DE102009043855A1

DE102009043855A1 - Verbundlenkerachse

Info

Publication number: DE102009043855A1
Application number: DE200910043855
Authority: DE
Inventors: Rodscha Drabon; Andreas Janzen; Wigbert Christophliemke; Peter Koczar
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-05-12
Also published as: ITGE20100094A1; FR2949383A1; IT1402493B1

Abstract

Eine Verbundlenkerachse eines Kraftfahrzeugs weist zwei durch eine Torsionsachse (1) miteinander verbundene Längslenker (2) auf, an denen jeweils ein Rad (11) gelagert ist, wobei an einem in Fahrzeuglängsrichtung (L) vorderen Ende der Längslenker (2) Lager (7) angeordnet sind, über die die Längslenker (2) an einem Fahrzeugaufbau (12) schwenkbar gelagert sind, zwei Querlenker (3), die mit einem radseitigen äußeren Ende an einem in Fahrzeuglängsrichtung hinteren Ende der Längslenker (2) angeordnet sind und mit einem inneren Ende an dem Fahrzeugaufbau (12) gelagert sind, wobei jeder der Querlenker (3) aus zwei verschwenkbar miteinander verbundenen Querlenkerstreben (4, 5) besteht, wobei ein Ende der nicht an dem Längslenker (2) angeordneten Querlenkerstrebe (5) radnah an dem Fahrzeugaufbau (12) gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Verbundlenkerachse besteht üblicherweise aus einem als Torsionsprofil ausgebildeten Querträger, der so konzipiert ist, dass er insbesondere Torsionskräfte aufnehmen kann, wie sie bei einer wechselseitigen Belastung einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges entstehen.
An dem Ende des Querträgers ist jeweils ein Längslenker angeordnet, der an einem Ende an dem Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagert ist, eine Aufnahme zur Befestigung eines Rades aufweist und an einem anderen Ende einen Querlenker zur Aufnahme von auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Seitenkräften aufweist, wie sie beispielsweise beim Durchfahren einer Kurve auftreten.
Verbundlenkerachsen zeichnen sich gegenüber Mehrlenkerachssystemen durch ein vergleichsweise niedriges Gewicht aus, verursachen bei der Einfederung des Fahrzeugaufbaus nur geringste Spur- und Sturzänderungen sowie nur minimale Spurweitenänderungen bei gleichsinnigem Einfedern des Fahrzeugaufbaus.
Nachteil solcher Verbundlenkerachsen gegenüber Mehrlenkerachssystemen ist jedoch, dass eine komfortabel ausgelegte elastische Anbindung der Längslenker an dem Fahrzeugaufbau die Querdynamik der Verbundlenkerachse nachteilig beeinflusst. So kann durch eine zu „weiche” Auslegung des den Längslenker mit dem Fahrzeugaufbau verbindenden Lagers eine zu starke Veränderung des Lenkwinkels der Verbundlenkerachse hervorgerufen werden, die zu einem Übersteuern des Kraftfahrzeugs führen kann.
Solche negativen Effekte lassen sich durch eine durch Anbringung von Querlenkern an den Längslenkern bewirkte Spurverstellung an der Hinterachse positiv beeinflussen. Lösungen dazu sind beispielsweise aus der DE 10 35 78 85 B4 und der DE 10 2006 026 961 A1 bekannt, bei denen die inneren Enden der Querlenker am Fahrzeugaufbau im Bereich einer Längsmittelachse des Fahrzeugaufbaus befestigt sind, und zwar im einen Fall direkt und im anderen Fall über einen um einen Lagerpunkt drehbar gelagerten Koppellenker.
Aus der DE 10 2006 033 755 A1 ist bekannt, die Verbundlenkerachse mit einem Wattgestänge auszustatten, das ebenfalls im Bereich einer Längsmittelachse des Fahrzeugaufbaus an dem Fahrzeugaufbau befestigt ist.
Nachteilig bei diesen Lösungen ist die mittige Verbindung der Querlenker an dem Fahrzeugaufbau, so dass dadurch für weitere Bauteile des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eine Tankverrohrung, eine Reserveradmulde bzw. die Führung eines Abgasstranges nur ungenügend Raum zur Verfügung steht.
Darüber hinaus lassen sich besondere querdynamische Eigenschaften durch die Verwendung einer aktiven Spurverstellung erzielen. Solche aktuatorischen Spurverstellungen sind jedoch mit hohen Systemkosten verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbundlenkerachse bereitzustellen, mit der auf kostengünstige Weise eine fahrdynamische Aufwertung bei gleichzeitiger Erhöhung des Fahrkomforts erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbundlenkerachse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß besteht hier der Querlenker aus zwei an einem jeweiligen radfernen Ende verschwenkbar miteinander verbundenen Querlenkerstreben, wobei ein Ende der nicht an dem Längslenker angeordneten Querlenkerstrebe radnah an dem Fahrzeugaufbau gelagert ist. Durch eine solche konstruktive Ausbildung der Querlenker können diese einen Großteil der bei einer Kurvenfahrt eingeleiteten Seitenkräfte aufnehmen, ohne eine mittige Verbindung an den Fahrzeugaufbau zu benötigen, so dass dadurch für weitere Bauteile des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eine Tankverrohrung, eine Reserveradmulde bzw. die Führung eines Abgasstranges mehr Raum zur Verfügung steht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind im Bereich einer Schwenkverbindung der Querlenkerstreben Versteifungselemente zur Begrenzung der Bewegung der Querlenkerstreben quer zur Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen. Solche Versteifungselemente gewährleisten eine stabile Kurvenführung.
In einer Ausführungsvariante ist das Versteifungselement als zum Fahrzeugaufbau hin ausgerichtete Abstandshalter ausgebildet, welcher ab einem bestimmten Einfederungsmaß die Bewegung der Querstreben blockiert und damit in kostengünstiger Weise für ein Versteifung der Querlenkerstreben sorgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist das Versteifungselement elastisch ausgebildet, wodurch ein bestimmtes Maß an Querbewegung der Querlenker zugelassen wird, so dass die notwendige Spurverstellung der an den Längslenkern angeordneten Kraftfahrzeugräder zur Optimierung der Querdynamik erzielt werden kann.
Da die derart bewirkte Spurverstellung der Kraftfahrzeugräder nur bei wechselseitigem Einfedern, sprich bei einer Kurvenfahrt und nicht beladungsabhängig passiert, finden im Fahrbetrieb bei Geradeausfahrt keine rollwiderstandsrelevanten Vorspuränderungen statt. Somit ergeben sich minimale CO₂-Emissionen des Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse,
2 eine schematische Ansicht der Verbundlenkerachse aus 1 von hinten,
3 eine schematische Draufsicht auf die Verbundlenkerachse aus 1 von oben,
4 eine schematische Darstellung eines Einfederungsvorgangs eines Fahrzeugaufbaus und
5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante der Verbundlenkerachse von hinten,
In den 1 bis 3 ist eine Verbundlenkerachse eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Diese weist einen als Torsionsprofil, insbesondere als Torsionsrohr ausgebildeten Querträger 1 auf, an dessen Enden jeweils Längslenker 2 angeordnet sind. An den in Fahrzeuglängsrichtung L vorderen Enden der Längslenker 2 sind Lager 7 angeordnet, mit denen die Verbundlenkerachse schwenkbar an dem Fahrzeugaufbau 12 befestigt ist. Die Lager 7 sind dabei bevorzugt als Gummi-Metall-Lager ausgeführt. An den hinteren Enden der Längslenker 2 sind seitlich nach außen stehend Radträger 6 zur Lagerung von in 4 schematisch gezeigten Fahrzeugrädern 11 angebracht.
Des weiteren sind an den hinteren Enden der Längslenker 2 stirnseitig Querlenker 3 angebracht. Die Querlenker 3 sind von den Lagern 7 aus betrachtet hinter der Radmitte des jeweiligen Fahrzeugrades 11 angeordnet. Bevorzugt sind die Querlenker 3 außerdem vom Fahrzeugaufbau 12 aus betrachtet unterhalb der Radmitte der Fahrzeugräder 11 angeordnet. Die Radträger 6 sind hier als Radplatten mit zylindrischen Bohrungen ausgebildet. Die Querlenker 3 sind mit einem radseitigen äußeren Ende an dem Längslenker 2 angebracht, in der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsvariante über einen von der hinteren Stirnseite des Längslenkers 2 abstehenden Zapfen 10.
Um eine Befestigung des Querlenkers 3 in der Fahrzeugmitte zu vermeiden, sind die Querlenker 3 aus zwei an einem jeweiligen radfernen Ende verschwenkbar miteinander verbundenen Querlenkerstreben 4, 5 zusammengesetzt, wobei die nicht mit dem Längslenker verbundene Querlenkerstrebe 5 radnah an dem Fahrzeugaufbau 12 gelagert ist.
Im Bereich des Gelenks 9, über das die beiden Querlenkerstreben 4, 5 miteinander verbunden sind, ist in dem in den 1–3 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Versteifungselement 8 zur Begrenzung einer Bewegung der Querlenkerstreben 4, 5 quer zur Fahrzeuglängsrichtung L vorgesehen. Das Versteifungselement 8 ist dabei als zum Fahrzeugaufbau 12 hin ausgerichteter Abstandshalter ausgebildet. Dieser kann, wie in den 1–3 gezeigt, an der Querlenkerstrebe 3 angebracht sein oder, wie in 4 gezeigt, an dem Fahrzeugsaufbau 12 befestigt sein. Eine Ausbildung einer Aufnahmeschale an dem Querlenker 3 zur Aufnahme des an dem Fahrzeugaufbau 12 befestigten Versteifungselementes 8 ist ebenfalls denkbar.
In einer weiteren, in 5 gezeigten Ausführungsvariante sind die beiden Querlenkerstreben 4, 5 scherenartig überkreuzt miteinander verbunden, wobei das Versteifungselement 8 an einem radfernen Ende der Querlenkerstrebe 3 jenseits des Gelenks 9 angebracht ist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist dieses Versteifungselement 8 elastisch ausgebildet, beispielsweise in Form eines Gummielements, um eine definierte Querbewegung der Querlenker 3 zu ermöglichen und damit eine erwünschte Spurverstellung erzielen zu können.
Durch den Einsatz eines derart ausgebildeten Querlenkers 3 und der damit einhergehenden Querabstützung der Verbundlenkerachse kann das Lager 7 elastischer und damit für einen Insassen des mit einer solchen Verbundlenkerachse ausgestatteten Kraftfahrzeugs komfortabler ausgebildet sein, ohne die positiven Querdynamikeigenschaften der Verbundlenkerachse zu beeinträchtigen.
4 zeigt schematisch, wie sich die Verbundlenkerachse der 1–3 bei Einwirkung einer seitlichen Kraft F_Z verhält. Eine solche Seitenkraft F_Z tritt beispielsweise als Zentrifugalkraft bei einer Kurvenfahrt nach links auf, bei der, wie in 4 gezeigt, das rechte kurvenäußere Rad 11 und das diesem zugeordnete Federelement 15 mit der entsprechenden Gegenkraft F_G belastet und das linke kurveninnere Rad 11 und das diesem zugeordnete Federelement 15 entlastet wird. Infolge der Kurvenfahrt neigt sich der Fahrzeugaufbau um einen Winkel α im Uhrzeigersinn. Die an dem Fahrzeugaufbau 12 an einen Anbindungspunkt 14 befestigte obere Querstrebe 5 wird dabei so weit an die untere Querlenkerstrebe 4 heran gedrückt, bis das in diesem Ausführungsbeispiel an dem Fahrzeugaufbau 12 befestigte Versteifungselement 8 die obere Querlenkerstrebe 5 berührt, wodurch der Querlenker 3 in Fahrzeugquerrichtung versteift und die gewünschte Spuränderung eingeleitet wird.
Bezugszeichenliste

1: Querträger
2: Längslenker
3: Querlenker
4: Querlenkerstrebe
5: Querlenkerstrebe
6: Radträger
7: Lager
8: Versteifungselement
9: Gelenk
10: Zapfen
11: Fahrzeugräder
12: Fahrzeugaufbau
14: Anbindungspunkt
15: Feder
L: Fahrzeuglängsrichtung
FZ: Kraft
FG: Gegenkraft
α: Wankwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10357885 B4 [0006]
DE 102006026961 A1 [0006]
DE 102006033755 A1 [0007]

Claims

Verbundlenkerachse eines Kraftfahrzeugs, aufweisend – zwei durch eine Torsionsachse (1) miteinander verbundene Längslenker (2), an denen jeweils ein Rad (11) gelagert ist, – wobei an einem in Fahrzeuglängsrichtung (L) vorderen Ende der Längslenker (2) Lager (7) angeordnet sind, über die die Längslenker (2) an einem Fahrzeugaufbau (12) schwenkbar gelagert sind, – zwei Querlenker (3), die mit einem radseitigen äußeren Ende an einem in Fahrzeuglängsrichtung hinteren Ende der Längslenker (2) angeordnet sind und mit einem inneren Ende an dem Fahrzeugaufbau (12) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass – jeder der Querlenker (3) aus zwei verschwenkbar miteinander verbundenen Querlenkerstreben (4, 5) besteht, wobei ein Ende der nicht an dem Längslenker (2) angeordneten Querlenkerstrebe (5) radnah an dem Fahrzeugaufbau (12) gelagert ist.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querlenkerstreben (4, 5) an ihren radfernen Enden verschwenkbar miteinander verbunden sind.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querlenkerstreben (4, 5) scherenartig miteinander verbunden sind.
Verbundlenkerachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Querlenker (3) von dem jeweiligen Lager (7) aus betrachtet hinter der Radmitte eines Fahrzeugrades (11) angeordnet ist, das an dem jeweiligen Längslenker (2) über einen an diesem angeordneten Radträger (6) aufgehängt ist.
Verbundlenkerachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Querlenker (3) unterhalb der Radmitte des jeweiligen Fahrzeugrades (11) angeordnet ist.
Verbundlenkerachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Querlenkerstreben (3) ein Versteifungselement (8) zur Begrenzung einer Bewegung der Querlenkerstreben (3) quer zur Fahrzeuglängsrichtung (L) vorgesehen ist.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (8) als zwischen den Querlenkerstreben (3) und dem Fahrzeugaufbau (12) angeordneter Abstandshalter ausgebildet ist.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (8) elastisch ausgebildet ist.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (8) als Gummielement ausgebildet ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (8) im Bereich eines radfernen Endes der an dem Längslenker (2) angeordneten Querlenkerstrebe (4) angeordnet ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (8) am Fahrzeugaufbau (12) angeordnet ist.