des Drehstabs 2 sind über die starren Pendelstützen 6a, 6b jeweils an einem an ungefederter Masse befindlichen Befestigungspunkt 8a, 8b verankert.

Demgegenüber zeigt die Fig. 1b eine entsprechende erfindungsgemäße Anordnung. Auch dieses erfindungsgemäße Federungssystem besteht aus einem Drehstab 2, der ebenfalls in zwei Karosserielagern 4a und 4b an der Karosserie befestigt ist. Die beiden Enden des Drehstabs 2 sind nun über die beiden erfindungsgemäßen Federelemente 6 jeweils an einem an ungefederter Masse befindlichen Befestigungspunkt 8a, 8b verankert.

Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Pendelstütze 6 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 12, in welchem ein Trennkolben 14 verschiebbar ist. Der Kolben 14 ist über eine Kolbenstange 16 mit einer oberen Befestigung 18 verbunden. Zwischen dem Kolben 14 und dem Zylinderkopf 22 befindet sich eine Gummischnurwicklung 26 mit progressiver Kennung für Zugkräfte. Auf der anderen Seite des Kolbens 14 befindet sich im Zylinder 12 zwischen Kolben 14 und unterem Zylinderdeckel 24 ein Gummiformteil 28 mit einer progressiven Kennung für Druckkräfte, d. h. es liegt eine in beiden Richtungen progressive Kennung vor. Das Gummiformteil 28 füllt den vorhandenen Zylinderraum 12 nicht voll aus, sondern es gibt noch etwas Spiel 30 als Lose in Ruhelage.

Bezugszeichenliste

2 Drehstab
2a, 2b aufgetrennter Drehstab
4a, 4b Karosserielager
6 Federelement (Stabilisator)
6a, 6b Pendelstütze
8a, 8b Befestigungspunkt an ungefederter Masse
10 progressiv-elastische Kopplung
12 zylindrisches Gehäuse
14 Trennkolben
16 Kolbenstange
18 obere Befestigung
20 untere Befestigung
22 Zylinderkopf
24 unterer Zylinderdeckel
26 Gummischnurwicklung (progressive Kennung für Zugkräfte)
28 Gummiformteil (progressive Kennung für Druckkräfte)
30 Spiel

Claims (7)

1. Federungssystem, insbesondere mit Drehstab (2) oder dergleichen, zur Verringerung der Wankbewegung eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch ein Federelement (Stabilisator) (6) mit progressiver Kennung, welches mit dem herkömmlichen Drehstab (2) oder sonstigem linear proportionalem Federelement gekoppelt ist.

2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Progressivität der Kennung eine beidseitig wirkende, d. h. doppelt progressive Kennung ist, wobei sowohl in bezug auf Druck- als auch auf Zugkräfte eine Progressivität vorliegt.

3. Federungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei diesem Federungssystem, umfassend einen Drehstab (2) nebst Pendelstützen (6a, 6b), die (starren) Pendelstützen (6a, 6b) jeweils durch ein Federelement (6) mit progressiver Kennung ersetzt sind.

4. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das statt Pendelstütze (6a, 6b) einzusetzende Federelement (6) aus einem mit der gefederten Masse verbundenen Zylinder (12) und einem über eine Kolbenstange (16) mit der ungefederten Masse verbundenen Trennkolben (14) besteht, wobei der Trennkolben (14) mittels eines auf einer seiner Seiten angeordneten und durch eine für Druckkräfte progressive Kennung charakterisierten Gummiformteils (28) und mittels einer auf der anderen Seite des Trennkolbens (14) befindlichen und durch eine für Zugkräfte progressive Kennung charakterisierte Gummischnurwicklung (26) nach dem Push-Pull-Prinzip mit dem Zylinder in elastischer Wirkverbindung steht.

5. Federungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Ruhelage zwischen Gummiformteil (28) und Trennkolben (14) ein Spiel (30) bzw. eine Lose vorgesehen ist, bei welcher keine Druckkräfte zwischen dem Trennkolben (14) und dem Zylinder (12) wirken.

6. Federungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des herkömmlichen Drehstabs (2) ein aufgetrennter Drehstab (2a, 2b) vorgesehen ist, wobei zwischen den beiden Teilstäben (2a, 2b) eine elastische Kupplung (10) eingefügt ist, die ihrerseits ebenfalls eine progressive Kennung (Moment über Verdrehwinkel) aufweist.

7. Federungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle einer herkömmlichen Stahlfederung eine semiaktive Federung, insbesondere eine hydropneumatische oder Luftfederung tritt.