DE102004003149B4

DE102004003149B4 - Vierlenker-Einzelradaufhängung für eine Kraftfahrzeug-Hinterachsen

Info

Publication number: DE102004003149B4
Application number: DE102004003149.5A
Authority: DE
Inventors: Karsten Schebsdat; Klaus Schramm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: DE102004003149A1

Abstract

Vierlenker-Einzelradaufhängung für eine Kraftfahrzeug-Hinterachse, umfassend: – einen Radträger (3), – einen Längslenker (4), über den der Radträger (3) in Fahrzeuglängsrichtung am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, und – zwei Querlenker (5, 6), die an dem Radträger (3) angelenkt sind, – einen Querstabilisator (7), der sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, und – eine Koppelstange (8), über die der Querstabilisator (7) an einem der vorgenannten Elemente (3, 4, 5, 6) angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Längslenker (4) weich am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, indem das aufbauseitige Längslenkerlager (9) eine Federrate von weniger als 400 N/mm aufweist, – die zwei Querlenker (5, 6) bei Betrachtung in der Horizontalebene trapezförmig an dem Radträger (3) angelenkt sind, wobei der gedachte Schnittpunkt der Querlenker (5, 6) jenseits der Außenseite des zugehörigen Rades (2) liegt, und – die Koppelstange (8) sich von dem Querstabilisator (7) in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und schräg nach unten erstreckt, – derart dass sich bei unterschiedlichem Einfedern auf der Kurveninnenseite sich an der Koppelstange (8) und im Längslenkerlager (9) Zugkräfte und auf der Kurvenaußenseite an der Koppelstange (8) und im Längslenkerlager (9) Druckkräfte ergeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vierlenker-Einzelradaufhängung für eine Kraftfahrzeug-Hinterachse nach dem Obergebriff von Patentanspruch 1.
Weitere Hinterradaufhängungen werden in EP 0 655 355 B1 , DE 195 17 074 A1 und EP 0 575 354 B1 beschrieben. EP 0 655 355 B1 offenbart eine Hinterradaufhängung aus zwei unteren Querlenkern und einem Längslenker im Verbund mit einem McPherson-Federbein. Anstelle des Federbeins können auch zwei aufgelöste obere Lenkerarme vorgesehen sein. Über die Kennung der Lager des hinteren und vorderen unteren Querlenkers sowie einer in Fahrzeuglängsrichtung nachgebenden Lagerung des Längslenkers wird unter Seitenkrafteinfluss am kurvenäußeren Rad ein Vorspureffekt erzielt, wodurch etwaigen Übersteuerungstendenzen entgegengewirkt wird. Dieser für ein stabiles Fahrverhalten in der Kurve vorteilhafte Vorspureffekt am kurvenäußeren Rad der Hinterachse ist weiterhin aus DE 195 17 074 A1 und EP 0 575 354 B1 bekannt. Das kurveninnere Rad geht hierbei in Nachspur. An einer seitenkraftuntersteuernden Hinterachse bedeutet dies ein ”Gleichlenken” der Hinterräder mit den Vorderrädern.
Bei herkömmlichen Einzelradaufhängungen der vorstehend erläuterten Art besteht bei der Auslegung der Funktion der Spurwinkeländerung in Abhängigkeit der Einfederung ein Zielkonflikt. Zum einen soll zur Erzielung guter Geradeauslaufeigenschaften die Spurwinkeländerung bei einem gleichseitigen, symmetrischen bzw. parallelen Einfedern möglichst klein bleiben. Zum anderen ist jedoch bei einem wechselseitigen Einfedern, wie es beispielsweise bei einer Kurvenfahrt bzw. bei jedem ungleichmäßigen Einfedern infolge von Wankbewegungen des Fahrzeugsaufbaus auftritt, eine untersteuernde Spurwinkeländerung erwünscht. Die Spurwinkeländerungen aus der Einfederung treten beim parallelen und wechselseitigen Einfedern gleichermaßen auf, da sie quasi miteinander verkoppelt sind.
Eine Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus US 4,542,920 A bekannt. Die Querlenker verlaufen dabei parallel und sind aufbauseitig mittels einer Stange zu einem Rahmen verbunden, so dass diese bei einem Einfedern der Radaufhängung parallel um diese Stange schwenken. Die Koppelstangen des Stabilisators erstrecken sich von den Stabilisatorenden jeweils nach unten und außen und greifen hinter der Radmitte am Radträger an. Bei einem Einfedern in der Kurve übt die kurvenaußenseitige Koppelstange auf den zugehörigen Radträger eine zur Kurvenaußenseite gerichtete Kraft aus, wodurch an dem kurvenaußenseitigen Fahrzeugrad ein Vorspureffekt bewirkt wird. Ferner wird in US 4,542,920 A ausgeführt, die Koppelstange könne auch vor der Radmitte an dem Radträger angreifen. Um den beschrieben Effekt zu erzielen, müsse diese sich dann jedoch von den Stabilisatorenden jeweils nach unten und innen zum Radträger erstrecken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Alternative hierzu aufzuzeigen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, eine Hinterachse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der einerseits die Spurwinkeländerung in Abhängigkeit der Einfederung bei parallelem Einfedern (Geradeausfahrt) und wechselseitigem Einfedern (Kurvenfahrt) unterschiedlich einstellbar ist und andererseits eine gute Dämfung von Stößen und Schwingungen vom Fahrzeugrad auf den Fahrzeugaufbau erzielt wird.
Hierzu wird eine Vierlenker-Einzelradaufhängung gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen.
Im Zusammenwirkung mit den in Fahrzeuglängsrichtung weich am Fahrzeugaufbau angebundenen Längslenkern sowie den trapezförmig angeordneten Querlenkern ermöglichen die in der xz-Ebene schräggestellten Koppelstangen bei gleichseitigem Einfedern ein neutrales Verhalten des Stabilisators. Bei einem wechselseitigen Einfedern (Kurvenfahrt) überträgt der Stabilisator über die Koppelstangen hingegen Kräfte zwischen den gegenüberliegenden Rädern. Infolge der Schrägstellung der Koppelstangen werden sowohl vertikale Kraftkomponenten sowie zusätzliche horizontale Kraftkomponenten in die Achshälften eingeleitet. Die einfedernde Achsseite wird durch die horizontale Kraftkomponente in der betreffenden Koppelstange nach hinten bewegt, die ausfedernde Achsseite hingegen nach vorn bewegt. Hieraus resultiert an beiden Rädern ein untersteuernder Effekt lediglich bei ungleichmäßigem Einfedern.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vierlenker-Einzelradaufhängung nach der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht von oben auf die Vierlenker-Einzelradaufhängung nach der Erfindung, und in
3 eine schematische Ansicht von oben auf eine Hinterachse mit der erfindungsgemäßen Vierlenker-Einzelradaufhängung beim Durchfahren einer Kurve.
Die 1 bis 3 zeigen beispielhaft eine Vierlenker-Einzelradaufhängung 1 für eine Kraftfahrzeug-Hinterachse. Das jeweilige Fahrzeugrad 2 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nicht angetrieben. Jedoch kann die nachfolgend näher erläuterte Vierlenker-Einzelradaufhängung 1 auch bei angetriebenen Hinterachsen eingesetzt werden.
Das Fahrzeugrad 2 an ist einem Radträger 3 gelagert. Der Radträger 3 ist seinerseits über vier Radführungsglieder gegen einen nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau abgestützt. Je Fahrzeugseite sind dabei ein Längslenker 4 und zwei untere Querlenker 5 und 6 sowie eine zu einem Stabilisator 7 führende Koppelstange 8 vorgesehen.
Über den im wesentlichen horizontal verlaufenden Längslenker 4 ist der Radträger 3 in Fahrzeuglängsrichtung weich an den Fahrzeugaufbau angekoppelt. Dazu ist aufbauseitig ein elastokinematisches Längslenkerlager 9 in Form eines Gummi-Metall-Lagers vorgesehen, das zum einen eine Schwenkbewegung um eine im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufende und in etwa horizontale Achse ermöglicht, und das in Fahrzeuglängsrichtung eine geringe Steifigkeit besitzt. Das aufbauseitige Längslenkerlager 9 weist eine Federrate von weniger als 400 N/mm auf. Hierdurch wird die Übertragung von Stößen und Schwingungen vom Fahrzeugrad 2 auf den Fahrzeugaufbau gedämpft bzw. unterbunden.
Die zwei unteren Querlenker 5 und 9 stützen sich jeweils mit einem Ende über ein elastokinematisches Lager 10 bzw. 11 gegen den Fahrzeugaufbau ab und sind mit ihrem jeweils anderen Ende über ein Gelenk 12 bzw. 13 an den Radträger 3 angekoppelt. Sie sind in einer unteren Kraftebene unterhalb der Radmitte M angeordnet. Dabei greift der vordere, untere Querlenker 5 vor der Radmitte M an dem Radträger 3 an, der hintere, untere Querlenker 6 hingegen hinter der Radmitte M. Wie 2 zeigt, verlaufen die beiden unteren Querlenker 5 und 6 im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Insbesondere sind diese bei Betrachtung in der Horizontalebene trapezförmig angeordnet, wobei der gedachte Schnittpunkt der Lenker 5 und 6 jenseits der Außenseite des zugehörigen Rades 2 liegt. In Abhängigkeit des Beladungszustandes des Fahrzeugs liegt dieser Schnittpunkt in Fahrzeuglängsrichtung entweder vor (Leerzustand) der Radmitte M, oder hinter der Radmitte M (Vollbeladung). Weiterhin liegen die radseitigen Anlenkpunkte bzw. Lager 12 und 13 der trapezförmig angeordneten Querlenker 5 und 6 in ihrer Höhe unter dem aufbauseitigen Anlenkpunkt bzw. Lager 9 des Längslenkers 4. In Geradeausfahrt existiert mindestens eine Stellung, in der bei Betrachtung in der Horizontalebene der vordere Querlenker 5 mit dem Winkel α in Vorwärtsfahrtrichtung und der hintere Querlenker 6 mit dem Winkel β gegen die Vorwärtsfahrtrichtung angewinkelt sind.
Der Querstabilisator 7 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung und ist über zwei Lager 14 drehbar und tordierbar aufbauseitig gelagert. An die abgewinkelten Endabschnitte 15 des Stabilisators 14, die sich im wesentlichen horizontal nach hinten erstrecken, schließen zur Horizontalen angewinkelte Koppelstangen 8 an. Die Kopplung zwischen den Koppelstangen 8 und dem Stabilisator 7 kann jeweils gelenkig ausgeführt sein. Wie insbesondere 1 zeigt, verlaufen die beiden Koppelstangen 8 von dem Querstabilisator 7 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und schräg nach unten. Der Anstellwinkel γ zur Vertikalen beträgt in der Seitenansicht 15 bis 60 Grad. Bevorzugt wird jedoch ein Bereich von 20 bis 40 Grad. Zudem können die Koppelstangen 8 leicht nach außen, d. h. von der Fahrzeuglängsmittelachse weg verlaufen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Koppelstangen 8 an den Radträgern 3 angelenkt. Prinzipiell ist jedoch auch eine Anbindung an andere Elemente der Einzelradaufhängung denkbar.
Bevorzugt liegt der radseitige Angriffspunkt der Koppelstangen 8 vor der Radmitte M. Dazu kann an dem jeweiligen Radträger 3 ein zur Fahrzeuglängsmittelachse vorspringender Schenkel 16 ausgebildet sein. Die zugehörige Koppelstange 8 greift an diesem über ein Gelenk 17 an. Zudem kann der Längsträger 4 an dem Schenkel 16 angelenkt sein.
Wie 1 zeigt, liegt der radseitige Angriffspunkt 17 der Koppelstange 8 über der Radmitte M. Zudem liegt radseitige Angriffspunkt 17 der Koppelstange 8 vor und über den radseitigen Anlenkpunkten 12 und 13 der Querlenker 5 und 6.
Die Koppelstangen 8 sind derart angeordnet sind, dass bei einem parallelen Einfedern der Räder 2 der Stabilisator 7 kraftfrei mitbewegt wird. Dies hat zufolge, dass der Spurwinkel hierbei vom Stabilisator 7 unbeeinflusst bleibt.
Hingegen wird bei unterschiedlichem Einfedern über die Koppelstange 8 sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Kraftkomponente erzeugt, die zu einer Spurwinkelkorrektur führt, wie dies in 3 gezeigt ist. Auf der Kurveninnenseite ergeben sich an der Koppelstange 8 und im Längslenkerlager 9 Zugkräfte, auf der Kurvenaußenseite jeweils Druckkräfte.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Einzelradaufhängungen, bei denen die Spurwinkeländerung in Abhängigkeit der Einfederung bei parallelem Einfedern (Geradeausfahrt) und unterschiedlichem Einfedern (Kurvenfahrt) nahezu identisch ist, ermöglicht die Erfindung die Entkopplung beider Vorgänge durch die zusätzliche Koppelstange 8. So lässt sich zur Erzielung guter Geradeauslaufeigenschaften die vorzugsweise minimale Spurwinkeländerung bei paralleler Einfederung unabhängig von der gewünschten höheren Spurwinkeländerung bei unterschiedlicher Einfederung einstellen. Hierdurch wird das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs verbessert.
Bezugszeichenliste

1: Vierlenker-Einzelradaufhängung
2: Fahrzeugrad
3: Radträger
4: Längslenker
5: vorderer, unterer Querlenker (Spurstange)
6: hinterer, unterer Querlenker (Federlenker)
7: Stabilisator
8: Koppelstange
9: elastokinematisches Längslenkerlager
10: aufbauseitiger Anlenkpunkt des Querlenkers 5
11: aufbauseitiges Anlenkpunkt des Querlenkers 6
12: radseitiges Gelenk des Querlenkers 5
13: radseitiges Gelenk des Querlenkers 6
14: Stabilisatorlager
15: Endabschnitt des Stabilisators
16: Schenkel
17: radseitiges Gelenk der Koppelstange 8
18: Gelenk Koppelstange/Stabilisator
M: Radmitte
α: horizontaler Anstellwinkel des vorderen Querlenkers 5
β: horizontaler Anstellwinkel des hinteren Querlenkers 6
γ: vertikaler Anstellwinkel der Koppelstange

Claims

Vierlenker-Einzelradaufhängung für eine Kraftfahrzeug-Hinterachse, umfassend: – einen Radträger (3), – einen Längslenker (4), über den der Radträger (3) in Fahrzeuglängsrichtung am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, und – zwei Querlenker (5, 6), die an dem Radträger (3) angelenkt sind, – einen Querstabilisator (7), der sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, und – eine Koppelstange (8), über die der Querstabilisator (7) an einem der vorgenannten Elemente (3, 4, 5, 6) angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Längslenker (4) weich am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, indem das aufbauseitige Längslenkerlager (9) eine Federrate von weniger als 400 N/mm aufweist, – die zwei Querlenker (5, 6) bei Betrachtung in der Horizontalebene trapezförmig an dem Radträger (3) angelenkt sind, wobei der gedachte Schnittpunkt der Querlenker (5, 6) jenseits der Außenseite des zugehörigen Rades (2) liegt, und – die Koppelstange (8) sich von dem Querstabilisator (7) in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und schräg nach unten erstreckt, – derart dass sich bei unterschiedlichem Einfedern auf der Kurveninnenseite sich an der Koppelstange (8) und im Längslenkerlager (9) Zugkräfte und auf der Kurvenaußenseite an der Koppelstange (8) und im Längslenkerlager (9) Druckkräfte ergeben.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (8) an dem Radträger (3) angelenkt ist.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (8) an ein axiales Ende des Stabilisators (7) anschließt.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (8) gelenkig an dem Stabilisator (7) angelenkt ist.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (8) sich von dem Stabilisator (7) schräg nach außen erstreckt.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (8) bei Betrachtung in der Seitenansicht mit der Vertikalen einen Winkel von 15 bis 60 Grad, vorzugsweise von 20 bis 40 Grad einschließt.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Angriffspunkt (17) der Koppelstange (8) vor der Radmitte (M) liegt.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Angriffspunkt (17) der Koppelstange (8) über der Radmitte (M) liegt.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Angriffspunkt (17) der Koppelstange (8) vor den radseitigen Anlenkpunkten (12, 13) der Querlenker (5, 6) liegt.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Angriffspunkt (17) der Koppelstange (8) über den Anlenkpunkten (12, 13) der Lenker (5, 6) liegt
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (3) einen in Richtung der Fahrzeuglängsmittelachse vorspringenden Schenkel (16) aufweist, und dass die Koppelstange (8) und der Längslenker (5, 6) an dem vorspringenden Schenkel (16) angekoppelt sind.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Längslenker (4) im wesentlichen horizontal verläuft.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstangen (8) an den Fahrzeugrädern (2) derart angeordnet sind, dass bei parallelem Einfedern der Räder (2) der Stabilisator (7) kraftfrei mitbewegt wird und der Spurwinkel hierbei vom Stabilisator (7) unbeeinflusst bleibt, dass hingegen bei unterschiedlichem Einfedern über die Koppelstange (8) sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Kraftkomponente erzeugt wird.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrachtung in der Horizontalebene der vordere Querlenker (5) in Richtung der Fahrzeugmitte in Vorwärtsfahrtrichtung und der hintere Querlenker (6) in Richtung der Fahrzeugmitte gegen die Vorwärtsfahrtrichtung angestellt ist.
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Beladungzustand des Kraftfahrzeugs der vordere Querlenker (5) einen dem Betrag nach größeren Anstellwinkel zur Fahrzeugquerrichtung aufweist als der hintere Querlenker (6).
Vierlenker-Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querlenker (5, 6) und der Längslenker (4) getrennt voneinander am Radträger (3) angekoppelt sind.