DE69931983T2

DE69931983T2 - Stabilisator

Info

Publication number: DE69931983T2
Application number: DE69931983T
Authority: DE
Inventors: Erkki Taipale
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: SE9800123L; BR9900094A; EP0933241A3; EP0933241B1; US6089583A; SE514129C2; JPH11254935A; SE9800123D0; JP4159158B2; EP0933241A2; DE69931983D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stabilisator in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Auf einen solchen Stabilisator, mit dem verhindert werden soll, dass sich der Überbau eines Fahrzeugs relativ zu seinem Unterbau neigt, z.B. beim Abbiegen um die Ecke, wird in DE-A-37 30 338 Bezug genommen. Wenn das Fahrzeug zum Wanken neigt, verdrehen sich die beiden Schenkel des Stabilisators und biegen sich. Der sich ergebende Höhenunterschied zwischen den Enden der jeweiligen Schenkel wird durch eine Rotationsbewegung (Torsion) in der Stange ermöglicht, die sich zwischen den Schenkeln erstreckt, die aufgrund ihrer inhärenten elastischen Eigenschaften dem Verdrehen und daher auch der Wankbewegung entgegenwirkt. Stabilisatoren dieser Art haben gezeigt, dass sie exzellente Stabilisiereigenschaften aufweisen, insbesondere in Fahrzeugen mit großer Belastung wie Lastkraftwagen, Bussen, etc., aber sie weisen einen schwerwiegenden Nachteil dahingehend auf, dass die Lebensdauer der Schenkel abhängig von den Betriebsbedingungen beträchtlich kürzer sein kann als die der Torsionsstange. Dies ist sehr nachteilig, da ein Schenkelbruch beträchtlich schwerwiegendere Folgen haben kann als ein Bruch der Torsionsstange.
Der Hintergrund des Problems liegt darin, dass diese Schenkel großen Biegebelastungen ausgesetzt sind, wenn das Fahrzeug wankt, da eine derartige Wankbewegung dazu führt, dass sich die Radachse um einen Punkt verschwenkt und die Schenkel seitlich in dem Bereich versetzt, in dem diese mit der Radachse verbunden sind. Die Schenkel und die geschweißten Verbindungen zwischen ihnen und der Stange werden außerdem Zug- und Biegebelastungen ausgesetzt, die durch vertikale Kräfte erzeugt werden, die auftreten, wenn sich das Fahrzeug neigt. Wenn die Schenkel seitliche Bewegungen absorbieren sollen, brauchen sie eine bestimmte Flexibilität. Wenn sie eine lange Lebensdauer haben sollen, müssen sie großzügig dimensioniert sein. Hier tritt eine Konfliktsituation dadurch auf, dass die Schenkel mit zunehmender Festigkeit weniger flexibel sind. Hersteller bekannter Stabilisatoren dieser Art sind daher in der Praxis dazu getrieben, etwas unterdimensionierte Schenkel zu verwenden, um eine ausreichend Flexibilität zu bieten. Dies führt zu dem Problem, dass die Lebensdauer der Schenkel im Allgemeinen kürzer ist als die der Torsionsstange.
ABRISS DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Lebensdauer der Schenkel eines Stabilisators zu vergrößern und die Festigkeit in dem Bereich zwischen den Schenkeln und der Torsionsstange von Stabilisatoren der in der Einleitung erwähnten Art zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch den in der Einleitung erwähnten Stabilisator in Übereinstimmung mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erfüllt. Das schräge Anwinkeln der Schenkel, d.h., dass die Schenkel schräg zu der Stange und zueinander angeordnet sind, verringert die Amplitude von Belastungen, wenn sich die Wankbewegung verstärkt. Insbesondere verringert es die Amplitude von Belastungen in dem Bereich der Verbindung jedes Schenkels mit der Stange im Vergleich zu einem Schenkel, der, wie im Stand der Technik, eine Ebene umfasst, zu der sich die Stange relativ in einer rechtwinkligen Richtung erstreckt. Der erfindungsgemäße Aufbau verringert daher das Risiko, dass die auf die Schenkel wirkenden Biegekräfte zu einem Bruch führen, insbesondere in dem Bereich ihrer Verbindung mit der Stange. Da sich die auf die Schenkel wirkenden Kräfte verringern, wenn die erfindungsgemäße Lösung verwendet wird, ist es möglich, die Lebensdauer der Schenkel zu verlängern, so dass sie länger wird als oder zumindest so lang wird wie die Lebensdauer der Torsionsstange, ohne die Schenkeldimensionen und deren Flexibilität zu beeinflussen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Schenkel derart angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen entlang ihrer gesamten Erstreckung in der Längsrichtung des Fahrzeugs schräg erstrecken. Schenkel mit einer derartigen Form weisen über ihre Länge einen vergrößerten Biegewiderstand auf. Es ist gleichzeitig vorteilhaft, dass jeder Schenkel im Wesentlichen eben ist. Eine solche ebene Form erleichtert die Stabilisatorherstellung und macht es möglich, dass jeder Schenkel aus einem im Wesentlichen ebenen, langen, schmalen, flachen Element besteht, das wesentlich weniger dick ist als die Breite des Schenkels.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Schenkel derart schräg abgewinkelt, dass die Schrägrichtung eines Schenkels die Schrägrichtung des anderen Schenkels an einem Punkt in dessen Schnitt gesehen unterhalb des Stabilisators trifft. Wenn derartige Schenkel nach unten konvergieren, wird sich jeder Schenkel in etwa parallel mit der Richtung bewegen, in der der Schenkel während des Rollens schräg verläuft, d.h. wenn sich die Radachse verschwenkt. Der Biegewiderstand der Schenkel wird in dieser Richtung am größten sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder Schenkel in dem Bereich der Verbindung einen Abschnitt, der dicker ist als der Rest des Schenkels. Dies bietet die Möglichkeit, den Biegewiderstand der Schenkel zu vergrößern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jeder Schenkel mit der Stange in der Nähe eines ersten Schenkelendes verbunden und dazu angeordnet, dass er mit der Radachsenanordnung in der Nähe des zweiten Schenkelendes verschwenkbar verbunden ist. Gleichzeitig kann jeder Schenkel schwenkbar mit der Radachsenanordnung vermittels einer Führungsvorrichtung verbunden sein, die es dem Schenkel erlaubt, in mehr als einer Ebene zu verschwenken. Diese Führungsvorrichtung kann an einem Halteelement angeordnet sein, das dauerhaft mit der Radachsenanordnung verbunden ist und sich in deren Schnitt gesehen unterhalb der Radachsenanordnung befindet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun vermittels einer Ausführungsform beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gilt:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Radaufhängung eines Fahrzeugs.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stabilisators gemäß dem Stand der Technik.
3 zeigt eine Ansicht des Stabilisators in 2 von vorne.
4 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Stabilisators von oben.
5 zeigt eine Ansicht eines Stabilisators in 4 von vorne.
6 zeigt eine Seitenansicht des Stabilisators in 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1 zeigt einen Teil einer Radaufhängung für eine Hinterachsenanordnung 1 eines Kraftfahrzeugs, die genauer gesagt für einen Lastkraftwagen, einen Bus, oder ein ähnliches Schwerlast-Fahrzeug vorgesehen ist. Obwohl die abgebildete Ausführungsform sich auf eine angetriebene Hinterachse eines solchen Schwerlast-Fahrzeugs mit schwerer Belastung bezieht, sollte angemerkt werden, dass die Erfindung auf alle Radachsen eines Fahrzeugs und außerdem auf andere Arten von Radfahrzeugen anwendbar ist.
In der abgebildeten Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Rahmen mit zwei Rahmenelementen 2, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, von denen nur eines in 1 dargestellt ist. Die Hinterachsenanordnung 1 umfasst eine angetriebene Hinterachse 3 und einen zentral angeordneten in einem Getriebegehäuse 4 untergebrachten Hinterachsenantrieb. Zwei Halteelemente 5 sind an der Hinterachse 1 angeordnet, eines auf jeder Seite des Getriebegehäuses 4. Jedes Halteelement 5 ist vermittels zweier Jochelemente 6 an der Hinterachsenanordnung 1 angebracht, die sich um die Hinterachsenanordnung 1 erstrecken. Jedes Halteelement 5, das eine große Vielfalt verschiedener Formen annehmen kann, ist weiterhin dazu ausgelegt, es zu ermöglichen, mindestens ein nachgiebiges Element, z.B. in der Form einer pneumatischen Feder (nicht dargestellt), und einen Stoßabsorber 7 anzubringen. Das nachgiebige Element und die Stoßabsorber 7 ermöglichen es der Hinterachsenanordnung 1, sich in einer an sich bekannten Art relativ zu den Rahmenelementen 2 zu bewegen.
Die beiden längsgerichteten Rahmenelemente 2 sind miteinander vermittels Querelementen 8 verbunden, von denen eines in 1 teilweise dargestellt ist. In der gleichen Höhe wie das teilweise dargestellte Querelement 8 befindet sich eine Strebenanordnung, die die beiden Strebenelemente 9 in einer "V"-Formation umfasst. Das hintere Ende jedes Strebenelementes 9 ist verschwenkbar mit einem der Rahmenelemente 2 vermittels seiner zugehörigen Befestigungsvorrichtung 10 verbunden und sein vorderes Ende ist mit dem Getriebegehäuse 4 der Hinterachsenanordnung 1 vermittels einer Führungsvorrichtung 11 schwenkbar verbunden, die den zwei Strebenelementen 9 gemein ist und die oben auf dem Getriebegehäuse 4 angeordnet ist. Die abgebildete Strebenanordnung erlaubt daher der Hinterachsenanordnung 1, sich in einer vertikalen Richtung zu bewegen, während sie gleichzeitig die Hinterachsenanordnung 1 in den Seiten- und Längsrichtungen des Fahrzeugs nahezu fixiert. Gleichzeitig sind sowohl die Befestigungsvorrichtung 10 als auch die Führungsvorrich tung 11 dazu ausgelegt, es den Strebenelementen 9 zu erlauben, sich in einer Anzahl verschiedener Ebenen zu verschwenken, d.h. nicht nur um eine Achse, die sich in rechten Winkeln zu der longitudinalen Richtung der Strebenelemente 9 erstreckt, sondern auch um eine Achse, die parallel zu der Längsrichtung der Strebenelemente 9 ist, so dass sich die Hinterachsenanordnung 1 außerdem um einen zentralen Punkt verschwenken kann, d.h. die Hinterachsenanordnung 1 kann sich neigen (wanken).
Jedes Rahmenelement 2 weist ein Befestigungselement 12 auf, das sich von ihm im Wesentlichen vertikal nach unten erstreckt. Dieses Befestigungselement 12 ist im Wesentlichen zentral zu dem teilweise abgebildeten Querelement 8 angeordnet, d.h. im Wesentlichen zentral zu den Befestigungsvorrichtungen 10 der Strebenelemente 9. Jedes Befestigungselement 12 umfasst an seinem unteren Ende eine Lagervorrichtung 13, die dazu ausgelegt ist, einen Stabilisator unterzubringen und zu lagern.
Der Stabilisator (siehe außerdem 2 bis 6) umfasst eine längliche Torsionsstange 14, die massiv oder rohrförmig sein kann und die sich in einer Längsrichtung x quer zu der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt und die für eine Rotation relativ zu den zwei Rahmenelementen 2 vermittels der Lagervorrichtungen 13 gelagert wird, welche die Endbereiche der Torsionsstange 14 lagern. Der Stabilisator umfasst weiterhin zwei Schenkel 15, die nicht schwenkbar mit der Torsionsstange 14 verbunden sind und sich von der Torsionsstange 14 nach vorne im Wesentlichen entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, d.h. im Wesentlichen parallel zu den Rahmenelementen 2. Das hintere Ende jedes dieser Schenkel 15 ist mit seiner eigenen Verbindung mit der Torsionsstange 14 in dem zugehörigen Endbereich letzterer verbunden. Das vordere Ende jedes Schenkels 15 ist mit einem der oben erwähnten Halteelemente 5 der Hinterachsenanordnung 1 vermittels seiner zugehörigen Führungsvorrichtung 16 schwenkbar verbunden, die es dem jeweiligen Schenkel 15 erlaubt, sich in mehr als einer Ebene relativ zu der Hinterachsenanordnung 1 zu verschwenken, d.h. jeder Schenkel 15 kann sich nicht nur um eine Achse verschwenken, die sich in rechten Winkeln durch den Schenkel 15 erstreckt, sondern sich außerdem um eine Achse verschwenken, die sich im Wesentlichen parallel zu dem Schenkel 15 erstreckt.
Jeder Schenkel 15 nimmt die Form einer Metallplatte an, d.h. eines im Wesentlichen ebenen langen schmalen Metallelementes, das wesentlich weniger dick ist als der Schenkel 15 breit ist.
2 und 3 zeigen einen Stabilisator nach dem Stand der Technik. In diesem Fall sind die Schenkel 15, in einem Schnitt quer zu der Längsrichtung des Fahrzeugs gesehen, im Wesentlichen parallel zueinander, d.h. die die Länge und Breite der Schenkel 15 enthaltenen Ebenen sind im Wesentlichen parallel und vertikal. Bei dem in 2 und 3 dargestellten Stabilisator ist jeder Schenkel 15 in dem hinteren Bereich mit einem Abschnitt 15' versehen, der dicker ist als der Rest des Schenkels 15. Diese verdickten Schenkelabschnitte 15' vergrößern die Festigkeit und Steifigkeit der Verbindungen des Schenkels 15 mit der Torsionsstange 14.
4 bis 6 zeigen einen Stabilisator gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall erstrecken sich die Schenkel 15, in einem Schnitt quer zu der Längsrichtung des Fahrzeugs gesehen, in einer Richtung, die in einem Winkel schräg zu einer vertikalen Richtung y ist, d.h. die Ausbreitungsebenen der Schenkel oder, genauer gesagt, die Ebenen, die die Länge und Breite der Schenkel 15 enthalten, sind schräg zueinander, d.h. sie konvergieren gegen einen Punkt, der sich unterhalb des Stabilisators befindet, wenn letzterer sich in seinem eingebauten Zustand und sich das Fahrzeug in einem unbeladenen Zustand auf einer horizontalen Oberfläche befindet. Mit anderen Worten verläuft die Längsrichtung der Torsionsstange 14 um den Winkel schräg zu den Ausbreitungsebenen der Schenkel 15. Dieses schräge Abwinkeln der Schenkel verringert die Amplitude der Belastungen, wenn die Wankbewegung zunimmt. Insbesondere verringert es die Amplitude der Belastungen in dem Bereich der Verbindung jedes Schenkels mit der Stange im Vergleich mit einem Schenkel, der, wie im Stand der Technik, eine Ebene umfasst, auf die sich die Stange in der rechtwinkligen Richtung zu erstreckt. Der erfindungsgemäße Aufbau verringert daher das Risiko, dass die auf die Schenkel wirkenden Biegekräfte zu einem Bruch führen, insbesondere in dem Bereich der Verbindungen der Schenkel mit der Stange. Da sich die auf die Schenkel wirkenden Kräfte verringern, wenn die erfindungsgemäße Lösung verwendet wird, ist es möglich, die Lebensdauer der Schenkel zu verlängern, so dass sie länger sein wird als, oder mindestens so lange sein wird wie, die Lebensdauer der Torsionsstange, ohne die Schenkelausdehnungen und Flexibilität zu beeinflussen.
In Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Schenkel 15 außerdem schräg in ihrem nach vorne gerichteten Bereich, wo sie mit den Führungsvorrichtungen 16 verbunden sind. Im Rahmen der Erfindung ist der Winkel größer als 0°, er kann zum Beispiel kleiner sein als 30°, und er liegt bevorzugt zwischen 5 und 15°. Der Absolutwert des Winkels ist bevorzugt für beide Schenkel 15 gleich. Bei dem in 4 bis 6 dargestellten Stabilisator ist jeder Schenkel 15 außerdem in seinem hinteren Bereich mit einem Abschnitt 15' versehen, der dicker ist als der Rest des Schenkels 15, um seine Festigkeit und Steifigkeit und damit die Gesamtlebensdauer des Stabilisators zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen der folgenden Patentansprüche variiert und modifiziert werden. Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, dass die Schenkel eben angeordnet sind oder dass sie sich im Wesentlichen entlang ihrer gesamten Erstreckung schräg erstrecken. Es ist möglich, dass die Schenkel 15 in ihrem Aufbau gebogen oder verdreht sind, so dass sie das schräge Anwinkeln nur in den Bereichen aufweisen, in denen sie mit der Torsionsstange 14 verbunden sind. Es ist außerdem möglich, dass die Schenkel 15 derart ausgelegt sind, dass ihre oberen Abschnitte schräg zu dem Torsionsmittelpunkt sind, anstatt sich schräg von dem Mittelpunkt der Stange zu erstrecken, wie in 5 dargestellt.

Claims

Stabilisator für ein Fahrzeug mit einem Rahmen (2), umfassend eine längliche Stange (14), die derart angeordnet ist, dass sie sich quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt und relativ zum Rahmen des Fahrzeugs mittels einer ersten Lagervorrichtung (13) die in einem ersten Endbereich der Stange (14) angeordnet ist, und mittels einer zweiten Lagervorrichtung (13) schwenkbar gelagert ist, die in einem zweiten Endbereich der Stange (14) angeordnet ist, und einen ersten Schenkel (15), der mittels einer ersten Verbindung nicht schwenkbar mit der Stange (14) in dem ersten Endbereich verbunden ist, und einen zweiten Schenkel (15), der mittels einer zweiten Verbindung nicht schwenkbar mit der Stange (14) in dem zweiten Endbereich verbunden ist, wobei die Schenkel (15) derart angeordnet sind, dass sie sich im Wesentlichen in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken und schwenkbar mit einer Radachsenanordnung (1) des Fahrzeugs verbunden sind, wobei die Stange (14) eine Längsrichtung (x) aufweist, die die Schenkel (15) in einem schiefen Winkel zumindest im Bereich der Verbindungen schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (15) in einem Schnitt quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs betrachtet, derart angeordnet sind, dass sie sich zumindest jeweils im Bereich der ersten und zweiten Verbindungen in einer Richtung erstrecken, die schräg zu einer vertikalen Richtung verläuft.
Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (15) derart angeordnet sind, dass sie entlang ihrer gesamten Erstreckung in Längsrichtung des Fahrzeugs schräg verlaufen.
Stabilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkel (15) im Wesentlichen eben ist.
Stabilisator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (15) schräg abgewinkelt sind, so dass die Schrägrichtung von einem Schenkel (15) die Schrägrichtung des anderen Schenkels (15) an einem Punkt unterhalb des Stabilisators in dessen Schnitt betrachtet schneidet.
Stabilisator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkel (15) einen Abschnitt (15') im Bereich der Verbindung umfasst, der dicker ist als der Rest des Schenkels (15).
Stabilisator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkel (15) mit der Stange (14) in der Nähe eines ersten Schenkelendes verbunden ist und derart gestaltet ist, dass er in der Nähe des zweiten Schenkelendes schwenkbar mit der Radachsenanordnung (1) verbunden ist.
Stabilisator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkel (15) derart ausgebildet ist, dass er schwenkbar mit der Radachsenanordnung (1) mittels einer Führungsvorrichtung (16) verbunden ist, die ermöglicht, dass der Schenkel (15) in mehr als eine Ebene verschwenkt.
Stabilisator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (16) an einem Halteelement (5) angeordnet ist, das permanent mit der Radachsenanordnung verbunden ist, und dass die Führungsvorrichtung im Schnitt betrachtet unterhalb der Radachsenanordnung (1) angeordnet ist.