DE102004032808B4

DE102004032808B4 - Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse und einem zusätzlichen Fahrschemel, sowie Verbundlenkerhinterachse wie auch Fahrschemel hierfür

Info

Publication number: DE102004032808B4
Application number: DE200410032808
Authority: DE
Inventors: Mathias-Martin Römer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2024-07-08
Also published as: WO2006002991A1; DE102004032808A1

Abstract

Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse für ein Kraftfahrzeug mit zwei radtragenden Längslenkern (5, 7), einer die beiden Längslenker (5, 7) miteinander verbindenden, in Fahrzeuglängsrichtung (X) vor einer gedachten Verbindungslinie (27) der Radachsen (9, 11) angeordneten Querstrebe (17), und in den fahrzeugunterbauseitigen Enden (19, 21) der Längslenker (5, 7) angeordneten Lagerpunkten (23, 25) zur Abstützung der Verbundlenkerhinterachse (1) an einem Unterbau des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundlenkerhinterachse (1) mittels der beiden Lagerpunkte (23, 25) an einem zusätzlichen Fahrschemel (3) montiert ist, der sich seinerseits mittels Fahrschemellager (29, 31, 33, 35) am Unterbau des Kraftfahrzeugs abstützt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse für ein Kraftfahrzeug mit zwei radtragenden Längslenkern, einer die beiden Längslenker miteinander verbindenden, in Fahrzeuglängsrichtung vor einer gedachten Verbindungslinie der Radachsen angeordneten Querstrebe, und in den dem Fahrzeugunterbau zugewandten Enden der Längslenker angeordneten Lagerpunkten zur Abstützung der Verbundlenkerhinterachse am Kraftfahrzeug-Unterbau, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbundlenkerhinterachse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, sowie einen Fahrschemel, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Verbundlenkerachsen für Kraftfahrzeuge sind dem Fachmann ganz allgemein aus der Praxis geläufig.
Ferner sind Verbundlenkerhinterachsen beispielhaft im Kapitel 1.3.2. ”Verbundlenkerachsen” im Fachbuch ”Fahrwerktechnik: Grundlagen” auf Seiten 40 ff. diskutiert, wel ches im Vogelbuchverlag in der 4. Auflage mit der ISBN 3-8023-1727-0 von Jörnsen Reimpell/Jürgen Betzler erschienen ist.
Schließlich ist eine bewährte Verbundlenkerhinterachse der selben Anmelderin in der EP 0 681 932 A2 erläutert.
Da sich bei einer Kurvenfahrt die an den Radaufstandspunkten entstehenden Seitenkräfte an den Lagerpunkten der Längslenker abstützen, ergibt sich hierdurch ein Moment, das in aller Regel ein bei Verbundlenkerhinterachsen allgemein beanstandetes Seitenkraftübersteuern bewirken kann.
Um das Seitenkraftübersteuern der Verbundlenkerhinterachse zu reduzieren, ist in der Praxis vorgeschlagen worden, die Achsbuchsen in den Lagerpunkten der Längslenker anzustellen. Allerdings ist die dadurch beim Einfedern auftretende Verzwängung der Achsbuchsen unerwünscht. Einerseits führt diese Verzwängung zu Komforteinbußen und andererseits verringert sie die Haltbarkeit der Achsbuchsen. Zudem bleibt die damit erzielbare Reduzierung des Seitenkraftuntersteuerns häufig hinter dem gewünschten Ergebnis zurück.
Die EP 1 253 066 A1 betrifft ein Fahrwerks- oder Karosseriebauteil, insbesondere einen Achsträger, welches aus wenigstens zwei Bauteilkomponenten A, B bzw. C aus Stahl zusammengesetzt ist. Die Bauteilkomponenten A, B, C besitzen voneinander verschiedene Bauteilfestigkeiten, wobei eine erste Bauteilkomponente A warmvergütet und die zweite Bauteilkomponente B, C unvergütet ist. Die einzelnen Bauteilkomponenten A, B, C können selbst aus mehreren Einzelbauteilen zusammengesetzt sein. Zweckmäßiger Weise sind die Bauteilkomponenten A, B, C ebenso wie die Einzelbauteile durch Schweißen gefügt.
Die DE 43 37 799 C2 betrifft einer durchgebildeten Variante 1 zufolge eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, welche zum Führen eines Rades zumindest einen Lenker hat, der mittels eines Schwenklagers direkt mit der Karosserie verbunden ist. In der nicht weiter beschriebenen Variante 2 ist der Lenker mit einem Fahrschemel an der Karroserie angelenkt. Gemäß Variante 1 weist das Schwenklager einen Elastomerkörper auf und ist mit einer Hilfseinrichtung zur Erzeugung einer Querbewegung des Schwenklagers beim Ein- bzw. Ausfedern versehen. Das Schwenklager ist als Dämpfungsbuchse mit einer Außenmetallhülse und einer mit dieser durch den Elastomerkörper verbundenen Innenmetallhülse ausgebildet. Die Hilfseinrichtung ist durch eine zwischen der Außenmetallhülse und der Innenmetallhülse angeordnete und eine Axialverschiebung zwischen der Außenmetallhülse und Innenmetallhülse herbeiführende wendelförmige Schrägfläche gebildet. Die Schrägfläche ist durch eine in den Elastomerkörper greifende Wendel auf der Innenmetallhülse und/oder an der Außenmetallhülse gebildet.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile, eine Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse vorzuschlagen, deren Seitenkraftuntersteuern gezielt im erwünschten Umfang reduzierbar ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenker hinterachse anzugeben, die gegenüber bekannten Verbundlenkerhinterachsen komfortabler ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1, wie auch jeweils durch die Merkmale des Anspruchs 7 bzw. des Anspruchs 8.
Dabei wird eine Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse für ein Kraftfahrzeug mit zwei radtragenden Längslenkern, einer die beiden Längslenker miteinander verbindenden, in Fahrzeuglängsrichtung vor einer gedachten Verbindungslinie der Radachsen angeordneten Querstrebe, und in den fahrzeugbauunterseitigen Enden der Längslenker angeordneten Lagerpunkten zur Abstützung der Verbundlenkerhinterachse an einem Unterbau des Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Diese Verbundlenkerhinterachse soll erstmals mittels der beiden Lagerpunkte an einem zusätzlichen Fahrschemel montiert sein, der sich seinerseits mittels Fahrschemellager am Unterbau des Kraftfahrzeugs abstützt.
Indem die Verbundlenkerhinterachse nicht, wie bisher üblich direkt an dem Fahrzeugunterbau bzw. an der dortigen Struktur, sondern über einen zusätzlichen Fahrschemel am Fahrzeug angebunden wird, lässt sich durch den durch das Fahrschemellager definierten Bewegungspol das Seitenkraftverhalten der Verbundlenkerhinterachse einfacher und zugleich wesentlich gezielter beeinflussen.
Damit kann die erfindungsgemäße Verbundlenkerhinterachse in vorteilhafter Weise ein erwünschtes Untersteuern des Seitenkraftverhaltens in einem vorgegebenem Umfang aufweisen. Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Verbundlenkerhinterachse durch die damit erzielbare Doppelisola tion komfortabler. Die Lage der Achsdämpfer kann hinsichtlich des Abrollkomforts wesentlich freier gewählt werden und ist damit nicht mehr in dem Maße als kritischer Punkt bei der Auslegung zu beachten, wie dies bei herkömmlichen Verbundlenkerhinterachsen der Fall ist. Darüber hinaus gibt es dadurch wesentlich weniger Konflikte mit dem durch andere Randbedingungen vorgegebenen Packaging bei der Integration der Verbundlenkerhinterachse mit dem Kraftfahrzeug.
Weiter von Vorteil ist, dass Kraftfahrzeuge, die weltweit in unterschiedlichen Preiskategorien angeboten werden sollen, ohne teure Änderungen an der Karosserie vornehmen zu müssen, statt mit kostspieligeren und dafür auch leistungsfähigeren Mehrlenkerachsen ausgestattet zu werden, mit einer etwas einfacheren und dafür aber auch preiswerteren Verbundlenkerachse bestückt werden können. Dies hilft die Teilevielfalt zu reduzieren. Bewährte Komponenten können verstärkt und in größeren Stückzahlen zum Einsatz gelangen. Dies führt letzten Endes zu einer Verbesserung der Qualität bei gleichzeitig wesentlicher Kostenreduzierung in der Herstellung von Kraftfahrzeugen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
So ist in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundlenkerhinterachse vorgesehen, dass der gemeinsame Bewegungspol des Fahrschemels mit der Verbundlenkerhinterachse in Fahrzeuglängsrichtung hinter der gedachten Verbindungslinie der Radachsen der Hinterräder liegt. In dem der durch den Fahrschemel bzw. dessen Fahrschemellager definierte Bewegungspol hinter der Radmitte liegt, können die Seitenkräfte am Rad eine Verdrehung des Fahrschemels in Richtung Untersteuern bewirken.
Darüber hinaus können dann die Achslager der Verbundlenkerachse durchaus parallel zur Fahrzeugquerrichtung orientiert sein, und müssen nicht, wie im Stand der Technik, unter einem Winkel zur Querachse angestellt werden, um das unerwünschte Seitenkraftübersteuern durch ein hiermit provoziertes Untersteuern soweit als möglich zu kompensieren. Eine aus dem Stand der Technik bekannte Verzwängung der Achsbuchsen ist damit ausgeschlossen. Der Verschleiß der Achsbuchsen wird reduziert und deren Haltbarkeit kann bis auf ein Maximum ausgenutzt werden. Etwaige Austauschzyklen können somit möglichst weit verlängert werden. Zudem lässt sich damit der Komfort der Hinterachse steigern.
Ungeachtet dessen können die Achslager bei Bedarf auch weiterhin angestellt werden, um die durch den hinter der gedachten Verbindungslinie der Radachsen der Hinterräder liegenden Bewegungspol erzeugte Untersteuertendenz zusätzlich zu verstärken.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fahrschemel mittels wenigstens zwei, vorzugsweise vier, Fahrschemellager am Kraftfahrzeugunterbau abgestützt ist. Damit lassen sich die in bewährten Fahrzeugunterbaukonstruktionen bereits vorhandenen Befestigungspunkte für leistungsfähigere Mehrlenkerachsen auch für den Fahrzeugschemel nutzen, um auf diese Weise ohne größeren konstruktiven Aufwand kostengünstig die Verbundlenkerachse zusammen mit dem Fahrschemel am Kraftfahrzeugunterbau befestigen zu können.
Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zufolge ist vorgesehen, dass die Lagerpunkte der Längslenker als Hinterachsbuchsen, vorzugsweise mit großvolumigem Gummi-Metalllagern ausgebildet sind. Ferner ist vorgesehen, dass die Lagerachsen der Lagerpunkte der Längslenker um einen Winkel zwischen 15° und 30° zur Fahrzeugquerachse angestellt werden können. Schließlich ist vorgesehen, dass die Querstrebe torsionsweich und biegesteif ausgebildet ist. Dabei kann die Querstrebe mit dem Längslenker verschweißt sein.
Die vorstehend diskutierte Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 Eine schematisch vereinfachte Ansicht einer beispielhaften Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse, die mittels eines Fahrschemels an einem Kraftfahrzeugunterbau montierbar ist.
In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse 1 für ein Kraftfahrzeug in schematisch vereinfachter Ansicht dargestellt. Die Verbundlenkerhinterachse 1 ist mittels eines Fahrschemels 3 an einem nicht näher dargestellten Unterbau des Kraftfahrzeuges abstützbar.
Die Verbundlenkerhinterachse 1 weist zwei radtragende Längslenker 5 bzw. 7 auf. Die Längslenker 5 bzw. 7 verfügen über Radachsen 9 bzw. 11, an denen Räder 13 bzw. 15 montiert sind. Die Längslenker 5 bzw. 7 der Verbundlenkerhinterachse 1 sind mittels einer Querstrebe 17 miteinander ver bunden. Die Querstrebe 17 kann bevorzugt torsionsweich und biegesteif ausgebildet sein, wie dies in der vorstehend erwähnten EP°0 681 932°A1 der selben Anmelderin diskutiert ist, auf die bezüglich der Ausbildung einer möglichen Ausführungsform der Verbundlenkerhinterachse vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Die Querstrebe 17 ist bevorzugt mit den Längslenkern verschweißt. Die Längslenker 5 bzw. 7 weisen an den fahrzeugunterbauseitigen Enden 19 bzw. 21 Lagerpunkte 23 bzw. 25 auf, mit denen die Verbundlenkerhinterachse 1 bei herkömmlicher Verwendung am Kraftfahrzeugunterbau angelenkt wird. Die beiden Radachsen 9 bzw. 11 der Verbundlenkerhinterachse 1 liegen auf einer gemeinsamen gedachten Verbindungslinie 27. Die Querstrebe 17 kommt ihrerseits vor dieser Verbindungslinie 27 zu liegen.
Die Verbundlenkerhinterachse 1 ist mittels des zusätzlichen Fahrschemels 3 über dessen Fahrschemellager 29, 31, 33 bzw. 35 am hier nicht näher dargestellten Unterbau des Kraftfahrzeuges abgestützt. Der Fahrschemel 3 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform als Rahmenkonstruktion ausgebildet, die aus zwei quer zur Fahrzeuglängsrichtung X orientierten, beispielsweise rohrförmig ausgebildeten Streben 37 und 39, die vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind und aus zwei die beiden Streben 37 und 39 verbindenden in Fahrzeuglängsrichtung X orientierten Strukturabschnitten 41 und 43 miteinander verbunden sind, aufgebaut. Die Streben 37 und 39 bilden mit den Strukturabschnitten 41 und 43 ein näherungsweise rechteckiges Strukturmittelelement 45. Die beispielsweise rohrförmigen Strukturabschnitte 41 und 43 sind in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und nach hinten bogenför mig verlängert, so dass sich insgesamt eine ”H”-ähnliche Struktur des Fahrschemels 3 ergibt.
Der Fahrschemel 3 kann beispielsweise als Schweißkonstruktion aus Rohren, als Verbundkonstruktion aus Blechprägeteilen oder als Mischkonstruktion aus diesen beiden Varianten aufgebaut sein. Es sind auch andere Fahrschemelkonstruktionen denkbar.
An den in Fahrzeuglängsrichtung X hinteren Endbereichen 47 und 49 sind die beiden Fahrschemellager 35 und 33 befestigt. Die anderen beiden Fahrschemellager 29 und 31 sind an kurzen Auslegern 51 und 53 an der vorderen quer verlaufenden Strebe 37 montiert.
Bei der hier diskutierten Ausführungsform kommt die hintere Strebe 39 des Fahrschemels 3 knapp hinter der gedachten Verbindungslinie 27 der Radachsen 9 bzw. 11 zu liegen. Der Bewegungspol 55 des Fahrschemels 3 und damit der mit dem Fahrschemel 3 verbundenen Verbundlenkerhinterachse 1 liegt deutlich hinter der gedachten Verbindungslinie 27 der Radachsen 9 bzw. 11, so dass sich ein wirksamer Hebelarm 57, mit einem Doppelpfeil angedeutet, ergibt, der bei Angreifen einer Seitenkraft 59 am in dieser Darstellung rechten Rad 15, wie mit dem Pfeil dargestellt, zu einer Untersteuertendenz der gesamten Hinterachskonstruktion führt.
Die vorstehend diskutierte Erfindung schafft damit erstmals eine Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse für ein Kraftfahrzeug mit zwei radtragenden Längslenkern, einer die beiden Längslenker verbindenden, in Fahrzeuglängsrichtung vor einer gedachten Verbindungslinie der Radachsen angeordneten Querstrebe, und den dem Fahrzeugunterbau zugewandten Enden der Längslenker angeordneten Lagerpunkten zur Abstützung der Verbundlenkerhinterachse an einem Kraftfahrzeugunterbau, wobei die Verbundlenkerhinterachse mittels der beiden Lagerpunkte an einem zusätzlichen Fahrschemel montiert ist, der sich seinerseits mittels Fahrschemellager am Unterbau des Kraftfahrzeugs abstützt. Dabei kommt der gemeinsame Bewegungspol des Fahrschemels mit der Verbundlenkerhinterachse in Fahrzeuglängsrichtung hinter der gedachten Verbindungslinie der Hiterräderradachsen zu liegen.

1: Verbundlenkerhinterachse
3: Fahrschemel
5: Längslenker
7: Längslenker
9: Radachse
11: Radachse
13: Rad
15: Rad
17: Querstrebe
19: Fahrzeugunterbauseitiges Ende
21: Fahrzeugunterbauseitiges Ende
23: Lagerpunkt
25: Lagerpunkt
27: gedachte Verbindungslinie
29: Fahrschemellager
31: Fahrschemellager
33: Fahrschemellager
35: Fahrschemellager
37: Strebe
39: Strebe
41: Strukturabschnitt
43: Strukturabschnitt
45: Rechteckige Fahrschemelstruktur
47: Hintere Endbereiche
49: Hintere Endbereiche
51: Ausleger
53: Ausleger
55: Bewegungspol
57: wirksamer Hebelarm
59: Seitenkraft

Claims

Kraftfahrzeughinterachskonstruktion mit einer Verbundlenkerhinterachse für ein Kraftfahrzeug mit zwei radtragenden Längslenkern (5, 7), einer die beiden Längslenker (5, 7) miteinander verbindenden, in Fahrzeuglängsrichtung (X) vor einer gedachten Verbindungslinie (27) der Radachsen (9, 11) angeordneten Querstrebe (17), und in den fahrzeugunterbauseitigen Enden (19, 21) der Längslenker (5, 7) angeordneten Lagerpunkten (23, 25) zur Abstützung der Verbundlenkerhinterachse (1) an einem Unterbau des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundlenkerhinterachse (1) mittels der beiden Lagerpunkte (23, 25) an einem zusätzlichen Fahrschemel (3) montiert ist, der sich seinerseits mittels Fahrschemellager (29, 31, 33, 35) am Unterbau des Kraftfahrzeugs abstützt.
Kraftfahrzeughinterachskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Bewegungspol (55) des Fahrschemels (3) mit der Verbundlenkerhinterachse (1) in Fahrzeuglängsrichtung (X) hinter der gedachten Verbindungslinie (27) der Radachsen (9, 11) der Hinterräder (13, 15) liegt.
Kraftfahrzeughinterachskonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrschemel (3) mittels wenigstens zwei, vorzugsweise vier, Fahrschemellager (29, 31, 33, 35) am Kraftfahrzeugunterbau abgestützt ist.
Kraftfahrzeughinterachskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerpunkte (23, 25) der Längslenker (5, 7) als Hinterachsbuchsen, vorzugsweise mit großvolumigen Gummimetalllagern, ausgebildet sind.
Kraftfahrzeughinterachskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerachsen der Lagerpunkte (23, 25) der Längslenker (5, 7) um einen Winkel zwischen 15° und 30° zur Fahrzeugquerachse angestellt sind.
Kraftfahrzeughinterachskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (17) torsionsweich und biegesteif ist.
Verbundlenkerhinterachse (1), gekennzeichnet durch deren Verwendbarkeit in einer Kraftfahrzeughinterachskonstruktion wenigstens einem nach der Ansprüche 1 bis 6.
Fahrschemel (3), gekennzeichnet durch dessen Verwendbarkeit in einer Kraftfahrzeughinterachskonstruktion wenigstens einem nach der Ansprüche 1 bis 6.