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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, mit einer Trägerstruktur und einem hinteren Fahrwerk.
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Personenkraftfahrzeuge sind allgemein bekannt und weisen häufig vier Räder auf, wobei jeweils zwei dieser Räder an einer Vorder- und zwei an einer Hinterachse angeordnet sind. Vorder- und Hinterachse weisen dabei häufig gleiche, im Wesentlichen der maximalen Breite der Fahrzeugkarosserie entsprechende, Spurweiten auf.
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Um einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu ermöglichen, wird beim Entwurf von Kraftfahrzeugen oftmals ein möglichst niedriges Fahrzeug-Gesamtgewicht angestrebt.
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Ein möglicher Weg zur Reduzierung des Fahrzeug-Gesamtgewichts ist nach der Lehre der
DE 31 30 984 C2 die Verwendung einer Hinterachse, welche eine deutlich geringere Spurweite aufweist als die Karosserie des Fahrzeuges, in welchem diese Hinterachse verbaut ist. Besagtes Dokument schlägt die Verwendung einer Starrachse als Hinterachse vor.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kraftfahrzeug mit einer Trägerstruktur und einem hinteren Fahrwerk bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftfahrzeug eine Trägerstruktur und ein hinteres Fahrwerk mit wenigstens zwei Radachsen und zwei Längslenkern zur Lagerung jeweils wenigstens einer Radachse auf. Ein Längslenker weist dabei ein Längslenkerlager, insbesondere Kugelgelenklager, zur Lagerung eines Endes des Längslenkers an der Trägerstruktur, mit einem translatorischen Freiheitsgrad in Richtung einer zur Fahrzeugquerrichtung wenigstens im Wesentlichen parallelen Längslenker-Lagerachse und einem rotatorischen Freiheitsgrad um diese Längslenker-Lagerachse auf.
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Zwei Längslenker sind mittels einer Querträgeranordnung derart miteinander verbunden, dass Kräfte in Fahrzeugquerrichtung und Momente um eine Fahrzeuglängsachse von einem auf den anderen Längslenker übertragbar sind. Das Fahrwerk ist mittels der Querträgeranordnung an der Trägerstruktur wenigstens mittelbar in Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen fest und um eine Fahrzeuglängsachse drehbar gelagert. Der Abstand in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Lagerstellen der beiden Radachsen im jeweiligen Längslenker ist kleiner als der Abstand in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Längslenkerlagern.
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Durch eine Gestaltung gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann ein leichtes Kraftfahrzeug mit enger hinterer Spur in vorteilhafter Weise verbesserte Fahreigenschaften aufweisen, insbesondere kann so für die Hinterräder des Kraftfahrzeugs eine Einzelradaufhängung verbaut werden.
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Translatorische und rotatorische Richtungsangaben und Freiheitsgrade sind vorliegend insbesondere mit Bezug auf ein Kraftfahrzeug nach einem Aspekt der Erfindung zu verstehen. Eine Fahrzeuglängsachse ist festgelegt durch die Richtung, in welcher sich das Fahrzeug vorwärts und rückwärts im ungelenkten Fahrbetrieb bewegt. Eine Fahrzeugquerachse liegt orthogonal zur Fahrzeuglängsachse und parallel zu einem ebenen Fahrzeuguntergrund. Eine Fahrzeughochachse liegt orthogonal zur Fahrzeuglängsachse und zur Fahrzeugquerachse. Rotatorische Richtungsangaben und Freiheitsgrade werden vorliegend insbesondere um diese Achsen angegeben. Die Begriffe Fahrzeuglängsrichtung, Fahrzeugquerrichtung und Fahrzeughochrichtung werden analog verwendet, und dienen insbesondere der Angabe translatorischer Richtungsangaben und Freiheitsgrade.
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Unter „zumindest mittelbar”, insbesondere unter einer zumindest mittelbaren Verbindung oder Festlegung oder Lagerung von Bauteilen, ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass verschiedene Bauteile über andere Bauteile hinweg die jeweils spezifizierte Wirkung, insbesondere Verbindung oder Festlegung oder Lagerung, aufweisen, und/oder die Wirkung unmittelbar, insbesondere direkt, aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das Kraftfahrzeug insbesondere als Personenkraftfahrzeug, vorzugsweise zur Beförderung einer oder zweier Personen, ausgebildet.
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Unter einer Trägerstruktur wird vorliegend insbesondere eine Anordnung fest miteinander verbundener Trägerstrukturelemente, insbesondere von Hohlprofilen, Hohlrohren, Blechen und/oder Platten verstanden, wobei Trägerstrukturelemente aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein können, insbesondere Stahl, Aluminium, Eisen, Magnesium und/oder aus anderen im Fahrzeugbau verwendeten Metallen oder Kunststoffen, wobei solche Kunststoffe mit Fasern aus Glas, Karbon oder anderen geeigneten Materialien verstärkt sein können. Elementen der Trägerstruktur ist insbesondere gemein, dass sie der gefederten Masse des Kraftfahrzeuges zuzurechnen sind. An der Trägerstruktur können Komponenten des Kraftfahrzeuges, insbesondere Motor, Antriebs-, Elektrik-/Elektronikkomponenten und/oder Interieurkomponenten, auch mittelbar, insbesondere positionsfest angeordnet werden.
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Unter dem hinteren Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges sind insbesondere diejenigen Komponenten des Fahrzeuges zu verstehen, welche dazu dienen, Kräfte und Momente vom Fahrbelag unter dem Fahrzeug auf die Trägerstruktur des Fahrzeuges, und/oder Kräfte und Momente vom Antrieb des Fahrzeuges zu den, an den Radachsen gelagerten, Hinterrädern des Fahrzeuges zu übertragen. Bei ungleichseitigen Belastungen insbesondere aus einem Fahrzustand des Kraftfahrzeuges können Momente auftreten, welche eine Verdrehung des Fahrwerks, insbesondere der Komponenten des Fahrwerks zueinander, um eine zur Fahrzeuglängsachse zumindest im Wesentlichen parallele Fahrwerk-Längsdrehachse nach sich ziehen können, insoweit der entsprechende Freiheitsgrad nicht anderweitig festgelegt ist.
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Unter einer Radachse ist ein Bauteil, insbesondere aufweisend eine Welle, insbesondere aus Stahl, zu verstehen, mittels welchem insbesondere ein Antriebsmoment von einem Motor des Kraftfahrzeuges auf ein Hinterrad übertragen werden kann.
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Ein Längslenker ist vorliegend insbesondere als Komponente des hinteren Fahrwerks des Fahrzeuges zu verstehen, an welcher wenigstens eine Radachse gelagert ist, und welche selbst an der Trägerstruktur sowohl mittels eines Längslenkerlagers gelagert ist, als auch vorzugsweise mittels einer Feder-Dämpfer-Einrichtung elastisch abgestützt ist. Insbesondere sind Längslenker derart angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse erstrecken; auch Schräglenker sind vorliegend als Längslenker zu verstehen.
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Im Längslenkerlager wird vorliegend insbesondere ein Ende des Längslenkers an der Trägerstruktur gelagert. Diese Lagerung erfolgt insbesondere mittels eines Kugelgelenklagers, mittels welchem nur die translatorischen Freiheitsgrade in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeughochrichtung im Sinne eines typischen Gleitlagers gesperrt werden, sprich allenfalls mikroskopische Bewegungen in Richtung der gesperrten Freiheitsgrade möglich bleiben. Der translatorische Freiheitsgrad in Fahrzeugquerrichtung wird zwar ebenso beschränkt wie die rotatorischen Freiheitsgrade um die Fahrzeuglängsachse und die Fahrzeughochachse, insbesondere jeweils auf wenige Millimeter bis einige Zentimeter, wird jedoch nicht im obigen Sinne gesperrt. Vorzugsweise bleiben diese Freiheitsgrade also im engeren Sinne einer Gleitlagerung frei. Der rotatorische Freiheitsgrad des Längslenkerlagers im Wesentlichen um die Fahrzeugquerachse, insbesondere um eine dazu im Wesentlichen parallele Längslenker-Lagerachse des Längslenkerlagers, wird im Längslenkerlager nicht gesperrt.
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Unter einer Querträgeranordnung ist vorliegend insbesondere eine Anordnung zu verstehen, welche wenigstens eine, insbesondere zwei, drei oder mehrere, Querstreben aufweist. Eine Querträgeranordnung kann auch, insbesondere zusätzlich, wenigstens ein Wattgestänge und/oder wenigstens einen Panhardstab aufweisen. Querstreben der Querträgeranordnung sind vorzugsweise an ihren Enden jeweils an einem anderen Längslenker gelagert, insbesondere gelenkig, vorzugsweise mittels eines Kugelgelenkslagers oder mittels eines Drehlagers, oder fest, vorzugsweise mittels einer Schweißverbindung, einer Schraubverbindung, einer Nietverbindung oder einer anderen geeigneten Verbindung. Wattgestänge der Querträgeranordnung sind zusätzlich an ihrem Gelenkträger drehbar trägerstrukturfest gelagert. Panhardstäbe der Querträgeranordnung sind an ihrem einen Ende drehbar trägerstrukturfest, an ihrem anderer Ende an einer Querstrebe oder an einem Längslenker, wie bezüglich der Querstreben beschrieben, gelagert.
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Unter einer Lagerstelle einer Radachse am jeweiligen Längslenker ist vorliegend insbesondere die Position des Lagers, insbesondere Kegelrollenlagers, zu verstehen, mittels welcher die Radachse an dem Längslenker gelagert ist.
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In einer bevorzugten Ausführung weist das Kraftfahrzeug einen trägerstrukturfesten Motor mit einer Motorwelle auf, wobei das Fahrwerk mittels der Querträgeranordnung an dem Motor zumindest mittelbar in Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen fest und um eine Fahrzeuglängsachse drehbar gelagert ist.
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Eine Gestaltung gemäß dieser bevorzugten Ausführung kann aufgrund der gut zugänglichen Position des Motors im Kraftfahrzeug in vorteilhafter Weise eine einfach aufgebaute, an dem Motor gelagerte, Querträgeranordnung ermöglichen.
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Unter einem trägerstrukturfesten Motor, insbesondere Elektromotor oder Verbrennungsmotor oder seriell geschaltete Kombination von beiden, ist insbesondere eine Einrichtung zur Bereitstellung von Antriebsmoment zu verstehen, welche positions- und drehfest an der Trägerstruktur des Fahrzeuges angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Motor, bezogen auf die Fahrzeugquerachse und die Fahrzeuglängsachse, im Wesentlichen zwischen wenigstens zwei Längslenkerlagern angeordnet. Die Motorwelle des Motors ist insbesondere dazu ausgebildet, Antriebsmoment vom Motor an Komponenten des hinteren Fahrwerks, insbesondere ein Differenzialgetriebe und/oder wenigstens eine, insbesondere zwei, Radachsen, zu übertragen.
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Zusätzlich oder alternativ weist das hintere Fahrwerk ein Differenzialgetriebe zur Übertragung von Antriebskraft von der Motorwelle an die Radachsen auf.
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In einer bevorzugten Ausführung sind das Differenzialgetriebe und der Motor positionsfest zueinander angeordnet. Insbesondere ist ein Getriebegehäuse vorgesehen, welches zumindest mittelbar sowohl mit dem Differenzialgetriebe als auch mit dem Motor, insbesondere lösbar oder unlösbar, positions- und drehfest verbunden ist.
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Dadurch wird eine vorteilhafte Verkleinerung der ungefederten Masse des hinteren Fahrwerks erreicht.
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Unter einem Differenzialgetriebe ist insbesondere eine Einrichtung zur Verteilung eines am Differenzialgetriebe anliegenden Antriebsmomentes auf wenigstens eine, insbesondere zwei, Radachsen, insbesondere mittels einer Anordnung von verzahnten Kegelrädern, zu verstehen. Derartige in Kraftfahrzeugantrieben, insbesondere angetriebenen hinteren Fahrwerken, verwendete Differenzialgetriebe sind bekannt.
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Ein Differenzialgetriebe gemäß der hier beschriebenen bevorzugten Ausführung weist vorzugsweise ein Getriebegehäuse auf, welches durch seine, vorzugsweise unlösbare, feste Verbindung mit dem Motor und seine, zumindest mittelbare Lagerung an dem Differenzialgetriebe das Differenzialgetriebe positions- und drehfest zum Motor festlegt.
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Unter einem kardanischen Gelenk ist insbesondere ein Gelenk zu verstehen, mittels welchem zwei nicht fluchtende Wellen derart miteinander verbunden werden können, dass eine gemeinsame Drehung, insbesondere mit im Wesentlichen gleicher Winkelgeschwindigkeit und unter Erhaltung eines anliegenden Drehmoments, ermöglicht wird. Unter nicht fluchtenden Wellen sind insbesondere solche Wellen zu verstehen, welche auf verschiedenen, einander schneidenden Achsen mit jeweils einem Ende im Wesentlichen im Schnittbereich der beiden Achsen angeordnet sind. Durch Verwendung wenigstens zweier kardanischer Gelenke und einer Zwischenwelle zwischen diesen beiden Gelenken können insbesondere zwei Wellen mit einander nicht in einem Endbereich der Welle schneidenden Achsen oder einander nicht schneidenden Achsen miteinander drehmamentübertragend verbunden werden, wie dies vorliegend insbesondere bei den beiden Radachsen der Fall sein kann.
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Um Zwangskräfte auf die Radachsen und/oder die Längslenker zu vermeiden, weisen in einer bevorzugten Ausführung wenigstens eine, insbesondere alle, Radachsen jeweils zwei kardanische Gelenke auf, durch welche insbesondere ein Einfedern der Längslenker um die Längslenker-Lagerachse ermöglicht wird. Wenigstens eine, insbesondere alle, Radachsen sind zusätzlich oder alternativ derart ausgebildet, dass die Länge der Radachse veränderbar ist, insbesondere mittels eines Schubgelenks. Das Schubgelenk kann insbesondere aus zwei Achselementen bestehen, welche sich an einem Ende auf einer identischen Achse überlappen und wobei das überlappende Ende des einen Achselements als äußere und das überlappende Ende des anderen Achselements als innere Wellen-Längsverzahnung ausgebildet ist. Es sind jedoch auch andere, insbesondere formschlüssige, Gestaltungen des Schubgelenks zur Verwendung vorgesehen, die dazu geeignet sind, Drehmomente um die Längsachse der Radachse zu übertragen.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Motorwelle zwei kardanische Gelenke auf, welche insbesondere ein Einfedern der Längslenker um die Längslenker-Lagerachse ermöglichen, wobei wenigstens eine, insbesondere alle, Radachsen jeweils wenigstens ein kardanisches Gelenk aufweisen, durch welches ein, insbesondere nur geringfügig durch Zwangskräfte behindertes, ungleichseitiges Einfedern, insbesondere mit weitem, ungleichseitigem Federweg, der Längslenker um die Längslenker-Lagerachse ermöglicht wird.
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Unter ungleichseitigem Einfedern ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass ein Längslenker um seine Längslenker-Lagerachse, abgestützt an der Feder-Dämpfer-Kombination, um einen größeren Winkel einfedert, als der andere Längslenker um seine Längslenker-Lagerachse.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Motorwelle derart ausgebildet, dass ihre Länge veränderbar ist, insbesondere mittels eines Schubgelenks. Das Schubgelenk ist dabei analog der Gestaltung des oben beschriebenen Schubgelenkes für Radachsen vorgesehen.
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In einer bevorzugten Ausführung weist ein Längslenker eine Feder-Dämpfer-Einrichtung zur elastischen Abstützung einer Drehbewegung des Längslenkers um die Längslenker-Lagerachse an der Trägerstruktur auf.
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Unter einer Feder-Dämpfer-Einrichtung ist vorliegend insbesondere eine Komponente des Fahrwerks zu verstehen, welche einen Längslenker elastisch abstützt. Solche Komponenten sind für die Verwendung in Personenkraftfahrzeugen allgemein bekannt.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Querträgeranordnung wenigstens zwei untere Querstreben auf, wobei wenigstes eine der unteren Querstreben an ihrem einen Ende an einem Längslenker und an ihrem anderen Ende am anderen Längslenker, insbesondere gelenkig oder fest, gelagert sind.
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Dadurch wird insbesondere eine Übertragung von Kräften in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Längslenkern ermöglicht. Zusätzlich kann dadurch eine im Wesentlichen konstante Spurweite des hinteren Fahrwerks sichergestellt werden.
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Unter einer unteren Querstrebe ist vorliegend insbesondere eine Querstrebe zu verstehen, welche im Verhältnis zu anderen Elementen der Querträgeranordnung in Fahrzeughochrichtung niedrig angeordnet ist und/oder an wenigstens einem Ende, insbesondere an beiden Enden, im Wesentlichen auf einer der Fahrzeugunterseite zugewandten Seite des Längslenkers, insbesondere gelenkig, bevorzugt mittels eines Kugelgelenklagers oder eines als Gleitlager ausgeführten Drehlagers, gelagert ist.
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Um eine stabilere, insbesondere von anderen Freiheitsgrad-Festlegungen unabhängige Übertragbarkeit von Kräften in Fahrzeugquerrichtung sicherzustellen, sind in einer bevorzugten Ausführung wenigstens zwei, insbesondere untere, Querstreben, von der Fahrzeugunterseite aus betrachtet, überkreuzt angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Querträgeranordnung wenigstens eine obere Querstrebe auf, wobei die obere Querstrebe an ihrem einen Ende an einem Längslenker und an ihrem anderen Ende am anderen Längslenker, insbesondere gelenkig oder fest, gelagert ist.
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Insbesondere in Verbindung mit wenigstens einer unteren Querstrebe können dadurch in einen Längslenker eingebrachte Kippmomente um eine Längsachse des Längslenkers aufgenommen werden, so dass insbesondere ein Wegkippen nur eines Längslenkers vermieden werden kann.
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Unter einer oberen Querstrebe ist vorliegend insbesondere eine Querstrebe zu verstehen, welche im Verhältnis zu einer unteren Querstrebe der Querträgeranordnung in Fahrzeughochrichtung höher angeordnet ist und/oder an wenigstens einem Ende, insbesondere an beiden Enden, im Wesentlichen auf einer der Fahrzeugoberseite zugewandten Seite des Längslenker, insbesondere gelenkig, bevorzugt mittels eines Kugelgelenklagers oder eines Drehlagers, gelagert ist.
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In einer bevorzugten Ausführung ist wenigstes eine der Radachsen an einem Längslenker mittels eines Radlagers drehbar gelagert, das dazu eingerichtet ist, bezogen auf die Längsachse der Radachse, Axialkräfte und, bezogen auf eine Längsachse des Längslenkers, Kippmomente aufzunehmen.
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Insbesondere entfällt dadurch die Notwendigkeit, sowohl obere als auch untere Querstreben einzusetzen. Bei ausreichend hoher Dimensionierung der Fähigkeit der Radlager zur Axialkraftaufnahme von den Radachsen genügt es dann insbesondere, nur obere oder untere Querstreben einzusetzen.
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Unter einem Radlager ist vorliegend insbesondere eine Einrichtung zur Lagerung einer Radachse am jeweiligen Längslenker in einer dafür vorgesehenen Lagerstelle zu verstehen. Das Radlager ist dabei insbesondere als Wälzlager ausgebildet, bevorzugt als Kegelrollenlager. Wälzlager zur Lagerung von Radachsen eines Kraftfahrzeuges in Längslenkern sind bekannt, insbesondere solche mit einer spezifizierten Fähigkeit zur Aufnahme von Spezialkräften (zusätzlich zu Radialkräften). Derartige, üblicherweise in Kraftfahrzeugen verbaute, Wälzlager können zur Verwendung vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Querträgeranordnung wenigstens ein Wattgestänge mit einem Gelenkträger, einer Wattstange und einer weiteren Wattstange auf, wobei der Gelenkträger vorzugsweise an dem Motor und/oder an der Trägerstruktur, eine Wattstange an einem Längslenker und eine weitere Wattstange an dem anderen Längslenker zumindest um die Fahrzeuglängsachse, insbesondere gelenkig, gelagert ist.
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Dadurch wird das Fahrwerk mit seinen, insbesondere durch obere und/oder untere Querstreben und/oder Radlager bezüglich Kräften in Fahrzeugquerrichtung gekoppelten, Längslenkern, vorzugsweise als Einheit bezüglich translatorischer Bewegung in Fahrzeugquerrichtung und rotatorischer Bewegung um die Fahrzeughochachse im Wesentlichen festgelegt, was sich insbesondere vorteilhaft auf die fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrwerks auswirkt.
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Die beiden Wattstangen des Wattgestänges sind dabei vorzugsweise jeweils an einem Ende des Gelenkträgers an einer Stangenlagerstelle des Wattgestänges gelenkig gelagert.
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Um, verglichen mit der Verwendung eines Wattgestänges, eine einfachere und kostengünstigere Lösung zu erreichen, weist in einer bevorzugten Ausführung die Querträgeranordnung wenigstens einen Panhardstab auf, welcher an seinem einen Ende zumindest mittelbar trägerstrukturfest, insbesondere an dem Motor oder an der Trägerstruktur, und an seinem anderen Ende an einer oberen Querstrebe oder einem Längslenker gelagert ist. Der Panhardstab ist dabei insbesondere so angeordnet, dass seine Längsachse zumindest eine Komponente in Fahrzeugquerrichtung und eine im Verhältnis dazu kleine Komponente in Fahrzeughochrichtung aufweist.
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Die Lagerung des Panhardstabs erfolgt an beiden Enden insbesondere gelenkig, bevorzugt mittels eines Kugelgelenklagers oder eines als Gleitlager ausgeführten Drehgelenks.
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In einer bevorzugten Ausführung ist an wenigstens einer Radachse zwischen den Längsträgern, bezogen auf eine Fahrzeugquerachse, drehfest wenigstens eine Bremsscheibe angeordnet.
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Zusätzlich oder alternativ ist an wenigstens einer Radachse außerhalb der Längsträger, bezogen auf eine Fahrzeugquerachse, drehfest wenigstens eine Bremsscheibe angeordnet.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 ein Kraftfahrzeug nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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2 das Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer weiteren Ansicht;
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3 das Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer weiteren Ansicht;
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4 das Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer weiteren Ansicht;
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5 das Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer weiteren Ansicht;
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6 das hintere Fahrwerk des Kraftfahrzeugs gemäß 1;
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7 die Querträgeranordnung mit den Längslenkern des Kraftfahrzeugs gemäß 1;
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8 die Querträgeranordnung mit den Längslenkern des Kraftfahrzeugs gemäß 1 in einer weiteren Ansicht;
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9 ein Kraftfahrzeug nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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10 das Kraftfahrzeug gemäß 9 in einer weiteren Ansicht;
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11 das Kraftfahrzeug gemäß 9 in einer weiteren Ansicht;
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12 das hintere Fahrwerk des Kraftfahrzeugs gemäß 9;
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13 die Querträgeranordnung mit den Längslenkern des Kraftfahrzeugs gemäß 9; und
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14 die Querträgeranordnung mit den Längslenkern des Kraftfahrzeugs gemäß 9 in einer weiteren Ansicht.
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In den 1 bis 5 ist ein Kraftfahrzeug 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ansichten dargestellt. An einer Trägerstruktur 20, welche aus einer Vielzahl miteinander verschweißter oder verschraubter oder genieteter Hohlprofile und Rohre aus einem Metallwerkstoff, beispielsweise Stahl oder Aluminium oder Magnesium, ausgebildet ist, ist das hintere Fahrwerk 10 des Kraftfahrzeuges 1 gelagert und elastisch abgestützt.
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Das Fahrwerk 10 weist zwei Längslenker 13 und 14 auf, welche jeweils an einem ihrer Enden an einem Längslenkerlager 18 und 19 gelagert sind. In der vorliegenden Ausführung erfolgt diese Lagerung mittels eines Gleitlagers, welches die translatorischen Freiheitsgrade in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeughochrichtung sperrt und den translatorischen Freiheitsgrad in Fahrzeugquerrichtung einschränkt, jedoch mit einem Spielraum von wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern. Der rotatorische Freiheitsgrad um die Fahrzeugquerrichtung bleibt vollständig erhalten, wohingegen die rotatorischen Freiheitsgrade um die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeughochrichtung, mit einem Spielraum von wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern, eingeschränkt werden.
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Am jeweiligen längslenkerlager-fernen Ende der Längslenker 13 und 14 sind diese mittels der Feder-Dämpfer-Einrichtungen 41 und 42 elastisch an der Trägerstruktur 20 des Kraftfahrzeuges 1 abgestützt. Die Feder-Dämpfer-Einrichtungen 41 und 42 können damit von den Längslenkern 13 und 14 Kräfte aufnehmen, welche aus Drehbewegungen oder Momenten um die Längslenker-Lagerachse AL der Längslenkerlager 18 und 19 resultieren. Sowohl mit den Längslenkern 13 und 14 als auch mit der Trägerstruktur 20 sind die Feder-Dämpfer-Einrichtungen 41 und 42 gelenkig verbunden, um Zwangskräfte zu vermeiden bzw. einen Winkelausgleich zu ermöglichen.
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An den Längslenkern 13 und 14 ist jeweils mittels eines Radlagers 21 und 22 eine Radachse 11 und 12 radial gelagert. An diese Radachsen 11 und 12 kann mittels des Differenzialgetriebes 35 Antriebsmoment des Motors 30 über die Motorwelle 31 übertragen werden. Der Motor 30 ist mittels verschiedener Elemente der Trägerstruktur 20 positions- und drehfest an der Trägerstruktur angeordnet.
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Die hier beschriebene Ausführung der Erfindung weist ein strukturträgerfestes Differenzialgetriebe 35 auf, wie insbesondere in 4 dargestellt ist. Um dies zu erreichen, ist das Getriebegehäuse 34 des Differenzialgetriebes 35 fest an dem Motor 30 angeordnet, beispielsweise verschweißt oder angeschraubt. In dem Getriebegehäuse 34 ist die Motorwelle 31 angeordnet. Das Differenzialgetriebe 35 ist mittels an den Radachsen 11 und 12 abgestützten Radiallagern positionsfest im Getriebegehäuse 34 angeordnet. Damit ist das Differenzialgetriebe 35 der gefederten Masse des Fahrzeuges zuzuordnen.
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In der Beschreibung der nachfolgenden Figuren werden Elemente des Kraftfahrzeuges, welche, zumindest in wesentlichen Aspekten, Elementen des Kraftfahrzeuges gemäß der 1 bis 5 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und insoweit auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.
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6 zeigt das hintere Fahrwerk 10 des Kraftfahrzeuges 1 gemäß 1. Ein Einfedern der Längslenker 13 und 14, beispielsweise durch Kräfte und Momente aus dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges 1, wird durch die Gestaltung der Radachsen 11 und 12 ermöglicht. Diese weisen, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung, jeweils außerhalb des Differenzialgetriebes 35 und innerhalb des Radlagers 21 und 22 kardanische Gelenke 15a, 15b, 16a und 16b, mittels denen ein Achsversatz einer Radachse 11 und/oder 12 ermöglicht wird, auf. Um in diesem Falle das Auftreten von Zwangskräften zu vermeiden, ist an beiden Radachsen 11 und 12 ein Schubgelenk 17a und 17b zur Änderung der axialen Länge der Radachsen angeordnet.
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Die 7 und 8 zeigen die Querträgeranordnung 50 mit den Längslenkern 13 und 14 des Kraftfahrzeuges 1 gemäß 1 in verschiedenen Ansichten. Das Fahrwerk 10 des Kraftfahrzeugs 1 weist eine Querträgeranordnung 50 auf, mittels welcher die durch die Längslenkerlager 18 und 19 sowie die Feder-Dämpfer-Einrichtungen 41 und 42 nicht vollständig festgelegten Freiheitsgrade translatorischer und rotatorischer Natur beeinflusst werden können, beispielsweise im Sinne der Verbesserung der dynamischen Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs 1. In der Ausführung gemäß 1 weist die Querträgeranordnung 50 zwei untere Querstrebe 51 und 52, eine obere Querstrebe 53 sowie ein Wattgestänge 60 auf.
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Die unteren Querstreben 51 und 52 sind dabei überkreuzt angeordnet, an ihren jeweiligen Enden gelenkig an der Unterseite des Längslenkers 13 einerseits und des Längslenkers 14 andererseits gelagert, und leicht gebogen ausgebildet. Die unteren Querstreben 51 und 52 legen die beiden Längslenker 13 und 14 in Fahrzeugquerrichtung und bezüglich einer Drehung um eine Fahrzeugquerachse zueinander fest.
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Die obere Querstrebe 53 ist an ihrem einen Ende am Längslenker 13 und an ihrem anderen Ende am Längslenker 14 gelenkig gelagert. In Verbindung mit den unteren Querstreben 51 und 52 verhindert die obere Querstrebe 53 ein Kippen der Längslenker 13 und 14 um ihre jeweilige Längsachse.
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Durch die Verwendung der Querstreben 51, 52 und 53 sind die Radlager 21 und 22 von der Aufnahme von Axialkräften, bezogen auf die Radachsen, befreit, und können somit beispielsweise als im Wesentlichen reine Radiallager ausgebildet werden.
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Das Wattgestänge 60 weist einen Gelenkträger 65 und zwei Wattstangen 61 und 62 auf. Der Gelenkträger 65 ist gelenkig am Motor 30 gelagert. Die erste Wattstange 61 ist gelenkig sowohl am Längslenker 13 als auch an einer ersten Stangenlagerstelle 68 des Gelenkträgers 65 gelagert. Die zweite Wattstange 62 ist gelenkig sowohl an Längslenker 14 als auch an einer zweiten Stangenlagerstelle 69 des Gelenkträgers 65 gelagert.
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Durch die positionsfeste Lagerung des Gelenkträgers 65 in Verbindung mit der Anordnung des Wattgestänges 60 wird erreicht, dass der durch die Querstreben 51, 52 und 53 geschaffene Verbund der beiden Längslenker 13 und 14 in Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen festgelegt wird. Zudem können Kräfte F und Momente M beispielsweise aus dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges 1, welche an einem der Räder 81 und 82 angreifen, über das Wattgestänge 60 und die Längslenker 13 und 14 derart zum anderen Rad übertragen werden, dass eine alleinige Kraft- und Momentaufnahme eines Rades 81 oder 82 ausgeschlossen ist.
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Bei der hier beschriebenen Ausführung der Erfindung gemäß den 1 bis 8 ist auf beiden Radachsen 11 und 12 eine Bremsscheibe zwischen dem Differenzialgetriebe und dem jeweiligen Längslenker 13 oder 14 drehfest angeordnet, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung.
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Die 9 bis 11 zeigen das Kraftfahrzeug 1A nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ansichten. Vom in den 1 bis 8 dargestellten Kraftfahrzeug 1 unterscheidet sich das Kraftfahrzeug 1A insbesondere in der Ausbildung der Querträgeranordnung 150, der Motorwelle 131, des Getriebegehäuses 134, der Radachsen 111 und 112 und der Radlager 121 und 122. Auf eine Beschreibung der, verglichen mit dem Kraftfahrzeug 1, im Wesentlichen gleich ausgebildeten Komponenten des Kraftfahrzeugs 1A wird verzichtet.
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Die hier beschriebene Ausführung weist ein Differenzialgetriebe 35 auf, welches nicht positions- und drehfest mit dem Motor 30 verbunden ist, und damit insbesondere zur nicht gefederten Masse des Kraftfahrzeuges 1A zu rechnen ist. Stattdessen wird Antriebsmoment von dem Motor 30 über eine gelenkige Motorwelle 131 an das Differenzialgetriebe 35 übertragen. Die Motorwelle 131 weist zwei kardanische Gelenke 132a und 132b auf, mittels denen, beispielsweise bei einem Einfedern wenigstens eines Längslenkers 13 oder 14 im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1A, ein Achsversatz der Motorwelle 131 realisiert werden kann. Um das Auftreten von Zwangskräften zu vermeiden, weist die Motorwelle 131 zwischen den beiden kardanischen Gelenken 132a und 132b ein Schubgelenk 133 auf, mittels dem die axiale Länge der Motorwelle 131 veränderbar ist. Das Getriebegehäuse 134 des Differenzialgetriebes 35 erstreckt sich in dieser Ausführung im Wesentlichen nicht entlang der Motorwelle 131, sondern nur in Richtung der beiden Radachsen 111 und 112, wobei sich diese auf einen großen Anteil ihrer axialen Erstreckung innerhalb des Getriebegehäuses 134 befinden.
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Die Radachsen 111 und 112 weisen in dieser Ausführung jeweils ein, im Bereich des jeweiligen Radlagers 121 und 122 angeordnetes, kardanisches Gelenk 116a und 116b auf. Beide Radachsen 111 und 112 sind auf derselben Fahrzeugquerachse fluchtend zueinander angeordnet. Durch die Anordnung der kardanischen Gelenke 132a und 132b der Motorwelle und der kardanischen Gelenke 116a und 116b der Radachsen 111 und 112 ist, neben einem gleichseitigen Einfedern der Längslenker 13 und 14 auch ein ungleichseitiges Einfedern wenigstens eines der Längslenker 13 und/oder 14 möglich, wodurch das Kraftfahrzeug 1A gute fahrdynamische Eigenschaften erreicht.
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12 zeigt das hintere Fahrwerk 100 des Kraftfahrzeugs 1A. Bei der hier beschriebenen Ausführung der Erfindung gemäß den 9 bis 14 ist auf beiden Radachsen 111 und 112 eine Bremsscheibe außerhalb des jeweiligen Längslenkers 13 oder 14 drehfest angeordnet, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung.
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Die 13 und 14 zeigen die Querträgeranordnung 150 mit dem Längslenker 13 und 14 des Kraftfahrzeugs 1A gemäß 9. Das Fahrwerk 100 des Kraftfahrzeugs weist eine Querträgeranordnung 150 auf, mittels welcher die durch die Längslenkerlager 18 und 19 sowie die Federdämpfereinrichtungen 41 und 42 nicht vollständig festgelegten Freiheitsgrade translatorischer und rotatorischer Natur beeinflusst werden können, beispielsweise im Sinne der Verbesserung der dynamischen Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs 1A. In der Ausführung gemäß 9 weist die Querträgeranordnung 150 zwei untere Querstreben 51 und 52, ein Wattgestänge 60 sowie Axialkräfte aufnehmende Radlager 121 und 122 auf. Insbesondere ersetzen diese Radlager 121 und 122 die Funktion der, in der hier beschriebenen Ausführung nicht verbauten, oberen Querstrebe 53, insoweit diese zur Aufnahme von Kräften in Fahrzeugquerrichtung und Momenten um eine Fahrzeuglängsrichtung im Kraftfahrzeug 1 gemäß 1 eingesetzt ist.
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Die Radlager 121 und 122 sind in der hier beschriebenen Ausführung als Axialkraft aufnehmende Wälzlager, beispielsweise Kegelrollenlager, ausgebildet, und ausreichend dimensioniert, um alle im normalen Fahrbetrieb auftretenden Kräfte in Fahrzeugquerrichtung und Momente um eine Fahrzeuglängsachse über die Radachsen 111 und 112 zwischen den Längslenkern 13 und 14 übertragen zu können.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1, 1A | Kraftfahrzeug |
| 10, 100 | Hinteres Fahrwerk |
| 11, 12, 111, 112 | Radachse |
| 13, 14 | Längslenker |
| 15, 16, 115, 116 | Kardanisches Gelenk einer Radachse |
| 17 | Schubgelenk einer Radachse |
| 18, 19 | Längslenkerlager |
| 20 | Trägerstruktur |
| 21, 22, 121, 122 | Radlager |
| 30 | Motor |
| 31, 131 | Motorwelle |
| 34, 134 | Getriebegehäuse |
| 35 | Differenzialgetriebe |
| 41, 42 | Feder-Dämpfer-Einrichtung |
| 50, 150 | Querträgeranordnung |
| 51, 52 | Untere Querstrebe |
| 53 | Obere Querstrebe |
| 60 | Wattgestänge |
| 61, 62 | Wattstange |
| 65 | Gelenkträger eines Wattgestänges |
| 68, 69 | Stangenlagerstellen des Gelenkträgers |
| 71 | Innere Bremsscheibe |
| 81, 82 | Rad |
| 132 | Kardanisches Gelenk einer Motorwelle |
| 133 | Schubgelenk einer Motorwelle |
| 171 | Äußere Bremsscheibe |
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| AL | Längslenker-Lagerachse |
| AF | Fahrwerk-Längsdrehachse |
| F | Kraft in Fahrzeugquerrichtung |
| M | Moment um eine Fahrzeuglängsachse |
| xR | Abstand zwischen Radachsen-Lagerstellen |
| xL | Abstand zwischen Länglenkerlagern |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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