DE102010003332A1

DE102010003332A1 - Aktive Hinterradaufhängung

Info

Publication number: DE102010003332A1
Application number: DE102010003332A
Authority: DE
Inventors: Ralf Hintzen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-27
Also published as: CN102198781A; CN102198781B; DE102010003332B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aktive Hinterradaufhängung (1), welche einen unteren Querlenker (2) und einen Radträger (3) aufweist. Dies Hinterradaufhängung (1) ist dadurch gekennzeichnet dass an dem unteren Querlenker (2) ein längenveränderlicher Aktuator (19) angeordnet ist, welcher einerseits an dem unteren Querlenker (2) und andererseits an dem Radträger (3) festgelegt ist, so dass der Radträger (3) über den Aktuator (19) gegen Drehung um die y-Achse abgestützt ist und, so dass der Aktuator (19) über seine jeweilige Längenveränderung einen Lenkwinkel, bzw. eine Spureinstellung am Radträger (3) bewirkt

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinterradaufhängung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welche einen Radträger und einen unteren Querlenker aufweist.
Konventionelle Hinterradaufhängungen, bzw. Intergrallenkeraufhängungen bestehen bevorzugt aus drei Lenkeranordnungen, nämlich dem unteren Querlenker, dem oberen Querlenker und der Spurstange, wobei noch andere Komponenten vorgesehen sein können. Der untere Querlenker kann über zwei innere Anbindungen mit einem Hilfsrahmen bzw. mit dem Fahrzeugaufbau und über zwei äußere Anbindungen mit dem Radträger verbunden sein. Die Bezeichnungen „innere” und „äußere” bezieht sich dabei auf eine Fahrzeuglängsachse, wobei die inneren Anbindungspunkte näher an der Fahrzeuglängsachse angeordnet sind als die äußeren. Aufgrund dieser vier Anbindungspunktspunkte ist der Spurfreiheitsgrad eingeschränkt. Diese Art Hinterradaufhängung bzw. Hinterradachse erfordert, dass einer der beiden Radträgeranbindungen entweder mittels eines Integrallenkers oder mittels einer geeigneten Lagerung befreit wird, um so eine Spurverstellung bei Aufrechterhaltung der Nachlaufeigenschaften erreichen zu können. Allerdings muß hierfür zusätzlich noch die Spurstange vorgesehen werden, welche unter kinematischer Optimierung die korrekte bzw. gewünschte Radausrichtung bei der Radbewegung und unter Einfluß von Quer- und Längskräften zur Verfügung stellt.
Die DE 10 2007 024 755 A1 beispielsweise beschreibt eine Hinterradaufhängung mit dem oberen Querlenker, dem unteren Querlenker, dem Integrallenker und der Spurstange mit der Möglichkeit zur Verstellung von Rad-Sturz und rad-Spurwinkel des durch die Lenker geführten Rades. Dabei ist der obere Querlenker als aktiver, oberer Querlenker ausgeführt, welcher einen Aktuator aufweist. Der obere Querlenker kann zweigeteilt ausgeführt sein, wobei der Aktuator zwischen dessen Hälften angeordnet ist. Weiter kann gemäß der DE 10 2007 024 755 A1 auch eine Lenkerfußpunktverstellung vorgesehen sein, bei welcher der Aktuator zwischen der Anbindung des oberen Querlenkers und dem Hinterachsträger angeordnet ist, wobei der Aktuator in dem Hinterachsträger integriert ist. Zudem ist gemäß der DE 10 2007 024 755 A1 vorgesehen, dass auch der Spurlenker mit einem Aktuator versehen werden kann, wobei der Aktuator wiederum zwischen zwei Hälften des Spurlenkers oder zum Bewirken einer Fußpunktverstellung an dem aufbauseitigen Anbindungspunktes des Spurlenkers angeordnet sein kann. Durch die Kombination zweier aktiver Lenker (oberer Querlenker, Spurlenker) am Rad soll es möglich sein, einen gewählten aktiv gestellten Sturzwinkel mit einem aktiv gestellten Vorspurwinkel in den Grenzen der zur Verfügung stehenden Verstellbereiche frei zu kombinieren.
Würde der untere Querlenker beispielsweise H-förmig (oder als Rechteck vorstellbar) ausgeführt, und mit zwei Befestigungen bzw. Anbindungen sowohl innen am Hilfsrahmen oder Fahrzeugaufbau als auch außen mit dem Radträger verbunden sein, können die Hinterräder nicht in ihrer Spureinstellung verändert werden. Dies würde erhebliche Probleme bezüglich der Stabilität des Fahrzeuges bewirken, oder führt zu ungewollten Eigenlenksituationen der Hinterachse beim Einfedern, Rollen oder Bremsen. Von daher wurden die Integrallenkerachsen (basierend auf der H-Lenker Entwicklung) in verschiedenen Ausführungen entwickelt, wobei entweder der zusätzliche Integrallenker oder eine spezielle Lagerung, welche die gleiche Funktion wie der Integrallenker hat, eingesetzt werden. Die Funktion des Integrallenkers bzw. der speziellen Lagerung ist darin zu sehen, dem Radträger eine Rotation um die z-Achse (Spurein- bzw. -verstellung) zu ermöglichen, gleichzeitig aber eine Rotation um die y-Achse abzustützen. Allen diesen Ausführungen ist aber gemein, dass der zusätzliche Spurlenker erforderlich ist, um die Rotation des Radträgers um die z-Achse (Spurein- bzw. -verstellung) zu kontrollieren.
Insofern sind Hinterradaufhängungen bekannt, welche zusätzliche Komponenten wie Spurlenker und Integrallenker aufweisen. Die beiden erforderlichen Bauteile bzw. Komponenten Spurlenker und Integrallenker beaufschlagen die Hinterradaufhängung jedoch mit zusätzlichem Gewicht und benötigen zusätzlichen Montageraum, welcher sehr beschränkt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hinterradaufhängung der Eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass diese z. B. in ihrem Gewicht und in ihrem erforderlichen Einbauraum reduziert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Hinterradaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei an dem unteren Querlenker ein längenveränderlicher Aktuator angeordnet ist, welcher einerseits mit dem unteren Querlenker und andererseits mit dem Radträger verbunden ist, so dass der Radträger über den Aktuator gegen Drehung um die y-Achse abgestützt ist und, so dass der Aktuator über seine jeweilige Längenveränderung einen Lenkwinkel, bzw. eine Spureinstellung am Radträger bewirkt.
Wie oben bereits zum Stand der Technik erwähnt, ist allen bekannten Ausführungen von Integrallenkerachsen gemein, dass der zusätzliche Spurlenker erforderlich ist. um die Rotation des Radträgers um die z-Achse (Spurein- bzw. -verstellung) zu kontrollieren.
Hier setzt die Erfindung an, indem der Aktuator an dem unteren Querlenker angeordnet wird, und gleichzeitig mit dem Radträger verbunden ist, so dass ein längenveränderlicher Anbindungspunkt erreicht wird, welcher das Rad lenken bzw. die Spur einstellen kann. Vorteilhaft kann der ursprüngliche Spurlenker und der ursprüngliche Intergrallenker mittels des Aktuators ersetzt werden. Mit anderen Worten übernimmt der Aktuator die Funktion des Spurlenkers und des Integrallenkers, wobei der Radträger noch mit einem oberen Querlenker (Sturz-Lenker) und über einen einzigen äußeren Anbindungspunkt mit dem unteren, aktiven Querlenker in Verbindung steht.
Vorteilhaft kann. der Aktuator in dem unteren Querlenker integriert sein, welcher entsprechend zumindest abschnittsweise als Hohlkörper ausgeführt ist. So kann der Aktuator zumindest bereichsweise von dem unteren Querlenker eingehaust sein, also quasi in der Schale es unteren Querlenkers aufgenommen sein, wodurch der Aktuator vorteilhaft gegen schädliche Einflüsse wie z. B. Staub und/oder Wasser und/oder Salz usw. geschützt ist.
In zweckmäßiger Ausgestaltung weist der Aktuator ein starres Element und ein damit verbundenes, relativ zum starren Element bewegliches Verstellelement auf. In bevorzugter Ausgestaltung ist das starre Element an dem unteren Querlenker, bzw. innerhalb seiner Schale festgelegt, wobei das bewegliche Verstellelement mit seinem Wirkende bzw. Anbindungsende aus dem unteren Querlenker herausragt und mit dem Radträger verbunden ist.
In weiter bevorzugter Ausführung kann der Aktuator beispielhaft als Spindeltrieb ausgeführt sein, dessen Spindelstange das bewegliche Verstellelement bildet. Selbstverständlich sind auch Aktuatoren denkbar, welche von der Ausgestaltung als Spindeltrieb abweichen. Denkbar ist eine Ausgestaltung des Aktuators als Zahnstangenantrieb. Wesentlich ist, dass eine der Komponenten des Aktuators mit dem Radträger verbunden ist, wobei die andere Komponente mit dem unteren Querlenker verbunden ist, so dass ein Abstand des Anbindungspunktes des Radträgers zum unteren Querlenker über den Aktuator zum inneren Anbindungspunkt des unteren Querlenkers mit dem Hilfsrahmen bzw. mit dem Fahrzeugaufbau längenveränderbar, also einstellbar ist.
Mit der Erfindung kann der untere Querlenker in der Ausführung als einfacher H-Lenker ausgebildet sein.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung eine aktive Hinterradaufhängung zur Verfügung gestellt, bei welcher ausgehend von einer Integrallenkeraufhängung bzw. -achse, auf den Integrallenker und auch auf den Spurlenker bzw. auf einen aktiven Spurlenker verzichtet werden kann. Dabei ist der untere Querlenker, wie bekannt, mit seinen inneren Anbindungspunkten mit dem Hilfsrahmen bzw. dem Fahrzeugaufbau verbunden, und weist zwei Anbindungspunkte zum Radträger auf, wovon einer mittels des Aktuators in seiner Querrichtung veränderlich ist, um eine Spureinstellung zu erreichen. Die Spureinstellung kann dabei in geeigneter Weise elektronisch erfolgen, wobei entsprechende Steuersignale, z. B. bezüglich des Fahrzeugstabilitätsstatus in bekannter Weise generiert werden, aber an den in dem unteren Querlenker integrierten Aktuator geleitet werden. Ersichtlich ist zu den bereits genannten Vorteilen bezüglich reduziertem Gewicht und Montageraum auch eine verbesserte Einstellbarkeit, da Abstimmungsprobleme entfallen, da ein Spurlenker, bzw. ein aktiver Spurlenker und der Intergrallenker durch den (Lenk)Aktuator ersetzt sind. Auch der Hilfsrahmen kann in seiner Ausgestaltung angepaßt werden, da wegen des Wegfalls des Spurlenkers, eine geringere Last auf den hinteren Hilfsrahmen wirkt. Auch kann selbstverständlich auf eine entsprechende Lageranordnung an dem Hilfsrahmen für den entfallenen Spurlenker verzichtet werden. Durch eine Feedforward-Steuerung des (Lenk)Aktuators kann die Hinterradachse zudem Eigenschaften einer passiven Hinterradaufhängung simulieren.
1 zeigt eine Hinterradaufhängung nach dem Stand der Technik. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung bezüglich der 2 offenbart. Es zeigt
2 eine Hinterradaufhängung nach der Erfindung in einer prinzipiellen, perspektivischen Ansicht.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine Hinterradaufhängung 1 nach dem Stand der Technik, welche einen unteren Querlenker 2 und einen Radträger 3 aufweist. Weitere Komponenten der Hinterradaufhängung 1, wie z. B. ein Stabilisator, ein Dämpferbein und ein oberer Querlenker sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Der obere Querlenker kann an dem Anbindungspunkt 4 an dem Radträger 3 angelenkt sein.
Der untere Querträger 2 ist beispielhaft als H-Lenker 2 ausgeführt, welcher über zwei innere Anbindungspunkte 6, 7 mit einem Hilfsrahmen (nicht dargestellt) oder einem Fahrzeugaufbau (nicht dargestellt) verbunden ist. An einem in der Zeichnungsebene oberen Arm 8 des unteren Querlenkers 2 ist der innere Anbindungspunkt 6 angeordnet, wobei dazu gegenüberliegend, im Bereich des Radträgers 3 ein Integrallenker 9 mit dem unteren Querlenker 2 verbunden ist. Der Arm 8 erstreckt sich bis zur Basis 11 des Radträgers 3. Der Integrallenker 9 erstreckt sich in Hochrichtung gesehen quasi parallel verlaufend zu der Basis 11 des Radträgers 3 in Richtung zum Anschlagelement 12 für den oberen Querlenker. Der Integrallenker 9 ist in geeigneten Lagern sowohl an dem Arm 8 als auch an dem Radträger 3 angeschlagen, was insoweit bekannt ist.
Der Radträger 3 ist über eine äußere Lagereinheit 13 mit dem unteren Querlenker 2 verbunden. Die Lagereinheit 13 lagert einen ersten Schenkel 14 des Radträgers 3 an dem unteren Querlenker 2. An einem zum Schenkel 14 parallel verlaufenden Parallelschenkel 16 ist ein Spurlenker 17 gelagert, welcher sich von dem Parallelschenkel 16 in Richtung zum nicht dargestellten Hilfsrahmen erstreckt. In 1 ist mittels des Lagers 18 eine Verbindung des Spurlenkers 17 mit dem nicht dargestellten Hilfsrahmen bzw. dem Fahrzeugaufbau angedeutet.
Ersichtlich ist, dass die in 1 dargestellte Hinterradaufhängung 1 mittels der zusätzlichen Komponenten Spurlenker 17 und Integrallenker 9 in ihrem Gewicht reduzierbar ist, wenn die beiden Komponenten 9 bzw. 17 ersetzt werden könnten.
Hier setzt die Erfindung an, bei welcher unter anderem der Vorteil einer gewichtsreduzierten Hinterradaufhängung 1 erreicht wird, wobei gleichzeitig eine aktive Hinterradaufhängung 1 zur Verfügung gestellt wird.
Hierzu ist, wie 2 zeigt, erfindungsgemäß ein längenveränderlicher Aktuator 19 vorgesehen, welcher einerseits an dem unteren Querlenker 2 und andererseits an dem radträger 3 festgelegt ist, so dass der Radträger 3 über den Aktuator 19 gegen Drehung um die y-Achse abgestützt ist und, so dass der Aktuator 19 über seine jeweilige Längenveränderung einen Lenkwinkel, bzw. eine Spureinstellung am Radträger 3 bewirkt.
Der Aktuator 19 ist in dem unteren Querträger 2, bevorzugt in dessen Arm 8 integriert, also quasi eingehaust. Der Arm 8 ist in der gewählten Darstellung bereichsweise weg geschnitten, um deutlich erkennen zu können, wie der längenveränderliche Aktuator 19 in der Schale 21 des unteren Querlenkers 2 bzw. in der Schale des Arms 8 aufgenommen ist. Der Arm 8 kann sich, wie zu 1 beschrieben, bis zur Basis 11 des Radträgers 3 erstrecken, bzw. bis kurz vor den Radträger 3 geführt sein.
Der längenveränderliche Aktuator 19 ist beispielhaft als Spindeltrieb ausgeführt, welcher mit seinem, relativ zum unteren Querlenker 2 starren bzw. in Längsrichtung festgelegten Bauteil 22 mit dem unteren Querlenker 2 bzw. in diesem festgelegt ist. Sein relativ dazu bewegliches Verstellelement 23 ist mit dessen Wirkende 24 mit dem Radträger 3 verbunden. Beispielhaft ist das Wirkende 24 in einem Übergang der Basis 11 zum Parallelschenkel 16 bzw. oberhalb des Parallelschenkels 16 an der Basis 11 gelagert. Vorteilhaft kann mit der Erfindung auf den Parallelschenkel 16, welcher bisher notwendig war, um den Spurlenker am Querlenker vorbeizuführen, ebenfalls verzichtet werden, da der Spurlenker nicht mehr daran befestigt werden muß. Der Radträger kann somit gewichtsreduziert werden.
Mit dem Anbindungspunkt 6 ist der untere Querlenker 3 mit dem Hilfsrahmen bzw. dem Fahrzeugaufbau verbunden. Ein Abstand des Anbindungspunktes 6 zum Anbindungspunkt 26 des Wirkendes 24 mit dem Radträger 3 ist mittels des Doppelpfeils 27 dargestellt. Erkennbar ist, dass der Abstand der beiden Punkte 6 und 26 einstellbar, je nach dem, in welche Richtung der längenveränderliche Aktuator 19 betätigt wird. Wird das relativ bewegliche Verstellelement 23 eingefahren, verkürzt sich der Abstand. Wird das relativ bewegliche Verstellelement 23 dagegen ausgefahren, vergrößert sich der Abstand. So kann die Spureinstellung bzw. die Spurverstellung um die Lenkachse zwischen dem Punkt 13 (Lagereinheit 13) und dem Punkt 4 in einfacher Weise den erforderlichern Bedingungen angepaßt werden. Der Punkt 4 sollte idealerweise im Unterschied zur gewählten Darstellung so positioniert sein, dass die Lenkachse zwischen dem Punkt 13 (Lagereinheit 13) und dem Punkt 4 senkrecht steht und bei Spurverstellung keine Sturzverstellung hervorruft.
Mittels des Aktuators 19 bzw. mittels des Lenkaktuators 19 können sowohl der ursprüngliche erforderliche Spurlenker als auch der ursprünglich erforderliche Integrallenker entfallen, so dass die Hinterradaufhängung nach der Erfindung diesbezüglich in ihrem Gewicht, aber auch in ihrem erforderlichen Bauraum reduziert ist.
Zum Ansteuern des längenveränderlichen Aktuators 19 kann auf bekannte Signale zurückgegriffen werden, welche in bekannter Weise erzeugt werden, um z. B. die Stabilität des Fahrzeuges während seines Betriebes zu verbessern.
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 102007024755 A1 [0003]

Claims

Hinterradaufhängung, welche einen unteren Querlenker (2) und einen Radträger (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet dass an dem unteren Querlenker (2) ein längenveränderlicher Aktuator (19) angeordnet ist, welcher einerseits an dem unteren Querlenker (2) und andererseits an dem Radträger (3) festgelegt ist, so dass der Radträger (3) über den Aktuator (19) gegen Drehung um die y-Achse abgestützt ist und, so dass der Aktuator (19) über seine jeweilige Längenveränderung einen Lenkwinkel, bzw. eine Spureinstellung am Radträger (3) bewirkt.
Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der längenveränderliche Aktuator (19) in dem unteren Querlenker (2) integriert ist.
Hinterradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der längenveränderliche Aktuator (19) in einem Arm (8) des unteren Querlenkers (2) integriert ist.
Hinterradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längenveränderliche Aktuator (19) ein starres Element (22) und eine relativ dazu bewegliches Verstellelement (23) aufweist, wobei das starre Element (22) mit dem unteren Querlenker (2) verbunden ist, und wobei das Verstellelement (23) mit seinem Wirkende (24) mit dem Radträger (3) verbunden ist.
Hinterradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längenveränderliche Aktuator (19) als Spindeltrieb ausgeführt ist.
Hinterradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längenveränderliche Aktuator (19) als Zahnstangenantrieb ausgeführt ist.