DE19702241A1

DE19702241A1 - Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19702241A1
Application number: DE1997102241
Authority: DE
Inventors: Theo Rottenberger
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-02-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrwerk entsprechend dem Oberbegriff von Patentan spruch 1.

Bei Hochleistungsfahrzeugen im Motorsport besteht grundsätzlich das Problem, die Motorleistung mit möglichst wenig Schlupf auf die Straße zu übertragen. Er schwerend kommt hinzu, daß die Fahrzeuge Höchstgeschwindigkeiten erreichen, die bei konventioneller Aerodynamik einen Auftrieb erzeugen würde, die die Traktion der Räder noch weiter reduziert.

Man nutzt die Aerodynamik zur Erzeugung eines Abtriebs aus, der dazu führt, daß der Luftstrom am Fahrzeug eine Druckkraft auf das Fahrzeug ausübt. Dieser Effekt ist physikalisch bedingt fahrgeschwindigkeitsabhängig. Grundsätzlich ver fügen Motorsportfahrzeug über ein sehr tiefliegende Fahrzeugunterseite, um den Luftwiderstandsbeiwert gering zu halten. Bei sehr hohen Fahrgeschwindigkeit könnte die Fahrzeugunterseite bedingt durch den Abtrieb sogar Bodenkontakt bekommen, wenn man die Feder- und/oder Dämpfkräfte des Fahrwerks nicht so hart einstellen würde, daß dieses verhindert.

Mit einer solchen Fahrwerkeinstellung ist aber der Nachteil verbunden, daß eine überharte Dämpf- oder Federkraft die Traktion der Räder negativ beeinflußt, da bei kurzen harten Stößen oder bei Kurvenfahrt der Bodenkontakt eines Rades aufgehoben werden kann. Folglich besteht immer der Kompromiß zwischen einer harten Einstellung die die Traktion bei Geradeausfahrt und hoher Geschwindigkeit günstig beeinflußt und einer weicheren Einstellung, die bei Kurvenfahrt Vorteile mit sich bringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrwerk derart weiterzuentwic keln, daß der geschilderte Zielkonflikt bei der Fahrwerkabstimmung gemildert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem daß der Stabilisator eine Hebelanbindung zu einer Stabilisatorfeder aufweist, die sich an einem relativ zum Fahrzeugaufbau ortsfesten Bauteil abstützt und bei einer Schwenkbewegung des Stabilisators infolge einer gleichseitigen Einfederung der Radträger einen Fe derweg ausführt. Durch die Stabilisatorfeder kann für das Fahrwerk eine gezielte re Abstimmung der einzelnen Komponenten hinsichtlich der Traktion vorgenom men werden. Über die Stabilisatorbewegung werden die einzelnen Dämpfer und Federn bedarfsgerecht angesteuert.

Es ist vorgesehen, daß die Stabilisatorfeder im wesentlichen zur Mitte des Stabi lisators ausgerichtet ist. Bei einer Rollbewegung ist die Hebelanbindung nicht wirksam, da sich das Rollzentrum des Fahrzeugs in einer Ebene mit der Hebelan bindung befindet, also die Hebelanbindung keine Rollbewegung auf die Stabilisa torfeder überträgt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird die Federungsbewegung der Stabili satorfeder von einem Stabilisatordämpfer gedämpft. Aus Bauraumgründen sind die Stabilisatorfeder und der Stabilisatordämpfer konzentrisch zueinander ange ordnet.

Man hat herausgefunden, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der Stabilisator dämpfer eine hubabhängige Dämpfkraftcharakteristik aufweist. Besonders kritisch sind die Fahrzustände, wenn das Fahrzeug beim Bremsen oder beim Beschleuni gen an der Vorder- oder Hinterachse maximal ein- oder ausfedert. Eine gewisse ungedämpfte Mittellage läßt das gesamte Fahrzeug nicht so hart liegen. Deshalb nimmt die Dämpfkrafteinstellung des Stabilisatordämpfers in Richtung der Hu bendlagen zu.

In konsequenter Weiterführung dieses Gedankens ist die Dämpfkrafteinstellung des Stabilisatordämpfers derart gewählt, daß eine Schwenkbewegung des Stabi lisators aufgrund einer gleichseitigen Ausfederungsbewegung der Räder eine ge ringere Dämpfung mit sich bringt als bei einer Einfederungsbewegung der Räder. Man will verhindern, daß der Bodenkontakt der Räder beim Ausfedern verloren geht.

Zusätzlich ist die Stabilisatorfeder zwischen zwei Federtellern eingespannt, von denen sich mindestens einer axial verschieben läßt.

Man kann den Stabilisatordämpfer mit einem Hydrauliksystem verbinden und sei ne Niveaulage durch zu- und abführen von Hydraulikmedium einstellen, was si cherlich das funktionale Optimum darstellt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Prinzipdarstellung eines Fahrwerks mit Stabilisatorfeder.

Fig. 2 Fahrwerk mit hydraulischer Verstellung der Stabilisatorfeder.

Die Fig. 1 zeigt die erfindungswesentlichen Einzelteile der Erfindung als Kompo nenten eines Fahrwerks 1 zwischen einem Fahrzeugaufbau 3 und nicht darge stellten Rädern. Bei der Betrachtung ist es unerheblich, ob die Erfindung an der Vorder- oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges angewendet wird.

Zum Fahrwerk gehört ein Stabilisator 5, der einen querverlaufenden Torsionsbe reich 7 und endseitige Torsionshebel 9; 11 aufweist, an die ebenfalls nicht dar gestellte Radträger angreifen. Des weiteren umfaßt das Fahrwerk Fahrzeugtrag federn und Schwingungsdämpfer, die symbolisch als Kraftwirkungslinien F_F; F_D eingezeichnet sind.

Der Stabilisator ist mittels Lagerbuchsen 13 schwenkbar am Fahrzeugaufbau ge lagert. Etwa mittig im Torsionsbereich des Stabilisators ist eine Hebelanbin dung 15 an eine Stabilisatorfeder 17 ausgeführt. Die Hebelanbindung ist torsi onsfest mit dem Torsionsbereich 7 des Stabilisators verbunden, so daß die He belanbindung eine Schwenkbewegung des Stabilisators bei Geradeausfahrt syn chron ausführt. Zwischen der Hebelanbindung und der Stabilisatorfeder 17 bzw. der Stabilisatorfeder 17 und einem relativ zum Fahrzeugaufbau 3 ortsfesten Bau teil ist jeweils ein Lager 19 montiert, damit die Stabilisatorfeder zusammen mit der Hebelanbindung eine Schwenkbewegung ausführen kann. Zur Dämpfung der Federungsbewegung der Stabilisatorfeder ist konzentrisch ein Stabilisatordämp fer 21 angeordnet. Dieser Stabilisatordämpfer bildet mit der Stabilisatorfeder die Baueinheit eines Stabilisatorfederträgers.

Bei einer Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus, beispielsweise bedingt durch eine Kurvenfahrt, verdrehen sich die beiden Torsionshebel 9; 11 relativ zueinander. Je nach dem stellt sich in den Lagerbuchsen 13 eine vertikale Aufrichtkraft für den Fahrzeugaufbau ein, die der Rollbewegung entgegengerichtet ist und sich mit der Feder- und Dämpfkraft (F_F; F_D) überlagert. Folglich können diese Kräfte niedriger sein, als wenn kein Stabilisator vorhanden wäre. Der Stabilisatorfederträ ger 17; 21 ist nicht wirksam, da die Hebelanbindung 15 keine Schwenkbewe gung um die Schwenkachse der Lagerbuchsen 13 ausführt. Im übrigen befindet sich die Hebelanbindung im wesentlichen mittig im Torsionsbereich 7 des Stabili sators und damit in etwa in einer vertikalen Ausrichtung mit der Rollachse des Fahrzeugaufbaus.

Bei Geradeausfahrt und einem gleichseitigen Einfedern der Räder bedingt durch die Abtriebskräfte, die auf den Fahrzeugaufbau einwirken, schwenken die Torsi onshebel 9; 11 in dieselbe Richtung. Die Schwenkbewegung der Torsionshebel wird über den Torsionsbereich 7 auf die Hebelanbindung 15 übertragen, wodurch der Stabilisatorfederträger eine Längenänderung ausführt, indem eine Kolben stange 23 in einem Zylinder 25 eine Axialbewegung ausführt. Hinsichtlich des Stabilisatordämpfers gibt es zahlreiche Variationsmöglichkeiten.

So wird es als sinnvoll angesehen, daß die Dämpfkraft bei einer Einfederungsbe wegung größer ist als bei einer Ausfederungsbewegung, damit einerseits die Ein federungsbewegung des Fahrwerks aus der beschriebenen Problematik verringert wird und andererseits aber eine Ausfederungsbewegung nicht zu stark behindert wird, damit beispielsweise bei einem Stabilisator an der Vorderachse bei einer extremen Beschleunigung die Räder nicht an Bodenhaftung verlieren, da durch die Schwerpunktsverlagerung eine Einsinkbewegung an der Hinterachse abläuft. Eine starke Bremsung des Fahrzeugs würde bei einem Stabilisator an der Hinter achse ähnliche Effekt hervorrufen können, die sich aber durch die entsprechende Einstellung der richtungsabhängigen Dämpfkräfte beheben lassen. Für eine rich tungsabhängige Einstellung der Dämpfkräfte können Druck- und Zuganschläge oder auch Bypassnuten entsprechend der DE 33 32 216 A1 eingesetzt werden. Eine elektrische Verstellung der Dämpfkräfte ist ebenfalls denkbar.

Der Stabilisatorfederträger 17; 21 verfügt über einen höhenverstellbaren Federtel ler 27, mit dem die Federvorspannung der Stabilisatorfeder verändert werden kann. Diese Maßnahme ist auch geeignet, die Bodenfreiheit des Fahrzeugs einzu stellen, da der Stabilisatorfederträger 17; 21 mit der Hebelanbindung 15 sowie die Torsionshebel 9 mit den Schwingungsdämpfern und den Fahrzeugtragfeder einen Hebel um die Lagerbuchsen 13 darstellen. In dem Maße, wie der Federtel ler 27 axial nach oben verschoben wird, vergrößert sich die Bodenfreiheit. Bei einer umgekehrten Anbindung des Stabilisatorfederträgers 17; 21 würde das Fahrzeug entsprechend stärker eingefedert sein.

In der Fig. 2 ist sehr stark vereinfacht ein aktives System zu erkennen, bei dem der Stabilisatorfederträger 17; 21 an ein Hydrauliksystem 29 angeschlossen ist. Man erhält den Vorteil, daß auch während der Fahrt eine Höhenregelung vorge nommen werden kann.

Claims

1. Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, umfassend Schwingungsdämpfer und Fahr zeugtragfeder zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radträger, einem Stabilisator, der zum Fahrzeugaufbau drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator (5) eine Hebelanbindung (15) zu einer Stabilisatorfe der (17) aufweist, die sich an einem relativ zum Fahrzeugaufbau ortsfesten Bauteil (3) abstützt und bei einer Schwenkbewegung des Stabilisators infolge einer gleichseitigen Einfederung der Radträger einen Federweg ausführt.

2. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorfeder (17) im wesentlichen zur Mitte des Stabilisators (5) ausgerichtet ist.

3. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federungsbewegung der Stabilisatorfeder (17) von einem Stabilisator dämpfer (21) gedämpft wird.

4. Fahrwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorfeder (17) und der Stabilisatordämpfer (21) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

5. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisatordämpfer (21) eine hubabhängige Dämpfkraftcharakteristik aufweist.

6. Fahrwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfkrafteinstellung des Stabilisatordämpfers (21) in Richtung der Hubendlagen zunimmt.

7. Fahrwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfkrafteinstellung des Stabilisatordämpfers (21) derart gewählt ist, daß eine Schwenkbewegung des Stabilisators (5) aufgrund einer gleichseitigen Ausfederungsbewegung der Räder eine geringere Dämpfung mit sich bringt als bei einer Einfederungsbewegung der Räder.

8. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorfeder (17) zwischen zwei Federtellern (27) eingespannt ist, von denen sich mindestens einer axial verschieben läßt.

9. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisatordämpfer (21) mit einem Hydrauliksystem (29) verbunden ist und sich in seiner Niveaulage durch zu- und abführen von Hydraulikmedium einstellen läßt.