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Die
Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Eine
Verbundlenkerachse weist Merkmale einer Längslenker- und
einer konventionellen Starrachse auf. Sie ist einfach aufgebaut
und besteht im Wesentlichen aus zwei torsions- und biegesteifen Längslenkern,
die über einen ebenfalls biegesteifen, aber torsionsweichen
Querträger miteinander verbunden sind, wobei unter Torsion
eine Verdrehung des Bauelementes um seine Längsachse zu
verstehen ist. Die Längslenker werden torsionssteif ausgelegt,
damit sich das Spur- und Sturzverhalten der Fahrzeugräder
bei vertikaler und/oder horizontaler Krafteinleitung durch das Fahrzeuggewicht
beziehungsweise Fahrbahnunebenheiten und/oder eine Seitenkraft nicht
verändert. Die über die Fahrzeugräder
eingeleitete Kraft in Fahrzeughochrichtung erzeugt ein Drehmoment,
das durch den Längslenker und vor allem im Bereich der Übergangsstelle
zum Querträger aufgenommen werden muss. Das Widerstandsmoment
des Querträgers in Fahrzeughochrichtung wird deshalb möglichst
hoch ausgelegt, damit sich der Querträger in dieser Richtung
nicht verformt. Eine Durchbiegung hätte hier unmittelbar
eine Sturzänderung der Fahrzeugräder zur Folge.
Der Querträger ist jedoch auch torsionsweich ausgelegt. Er übernimmt
zusätzlich eine Seitenführung und die Aufgabe
eines Stabilisators. Durch die torsionsweiche Gestaltung des Querträgers
wird ein Verschränken der Längslenker gegeneinander
ermöglicht, wenn beispielsweise nur ein Fahrzeugrad ein-
oder ausfedert. Diese unterschiedlichen, an die Längslenker
und den Querträger gestellten Anforderungen haben zur Folge,
dass bei Verbundlenkerachsen diese Komponenten den Beanspruchungen
entsprechend angepasste Geometriebauteile sind und folglich bislang
nicht aus einem Einzelteil hergestellt werden können. Für
die Verbindung der einzelnen Elemente ist ein aufwändiges
und kostenintensives Schweißverfahren erforderlich. Großvolumige
Führungslager stellen bei der Verbundlenkerachse die Verbindung mit
dem Fahrzeugaufbau her. Die Karosseriestruktur muss in diesen Bereichen
mit einer sehr hohen Steifigkeit ausgelegt werden, da an ihr sämtliche
Längs-, Quer- und Hochkräfte in den Fahrzeugaufbau
eingeleitet werden. Die Verbundlenkerachse ermöglicht einen
guten Geradeauslauf des Fahrzeuges, der dadurch garantiert wird,
dass beide Längslenker ihr Fahrzeugrad in Längsrichtung
sehr starr führen. Sie schwenken bei gleichseitigem Ein-
und Ausfedern mit dem Querträger wie ein horizontales Pendel
um die Anlenkpunkte des Querträgers am Fahrzeugboden, ohne
dass sich die Radspur ändert. Bei wechselseitigem Einfedern
verdreht sich der Querträger und gleicht Höhendifferenzen
zwischen den beiden Längslenkern aus. Beide Räder
können somit nahezu unabhängig voneinander einfedern
und behalten dabei vollständigen Bodenkontakt. Verbundlenkerachsen
haben sich insbesondere für frontgetriebene Fahrzeuge als
Hinterachsen durchgesetzt. Wesentliche Vorteile der Verbundlenkerachse
sind ihre hohe Haftung in Kurven, ihre guten Handlingeigenschaften und
ein berechenbares Fahrverhalten auch bei Vollladung des Kraftfahrzeuges.
Neben Kostenvorteilen bringen Verbundlenkerachsen ferner eine erhebliche Bauraumeinsparung
mit sich. Nachteile weisen Verbundlenkerachsen allerdings bei Querkrafteinflüssen auf
die Fahrzeugräder auf. Durch diese Quer- oder Seitenkräfte
bildet sich eine Momentenkomponente aus, die zu einem Übersteuern
der Hinterachse führen kann. Hierbei handelt es sich um
ein unerwünschtes elastisches Eigenlenkverhalten.
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Aus
der
DE 10 2006
035 195 A1 ist beispielsweise eine Verbundlenkerachse für
Kraftfahrzeuge bekannt, wie sie an Hinterradaufhängungen
zum Einsatz kommt. In Fahrtrichtung betrachtet sind dabei auf jeder
Seite des Fahrzeugs eine Blattfeder sowie ein Längslenker
vorhanden. Die Längslenker sind zudem über einen
torsionsweichen Querträger miteinander verbunden, während
die Längslenker torsionssteif ausgeführt sind.
Bei der genannten Lösung wird versucht, das Übersteuerungsverhalten
der Verbundlenkerachse durch den Einsatz einer Blattfeder je Fahrzeugseite
zu vermeiden. Das in Fahrtrichtung betrachtet vordere Ende der Blattfeder
ist dabei fest mit dem korrespondierenden Längslenker verbunden,
das hintere Ende der Blattfeder wird am Fahrzeugaufbau befestigt,
wozu im vorliegenden Fall ein Querkräfte aufnehmendes und
dabei eine Bewegung der Blattfeder in Fahrzeuglängsrichtung
gestattendes Anlenkelement dient. Auf diese Weise wird erreicht, dass
sich der Längslenker bei einer auf das Fahrzeugrad einwirkenden
Seiten- oder Querkraft nicht zur Fahrzeugmitte hin verschieben kann.
Folglich muss bei dieser Lösung auch das hintere Lager
der Blattfeder in der Lage sein, Kräfte in Richtung Fahrzeugmitte,
also Quer- oder Seitenkräfte, aufzunehmen. Hierbei wirkt
die Blattfeder wie ein verlängerter Hebelarm.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundlenkerachse bereitzustellen,
die einfach aufgebaut und damit kostengünstig herzustellen
ist.
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Diese
Aufgabenstellung wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
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Wenn
vorstehend oder nachfolgend von einem Fahrzeug die Rede ist, so
kann damit sowohl ein mit einem Antrieb ausgestattetes Kraftfahrzeug,
als auch beispielsweise ein nicht angetriebener Anhänger
gemeint sein, an dem eine Verbundlenkerachse vorhanden ist.
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Eine
Verbundlenkerachse einer Hinterradaufhängung in einem Fahrzeug,
die in Fahrtrichtung betrachtet eine Blattfeder und einen Längslenker
je Fahrzeugseite, sowie einen die Längslenker miteinander
verbindenden Querträger aufweist, wurde erfindungsgemäß dahingehend
weitergebildet, dass der insgesamt U-förmige Querträger
je Fahrzeugseite einen in Fahrtrichtung ausgerichteten Trägerarm aufweist,
so dass die Trägerarme zusammen mit den kraftschlüssig
daran befestigten Blattfedern die Längslenker bilden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Lösung erfüllen die
Blattfedern mehrere Funktionen im Rahmen der Verbundlenkerachse.
So erbringen sie zum einen ihre ursprüngliche Aufgabe,
nämlich den Fahrzeugaufbau gegenüber den Rädern
abzufedern. Darüber hinaus ermöglichen die eingesetzten
Blattfedern eine Radführung sowie eine Längslenkerfunktion.
Dieses völlig neue Achskonzept weist damit einen sehr einfachen
Aufbau auf und ist folglich kostengünstig herstellbar.
Zudem werden im Vergleich mit bekannten Achskonzepten diverse Bauteile
eingespart, so dass sich auch das Gewicht einer Verbundlenkerachse nach
der Erfindung reduziert. Dies wiederum hat positiven Einfluss auf
das Gesamtgewicht des Fahrzeugs. Mit der vorliegenden Verbundlenkerachse
ergibt sich ein Achskonzept, welches einzelne Eigenschaften sowohl
einer Starrachse als auch einer Verbundlenkerachse aufweist.
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Entsprechend
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Trägerarme umgeformte Enden des Querträgers sind.
Durch die Kopplung der Trägerarme mit den Blattfedern bilden die
Trägerarme zusammen mit den Blattfedern die Längslenker,
wobei die Trägerarme als Teil der Längslenker
und der Querträger als einstückiges Bauteil hergestellt
sind. Die separate Herstellung der Längslenker und des
Querträgers kann bei der erfindungsgemäßen
Lösung folglich entfallen. Darüber hinaus ist
es nicht mehr notwendig, die einzelnen Elemente aufwendig miteinander
zu verbinden. Das bisher notwendige zeit- und arbeitsintensive Schweißen,
kann hierfür vollständig entfallen. Je nach Auslegung
und Länge der umgeformten Enden des Querträgers,
welche die Trägerarme bilden, können diese beim
Einfedern auch die Progression der Federn positiv beeinflussen.
Insofern hätten auch die Trägerarme bei einer
erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse eine Doppelfunktion
und ergänzen sich in positiver Weise mit den vorhandenen
Blattfedern.
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Eine
bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin,
dass jede Blattfeder zwei Lageraugen und einen sich zwischen den
Lageraugen erstreckenden Federkörper aufweist und die Befestigungsstelle
zwischen Blattfeder und korrespondierendem Trägerarm im
Bereich des Federkörpers liegt. Mit anderen Worten werden
die kraftschlüssig an den Trägerarmen befestigten
Blattfedern im Bereich des Federkörpers montiert. Dies
hat einen Abstand zu den Lageraugen der Blattfedern zur Folge. Somit
kann der Hebelarm zwischen der Befestigungsstelle der Blattfeder
und dem vorderen beziehungsweise hinteren Lagerauge den Belastungen entsprechend
ausgelegt werden, so dass damit eine Optimierung der Radführung
erreicht werden kann.
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Bevorzugt
wird entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung an jedem Trägerarm
ein Radträger angebracht. Dieser dient der Aufnahme eines Fahrzeugrades
in an sich bekannter Weise.
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Die
Anbringung der Blattfeder an den Trägerarmen erfolgt in
einem Bereich, der torsionssteif sein muss. Aus diesem Grund wird
vorgeschlagen, dass die Blattfeder mit Bügelschellen an
dem Trägerarm befestigt ist. Somit kann in positiver Weise
erreicht werden, dass die torsionskritischen Bereiche der Blattfeder
verstärkt werden. Zudem ist mit den Bügelschellen
eine lösbare Verbindung gegeben, die bei Wartungs- oder
Reparaturarbeiten die Möglichkeit bietet, einzelne Bauteile
der Verbundlenkerachse auszutauschen oder zu reparieren. In einem
solchen Fall muss nicht die gesamte Verbundlenkerachse gewechselt
werden, sondern es können nur die defekten oder dem Verschleiß unterliegenden
Bauteile ausgetauscht werden. Bevorzugt werden je Fahrzeugradseite
mindestens zwei Bügelschellen vorgesehen.
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Zur
Optimierung der Radführung ist erfindungsgemäß der
Querträger torsionsweich ausgelegt und sind die Längslenker
jeweils torsionssteif. Darüber hinaus ist es von Vorteil,
wenn die bezogen auf die Fahrtrichtung hinteren Lager zur Aufnahme der
Lageraugen zu einer aus einem Querkrafteinfluss auf ein Fahrzeugrad
resultierenden Torsionskraftaufnahme geeignete Elastomerlager sind.
Auf diese Weise kann die Gefahr reduziert werden, dass sich Torsionskräfte
unmittelbar im Bereich der Fahrzeugräder auf die Trägerarme
auswirken.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel
stellt keine Einschränkung auf die dargestellte Variante
dar, sondern dient lediglich der Erläuterung der Erfindung.
Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen
zu können, ist die Figur nur eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung,
bei der auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile
oder Elemente verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass
derartige Bauteile oder Elemente bei einer erfindungsgemäßen
Lösung nicht vorhanden sind.
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In
der Figur ist eine Verbundlenkerachse ohne Fahrzeugaufbau oder an
der Verbundlenkerachse befestigte Fahrzeugräder gezeigt.
Die Verbundlenkerachse weist zunächst zwei Blattfedern 1 und 2 auf,
die jeweils in Fahrtrichtung 6 des mit der Verbundlenkerachse
ausgestatteten Fahrzeuges beidseitig angeordnet sind. Die Blattfeder 1 weist
ein vorderes Lagerauge 9 und ein hinteres Lagerauge 10 und
die Blattfeder 2 ein vorderes Lagerauge 11 und ein
hinteres Lagerauge 12 auf. Zumindest die hinteren Lageraugen 10 und 12 sind
dabei in der Lage, Torsionskräfte aufzunehmen. Die Blattfedern 1 und 2 sind
mit je einem Trägerarm 7 beziehungsweise 8 verbunden.
Zur Verbindung der Trägerarme 7 und 8 mit
den Blattfedern 1 und 2 dienen Bügelschellen 15 beziehungsweise 16.
Somit ist zwischen den Blattfedern 1 und 2 und
den Trägerarmen 7 und 8 jeweils eine
lösbare Verbindung gegeben. Endseitig ist an jedem der
Trägerarme 7 und 8 je ein Radträger 13 beziehungsweise 14 befestigt.
Jeder der Radträger 13, 14 dient zur
Befestigung eines Fahrzeugrades. Die Trägerarme 7 und 8 sind
im vorliegenden Beispiel einstückiger Bestandteil des Querträgers 5 und
wurden durch eine Umformung in einem Winkel von etwa 90° aus
dem Querträger 5 erzeugt, sodass der Querträger 5 insgesamt
U-förmig gestaltet ist. Zusammen mit den Blattfedern 1 und 2 stellen
die Trägerarme 7 und 8 auf diese Weise
die Längslenker 3 und 4 der Verbundlenkerachse
dar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blattfeder
- 2
- Blattfeder
- 3
- Längslenker
- 4
- Längslenker
- 5
- Querträger
- 6
- Fahrtrichtung
- 7
- Trägerarm
- 8
- Trägerarm
- 9
- Lagerauge
- 10
- Lagerauge
- 11
- Lagerauge
- 12
- Lagerauge
- 13
- Radträger
- 14
- Radträger
- 15
- Bügelschelle
- 16
- Bügelschelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006035195
A1 [0003]
