DE102004024899A1

DE102004024899A1 - Vierlenker-Radaufhängung für eine Hinterachse

Info

Publication number: DE102004024899A1
Application number: DE102004024899A
Authority: DE
Inventors: Sören Torner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: DE102004024899B4

Abstract

Eine Vierlenker-Radaufhängung für eine Hinterachse umfasst einen Radträger (1), einen zur Horizontalen geneigten Längslenker (3), der hinter und unterhalb der Radmittel (M) an dem Radträger (1) angreift, zwei unten liegende Querlenker (4, 5) und einen oben liegenden Querlenker (6), die jeweils an dem Radträger (1) angreifen. Der oben liegende Querlenker (6) ist als asymmetrischer Querlenker mit zwei aufbauseitigen Anlenkpunkten (O¶1¶, O¶3¶) und einem radseitigen Anlenkpunkt (O¶2¶) ausgebildet. Durch eine gezielte, elastokinematische Radführung ergibt sich ein fahrzeugstabilisierendes Seiten- und Bremskraftlenken sowie Sturz- und Vorspurverhalten. Zudem wird eine große Schrägfederung bei gleichzeitig großem Bremsabstützwinkel erhalten. Dies wirkt sich auf den Fahrkomfort vorteilhaft aus.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vierlenker-Radaufhängung für eine Hinterachse mit einem Radträger, einem zur Horizontalen geneigten Längslenker sowie zwei untenliegenden Querlenkern und einem obenliegenden Querlenker, die jeweils an dem Radträger angreifen.

Eine derartige Radaufhängung ist aus der deutschen Patentanmeldung Nr. 103 11 953.1 vom 18. März 2003 bekannt. Bei dieser greift der weich am Fahrzeug angebundene Längslenker vor der Radmitte am Radträger an. Weiterhin sind alle Querlenker im wesentlichen stabförmig mit einem aufbauseitigen Anlenkpunkt und einem radseitigen Anlenkpunkt ausgeführt.

Eine ähnliche Radaufhängung ist weiterhin aus der EP 0 655 355 B1 bekannt. Anstelle des oberen Querlenkers ist dort jedoch ein McPherson-Federbein vorgesehen. Weiterhin offenbart die EP 0 655 355 B1 die Möglichkeit, das McPherson-Federbein durch zwei obenliegende, stabförmige Querlenker aufzulösen, so dass sich insgesamt fünf Lenker ergeben. Bei etwa gleich harter Kennung der Lager des hinteren und vorderen unteren Querlenkers sowie einem in Fahrzeuglängsrichtung nachgiebigen Längslenkerlager wird unter Seitenkrafteinfluss am kurvenäußeren Rad eine Korrektur in Richtung Vorspur erzielt, um etwaigen Übersteuerungstendenzen entgegenzuwirken.

Weitere Vierlenker-Hinterachsradaufhängungen der eingangs genannten Art sind aus der GB 2 182 001 A1 , der DE 36 33 789 C2 und der EP 0 136 568 A2 bekannt. Auch hier greift der Längslenker vor der Radmitte am Radträger an. Zudem ist der obere Querlenker als stabförmiger Lenker ausgeführt.

Vierlenker-Hinterachsradaufhängung in weiteren Konfigurationen werden unter anderem in der DE 102 07 654 A1 , der DE 101 11 135 A1 , der DE 39 24 942 C2 und der DE 2 038 880 OS offenbart.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vierlenker-Radaufhängung für eine Hinterachse mit verbessertem Komfort und guten dynamischen Eigenschaften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vierlenker-Radaufhängung für eine Hinterachse gelöst, die im Folgenden umfasst: einen Radträger, einen zur Horizontalen geneigten Längslenker, der hinter und unterhalb der Radmitte an dem Radträger angreift, zwei untenliegende Querlenker und einen obenliegenden Querlenker, die jeweils an dem Radträger angreifen, wobei der obenliegende Querlenker als asymmetrischer Querlenker mit zwei aufbauseitigen Anlenkpunkten und einem radseitigen Anlenkpunkt ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Konfiguration ermöglicht ein fahrzeugstabilisierendes Seiten- und Bremskraftlenken sowie Sturz- und Vorspurverhalten. Der größte Anteil der Längskräfte wird über den Längslenker sowie über den oberen Querlenker abgestützt. Dabei wird an dem oberen Querlenker das in Fahrtrichtung vornliegende Lager maßgeblich belastet. Durch den asymmetrischen Aufbau dieses Lenkers wird eine stabile Abstützung gewährleistet.

Die verhältnismäßig weit nach hinten verlegte Anbindung des Längslenkers am Radträger ermöglicht zudem eine komfortfördernde Schrägfederung bei gleichzeitig guter Bremsabstützung.

Je nach Anordnung der Lenkachse ist ein Seitenkraft- und Bremskraftuntersteuern möglich, jedoch auch ein neutrales oder leicht übersteuerndes Verhalten einstellbar.

Durch eine verhältnismäßig steile Anstellung hinter der Radmitte lässt sich eine vorteilhafte Trennung von Sturz und Spureinflüssen realisieren.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Vorzugsweise beträgt an dem oberen Querlenker der in die Horizontalebene projizierte Abstand zwischen den aufbauseitigen Anlenkpunkten in Fahrzeuglängsrichtung mindestens ein Drittel der in die Horizontalebene projizierten Lenkerlänge in Fahrzeugquerrichtung.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist zudem der in die Horizontalebene projizierte Abstand zwischen den aufbauseitigen Anlenkpunkten des oberen Querlenkers in Fahrzeuglängsrichtung kleiner, als die in die Horizontalebene projizierte Länge des Längslenkers in Fahrzeuglängsrichtung.

Im Hinblick auf eine steile Längsachse liegt der radseitige Anlenkpunkt des oberen Querlenkers am Radträger vorzugsweise oberhalb und hinter der Radmitte. Durch Anordnung des radseitigen Anlenkpunkts des unteren hinteren Querlenkers geringfügig hinter dem betreffenden Anlenkpunkt des oberen Querlenkers lässt sich eine geringe Beeinflussung zwischen Spur und Sturz realisieren. Der vordere, untere Querlenker fungiert hierbei als Spurstange.

Weiterhin können die unteren Querlenker eine gemeinsame Ebene aufspannen, die zur Horizontalebene geneigt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der obere Querlenker seitlich um eine Feder bzw. eine Feder-Dämpfer-Anordnung herumgeführt. Dabei kann die Feder-Dämpfer-Anordnung unmittelbar am Radträger angreifen. Es ist jedoch auch möglich, in die Feder und/oder den Dämpfer an einem Lenker abzustützen.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung greift der in Vorwärtsfahrtrichtung hinterliegende, untere Querlenker hinter und unterhalb der Radmitte am Radträger an. Vorzugsweise liegt hierbei der radseitige Anlenkpunkt des hinteren unteren Querlenkers hinter und oberhalb des radseitigen Anlenkpunkts des Längslenkers.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Ansicht von hinten auf eine Vierlenker-Radaufhängung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Ansicht von oben auf die Vierlenker-Radaufhängung nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine Seitenansicht der Vierlenker-Radaufhängung nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 eine räumliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Vierlenker-Radaufhängung nach der Erfindung, und in
5 eine räumliche Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels für eine Vierlenker-Radaufhängung nach der Erfindung.
Das erste Ausführungsbeispiel in den 1 bis 3 zeigt eine Vierlenker-Radaufhängung für eine Hinterachse eines frontgetriebenen Personenkraftfahrzeugs, die sich jedoch auch bei einem Fahrzeug mit angetriebenen Hinterrädern einsetzen lässt.
Die Radaufhängung umfasst einen Radträger 1, an dem ein Fahrzeugrad 2 gelagert ist. Der Radträger 1 ist über einen Längslenker 3 sowie zwei untenliegende Querlenker 4 und 5 und einen obenliegenden Querlenker 6 am Fahrzeugaufbau angelenkt. Einzelne, aufbauseitige Anlenkpunkte können auch an einem Hilfsrahmen vorgesehen sein, der seinerseits am Fahrzeugaufbau befestigt ist.
Weiterhin umfasst die Radaufhängung eine Feder-Dämpfer-Anordnung 7, die zwischen dem Radträger 1 und dem Fahrzeugaufbau eingegliedert ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel greift die Feder-Dämpfer-Anordnung 7 unmittelbar am Radträger 1 an. Es ist jedoch möglich, diese auch an einem der Lenker abzustützen. Zudem können die Feder und der Dämpfer separat voneinander angeordnet werden.
Wie insbesondere 3 zeigt, kommt bei der erfindungsgemäßen Vierlenker-Radaufhängung ein zur Horizontalen geneigter Längslenker 3 zum Einsatz, der über ein elastokinematisches Lager im Punkt U₁ am Fahrzeugaufbau angelenkt ist. Dieses Lager U₁, das vorzugsweise unterhalb der Radmitte M liegt, jedoch auch auf Höhe der Radmitte M oder knapp darüber liegen kann, ist im Hinblick auf den Fahrkomfort in Fahrzeuglängsrichtung weich ausgebildet, um die Übertragung von Schwingungen gering zu halten. Der zugehörige radseitige Anlenkpunkt U₂ greift hinter und unterhalb der Radmitte M am Radträger 1 an. Er stellt gleichzeitig den am weitesten unten liegenden Anlenkpunkt am Radträger 1 dar.
Der Längslenker 3 schließt mit der Aufstandebene E des Fahrzeugrads 2 einen Winkel α₁ im Bereich von 5 Grad bis 25 Grad ein. Zur Fahrzeuglängsrichtung beträgt der Anstellwinkel α₂-5 Grad bis 15 Grad.
Oberhalb des Längslenkers 3 spannen die beiden unteren Querlenker 4 und 5 eine gemeinsame Ebene auf, die zur horizontalen xy-Ebene geneigt ist. Beide unteren Querlenker 4 und 5 verlaufen im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung und schließen mit der Fahrzeuglängsrichtung einen Winkel von etwa 85 Grad bis 95 Grad ein. Der vorliegende, untere Querlenker 4 fungiert dabei als im wesentlichen horizontal verlaufende Spurstange. Sein aufbauseitiger Anlenkpunkt S₁ und sein radseitiger Anlenkpunkt S₂ liegen in etwa auf Höhe der Radmitte M in Fahrzeuglängsrichtung vor derselben. Es ist jedoch auch möglich, die Spurstange oberhalb oder unterhalb der Radmitte M zu positionieren.
Der hintenliegende, untere Querlenker 5 ist hingegen insgesamt hinter und unterhalb der Radmitte M angeordnet, wie dies 3 anhand des aufbauseitigen Anlenkpunkts U₃ und des radseitigen Anlenkpunkts U₄ zu entnehmen ist. Dabei befindet sich der radseitige Anlenkpunkt U₄ hinter und oberhalb des radseitigen Anlenkpunkts U₂ des Längslenkers 3.
Während die unteren Querlenker 4 und 5 als stabförmige Lenker ausgebildet sind, kommt als obenliegender Querlenkers 6 ein asymmetrischer Dreiecksquerlenker mit zwei aufbauseitigen Anlenkpunkten O₁ und O₃ und einem radseitigen Anlenkpunkt O₂ zum Einsatz. Die Achsen der zugehörigen Lager verlaufen im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (max. Abweichung +/– 15 Grad). Das in Fahrtrichtung vornliegendes Lager O₁, das sich im Gegensatz zu den beiden anderen Lagern O₂ und O₃ vor der Radmitte M befindet, nimmt dabei einen maßgeblichen Teil der auf die Radaufhängung einwirkenden Längskräfte auf. Der Lenker 6 lässt sich als Guß-, Schmiede- oder Blechformteil herstellen und besitzt in der Ansicht von oben eine geschlossene Form. Zwischen den aufbauseitigen Anlenkpunkten O₁ und O₃ und dem radseitigen Anlenkpunkt O₂ kann der obenliegende Querlenkers 6 zudem mit einer nach unten gerichteten Kröpfung versehen sein.
Die Verbindungslinie zwischen den Anlenkpunkten O₂ und O₃ schließt mit der Fahrzeuglängsrichtung einen Winkel β₂ von 85 Grad bis 95 Grad und mit der Verbindungslinie zwischen den Anlenkpunkten O₁ und O₃ einen Winkel β₃ von 80 Grad bis 100 Grad ein. Der Anstellwinkel der Verbindungslinie O₁O₃ zur Radaufstandsebene E liegt in der xz-Ebene im Bereich von –10 Grad bis + 10 Grad.
Vorzugsweise besitzt der obere Querlenker 6 eine deutlich größere Länge in Fahrzeugquerrichtung als in Fahrzeuglängsrichtung. In jedem Fall sollte diese jedoch der in die Horizontalebene projizierte Abstand I₁ zwischen den aufbauseitigen Anlenkpunkten O₁ und O₃ in Fahrzeuglängsrichtung mindestens ein Drittel der in die Horizontalebene projizierten Lenkerlänge I₂ in Fahrzeugquerrichtung betragen. Gleichzeitig ist der im wesentlichen horizontal angeordnete obere Querlenker 6 in Fahrzeuglängsrichtung erheblich kürzer, als die in die Horizontalebene projizierte Länge I₃ des Längslenkers 3 in Fahrzeuglängsrichtung.
Wie insbesondere 2 zeigt, befindet sich der radseitige Anlenkpunkt O₂ des oberen Querlenkers 6, der am Radträger 1 hinter und oberhalb der Radmitte M liegt, räumlich hinter dem Anlenkpunkt D₁ der Feder-Dämpfer-Anordnung 7. Dabei ist der obere Querlenker 6 seitlich um diese herumgeführt. Die Achse A der Feder-Dämpfer-Anordnung 7 verläuft im wesentlichen senkrecht durch die Radmitte M.
Die vorstehend erläuterte Konfiguration ermöglicht durch die schräge Anstellung der Lenker in einer unteren und oberen Ebene einen guten Bremsnickausgleich bei gleichzeitiger Schrägfederung des Fahrzeugrads 2 nach hinten.
Durch eine relativ steile Ausrichtung der Lenkachse, welche durch den oberen Querlenker 6, den hinteren unteren Querlenker 5 und den Längslenker 3 definiert wird, ergibt sich eine vorteilhafte Trennung von Sturz- und Spureinflüssen. Entsprechend liegt der radseitige Anlenkpunkt U₄ des hinteren, unteren Querlenkers 5 weiter hinter der Radmitte M, als der radseitige Anlenkpunkt O₂ des oberen Querlenkers 6. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist Lenkachse so ausgebildet, dass ein Seitenkraft- und Bremskraftuntersteuern realisiert wird. Durch eine geringfügige Modifikation lässt sich jedoch auch ein neutrales oder leicht übersteuerndes Verhalten einstellen.
In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann das Lager O₁ des oberen Querlenkers 6 in bezug auf die Vorwärtsfahrtrichtung F auch hinter dem Lager O₃ angeordnet werden.
Weiterhin ist es möglich, den Längslenker 3 nicht unmittelbar am Radträger 1, sondern am hinteren, unteren Querlenker 5 anzubinden.
Wie die 4 und 5 zeigen, können Feder und Dämpfer der Feder-Dämpfer-Anordnung 7 auch separat voneinander angeordnet werden.
Bei dem in 4 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel stützt sich eine Feder 8' auf dem hinteren, unteren Querlenker 5' ab, während ein Dämpfer 9' etwa auf Höhe der Radmitte M unmittelbar am Radträger 1' angreift. Dessen radseitiger Anlenkpunkt D₁' befindet sich vor der Radmitte M zwischen den Anlenkpunkten O₂ des oberen Querlenkers 6 und S₂ des vorderen, unteren Querlenkers 4. Die Übersetzung beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,7.
Bei dem in 5 dargestellten, dritten Ausführungsbeispiel ist der Dämpfer 9'' weiter oben an den Radträger 1'' angekoppelt und steiler angeordnet. In diesem Fall beträgt die Dämpferübersetzung 1, während die Federübersetzung wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel bei etwa 0,7 liegt.
In sämtlichen Fällen ergibt sich durch eine gezielte, elastokinematische Radführung ein fahrzeugstabilisierendes Seiten- und Bremskraftlenken sowie Sturz- und Vorspurverhalten. Zudem wird eine große Schrägfederung bei gleichzeitig großem Bremsabstützwinkel erzielt. Dies wirkt sich auf den Fahrkomfort vorteilhaft aus.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle in den Patentansprüchen angegeben Ausgestaltungen.

1, 1', 1'': Radträger
2: Fahrzeugrad
3: Längslenker
4: vorderer, unterer Querlenker (Spurstange)
5, 5', 5'': hinterer, unterer Querlenker
6: oberer Querlenker
7: Feder-Dämpfer-Anordnung
8', 8'': Feder
9', 9'': Dämpfer
A: Achse der Feder-Dämpfer-Anordnung 7
D₁: radseitiger Anlenkpunkt der Feder-Dämpfer-Anordnung 7
E: Radaufstandsebene
M: Radmitte
O₁: vorderer, aufbauseitiger Anlenkpunkt des oberen Querlenkers 6
O₂: radseitiger Anlenkpunkt des oberen Querlenkers 6
O₃: hinterer, aufbauseitiger Anlenkpunkt des oberen Querlenkers 6
S₁: aufbauseitiger Anlenkpunkt des vorderen, unteren Querlenkers 4
S₂: radseitiger Anlenkpunkt des vorderen, unteren Querlenkers 4
U₁: aufbauseitiger Anlenkpunkt des Längslenkers 3
U₂: radseitiger Anlenkpunkt des Längslenker 3
U₃: aufbauseitiger Anlenkpunkt des hinteren, unteren Querlenkers 5
U₄: radseitiger Anlenkpunkt des hinteren, unteren Querlenkers 5
I₁: Abstand O₁O₃ in Fahrzeuglängsrichtung
I₂: Abstand O₂O₃ in Fahrzeugquerrichtung
I₃: Abstand U1U2 in Fahrzeuglängsrichtung
x₁: Abstand MU₂ in Fahrzeuglängsrichtung
x₂: Abstand MO₂ in Fahrzeuglängsrichtung
x₃: Abstand MU₄ in Fahrzeuglängsrichtung
z₁: Abstand MU₄ in Fahrzeughochrichtung
z₂: Abstand in Fahrzeughochrichtung
z₃: Abstand MU₂ in Fahrzeughochrichtung
α₁: Anstellwinkel des Längslenkers zur Radaufstandsebene in der xz-Ebene
α₂: Anstellwinkel des Längslenkers zur Fahrzeuglängsrichtung in der xy-
: Ebene
β₁: Anstellwinkel des oberen Querlenkers zur Radaufstandsebene in der xz-
: Ebene
β₂: Anstellwinkel des oberen Querlenkers zur Fahrzeuglängsrichtung in der
: xy-Ebene
β₃: Winkel zwischen den Verbindungslinien O₁O₃ und O₂O₃

Claims

Vierlenker-Radaufhängung für eine Hinterachse, umfassend: – einen Radträger (1), – einen zur Horizontalen geneigten Längslenker (3), der hinter und unterhalb der Radmitte (M) an dem Radträger (1) angreift, – zwei untenliegende Querlenker (4, 5) und einen obenliegenden Querlenker (6), die jeweils an dem Radträger (1) angreifen, – wobei der obenliegende Querlenker (6) als asymmetrischer Querlenker mit zwei aufbauseitigen Anlenkpunkten (O₁, O₃) und einem radseitigen Anlenkpunkt (O₂) ausgebildet ist.
Vierlenker-Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Querlenker (6) der in die Horizontalebene projizierte Abstand (I₁) zwischen den aufbauseitigen Anlenkpunkten (O₁, O₃) in Fahrzeuglängsrichtung mindestens ein Drittel der in die Horizontalebene projizierten Lenkerlänge (I₂) in Fahrzeugquerrichtung beträgt.
Vierlenker-Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Horizontalebene projizierte Abstand (I₁) zwischen den aufbauseitigen Anlenkpunkten (O₁, O₃) des oberen Querlenkers (6) in Fahrzeuglängsrichtung kleiner ist, als die in die Horizontalebene projizierte Länge (I₃) des Längslenkers (3) in Fahrzeuglängsrichtung.
Vierlenker-Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Anlenkpunkt (O₂) des oberen Querlenkers am Radträger (1) hinter und oberhalb der Radmitte (M) liegt.
Vierlenker-Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Querlenker (6) seitlich um eine Feder (8', 8'') bzw. eine Feder-Dämpfer-Anordnung (7) herumgeführt ist.
Vierlenker-Radaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Anordnung (7) am Radträger (1) angreift.
Vierlenker-Radaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (8', 8'') und/oder der Dämpfer (9', 9'') an einem Lenker abgestützt ist.
Vierlenker-Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Querlenker (4, 5) eine gemeinsame Ebene aufspannen, die zur Horizontalebene geneigt ist.
Vierlenker-Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der in Vorwärtsfahrtrichtung hinterliegende, untere Querlenker (5) hinter und unterhalb der Radmitte (M) am Radträger (1) angreift.
Vierlenker-Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Anlenkpunkt (U₄) des hinteren unteren Querlenkers (5) oberhalb des radseitigen Anlenkpunkts (U₂) des Längslenkers (3) liegt.
Vierlenker-Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Anlenkpunkt (U₄) des hinteren unteren Querlenkers (5) hinter dem radseitigen Anlenkpunkt (U₂) des Längslenkers (3) liegt.
Vierlenker-Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Längslenker (3) nicht unmittelbar am Radträger (1), sondern am hinteren, unteren Querlenker (5) angekoppelt ist.