DE102011077751A1 - Wheel suspension device for steerable rear wheel of two-track vehicle, has pivot bearing that is connected via track rod joint to actuating element for both rear wheels of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung eines mittels eines Aktuators zumindest geringfügig lenkbaren Hinterrads eines zweispurigen Fahrzeugs, dessen das Rad tragendes Schwenklager durch einen sich im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckenden Längslenker sowie zwei sich überwiegend in Fahrzeug-Querrichtung erstreckende und bei Betrachtung in Fahrzeug-Längsrichtung in verschiedenen Ebenen liegende und sich in dieser Ansicht nicht schneidende Querlenker geführt ist, deren dem Schwenklager abgewandte Enden zumindest geringfügig gelenkig direkt oder indirekt mit dem Fahrzeug-Aufbau verbunden sind. Zum Stand der Technik wird neben der
In der erstgenannten Schrift ist ein Beispiel einer in der Fachwelt auch sog. Zentrallenkerachse beschrieben, die sich insbesondere bei angetriebenen Rädern durch ein günstiges kinematisches Verhalten auszeichnet und dabei vorteilhafter ist als die weiterhin bekannten sog. Schräglenkerachsen. In der zweitgenannten Schrift ist eine Möglichkeit aufgezeigt, wie ein solchermaßen geführtes Rad geringfügig gelenkt werden kann. Dabei ist der Spurwinkel dieses Rades mittels eines am fahrzeugaufbauseitigen Lager des Längslenkers geeignet angreifenden Aktuators einstellbar. Diese bekannte Anordnung benötigt nicht nur im Bereich des fahrzeugaufbauseitigen Längslenker-Lagers sondern auch in der näheren Umgebung des Längslenkers für dessen horizontale Verschwenkbarkeit (in Fahrzeug-Querrichtung) zusätzlichen Bauraum, welcher abhängig von der Gestaltung des Fahrzeug-Aufbaus in diesem Bereich möglicherweise nicht verfügbar ist. Ferner ist von Nachteil, dass an einem zweispurigen Fahrzeug zwei Aktuatoren zum Lenken der beiden Hinterräder benötigt werden, was nicht nur aufwändig, sondern auch steuerungstechnisch schwer darzustellen ist.In the first-mentioned document, an example of what is also known in the art as a so-called central link axle is described, which is characterized in particular by driven wheels by a favorable kinematic behavior and is more advantageous than the known so-called oblique link axles. In the second-mentioned document, a way is shown how such a guided wheel can be slightly steered. In this case, the toe angle of this wheel is adjustable by means of an actuator on the vehicle body-side bearing of the trailing arm suitable attacking. This known arrangement requires not only in the area of the vehicle body-side trailing arm bearing but also in the vicinity of the trailing arm for its horizontal pivoting (in the vehicle transverse direction) additional space, which may not be available depending on the design of the vehicle body in this area , Furthermore, it is disadvantageous that two actuators for steering the two rear wheels are required on a two-lane vehicle, which is not only expensive, but also difficult to represent control technology.
Vorliegend soll eine diesbezüglich verbesserte Einzelradaufhängung bzw. Fahrzeug-Achse mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen unter Beibehaltung von deren vorteilhaften grundsätzlichen kinematischen und elastokinematischen Eigenschaften sowie wesentlichen Abmessungen aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).In the present case, an improved in this respect independent suspension or vehicle axle with the features listed in the preamble of claim 1 while maintaining their advantageous basic kinematic and elastokinematischen properties and essential dimensions are shown (= object of the present invention).
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager über zwei bei Betrachtung in Fahrzeug-Längsrichtung in unterschiedlicher Höhe liegende Lager oder Gelenke derart gelenkig mit dem Längslenker verbunden ist, dass diese Lager oder Gelenke eine überwiegend vertikal verlaufende Lenkdrehachse für das Rad beschreiben, und dass jeder Querlenker über ein Gummilager oder ein zumindest einen geringen Drehfreiheitsgrad aufweisendes Gelenk am Längslenker befestigt ist, wobei weiterhin am Schwenklager eine Spurstange angelenkt ist, die über ein Spurstangen-Gelenk mit einem Stellelement des im wesentlichen zentral angeordneten und für beide Hinterräder des Fahrzeugs wirksamen Aktuators verbunden ist, welches zumindest in Draufsicht (d. h. in einer zur Fahrbahn senkrechten Projektion) zumindest annähernd auf oder sehr nahe der Momentanachse der Radaufhängung liegt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution to this problem is characterized in that the pivot bearing is connected in such a way articulated to the trailing arm via two bearings or joints lying at different heights when viewed in the vehicle longitudinal direction, that these bearings or joints describe a predominantly vertically extending steering axis of rotation for the wheel, and in that each wishbone is fastened to the trailing arm via a rubber bearing or a joint having at least a low degree of freedom of rotation, wherein a tie rod is articulated to the pivot bearing, which has a tie rod joint with an actuator of the substantially centrally arranged and effective for both rear wheels of the vehicle actuator is connected, which is at least approximately on or very close to the instantaneous axis of the suspension at least in plan view (ie in a direction perpendicular to the roadway projection). Advantageous developments are content of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist abweichend von der eingangs genannten
Es soll eine Lenkbewegung oder Verdrehbewegung jedes Hinterrads um die Lenkdrehachse vorrangig nur durch eine vom genannten Aktuator initiierte Verlagerung der diesem Rad zugeordneten Spurstange erfolgen, nicht jedoch aufgrund von im wesentlichen vertikalen Einfeder- oder Ausfeder-Bewegungen des jeweiligen Rades gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau, welche jedenfalls dann von Einfluss sind oder sein können, wenn der Aktuator zumindest im Vergleich mit den Rädern relativ starr am Fahrzeug-Aufbau befestigt ist. Da nämlich ein zentraler, für beide Hinter-Räder des Fahrzeugs wirksamer Lenk-Aktuator vorgesehen ist, kann dieser nicht solchermaßen angeordnet werden, dass er einer Einfederbewegung oder Ausfederbewegung des jeweiligen Rades folgt; vielmehr wird ein solcher zentraler Lenk-Aktuator entweder direkt am Fahrzeug-Unterboden oder an einem Hinterachsträger befestigt. Dann aber könnte sich aus einer Einfeder- oder Ausfeder-Bewegung eines Rades durch deren letztlich am Aktuator festgelegte Spurstange eine Spurwinkel-Änderung für dieses Rad einstellen, was selbstverständlich nicht gewünscht ist.There should be a steering movement or rotational movement of each rear wheel about the steering axis of rotation primarily by an actuator initiated by the said shift of the wheel associated track rod, but not due to substantially vertical compression or rebound movements of the respective wheel relative to the vehicle body, which in any case are of influence or can be, if the actuator is at least in comparison with the wheels mounted relatively rigidly on the vehicle body. Namely, since a central steering actuator effective for both rear wheels of the vehicle is provided, it can not be arranged to follow a compression or rebounding movement of the respective wheel; Rather, such a central steering actuator is attached either directly to the vehicle underbody or to a rear axle. But then could change from a jounce or rebound movement of a wheel through their ultimately fixed to the actuator track rod a toe angle change for this wheel, which is of course not desired.
Als Abhilfemaßnahme für dieses genannte Problem ist vorgesehen, denjenigen Gelenkpunkt, in dem die Spurstange mit dem Aktuator bzw. dem Stellelement desselben verbunden ist, nahe der sog. Momentanachse der Radaufhängung anzuordnen, um die sich die Radaufhängung bzw. deren Querlenker beim Einfedern oder Ausfedern des Rades gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau bewegt bzw. bewegen. Diese Momentanachse ist in einer Momentan-Betrachtung diejenige Achse, um die das Rad bzw. der Radmittelpunkt beim Einfedern oder Ausfedern verschwenkt wird, wobei diese Momentanachse jedoch nicht ortsfest ist, sondern über einer Einfeder- oder Ausfeder-Bewegung des Rades geringfügig verlagert wird. Geometrisch stellt sich diese Momentanachse als Schnittgerade der oberen und der unteren Querlenker-Ebene dar, wobei jede Querlenker-Ebene durch die durch die beiden Gelenk-Mittelpunkte des jeweiligen Querlenkers verlaufende Längsachse des jeweiligen Querlenkers und das Zentrum des Anlenkpunkts des genannten Längslenkers am Fahrzeug definiert ist. As a remedy for this problem mentioned is to arrange the hinge point in which the tie rod to the actuator or the actuator of the same, near the so-called. Momentanachse the suspension to which the suspension or its wishbone during compression or rebound of the Move or move the wheel relative to the vehicle body. This instantaneous axis is in a momentary consideration that axis about which the wheel or the wheel center is pivoted during compression or rebounding, but this instantaneous axis is not stationary, but is slightly displaced over a jounce or rebound movement of the wheel. Geometrically, this instantaneous axis represents the cutting line of the upper and lower wishbone plane, each transverse link plane being defined by the longitudinal axis of the respective transverse link extending through the two pivot centers of the respective transverse link and the center of the articulation point of said trailing link on the vehicle ,
Im unabhängigen Patentanspruch ist nun angegeben, dass derjenige Gelenkpunkt, in dem die Spurstange mit dem Aktuator bzw. dem Stellelement desselben verbunden ist (= „Spurstangen-Gelenk”) zumindest in Draufsicht, d. h. in einer zur Fahrbahn senkrechten Projektion zumindest annähernd auf oder sehr nahe der durch den virtuellen Schnittpunkt der beiden Querlenker und den Anlenkpunkt des Längslenkers am Fahrzeug-Aufbau verlaufenden Momentanachse der Radaufhängung liegt. Es wurde nämlich erkannt, dass bereits hiermit eine akzeptable Stabilität bzw. Konstanz des Spurwinkels bei einer Einfeder- oder Ausfeder-Bewegung des Rades erzielt werden kann, wenngleich es selbstverständlich noch günstiger ist, wenn das Spurstangen-Gelenk auch in Vertikalrichtung betrachtet (d. h. in Seitenansicht oder in einer Ansicht in Fahrtrichtung des Fahrzeugs) zumindest annähernd auf oder sehr nahe der besagten Momentanachse der Radaufhängung liegt (= Anspruch 2). Für beide Ansichten bzw. Projektionen bzw. für beide Patentansprüche gilt dabei, dass der besagte Gelenkpunkt der Spurstange selbstverständlich nur in einer bestimmten Stell-Position des Lenk-Aktuators beispielsweise direkt auf der besagten Momentanachse (beispielsweise auf derjenigen des Rades in Konstruktionslage) liegen kann, wobei sinnvollerweise als solche Aktuator-Stellposition diejenige der Neutralstellung („Mittelstellung” ohne Aufprägung eines neben der Rad-Grundeinstellung vorliegenden Rad-Spurwinkels) des Lenk-Aktuators gewählt wird.In the independent claim is now given that the one hinge point in which the tie rod with the actuator or the actuator is connected to the same (= "tie rod joint") at least in plan view, d. H. lying in a direction perpendicular to the roadway projection at least approximately or very close to the running through the virtual intersection of the two control arms and the pivot point of the trailing arm on the vehicle body instantaneous axis of the suspension. It has been recognized that even hereby an acceptable stability or constancy of the toe angle can be achieved in a compression or rebound movement of the wheel, although it is of course even cheaper if the tie rod joint also considered in the vertical direction (ie in side view or in a view in the direction of travel of the vehicle) is at least approximately at or very close to said instantaneous axis of the suspension (= claim 2). For both views or projections or for both claims is true that the said pivot point of the tie rod can of course only in a certain actuating position of the steering actuator, for example, directly on the said instantaneous axis (for example, on that of the wheel in construction position) where appropriate as such actuator-actuating position that of the neutral position ("center position" without imprinting a present in addition to the wheel basic setting wheel toe angle) of the steering actuator is selected.
Nicht nur wegen der Verlagerung des Spurstangen-Gelenks durch den (Lenk)-Aktuator sondern auch wegen Verlagerung der Momentanachse in Verbindung mit einer Einfeder- oder Ausfeder-Bewegung des Rades kann dieses Spurstangen-Gelenk selbstverständlich nicht unter allen Umständen zumindest annähernd auf der besagten Momentanachse liegen; jedoch empfiehlt es sich, dass diese Bedingung in der sog. „Konstruktionslage” des Rades erfüllt ist. Der Begriff „zumindest annähernd auf” soll dabei verdeutlichen, dass der der Mittelpunkt des besagten Spurstangen-Gelenks sehr nahe bei der Momentanachse liegen soll. „Sehr nahe” heißt, dass dieser Gelenk-Mittelpunkt beispielsweise nicht weiter als das 0,1-fache Maß des auf der Momentanachse gemessenen Abstands zwischen seiner senkrechten Projektion auf die Momentanachse und dem Zentrum des Anlenkpunkts des Längslenkers am Fahrzeug von der Momentanachse beabstandet sein soll. Der Begriff der „Konstruktionslage” sollte allgemein bekannt und üblich sein; hierbei handelt sich um diejenige Position des Rades, welche dieses bei Sollhöhenstand gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau und bei Neutralstellung des Lenk-Aktuators einnimmt.Not only because of the displacement of the tie rod joint by the (steering) actuator but also due to displacement of the instantaneous axis in conjunction with a jounce or rebound motion of the wheel of course, this tie rod joint under all circumstances, at least approximately on the said instantaneous axis lie; However, it is recommended that this condition is met in the so-called "design situation" of the wheel. The term "at least approximately" is intended to clarify that the center of said tie rod joint should be very close to the instantaneous axis. "Very close" means that this joint center should, for example, be no further than the 0.1-fold measure of the distance measured on the instantaneous axis between its vertical projection on the instantaneous axis and the center of the articulation point of the trailing arm on the vehicle from the instantaneous axis , The term "constructive position" should be well known and commonplace; This is the position of the wheel, which occupies this at target height level with respect to the vehicle body and in the neutral position of the steering actuator.
Grundsätzlich kann die Spurstange in der Nähe des Rad-Mittelpunktes am Schwenklager bzw. Radträger angelenkt sein, jedoch könnten sich damit Kollisions-Probleme mit weiteren Bauteilen, so beispielsweise einer Feder-Dämpfer-Einheit, über die der Fahrzeug-Aufbau anteilig an der Radaufhängung abgestützt ist, ergeben. Daher kann im Hinblick auf eine bauraumoptimierte Anordnung von einem die die Lenkdrehachse beschreibenden Lager oder Gelenke tragenden und im wesentlichen innerhalb der Radschüssel des Rads liegenden Schwenklager-Abschnitt ein Spurhebel sowohl in Fahrzeug-Querrichtung als auch in Fahrtrichtung nach vorne über die Radschüssel hinaus abragen, an dem die Spurstange mit ihrem dem genannten Spurstangen-Gelenk gegenüber liegenden Ende angelenkt ist.In principle, the tie rod can be articulated in the vicinity of the wheel center on the pivot bearing or wheel carrier, but could thus collision problems with other components, such as a spring-damper unit, supported by the vehicle body proportionally to the suspension is, surrendered. Therefore, in view of a space-optimized arrangement of a the steering axis describing bearing or joints bearing and lying substantially within the wheel of the wheel pivot bearing section protrude a toggle both in the vehicle transverse direction and in the direction of travel forward over the wheel bowl out to which the tie rod is articulated with its said tie rod joint opposite end.
Eine vorteilhafte Gestaltung des Längslenkers einer erfindungsgemäßen Radaufhängung, an dem sowohl die die Lenkdrehachse bildenden Gelenke als auch die radseitigen Gelenke des Querlenkers befestigt sind, ist schließlich in Anspruch 4 angegeben.An advantageous design of the trailing arm of a suspension according to the invention, on which both the steering axis forming joints and the wheel-side joints of the control arm are attached, is finally specified in claim 4.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert, wobei die beigefügte
Mit der Bezugsziffer
Der sich im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckende Längslenker
In seinem radseitigen Endbereich ist am Längslenker
In den
Zu Beginn des vorhergehenden Absatzes wurden bereits kurz zwei Gelenke
Selbstverständlich muss der durch die Lenkdrehachse S gegenüber einer herkömmlichen Zentrallenkerachse geschaffene zusätzliche Freiheitsgrad dieser Radaufhängung gebunden werden, wofür eine Spurstange
Dabei ist der nicht gezeigte Aktuator im wesentlichen zentral zwischen den beiden Hinter-Rädern
Wie ersichtlich liegt das sog. Spurstangen-Gelenk
Insbesondere aus Bauraumgründen ist der Spurhebel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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