DE19821209A1

DE19821209A1 - Fahrzeugaufhängung mit Rollstabilisator

Info

Publication number: DE19821209A1
Application number: DE19821209A
Authority: DE
Inventors: Jan Carleer
Original assignee: Tenneco Automotive Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Inc
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: US5882017A; DE19821209C2; JP3742610B2; JP2003104027A; GB9809915D0; GB2327214A; JP3374076B2; GB2327214B; JPH10324138A; US6161843A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugaufhängung und insbeson dere einen Stabilisator zum Stabilisieren des Fahrzeugs gegen Rollbewegungen.

Durch die vorliegende Erfindung soll die Fahrzeugaufhängung so ausgebildet werden, daß sich die Rollsteifigkeit der Aufhängung - automatisch oder manuell - zwischen der üblichen Rollsteifigkeit des Stabilisators und einer erhöhten Rollstei figkeit ändern läßt, wodurch sich die Fahr- und Lenkeigenschaften des Fahrzeugs steuern lassen.

Insbesondere soll die Erfindung es ermöglichen, die Rollsteifigkeit des Fahr zeugs von einem unteren Nennwert auf einen wählbaren höheren Wert zu erhöhen bzw. den Rollwinkel des Fahrzeugs bei Zuständen hoher Rollneigung zu verringern, ohne den Komfort der Fahrzeuginsassen bei normalen Fahrzuständen zu mindern. Ferner soll der Fahrzeugkomfort dadurch erhöht werden, daß ein weniger steifer Stabilisator bei normalen Zuständen verwendet wird und die Rollsteifigkeit bei Zu ständen hoher Rollneigung erhöht wird, indem ein Mechanismus zum Ändern der Steifigkeit des Stabilisators vorgesehen wird. Ferner soll die Neigung der gefederten Massen zu Rollbewegungen durch Versteifen des Stabilisators reduziert werden. Schließlich soll dem Stabilisator ein Steifigkeitsbereich verliehen werden, der in Abhängigkeit von den Rollbewegungen der gefederten Massen wählbar ist.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Fahrzeugaufhängung für ein Kraftfahr zeug besitzt zwei im wesentlichen vertikale Lenker, die einerseits zwischen den En den eines am Fahrzeugrahmen (d. h. den gefederten Massen) angelenkten stabförmi gen Stabilisators und den entsprechenden Radaufhängungsgestängen auf gegen überliegenden Seiten des Fahrzeugs (d. h. den ungefederten Massen) angeordnet sind. Jeder Lenker ist mit seinen entgegengesetzten Enden an einem Reaktionsarm des stabförmigen Stabilisators sowie an den Aufhängungsgestängen der Vorderräder (d. h. einer geeigneten Reaktionsstelle der Aufhängung) angelenkt.

Ein wahlweise betätigbarer Stabilisator-Begrenzer ist mit dem zentralen Ab schnitt (d. h. dem Torsionsabschnitt) des stabförmigen Stabilisators mechanisch ver bunden. Der Begrenzer läßt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnittes in einem ersten Betriebszustand zu und schränkt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnittes in einem zweiten Betriebszustand ein. Ferner ist ein wahl weise betätigbarer zweiter Stabilisator-Begrenzer mechanisch mit dem zentralen Abschnitt des stabförmigen Stabilisators verbunden. Der zweite Begrenzer läßt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnittes in einem ersten Betriebszu stand zu und schränkt Drehbewegungen des zentralen Stabilisatorabschnittes in einem zweiten Betriebszustand ein.

Hierdurch läßt sich die Rollsteifigkeit der Aufhängung zwischen einem er sten weicheren Rollzustand und einem zweiten härteren Rollzustand ändern.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugaufhängung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Stabilisator zum Stabilisieren des Fahrzeugs gegen Rollbewegungen;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Stabilisators mit zwei Stabili sator-Begrenzern;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1 sowie eine Darstellung des Hydraulikkreises zum Betätigen des Begrenzers;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der elektrischen Steuereinrichtung zum Betäti gen der Begrenzer.

Fig. 1 zeigt verschiedene Teile einer Aufhängung 10 eines Fahrzeugs mit einem stabförmigen Antiroll-Stabilisator 12, der an einem Rahmenteil 14 des Fahr zeugs fest angebracht ist, um den Fahrzeugrahmen (d. h. die gefederten Massen) mit zwei Rädern 16 und 18 (d. h. den ungefederten Massen) zu verbinden. Der grund sätzliche Aufbau der dargestellten Fahrzeugaufhängung ist bekannt und wird daher nur kurz beschrieben. Erwähnt sei, daß die Erfindung sowohl bei Vorderradaufhän gungen wie auch bei Hinterradaufhängungen eingesetzt werden kann.

Der U-förmig gebogene Stabilisator 12 erstreckt sich über die Breite des Fahrzeugs und liegt in einer horizontalen Ebene. Er umfaßt Reaktionsarme 20, 22 und ist mit seinem zentralen Abschnitt 24 an dem Rahmenteil 14 durch zwei Buchsen 26 so angebracht, daß der zentrale Abschnitt 24 Dreh- und Torsionsbewegungen um seine Achse ausführen kann, so daß die entsprechenden Enden der Reaktions arme 20 und 22 vertikale Pendelbewegungen ausführen. Das Ende des Reaktions armes 20 ist mit einem Aufhängungssteuerarm bzw. Achsteil 28 durch einen Lenker 30 verbunden, und das Ende des Reaktionsarmes 22 ist in der gleichen Weise mit einem Aufhängungssteuerarm bzw. Achsteil 32 durch einen Lenker 34 verbunden. Der Lenker 30 ist mit dem Reaktionsarm 20 und dem Achsteil 28 über Gelenke 36 bzw. 38 verbunden. In der gleichen Weise ist der Lenker 34 mit dem Reaktionsarm 22 und dem Achsteil 32 über Gelenke 40 bzw. 42 verbunden. Jede Vertikalbewe gung des Achsteils 28 wird unmittelbar auf den Reaktionsarm 20 des Stabilisators 12 übertragen und das gleiche gilt für die andere Seite.

Der Stabilisator 12 ist so angeordnet und ausgebildet, daß er durch wahlweise betätigbare Begrenzer 44 und 46 verläuft. Die Begrenzer 44 und 46 sind an den ge federten Massen, d. h. an dem Rahmenteil 14 bzw. irgendeiner anderen Befesti gungsstelle über Befestigungsflansche 48 und 50 befestigt. Die Begrenzer 44 und 46 sind vorzugsweise bei einem Drittel der Gesamtlänge von jedem Ende des zentralen Abschnittes 24 her angeordnet. Es versteht sich jedoch, daß die Anbringungsstelle der Begrenzer 44 und 46 je nach dem gewünschten Versteifungseffekt, den die Be grenzer 44 und 46 auf den Stabilisator 12 ausüben, geändert werden kann.

Wie natürlich bekannt ist, hat ein üblicher Stabilisator die Aufgabe, dabei mitzuhelfen, das Fahrzeugchassis (d. h. die gefederten Massen) in im wesentlichen horizontaler Lage zu halten. Wenn das Fahrzeug beispielsweise eine Linkskurve durchfährt, heben die Trägheitskräfte die linke Seite des Fahrzeugchassis an und senken die rechte Seite ab. Beim Absenken der rechten Seite des Fahrzeugchassis bewegt sich der Reaktionsarm 22 nach oben. Umgekehrte Verhältnisse ergeben sich in einer Rechtskurve. Aufgrund der hieraus resultierenden unterschiedlichen Verti kalbewegungen der beiden Reaktionsarme 20 und 22 ergibt sich eine axiale Ver windung des zentralen Abschnittes 24 des Stabilisators 12. Die axiale Verwindung (bzw. Drehung) des zentralen Abschnittes 24 bewirkt eine relative Aufwärtsbewe gung des Reaktionsarmes 22 und eine relative Abwärtsbewegung des Reaktionsar mes 20. Aufgrund dieser Relativbewegungen der Reaktionsarme 22 und 20 bewegt sich die rechte Seite des Fahrzeugchassis nach oben und die linke Seite nach unten. Dies wiederum erzeugt eine aufwärts gerichtete Antirollkraft auf der rechten Seite des Fahrzeugchassis und eine entsprechende abwärts gerichtete Antirollkraft auf der linken Seite des Fahrzeugchassis, wodurch den durch die Linkskurve hervorgerufe nen Rollbewegungen des Fahrzeugchassis ein Widerstand entgegengesetzt wird. Das gleiche gilt natürlich auch für Kurven in der anderen Richtung. Die von dem zentralen Abschnitt 24 ausgeübte Torsionskraft ändert sich umgekehrt proportional zur Länge des verwundenen Stababschnittes. Das heißt, wenn die Länge des hori zontalen Abschnittes 24 des Stabilisators kleiner wird, nimmt die Torsionskraft ab.

Wie bereits erwähnt, verläuft der stabförmige Stabilisator 12 nicht nur durch die Buchsen 26, sondern auch durch die Begrenzer 44 und 48, die an dem Rahmen teil 14 bzw. einem anderen Teil der gefederten Massen befestigt sind. Die Begrenzer 44 und 48 sind im Abstand L1 zueinander sowie im Abstand L1 zu den entspre chenden Enden des Abschnittes 24 angeordnet, wobei die Gesamtlänge des Ab schnittes 24 gleich 3 × L1 beträgt. Ferner haben die Reaktionsarme 20 und 22 je weils eine Länge L2. Wenn im Betrieb die gefederten Massen über die längsverlau fende Rollachse rollen, werden diese Rollbewegungen von einem Fühler erfaßt, welcher unter Bezugnahme auf die Fig. 4 noch beschrieben wird. Bei Normalbetrieb sind die Begrenzer 44 und 48 nicht betätigt, so daß sie eine uneingeschränkte Ver windung des zentralen Abschnittes 24 um seine Längsachse zulassen. Der Stabilisa tor erfüllt dann seine Funktion wie ein herkömmlicher Stabilisator der Länge 3 × L1.

Wenn das Fahrzeugchassis (d. h. die gefederten Massen) Rollbewegungen über einen Schwellwert hinaus ausführt, wird einer der Begrenzer 44, 48 betätigt, um die axiale Verwindung des zentralen Abschnittes 24 zu reduzieren, wodurch die Torsi onslänge des zentralen Abschnittes 24 auf L1 für einen Reaktionsarm und auf 2 × L1 für den anderen Reaktionsarm verringert wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Reaktionsarm 22 an der rechten Seite des Fahr zeugs vorgesehen, und der Reaktionsarm 20 ist an der linken Seite vorgesehen. In einer Linkskurve bewegt sich daher der Reaktionsarm 22 nach oben und der Reakti onsarm 20 nach unten relativ zu den gefederten Massen. Wenn diese Rollbewegung einen Schwellwert überschreitet, wird der Begrenzer 44 betätigt, um den zentralen Abschnitt 24 des Stabilisators einzuklemmen, wodurch die Torsionslänge zum Re aktionsarm 22 von 3 × L1 auf L1 reduziert wird, da die Klemmwirkung eine Ver windung über die Länge 3 × L1 des zentralen Abschnittes 24 verhindert. Aufgrund der verringerten Torsionslänge erhöht sich die Torsionskraft, die den Reaktionsarm 22 nach oben relativ zu dem Achsteil 32 (d. h. den gefederten Massen) drückt, ent sprechend. Ferner bewegt sich in einer Linkskurve der Reaktionsarm 20 nach unten relativ zu dem Achsteil 28. Durch eine Betätigung des Begrenzers 44 wird die auf den Reaktionsarm 20 wirkende Torsionslänge des zentralen Abschnittes 24 auf 2 × L1 reduziert. In einer Rechtskurve tritt natürlich die gleiche Wirkung ein, wobei dann der Begrenzer 48 betätigt wird, während der Begrenzer 44 unbetätigt bleibt.

In Fig. 3 ist der Begrenzer 44 als hydraulisch betätigte Klemme dargestellt; ferner zeigt Fig. 3 in schematischer Weise den Strömungsmittelkreis zum Betätigen des Begrenzers 44. Es versteht sich natürlich, daß ein entsprechender Strömungsmit telkreis für den Begrenzer 46 vorgesehen ist. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausfüh rungsbeispiel besitzt der Begrenzer 44 ein Gehäuse 52, das an einem Vorsprung 25 des zentralen Abschnittes 24 des Stabilisators 12 angreift. Eine kreisförmige Dich tung 54 an der Oberseite und Unterseite des Gehäuses 52 verhindert eine Leckage zwischen dem zentralen Abschnitt 24 des Stabilisators und dem Gehäuse 52. Das Gehäuse 52 ist in zwei hydraulische Kammern 56 und 58 unterteilt, die durch li neare Dichtungen 60 und 62 hydraulisch getrennt sind. Die Kammern 56 und 58 sind beide mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und durch eine Leitung 64 miteinander verbunden. Ein Speicher 66 zum Speichern von Hydraulikflüssigkeit 68 ist mit den Kammern 56 und 58 und der Leitung 64 über ein als Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil 70 verbunden. Ein elektromagnetisch betätigtes Steuerventil 72 steuert die Strömungsverbindung zwischen der Kammer 58 und der Kammer 56, indem es eine Strömung durch die Leitung 64 zuläßt bzw. sperrt. Wie angedeutet, ist das Steuerventil 72 ein federbelastetes Zweistellungsventil, das normalerweise ge öffnet ist. Wenn der Elektromagnet 74 des Steuerventils 72 durch Anlegen eines elektrischen Signals an ein Steuerleitung 76 erregt wird, schließt das Ventil 72, wo durch die Strömung zwischen den Kammern 56 und 58 durch die Leitung 64 ge drosselt bzw. unterbunden wird. Gegebenenfalls sind die Kammern 56 und 58 durch eine Drosselstelle 76 miteinander verbunden, die eine geringere Strömung zwischen den Kammern 56 und 58 als die Leitung 64 ermöglicht, was eine kleinere Drehung des zentralen Abschnittes 24 des Stabilisators ermöglicht.

Wenn sich im Betrieb der zentrale Abschnitt 24 des Stabilisators in Abhän gigkeit von Rollbewegungen des Fahrzeugs dreht bzw. verwindet, strömt Hydrau likflüssigkeit zwischen den Kammern 56 und 58 durch die Leitung 64 über das Ventil 72. Wenn die Rollbewegung des Fahrzeugs eine bestimmten Schwellwert überschreitet, wird das Ventil 72 umgestellt, um eine Strömung zwischen den Kammern 56 und 58 durch die Leitung 64 zu sperren, wodurch die Torsionslänge des zentralen Abschnittes 24 des Stabilisators entsprechend geändert wird.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuerschaltung zum Betätigen der Begrenzer 44 und 46. Ein Rollfühler 78 erfaßt die Rollbewegungen des Fahrzeugchassis (d. h. der gefederten Massen) um die Rollachse. Der Fühler 78 gibt ein elektronisches Signal an einen Aufhängungsregler 80 ab. Der Regler 80 bestimmt aus diesem Signal die Fahrzeugrollbewegungen. Wenn die Rollbewegung einen Schwellwert überschreitet, gibt der Regler 80 über eine Leitung 76 bzw. 76' an das Steuerventil 72 bzw. 72' ab. Welches der beiden Steuerventile 72 und 72' betätigt wird, hängt natürlich von der Rollrichtung der gefederten Massen ab, wie bereits oben beschrieben wurde. Der Fühler 78 kann von beliebiger Bauart sein, und es können natürlich auch mehr als ein Fühler vorgesehen werden.

Die Begrenzer 44 und 46 können gegebenenfalls auch gleichzeitig betätigt werden, um die Torsionslänge des zentralen Abschnittes 24 des Stabilisators hin sichtlich beider Reaktionsarme 22 und 20 zu reduzieren. Eine derartige Konfigura tion kann zweckmäßig sein, um die Rollbewegungen vergleichsweise schwerer Fahrzeuge zu beeinflussen. Die Begrenzer 44 und 46 können auch als stufenlos verstellbare Klemmen ausgebildet werden. Dies läßt sich in einfacher Weise so verwirklichen, daß statt des in Fig. 3 gezeigten Dreistellungsventils ein stufenlos verstellbares Ventil und ein entsprechend ausgebildeter Regler 80 verwendet wer den, um ein entsprechend veränderliches Steuersignal an die Leitung 76 bzw. 76' abzugeben.

Claims

1. Fahrzeugaufhängung mit:
einem Rahmen (14);
einer ersten und einer zweiten Radanordnung (16, 18), die mit dem Rahmen (14) verbunden sind;
einem U-förmig gebogenen stabartigen Stabilisator (12) mit einem am Rahmen (14) drehbar angebrachten zentralen Abschnitt (24) sowie einem ersten und zweiten Reaktionsarm (20, 22), die einer entsprechenden Radanordnung (16, 18) zu geordnet sind;
einem ersten Lenker (30), der die erste Radanordnung (16) mit dem ersten Reaktionsarm (20) verbindet;
einem zweiten Lenker (34), der die zweite Radanordnung (18) mit dem zweiten Reaktionsarm (22) verbindet;
einem wahlweise betätigbaren ersten Stabilisator-Begrenzer (44), der mit dem zentralen Abschnitt (24) des Stabilisators (12) mechanisch so verbunden ist, daß der Begrenzer (44) Drehbewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabilisators (12) in einem ersten Betriebszustand zuläßt und in einem zweiten Be triebszustand einschränkt; und
einem zweiten wahlweise betätigbaren Stabilisator-Begrenzer (46), der mit dem zentralen Abschnitt (24) des Stabilisators (12) mechanisch so verbunden ist, daß der Begrenzer (46) Bewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabili sators (12) in einem ersten Betriebszustand zuläßt und in einem zweiten Betriebs zustand einschränkt.

2. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Drehbewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabilisa tors (12) der erste Reaktionsarm (20) in dem ersten Betriebszustand des ersten Be grenzers (44) eine versteifende Kraft auf die erste Radanordnung (16) und in dem zweiten Betriebszustand des ersten Begrenzers (44) eine stärker versteifende Kraft auf die erste Radanordnung (16) ausübt.

3. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß in Abhängigkeit von Drehbewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabilisators (12) der zweite Reaktionsarm (22) in dem ersten Betriebszustand des zweiten Begrenzers (46) eine versteifende Kraft auf die zweite Radanordnung (18) und in dem zweiten Betriebszustand des zweiten Begrenzers (46) eine stärker ver steifende Kraft auf die zweite Radanordnung (18) ausübt.

4. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der erste Begrenzer (44) so betätigbar ist, daß er Dreh bewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabilisators (12) innerhalb eines Bereichs zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand stufenlos veränderlich einschränkt.

5. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Begrenzer (46) so betätigbar ist, daß er Dreh bewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabilisators (12) innerhalb eines Bereichs zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand stufenlos veränderlich einschränkt.

6. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Drehbewegungen des zentralen Ab schnittes (24) des Stabilisators der erste und zweite Reaktionsarm (20, 22) in dem ersten Betriebszustand der beiden Begrenzer (44, 46) eine versteifende Kraft auf beide Radanordnungen (16, 18) ausüben und in dem zweiten Betriebszustand der beiden Begrenzer (44, 46) im wesentlichen gleichzeitig eine stärker versteifende Kraft auf die beiden Radanordnungen (16, 18) ausüben.

7. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Begrenzer (44, 46) aufweist:
ein Gehäuse (52), das eine erste und eine zweite Hydraulikflüssigkeit enthaltende Kammer (56, 58) aufweist und an dem zentralen Abschnitt (24) des Stabilisators (12) angreift;
eine Leitung (64), die die beiden Kammern (54, 56) so miteinander verbindet, daß bei Drehbewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabilisators (12) eine Strömung zwischen den beiden Kammern (54, 56) erfolgt; und
eine in der Leitung (64) angeordnete Steuerventileinrichtung (72), die eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Kammern (54, 56) in einer ersten Stellung herstellt und in einer zweiten Stellung drosselt, so daß das Gehäuse (52) Drehbewegungen des zentralen Abschnittes (24) des Stabilisators (12) in der ersten Stellung der Steuerventileinrichtung (72) zuläßt und in der zweiten Stellung einschränkt.

8. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (72) aus einem elektromagnetisch betätigten Ventil be steht, das einen veränderlichen Stellungsbereich zwischen einer voll geöffneten und einer voll geschlossenen Stellung hat.

9. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die axialen Lenker (30, 34) den Vorderrädern (16, 18) des Fahrzeugs zugeordnet sind.

10. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die axialen Lenker (30, 34) den Hinterrädern (16, 18) zu geordnet sind.

11. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch einen Regler (80) zum Erfassen von Rollbewegungen des Fahr zeugs und zum wahlweisen Betätigen der beiden Begrenzer (44, 46) in Abhängigkeit von den erfaßten Rollbewegungen.

12. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Begrenzer (44) in der Nähe des ersten Reaktionsarmes (22) und der Be grenzer (46) in der Nähe des zweiten Reaktionsarmes (20) angeordnet ist.

13. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Regeleinrichtung (80) den Begrenzer (44) betätigt, wenn das Fahr zeug eine Rollbewegung in Richtung des ersten Reaktionsarmes (22) ausführt.

14. Fahrzeugaufhängung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (80) den zweiten Begrenzer (46) betätigt, wenn das Fahrzeug eine Rollbewegung in Richtung des zweiten Reaktionsarmes (20) ausführt.