DE19923343A1

DE19923343A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19923343A1
Application number: DE1999123343
Authority: DE
Inventors: Klaus Vosteen
Original assignee: Wilhelm Karmann GmbH
Current assignee: Wilhelm Karmann GmbH
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-22
Also published as: DE19923343B4

Abstract

Ein Kraftfahrzeug mit gegenüber der Fahrzeugkarosserie jeweils über zumindest ein Dämpfungs- und/oder Federungsglied (10) abgestützten Rädern (2), wobei das Dämpfungs- und/oder Federungsglied (10) zumindest einenends derart veränderbar gehalten ist, daß der Abstand zwischen der Karosserie und der Drehachse des Rades (2) variabel einstellbar und an unterschiedliche Beladungszustände des Fahrzeugs niveauregulierend anpaßbar ist, wird mit einer Umlenkung zwischen dem Radhub (R) und dem Hub (F) des Dämpfungs- und/oder Federungsgliedes (10) versehen (Fig. 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit über Dämpfungs- und/oder Federungsglieder abgestützten Rädern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Auslegung von Feder- und Dämpferraten von Fahrzeugen ist abhängig vom Fahrzeuggewicht. Im allgemeinen wird eine Grundabstimmung für einen Perso nenkraftwagen für eine Belastung mit zwei Personen und vollem Kraftstofftank vorgenommen. Das Hauptaugenmerk bei der Auslegung der Federung und Dämpfung liegt in der Schaffung einer Abstimmung, bei der sowohl ein sicheres Eigenlenkverhalten als auch Komfortansprüche erfüllt werden können. Dabei stellt jede Auslegung einen dem jeweiligen Einsatzzweck des Fahrzeugs angepaßten Kompromiß dar. Ein Fahrzeug mit sportlichem Anspruch wird mit eher härteren Feder- und Dämpferraten versehen als ein komfortorientiertes Fahrzeug. Die Pro blematik der Grundabstimmung liegt in der Anpassung an unterschiedliche Bela dungszustände des Fahrzeugs. Bei höherer Beladung wird die Abfederung wei cher, d. h., die Bodenfreiheit des beladenen Fahrzeugs ist geringer als die des un beladenen. Daraus wiederum resultiert eine andere Ausgangslage für die Fahr werkskinematik. Bei der oftmals verwendeten Kinematikauslegung eines sich un ter Einfederung reduzierenden Radsturzes ist dieser bei Beladung geringer, bzw. mehr negativ. Dies kann zu einer einseitigen Reifenabnutzung führen. Durch die niedrige Fahrlage sinkt auch der Fahrzeugschwerpunkt, woraus sowohl eine Än derung der Brems- und Anfahrreaktion der Federung und Dämpfung als auch eine Änderung des Wankverhaltens resultieren. Zur Verringerung der Probleme sind bei der Fahrwerksauslegung Kompromißlösungen notwendig. Es werden Fe der-/Dämpferabstimmungen gewählt, die bei geringer Beladung zu hart sind. Die Bodenfreiheit in unbeladenem Zustand ist groß. Die Federwege sind lang, und die Radaufhängungskinematik ist auf einfederungsabhängig hohe Sturz- und Spur konstanz auszulegen. Diese Maßnahmen sind im Sinne der Fahrdynamik als nachteilig zu bewerten.

Die DE 43 17 510 A1 zeigt ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Federdämpfer an seinem oberen Ende karosserieseitig schwenkbar festgelegt und an seinem unteren, radseitigen Ende verstellbar gegenüber einem das Rad tragen den Längslenker angeordnet ist, um dadurch verschiedenen Belastungszuständen des Fahrzeugs Rechnung tragen zu können. Bei höherer Belastung wird über ei nen dreigliedrigen Kurbeltrieb die Anlenkachse des Federdämpfers nach oben hin verlagert, um dadurch das durch die Belastung tiefer in die Federn eindrückende Fahrzeug wieder anzuheben und möglichst nahe dem Ausgangsniveau zu halten. Gleichzeitig findet eine Horizontalverschiebung des radseitigen Endes des Feder dämpfers statt, so daß der Hebelarm gegenüber der aufhängenden Schwenkachse des Längslenkers vergrößert wird. Eine derartige Konstruktion ist durch die Viel gliedrigkeit des Kurbeltriebs und des entsprechenden Antriebsorgans kompliziert herzustellen und nur für Fahrzeuge mit an Längslenkern aufgehängten Rädern geeignet.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine hinsichtlich der Montage verein fachte, vielseitig anwendbare und räumlich günstige Niveauregulierung zu schaf fen.

Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die An sprüche 2 bis 14 verwiesen.

Mit der erfindungsgemäßen Umlenkung ist ein Verzicht auf einen Längslenker möglich. Das Federungs- und/oder Dämpfungsglied kann in einer im wesentli chen vertikalen Stellung gehalten sein, wobei es einen den Hubweg des Rades umgekehrten Hubweg vollzieht. Durch die Umlenkung wird es möglich, daß Fe derungs- und/oder Dämpfungsglied mit seinem unteren Ende karosserieseitig festzulegen, wohingegen das obere Ende mit der auszugleichenden Kraft durch die Hubbewegung des Rades beaufschlagt wird. Der beanspruchte Bauraum ist sehr gering. Zusätzlich ergibt sich mit der Erfindung auch die Möglichkeit einer progressiven Federung. Die ungefederten Massen sind gegenüber Systemen ohne Niveauregulierung nicht erhöht. Die Einstellbarkeit der Übersetzung zwischen dem Radhub und dem Hub des Federungs- und/oder Dämpfungsgliedes erlaubt eine Voreinstellung, die vom Beladungszustand des Fahrzeugs abhängig ist und bei höherer Belastung entsprechend so zu wählen ist, daß der Hebelarm verkürzt wird, um dadurch das Fahrzeug wieder in den Bereich des Ausgangsniveaus im unbelasteten Zustand zurückzuführen. Besonders vorteilhaft kann der Bela stungszustand des Fahrzeugs durch Sensoren im Radbereich gemessen werden, so daß dann eine Niveauregulierung selbsttätig ohne Bedienung durch den Fahr zeugführer erfolgen kann.

Mit dieser Maßnahme sowie einer radselektiven Ansteuerung der jeweils einstell baren Hebelarme ist es möglich, auch während der Fahrt den Hebelarm zu än dern und somit ein an verschiedene Fahrsituationen angepaßtes Verändern der Übersetzung zwischen dem Radhub und dem Hub des Feder- und/oder Dämp fungsgliedes vorzunehmen, so daß beispielsweise in Kurvenfahrt ein Abheben des kurveninneren Rades vermieden wird oder das kurvenäußere Rad in seinem Abstand gegenüber der Karosserie vergrößert wird, um der Wankneigung um die horizontale Fahrzeuglängsachse entgegenzuwirken. In gleicher Weise kann ein Einnicken um die horizontale Fahrzeugquerachse beim Bremsen durch unter schiedliche Ansteuerung der Übersetzungen für die Vorder- und Hinterachse vermieden werden; ebenso ist dem Giermoment um die Hochachse durch ein zelne Radansteuerung entgegenzuwirken.

Weitere Vorteile ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfol gend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rades und seiner Radaufhängung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Radaufhängung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugachse in einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Umlenkhebel einen Radlenker darstellt und als Antriebsorgan ein Hubzy linder vorgesehen ist,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels,

Fig. 6 ein Blockschaltbild der hydraulischen Ansteuerung eines Hubzylinders gemäß Fig. 4.

In einem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1, Fig. 2) ist das Fahrwerk 1 des erfin dungsgemäßen Kraftfahrzeuges frei von Längslenkern ausgebildet und das jewei lige Rad 2 an Querlenkern 3, 4 aufgehängt. Diese sind jeweils an Schwenkach sen 5, 6 gegenüber der Fahrzeugkarosserie - nicht eingezeichnet - schwenkbar gelagert. Mit der Karosserie drehfest verbunden ist desweiteren ein Umlenkhe bel 7, der an einer horizontalen und im wesentlichen der Fahrzeuglängser streckung folgenden Schwenkachse 8 an der Karosserie gehalten ist. Der Umlenk hebel 7 ist einenends mit einer Schubstange 9 verbunden, die mit ihrem anderen Ende am unteren Querlenker des Rades 2 oder am Radträger angelenkt ist. Ande renends und jenseits der Schwenkachse 8 ist der Umlenkhebel 7 mit einem Dämpfungs- und/oder Federungsglied 10 über einen Zwischenteil 11 schwenkbar verbunden. Das Dämpfungs- und/oder Federungsglied 10 ist an seinem unteren Ende 12 schwenkbar gegenüber der Karosserie abgestützt, wohingegen das obere Ende 13 über das Zwischenglied 11 mit dem Umlenkhebel 7 verbunden ist und über Verstellung des Auslenkwinkels α des Zwischengliedes 11 gegenüber dem Umlenkhebel 7 variabel einstellbar gehalten ist. Durch das Umlenkglied 7 wird der vom Rad 2 auf die Schubstange 9 übertragene Radhub R in eine entgegenge setzte Federungs- bzw. Dämpfungshubbewegung F umgesetzt. Die variable Ein stellung der Übersetzung zwischen dem Radhub R und dem Hub F des Dämp fungs- und/oder Federungsgliedes 10 ist dabei der Umlenkung zugeordnet. Dabei kann durch Verschwenken des Zwischenteils 11 um dessen mit dem Umlenk glied 7 verbindende Schwenkachse 14 der Hebelarm zwischen der karosseriesei tigen Schwenkachse 8 des Umlenkhebels 7 und der Anlenkung 13 des Federungs- und/oder Dämpfungsgliedes 10 an den Zwischenteil 11 variiert werden. Der Zwischenteil 11 ist hierfür durch einen beiderseits schwenkbar gehaltenen Schwenkhebel gebildet, der das Umlenkglied 7 mit der Anlenkung 13 des Fede rungs- und/oder Dämpfungsgliedes 10 verbindet. Die Einstellung des Umlenkhe bels 11, und damit die Veränderung des Hebelarmes, ist über ein Antriebsor gan 15 bewirkbar. Dieses umfaßt eine an dem Umlenkhebel 7 an einem Dreh punkt 16 gelagerte biegsame Welle 17, auf der ein Spindelstock 18 gelagert ist. Durch Drehung der Welle 17 - oder eines anderen geeigneten Drehantriebs - wird der Spindelstock 18 mitgeführt, so daß der Winkel α zwischen dem Zwischen teil 11 und dem Umlenkhebel 7 veränderbar ist. Dadurch wird der Hebelarm zwischen der Anlenkung 13 des Federungs- und/oder Dämpfungsgliedes 10 und der Schwenkachse 8 des Umlenkhebels 7 gegenüber der Karosserie verändert. Entsprechend ist dadurch eine Übersetzungsänderung zwischen dem Hub R des Rades 2 und dem Hub F des Federungs- und/oder Dämpfungsgliedes 10 ermög licht. Eine derartige Beeinflussung des Hebelarms und damit der Übersetzung kann sowohl voreinstellbar sein, etwa um eine große Fahrzeugbelastung vor Fahrtantritt auszugleichen, als auch in Weiterentwicklung fahrzustandsabhängig über entsprechende Sensoren und Regelkreise einstellbar sein. Dadurch wird eine fahrdynamische Regelung der Federung und der Dämpfung ermöglicht, so daß bei radselektiver, zumindest achsselektiver, Anordnung der erfindungsgemäßen Fahrwerksausbildung eine fahrdynamische Regelung ermöglicht ist. Im Ausfüh rungsbeispiel werden Federung und Dämpfung gemeinsam geregelt.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3, Fig. 4) ist der Umlenkhebel 107 in Doppelfunktion als oberer Querlenker 4 einer Doppelquerlenkerachse des Kraft fahrzeugs ausgebildet. Ein gesondertes Bauteil zur Ausbildung des Umlenkhe bels 107 ist daher entbehrlich. Die grundsätzliche Wirkung ist dabei entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, d. h., daß bei Überfahren einer Unebenheit der Radhub R über die Schubstange 9 im ersten Ausführungsbeispiel bzw. den Querlenker 4 im zweiten Ausführungsbeispiel auf den Umlenkhebel 7 bzw. 107 übertragen wird, der daraufhin um seine drehfeste Achse 8 gegenüber der Karos serie verschwenkt und über den Zwischenteil 11 die Schwenkbewegung auf das Dämpfungs- und/oder Federungsglied 10 überträgt, das daraufhin durch eine entsprechende lineare Hubbewegung F dem Radhub R entgegenwirkt. Sowohl im ersten wie im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Hebelarm der Anlenkung 13 des Dämpfungs- und/oder Federungsgliedes 10 gegenüber dem Umlenkglied 7 verstellbar, so daß eine Niveauregulierung stattfinden kann. Im zweiten Ausfüh rungsbeispiel dient hierzu ein Hydraulikzylinder 115, der mit seinem einen Endbereich 116 am Umlenkhebel 107 schwenkbar gehalten ist und mit der Kol benstange auf den Zwischenteil 11 einwirkt. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Rad 2 insgesamt an einem Radträger 20 gehalten, an dem sowohl die unteren Querlenker 3 wie auch der obere Querlenker 4 angreifen, der gleichzeitig den Umlenkhebel 107 ausbildet. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Querstabilisator 21 vorgesehen, der über Lagerböcke 22 an der Fahrzeugkarosse rie gelagert ist. Der Querstabilisator 21 wird über Pendelstützen 23 von den Dämpfungs- und/oder Federungsgliedern 10 betätigt, wobei mit einer Auslenkung des Dämpfungs- oder Federungsgliedes 10 auch eine Änderung der Übersetzung des Querstabilisators 21 bewirkt wird, wobei diese Änderung proportional zur Änderung der Federungs- und/oder Dämpfungsrate erfolgt. Eine Lenkung 24 kann bei einer gelenkten Achse in bekannter Weise ohne weitere Anpassungen vorge sehen sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 5) ist eine Verbundlenkerachse dargestellt, die einen Längsträger 25 umfaßt, an dem die Schubstange 9 zur Betä tigung der Schwenkbewegung des Umlenkgliedes 7 angelenkt ist. Das Antriebsor gan 15 ist dabei wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Insgesamt ist das Umlenkglied 7 schräg zur Fahrtrichtung angeordnet, so daß auch dessen Schwenkachse 8 in diesem Ausführungsbeispiel nicht mehr der Längsachse des Fahrzeugs folgt. Gleichsam ist auch hier durch eine Aufwärtsbewegung des Ra des 2 über die Schubstange 9 eine Eindrückbewegung des Dämpfungs- und/oder Federungsgliedes 10 bewirkt, wobei die Übersetzung zwischen dem Radhub R und dem Feder- und/oder Dämpfungshub F wiederum über das Antriebsorgan 15 einstellbar ist, wodurch der Hebelarm des Zwischenteils gegenüber dem Um lenkglied eingestellt wird.

In Fig. 6 ist eine Ansteuerung des Hubzylinders 115 dargestellt. Hierfür ist eine Pumpe 102 vorgesehen, die über einen eigenen Antrieb 103 oder durch den Fahrzeugmotor antreibbar ist. Ein Wegeventil 101 regelt die Beaufschlagung des Hubzylinders 115 mit Druckmittel. In der gezeigten mittleren Position des Wege ventils 101 befindet sich der Hubzylinder 115 in einer Haltestellung, in rechter Schaltstellung wird der Kolbenraum 111 mit Druck beaufschlagt, woraus ein Ein fahren der Kolbenstange resultiert und entsprechend der Hebelarm verkürzt wird, in linker Schaltstellung des Wegeventils 101 wird hingegen der Kolben ausgefah ren, so daß der Hebelarm verlängert wird.

Claims

1. Kraftfahrzeug mit gegenüber der Fahrzeugkarosserie jeweils über zumindest ein Dämpfungs- und/oder Federungsglied (10) abgestützten Rädern (2), wobei das Dämpfungs- und/oder Federungsglied (10) zumindest einenends derart veränder bar gehalten ist, daß der Abstand zwischen der Karosserie und der Drehachse des Rades (2) variabel einstellbar und an unterschiedliche Beladungszustände des Fahrzeugs niveauregulierend anpaßbar ist, gekennzeichnet durch eine Umlen kung zwischen dem Radhub (R) und dem Hub (F) des Dämpfungs- und/oder Fede rungsgliedes (10).

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlen kung zur variablen Einstellung einer Übersetzung zwischen dem Radhub (R) und dem Hub (F) des Dämpfungs- und/oder Federungsgliedes (10) ausgebildet ist.

3. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umlenkung ein karosserieseitig ortsfest drehbar gelagerter Umlenk hebel (7; 107) vorgesehen ist, der einenends mit dem Rad (2) und anderenends mit dem Dämpfungs- und/oder Federungsglied (10) an dessen der karosserieseitigen Festlegung abgewandten Ende (13) in Verbindung steht.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstell barkeit der Übersetzung zwischen dem Umlenkhebel (7; 107) und dem Dämp fungs- und/oder Federungsglied (10) ein den Hebelarm zwischen dessen Anlen kung (13) und der karosserieseitigen Schwenkachse (8) des Umlenkhebels (7; 107) durch Einstellung variierender Zwischenteil (11) zugeordnet ist.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwi schenteil (11) von einem Schwenkhebel gebildet ist, der sowohl mit dem Dämp fungs- und/oder Federungsglied (10) als auch mit dem Umlenkhebel (7; 107) je weils schwenkbar verbunden ist und dessen Auslenkung (α) gegenüber dem Um lenkhebel (7; 107) über ein Antriebsorgan (15; 115) einstellbar ist.

6. Zweispuriges Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest zwei Räder (2) einer Achse gemäß Anspruch 1 ab gestützt sind und die Niveauregulierung der Dämpfungs- und/oder Federungsglie der (10) einzeln ansteuerbar ist.

7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Niveauregulierung vom Fahrer belastungsabhängig vorgewählt werden kann.

8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Zwischenteils (11) während der Fahrt fahrzustandsab hängig bewirkbar ist.

9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Einstellung der Auslenkung (α) des Zwischenteils (11) sowohl die Federung als auch die Dämpfung verstellbar sind.

10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkhebel (107) zumindest einen Teil eines Lenkers (4) der Radauf hängung ausbildet.

11. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Übersetzung über ein auf das Zwischenteil (11) wirkendes Antriebsorgan (15; 115) bewirkbar ist.

12. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß über die Einstellung der Auslenkung des Zwischenteils (11) auch die Federrate des Querstabilisators variierbar ist.

13. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß das Antriebsorgan (15) eine als biegsame Welle (17) ausgebildete Gewindespindel umfaßt, auf der ein mit dem Abstützungselement verbundener Spindelstock (18) führbar ist.

14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das An triebsorgan einen Hubzylinder (115) umfaßt.

15. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung frei von einem Längslenker erfolgt.