DE4341559C2 - Anti-Roll-System für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Anti-Roll-System für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer steuerbaren Vorderradaufhängung sollte die Aufhängung so ausgelegt sein, daß sie sowohl eine Schwingung oder einen Stoß von der Straßenoberfläche absor­ biert als auch die Fahrsicherheit gewährleistet, indem Geradeauslauf eingehalten wird und eine sichere Bedienung des Fahrzeuges in der Kurvenlage möglich ist.

Die Stabilität des Fahrzeugs hängt eng mit den Schwingungen des Fahrzeugkörpers während der Fahrt, des Rollens, des Schleuderns und des Gierens sowie mit dem Ein­ federungsverhalten zusammen.

Bei solchen Schwingungen tritt das Rollen an einem vorgegebenen Punkt auf, wenn sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt befindet. Diesen Punkt nennt man Roll­ zentrum.

Die Höhe des Rollzentrums und ihr Änderungsbetrag haben einen Einfluß auf die Fahrsicherheit und auf die Bedienungssicherheit des Fahrzeugs. Um die Fahrsicher­ heit zu erhöhen, ist es wünschenswert, die Änderungsrate der Höhe des Rollzentrums herabzusetzen.

Damit das Rollen, das naturgemäß während der Fahrt des Kraftfahrzeugs entsteht, gesteuert werden kann, werden, wie an sich bekannt, Stabilisatoren verwendet.

Ein Stabilisator 70 ist in der gängigen Bauart ein Torsionsstab, der einen Biegebereich 71 aufweist, dessen beiden Enden nach einer Seite umgebogen sind, wie es die Fig. 5A zeigt.

Wenn der Stabilisator 70 an einem Fahrzeug angebracht wird, liegt er horizontal zum Fahrzeugkörper, wie es die Fig. 5B zeigt. Sein Mittelpunkt ist mit dem Fahrzeug­ körper oder Hilfsrahmen verbunden. Das Ende des umgebogenen Bereichs ist an einem unteren Querlenker 73 eines Aufhängesystems 72 befestigt.

Wenn dieser untere Querlenker 73 durch die Auf- und Ab-Bewegungen des Rads nach oben und unten schwingt, kann das erfindungsgemäße Anti-Roll-System das Rollen dadurch regeln, daß die Neigung des Fahrzeugkörpers durch eine elastische Kraft des Stabilisators 70 minimiert wird, die sich aus der Elastizität des Stabilisators selbst und seiner Abstützung gegen die Radaufhängung des auf der anderen Fahr­ zeugseite gegenüber liegenden Rades ergibt.

Das herkömmliche Anti-Roll-System verwendet einen Stabilisator mit geringer Fe­ dersteife, um einen angenehmen Fahrkomfort zu erzielen. Die hierbei erzielte Anti- Roll-Funktion ist jedoch wegen der während des Wendens bzw. der Kurvenfahrt des Fahrzeugs auftretenden Zentrifugalkraft nicht zufriedenstellend.

Hat der Stabilisator dagegen eine große Federsteifigkeit, wird eine geometrische In­ terferenz des Aufhängesystems erzeugt, die wiederum eine Verschlechterung des Fahrkomforts bewirkt.

Der oben erwähnte Stabilisator weist eine begrenzte Federeigenschaft auf, die zudem nicht veränderbar ist, wenn der Stabilisator durch einen anderen ausgetauscht wird. Hierdurch ergeben sich Probleme.

Es ist weiterhin ein Aufhängesystem bekannt, das sich auf die geometrische Rege­ lung eines Fahrzeugs bezieht (EP 0 407 075 A). Dieses Aufhängesystem hält das Rollzentrum hoch und reduziert die Radreibung, um das Fahrgefühl zu verbessern und den Reifenabrieb zu reduzieren. Federt ein Rad aufgrund der Straßenbedingun­ gen ein oder aus, wird auch der Dreiecklenker auf derselben Seite nach oben und nach unten bewegt. Die hierdurch entstehende Belastung bewirkt, daß sich der andere Dreiecklenker in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Durch diesen Vorgang soll die Fahrzeughöhe geregelt werden. Während der Rollrahmen beider Räder zusammen sich auf und ab bewegen läßt, bewirken die Dreiecklenker und die Federbeine, daß sich die Räder unabhängig voneinander bewegen.

Bei einer anderen bekannten Federaufhängung für ein Fahrzeug ist eine zusätzliche Feder vorgesehen, die einem Koppelstab zugeordnet ist (GB-PS 618 487). Diese zu­ sätzliche Feder soll der Rollbewegung entgegenwirken.

Weiterhin ist eine Aufhängung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Aus­ gleichsvorrichtung für das Schrägstellen der Räder in der Kurve vorgesehen ist (US- PS 3 692 324). Diese Ausgleichsvorrichtung führt jedoch nicht zu einem Anti-Roll- Effekt.

Schließlich ist auch noch ein Anti-Roll-System bekannt, bei dem die Bewegung eines Rads in eine Richtung eine Bewegung eines gegenüberliegenden Rads in die ent­ gegengesetzte Richtung bewirkt, um das Rollen zu steuern (JP 3-231019). Bei diesem bekannten System kommen jedoch hydraulische Zylinder und Kolben zum Einsatz, die aufwendig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anti-Roll-System für ein Fahrzeug zu schaffen, das geometrisch nicht mit einem vorhandenen Aufhängesystem interferiert und das auf einfache Weise herstellbar ist.

Die Aufgabe wird durch ein Anti-Roll-System mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Anti-Roll- Systems;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Anti-Roll-System;

Fig. 3A und 3B eine Vorderansicht und eine Draufsicht, die den Arbeitszustand während des gleichzeitigen Stoßes oder Rückstoßes der beiden Räder zeigen;

Fig. 4A und 4B eine Vorderansicht und eine Draufsicht, die den Arbeitszustand zeigen, wenn beide Räder einander gegenüberliegen; und

Fig. 5A und 5B eine perspektivische Ansicht eines Stabilisators in Alleinstellung und in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Anti-Roll-System. Mit der Bezugszahl 1 ist ein Hilfsrahmen be­ zeichnet.

Dieser Hilfsrahmen 1 ist im unteren Bereich des Fahrzeugkörpers angeordnet. Es handelt sich dabei um ein festes Element, das mit dem Aufhängesystem verbunden ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Anti-Roll-System 10 vorgesehen, das von vorderen und hinteren unteren Querlenkern 11a, 11b und 4a, 4b betätigt wird, die den Hilfsrahmen 1 mit den unteren Teilen von Gelenkverbindungen 3a, 3b koppeln, die horizontal mit einem bestimmten Raum nach vorn und nach hinten auf der rechten und linken Seite des Hilfsrahmens 1 versehen sind, welcher die Räder 2a, 2b trägt.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel wird das Anti-Roll-System 10 durch die vor­ deren und unteren Querlenker 11a, 11b betätigt.

Die unteren Querlenker 11a, 1 1b besitzen Gelenkbereiche 12a, 12b, horizontale Teile 13a, 13b, die integral von den Gelenkbereichen abgehen, und zwar in Richtung auf die Räder sowie vertikale Teile 14a, 14b, die sich integral von den Gelenkbereichen 12a, 12b nach oben erstrecken, wobei die Gelenkbereiche über eine elastische Buchse drehbar mit dem Hilfsrahmen 1 befestigt sind.

Die vorderen Enden der horizontalen Teile 13a, 13b der unteren Querlenker 11a, 11b sind drehbar mit den Gelenkverbindungen 3a, 3b verbunden. Falls sich die horizonta­ len Teile 13a, 13b nach oben und nach unten bewegen und dabei die Gelenkbereiche 12a, 12b durch die Auf- und Abwärtsbewegung der Gelenkverbindungen 3a, 3b ent­ sprechend den Auf- und Abwärtsbewegungen der Räder 2a, 2b zentrieren, drehen sich die horizontalen Teile 14a, 14b nach rechts und links.

Die vorderen Enden der vertikalen Teile 14a, 14b der unteren Querlenker 11a, 11b sind drehbar mit den äußeren Enden von stabförmigen Verbindungsarmen 15a, 15b gekoppelt. Die inneren Enden der Verbindungsarme 15a, 15b sind mit vorderen bzw. hinteren Enden eines elastischen Elements 16 von streifenförmiger Plattenform ver­ bunden, das sich in Längsrichtung bezüglich des Fahrzeugkörpers auf dem Hilfsrah­ men 1 erstreckt.

Der Mittelpunkt des elastischen Elements 16 ist an einem Träger 17 befestigt (Ein­ kerbungen können als Träger verwendet werden), der drehbar an dem Hilfsrahmen angeordnet ist. In der Draufsicht der Fig. 2 kann er sich nach links und rechts drehen.

Als elastisches Element 16 kann eine Blattfeder oder ein Element, das eine gleich­ wertige elastische Kraft aufweist, verwendet werden, und der gekrümmte Bereich für die Verbindung mit den inneren Enden der Verbindungsarme 15a, 15b ist umge­ bogen.

Einfache Scharnier- oder Gelenkverbindungen können verwendet werden, um jede Komponente mit einer anderen zu verbinden. Vorzugsweise wird eine elastische Buchse mit einer vorgegebenen Elastizität eingefügt, um kleine Erschütterungen zu absorbieren und um Flexibilität zum Zeitpunkt des Betriebs jeder Komponente zu be­ sitzen.

Das Anti-Roll-System gemäß der Erfindung arbeitet während der Auf- und Abbewe­ gung der unteren Querlenker 11a, 11b. Vor allem aber arbeitet es, wenn die Räder 2a, 2b nach oben oder nach unten gestoßen werden, was im folgenden beschrieben wird.

Die Fig. 3A und 3B zeigen eine Vorderansicht und eine Draufsicht, um den Betriebs­ zustand während des gleichzeitigen Stoßes und Rückstoßes beider Räder zu veranschaulichen. Falls beide Räder 2a, 2b aufschlagen, drehen sich die horizontalen Be­ reiche 13a, 13b der unteren Querlenker 11a, 11b, wie es die ausgezogene Linie zeigt.

Die vertikalen Teile 14a, 14b der unteren Querlenker 11a, 11b drehen sich dann gegen den Fahrzeugkörper und bewegen die Verbindungsarme 15a, 15b, die mit der Innenseite des Fahrzeugkörpers 16a, 16r verbunden sind. Wenn die Verbindungsarme 15a, 16b gegen die Innenseite gedrückt werden, nimmt das elastische Element 16 gleichzeitig von den Verbindungsarmen 15a, 15b eine Kraft auf, die es im Gegenuhr­ zeigersinn dreht. Die Befestigung 17 dreht sich im Gegenuhrzeigersinn aufgrund des Gelenks, das dabei nicht aktiv sein soll.

Werden beide Räder 2a, 2b gleichzeitig zurückgestoßen, so bewegen sich die unteren Querlenker 11a, 11b nach unten, wie es in den Fig. 3A, 3B mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Verbindungsarme 15a, 15b werden dabei nach außen gezogen.

Wenn die Verbindungsarme 15a, 15b nach außen bewegt werden, nimmt das elasti­ sche Element 16 gleichzeitig von den Verbindungsarmen 15a, 15b eine Kraft auf, die es im Uhrzeigersinn dreht. Die Befestigung 17 dreht sich dabei aufgrund des Gelenks im Uhrzeigersinn, das nicht aktiv ist.

Wenn andererseits das eine Rad 2a nach oben und das andere Rad 2b nach unten gestoßen wird, wird der Verbindungsarm 15a, der mit dem Rad 2a verbunden ist, nach innen gedrückt, wie es mit der ausgezogenen Linie der Fig. 4A und 4B gezeigt ist. Der mit dem Rad 2b gekoppelte Verbindungsarm 15b wird hierbei nach außen gezogen.

Falls der die eine Seite verbindende Arm 15a nach innen gedrückt und der die andere Seite verbindende Arm 15b nach außen gedrückt wird, nimmt das hiermit verbunde­ ne elastische Element 16 Kräfte von entgegengesetzter Richtung auf. Wie die Fig. 4B zeigt, erfolgt eine Transformation oder Verformung, und das Rollen des Fahr­ zeugkörpers wird durch die elastische Kraft des Fahrzeugs vermindert.

Ist bei dem oben beschriebenen Vorgang die Länge des elastischen Elements 16, das sich von der Befestigung 17 nach vorn und hinten erstreckt, groß, so wird entspre­ chend der Hebelwirkung eine weiche Elastizität erzeugt. Je kürzer die Länge des elastischen Elements 16 ist, um so härter wird die Elastizität. Vorzugsweise wird die überstehende Länge geändert, um eine Anpassung an die Eigenschaften des Fahr­ zeugs zu erzielen, bei dem das elastische Element zur Anwendung kommt.

Für die Länge a der horizontalen Bereiche 13a, 13b der unteren Querlenker 11a, 11b und die Länge b der vertikalen Bereiche gilt vorzugsweise a < b, wobei berücksich­ tigt wird, daß die Länge der horizontalen Teile 13a, 13b einen großen Bewegungsbe­ reich hat und die Länge des elastischen Elements 16 in einem eingeengten Bereich angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Anti-Roll-System verursacht keine geometrische Interferenz mit dem vorhandenen Aufhängesystem, weil das elastische System, welches das Rol­ len dämpft, oberhalb des Mittelpunkts des Hilfsrahmens angeordnet ist. Das Rollen wird durch die fahrzeugelastische Kraft des elastischen Elements verringert. Dabei kann die Anti-Roll-Effizienz auf einfache Weise dadurch geändert werden, daß ein­ fach ein elastisches Element mit geeigneten Federeigenschaften eingetauscht wird.

Claims (13)

1. Anti-Roll-System (10) für ein Fahrzeug, mit

• a) unteren Querlenkern (11a; 11b), die mit Räder (2a; 2b) tragenden Achsschenkeln (3a; 3b) verbunden sind und jeweils einen vertikalen Teil (Hebelarm 14a, 14b) tragen;
• b) Verbindungsarmen (15a; 15b), die mit ihrem einen Ende jeweils mit dem freien Ende der vertikalen Teile (14a; 14b) verbunden sind;
• c) einem elastischen Element (16) an einem Hilfsrahmen (1), wobei ein Ende dieses Elements (16) mit dem einen Verbindungsarm (15a) und ein anderes Ende dieses Ele­ ments (16) mit dem anderen Verbindungsarm (15b) gekoppelt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (16) eine in Längsrichtung zum Fahrzeugkörper angeordnete und mittels eines Trägers (17) an dem Hilfsrahmen (1) drehbar gelagerte Biegefeder ist.

2. Anti-Roll-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder (16) in ihrer Mitte mit dem Träger (17) verbunden ist.

3. Anti-Roll-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Buchse an einer Stelle eingefügt ist, wo die vertikalen Teile (14a; 14b) der Querlen­ ker (11a; 11b) mit den Verbindungsarmen (15a; 15b) verbunden sind.

4. Anti-Roll-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dungsarme (15a; 15b) über eine elastische Buchse mit dem elastischen Element (16) verbunden sind.

5. Anti-Roll-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Teile (14a; 14b) der Querlenker (11a; 11b) mit den Verbindungsarmen (15a; 15b) über Gelenke (12a; 12b) verbunden sind.

6. Anti-Roll-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querlenker (11a; 11b) L-förmig ausgebildet sind (Fig. 1).

7. Anti-Roll-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontaler Teil (13a; 13b) der Querlenker (11a; 11b) mit einem Rad (2a; 2b) gekoppelt ist, während der vertikale Teil (14a; 14b) auf dem horizontalen Teil (13a; 13b) senkrecht steht und mit dem Verbindungsarm (15a; 15b) gekoppelt ist.

8. Anti-Roll-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querlenker (11a; 11b) über die Verbindungsstelle zwischen dem horizontalen Teil (13a; 13b) und dem vertikalen Teil (14a; 14b) mit einem Gelenkteil (12a; 12b) an dem Hilfsrahmen (1) gelagert sind (Fig. 1).

9. Anti-Roll-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der horizontalen Teile (13a; 13b) der Querlenker (11a; 11b) größer ist als die Länge der vertikalen Teile (14a; 14b).

10. Anti-Roll-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefe­ der (16) eine Blattfeder ist.

11. Anti-Roll-System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfe­ der an ihren Enden um 90 Grad abgewinkelt ist und daß an den abgewinkelten Teilen der Blattfeder jeweils ein Ende der Verbindungsarme (15a; 15b) drehbar angekoppelt ist.

12. Anti-Roll-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vordere (4a; 4b) und zwei hintere (11a; 11b) Querlenker vorgesehen sind.

13. Anti-Roll-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dungsarme (15a; 15b) stabförmig ausgebildet sind und die Längsachsen dieser Ver­ bindungsarme (15a; 15b) im wesentlichen senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verlau­ fen.