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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hinterachse, insbesondere eine Hinterachse für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hinterachse.
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In verschiedenen Anwendungsfällen eines Kraftfahrzeuges, insbesondere im Anhängerbetrieb, auf einer Schlechtwegstrecke oder bei hohen Geschwindigkeiten kann es erwünscht sein, eine Standhöhe des Fahrzeuges an der Hinterachse zu verstellen. Solche verstellbare Hinterachsen für Kraftfahrzeuge sind aus betriebsinterner Praxis bekannt, erfordern jedoch regelmäßig einen hohen Bauraum, insbesondere in einer Fahrzeughochrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kraftfahrzeug mit Hinterachse zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hinterachse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 11 stellt ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hinterachse unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Hinterachse für ein Kraftfahrzeug wenigstens zwei, insbesondere genau zwei oder vier, Radlagerungen mit jeweils wenigstens einem Achslenker zur Lagerung an dem Kraftfahrzeug und einem an einem dieser Achslenker gelagerten Radträger auf. Zusätzlich weist die Hinterachse wenigstens eine, insbesondere ein- oder mehrteilige, Blattfeder mit einer, insbesondere auf wenigstens zwei beabstandete Stellen verteilten, Lagerung zur Abstützung an dem Kraftfahrzeug auf. Eine dieser Radlagerungen ist mit einer Blattfeder mittels eines ersten Koppelmittels, verbunden. Eine andere dieser Radlagerungen ist mit derselben oder einer, insbesondere mit dieser verbundenen, weiteren Blattfeder mittels eines zweiten Koppelmittels, verbunden. Ein Koppelmittel kann in einer Ausführung stangenartig ausgebildet sein. Ein solches stangenartiges Koppelmittel wird nachfolgend auch kurz als Koppelstange bezeichnet.
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Dadurch kann vorteilhafterweise, insbesondere durch Vorgabe oder Veränderung wenigstens eines der Koppelmittel, eine gewünschte Standhöhe des Kraftfahrzeuges eingestellt werden. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Anpassung der Standhöhe an unterschiedliche Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere Anhängerbetrieb, Betrieb auf Schlechtwegstrecken und/oder Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten, erfolgen.
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Eine Radlagerung, insbesondere eines Rades eines Kraftfahrzeugs, ist vorliegend insbesondere derjenige, zur gefederten Masse gehörige, Teil einer Hinterachse, mittels welchem ein Hauptteil der aus einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs resultierenden Stützkräfte und -momente zwischen einem Rad und einer Karosserie des Kraftfahrzeugs übertragen wird.
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Vorliegend ist ein Achslenker Bestandteil einer Radlagerung und insbesondere dafür vorgesehen, Kräfte und/oder Momente zwischen einem Radträger der Radlagerung und einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Ein Achslenker ist vorzugsweise gelenkig, beispielsweise mittels einer A-Buchse, an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs gelagert und/oder fest oder mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung mit einem Radträger verbunden. Ein Achslenker kann als Längslenker einer als Verbundlenkerachse ausgebildeten Hinterachse ausgebildet sein.
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Ein Radträger lagert vorliegend insbesondere ein Rad des Kraftfahrzeugs an wenigstens einem Achslenker der Hinterachse. Dabei kann der Radträger fest mit diesem wenigstens einem Achslenker verbunden, insbesondere integral ausgebildet, sein, wobei das Rad mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung an dem Radträger gelagert ist. Alternativ kann der Radträger mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung mit diesem wenigstens einem Achslenker verbunden sein, wobei das Rad fest an dem Radträger gelagert ist.
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Eine Blattfeder ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine zur makroskopischen Biegung eingerichtete Biegefeder, und weist vorzugsweise wenigstens ein Material auf, welches wenigstens ein Metall und/oder wenigstens einen Kunststoff aufweist. Auch ein Paket aneinander angeordneter Einzelblattfedern und/oder eine mehrere Einzelteile aufweisende bzw. geteilt ausgebildete Blattfeder wird vorliegend zur kompakteren Darstellung als eine Blattfeder bezeichnet. Sowohl eine, zwei oder mehrere im Wesentlichen quer zu einer Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete als auch eine, zwei oder mehrere im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Blattfedern verstehen sich somit als eine Blattfeder im Sinne der vorliegenden Erfindung, ebenso auch solche geometrischen Gestaltungen der Blattfedern, welche eine Federwirkung aufweisen, jedoch nicht den im Kraftfahrzeugbau üblicherweise verwendeten geometrischen Gestaltungen von Blattfedern entsprechen.
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Ein Koppelmittel ist vorliegend insbesondere eine Einrichtung, mittels welcher Kräfte, insbesondere im Wesentlichen in einer Hochrichtung, und/oder Momente, insbesondere im Wesentlichen um eine Längsachse des Kraftfahrzeugs, übertragen werden können. Ein blattfedernaher Bereich des Koppelmittels ist insbesondere an einem Ende einer Blattfeder angeordnet.
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Das Koppelmittel beabstandet eine Radlagerung von einer Blattfeder der Hinterachse. Bei unterschiedlicher Vorgabe einer Länge des Koppelmittels entlang einer Längsachse, welche insbesondere im Wesentlichen einer Fahrzeughochrichtung entspricht, sind diese Radlagerung und die Blattfeder entlang dieser Längsachse insbesondere unterschiedlich beabstandet.
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Unter einer Standhöhe eines Kraftfahrzeugs ist vorliegend insbesondere ein vertikaler Abstand zwischen dem Fahrzeuguntergrund und einem Fahrzeugunterboden im Bereich der Hinterachse zu verstehen. Dieser vertikale Abstand wird im Sinne der Erfindung insbesondere vorgegeben durch eine Erstreckung der Hinterachse des Kraftfahrzeugs in Fahrzeughochrichtung, wobei diese Erstreckung insbesondere durch eine Erstreckung wenigstens eines der Koppelmittel vorgegeben wird, vorzugsweise durch die Erstreckung wenigstens eines, bevorzugt zweier, als Koppelstange ausgebildeter Koppelmittel in Bezug auf deren Längsachse.
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Insbesondere, um eine kostengünstige Hinterachse mit guten dynamischen Fahreigenschaften zur Verfügung zu stellen, ist in einer bevorzugten Ausführung die Hinterachse als Verbundlenkerachse mit einem Querträger, welcher die Radlagerungen verbindet, ausgebildet.
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Insbesondere, um eine verbesserte Seitenführüng zu erreichen, weist die Hinterachse in einer bevorzugten Ausführung zusätzlich ein Quergestänge, insbesondere ein Wattgestänge oder eine Panhardstabanordnung, auf, mittels welchem die zwei Radlagerungen miteinander verbunden sind.
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In einer bevorzugten Ausführung ist wenigstens eines der Koppelmittel längenverstellbar, in Bezug auf eine Längsachse des Koppelmittels und/oder im Wesentlichen in Bezug auf eine Fahrzeughochachse, ausgebildet, insbesondere als längenverstellbare Koppelstange. Diese Längenverstellung kann insbesondere manuell, vorzugsweise mittels ein- und/oder ausrastbarer Rasten oder Bajonettverschlüsse oder mittels anderer gängiger Einrichtungen zur Feststellung einer Stange an einem Lager an unterschiedlichen Längspositionen der Stange erfolgen.
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Dadurch kann vorteilhafterweise eine Vorgabe der Standhöhe des Fahrzeugs mittels wenigstens eines Koppelmittels ohne Austausch dieses Koppelmittels gegen ein Koppelmittel mit anderer Erstreckung erfolgen.
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Um insbesondere eine vereinfachte und/oder automatisierte Vorgabe der Standhöhe des Fahrzeugs zu ermöglichen, weist ein Koppelmittel in einer Ausführung wenigstens einen, insbesondere elektromechanischen, pneumatischen und/oder hydraulischen, Aktuator zur Veränderung der Länge eines Koppelmittels auf. Unter der Länge eines Koppelmittels ist im Sinne der Erfindung im Wesentlichen der Abstand zwischen der durch dieses Koppelmittel beabstandete Radlagerung und der Blattfeder zu verstehen, insbesondere an deren Verbindungsstellen mit diesem Koppelmittel.
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Um insbesondere eine Reduzierung seitlicher Zwangskräfte auf die Hinterachse zu erreichen, ist in einer bevorzugten Ausführung wenigstens eines dieser Koppelmittel, insbesondere eines pro Radlagerung der Hinterachse, durch ein Gelenk mit einer Blattfeder und durch ein weiteres Gelenk mit einer Radlagerung verbunden. In einer bevorzugten Ausbildung sind beide Gelenke, bezogen auf die Längsachse des Koppelmittels an dem jeweiligen Ende des Koppelmittels angeordnet.
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Dabei ist in einer bevorzugten Ausführung dieses Koppelmittel an dieser Radlagerung und/oder an dieser Blattfeder mittels wenigstens einer Buchse und/oder wenigstens einem Stiftgelenk gelagert, um insbesondere eine zuverlässige und/oder kostengünstige Gestaltung der Hinterachse zu ermöglichen. In einer Ausführung ist das Koppelmittel an der Radlagerung und/oder Blattfeder mittels eines Gabel- oder Hohlgelenks gelagert.
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Eine Buchse im Sinne der Erfindung weist insbesondere ein ringförmiges Gummi- und/oder Kunststoffelement auf, welches, insbesondere geringfügige, translatorische und/oder rotatorische Bewegungen der aneinander gelagerten Partner auch in ansonsten blockierten Freiheitsgraden zulässt. Ein Stiftgelenk im Sinne der Erfindung weist insbesondere wenigstens einen Stift auf, der in einem elastischen Element gelagert ist, welches, insbesondere geringfügige, translatorische und/oder rotatorische Bewegungen des Stiftes auch in ansonsten blockierten Freiheitsgraden zulässt.
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Insbesondere, um eine Reduzierung des vertikal in Bezug auf die Fahrebene des Kraftfahrzeugs benötigten Bauraums zu erreichen, erstreckt sich dieses Koppelmittel in einer bevorzugten Ausführung auf einer Seite eines Gelenkes des Koppelmittels, welche dem anderen Gelenk des Koppelmittels abgewandt ist, über das eine Gelenk hinaus. Insbesondere ist wenigstens eines der Gelenke des Koppelmittels in Bezug auf dessen Längsachse nicht an einem der Enden des Koppelmittels angeordnet, sondern insbesondere in dem axialen Bereich des Koppelmittels, in welchem der Aktuator angeordnet ist.
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Insbesondere, um eine Verbesserung der fahrdynamischen Eigenschaften zu erreichen, ist in einer bevorzugten Ausführung der Hinterachse wenigstens eines der Koppelmittel an einer der Radlagerungen, insbesondere an einem Längslenker einer als Verbundlenkerachse ausgebildeten Hinterachse, in Bezug auf deren Längsrichtung, zwischen einer Lagerstelle der Radlagerung zur Lagerung an dem Kraftfahrzeug und einer Schnittstelle eines Achslenkers und eines Radträgers dieser Radlagerung angeordnet. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung liegt wenigstens eines der Koppelmittel an einer der Radlagerungen, insbesondere an einem Längslenker einer als Verbundlenkerachse ausgebildeten Hinterachse, in Bezug auf deren Längsrichtung, auf einer, einer Lagerstelle der Radlagerung zur Lagerung an dem Kraftfahrzeug gegenüberliegenden Seite einer Schnittstelle eines Achslenkers und eines Radträgers dieser Radlagerung und/oder die Blattfeder liegt in Fahrtrichtung hinter der Radlagerung. Das kann vorteilhaft zu größeren vertikalen Wegen und niedrigeren Kräften führen.
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Insbesondere, um eine Verbesserung der fahrdynamischen Eigenschaften und/oder eine Reduzierung seitlicher Zwangskräfte zu erreichen, weist in einer bevorzugten Ausführung der Hinterachse eine Blattfeder wenigstens zwei Lagerstellen zur Lagerung an dem Kraftfahrzeug auf, wobei die Lagerung in diesen Lagerstellen eine Bewegung der Blattfeder im Wesentlichen entlang ihrer Längsachse zulässt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug wenigstens eine Hinterachse auf, wobei eine Blattfeder und die zwei Radlagerungen an diesem Kraftfahrzeug gelagert sind.
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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 eine Hinterachse gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
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2 einen Ausschnitt der Hinterachse mit Stiftgelenken gemäß 1 in verschiedenen Seitenansichten;
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3 einen Ausschnitt einer Hinterachse gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Buchsen in verschiedenen Seitenansichten;
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4 einen Ausschnitt einer Hinterachse gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Gabelanbindung in verschiedenen Seitenansichten; und
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5 einen Ausschnitt einer Hinterachse gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Hohlgelenken in verschiedenen Seitenansichten.
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In 1 ist eine Hinterachse 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei die Hinterachse 1 als Verbundlenkerachse mit einem Querträger 25, welcher die Längslenker 21.1 und 21.2 der Radlagerungen 20.1 und 20.2 verbindet, ausgebildet ist. Ein Wattgestänge 30 ist an den Längslenkern 21.1 und 21.2 und an der Fahrzeugkarosserie gelenkig gelagert, wodurch insbesondere an der Verbundlenkerachse 1 anliegende Querkräfte aus einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs aufgenommen werden können.
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Die Verbundlenkerachse 1 weist zusätzlich eine Blattfeder 10 auf, welche an ihren Lagerstellen 19.1 und 19.2 bezüglich einer translatorischen Bewegung im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung festgelegt ist. Eine Bewegung im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung wird jedoch nicht blockiert, sodass die Blattfeder 10 nicht zur Aufnahme von Querkräften eingerichtet ist. Dadurch lassen sich durch die Blattfeder 10 induzierte Zwangskräfte reduzieren.
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Die Blattfeder 10 ist, bezogen auf ihre Längsachse, an ihrem einen Ende gelenkig mit dem radlagerungsfernen Ende eines Koppelmittels in Form einer Koppelstange 11.1 verbunden, an ihrem anderen Ende mit dem radlagerungsfernen Ende eines Koppelmittels in Form einer Koppelstange 11.2. Die Koppelstange 11.1 ist an ihrem blattfederfernen Ende mit dem Längslenker 21.1 gelenkig verbunden, die Koppelstange 11.2 an ihrem blattfederfernen Ende mit dem Längslenker 21.2. Die Koppelstangen 11.1 und 11.2 beabstanden die Blattfeder von den Längslenkern 21.1 und 21.2, wobei der jeweilige Abstand von der Länge der jeweiligen Koppelstange 11.1 und/oder 11.2 abhängt.
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Wenn im Betrieb des Kraftfahrzeuges vertikale Kräfte und/oder Drehmomente um eine Fahrzeugquerachse in den Lagerstellen 26.1 und/oder 26.2 der Radlagerungen 20.1 und/oder 20.2 an der Hinterachse anliegen, federt die Blattfeder 10 an einem oder beiden Enden im Wesentlichen vertikal, bezogen auf das Kraftfahrzeug, ein.
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Die Koppelstangen 11.1 und 11.2 weisen jeweils einen – in 1 nicht dargestellten – Aktuator 12.1 auf, welcher zur automatischen Verstellung der Länge einer Koppelstange 11.1, 11.2 in vorgegebenen oder manuell eingegebenen Betriebszuständen, wie Anhängerbetrieb, Betrieb auf Schlechtwegstrecken und/oder Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten, eingerichtet ist. Bei Anhängerbetrieb wird beispielsweise das Einfedern der Hinterachse durch die Vorgabe einer größeren Länge der Koppelstangen 11.1 und 11.2, wenigstens teilweise, ausgeglichen. Bei Betrieb des Kraftfahrzeuges auf Schlechtwegstrecken können die Längen der Koppelstangen 11.1, 11.2 zur Erhöhung der Bodenfreiheit automatisch oder auf Fahrervorgabe vergrößert, bei Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten zur Reduzierung des Luftwiderstandes verkleinert werden.
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2 zeigt einen Ausschnitt der Hinterachse 1 gemäß 1 mit als Stiftgelenke 50a.1 und 50b.1 ausgebildeten Gelenken 13.1 und 14.1 in verschiedenen Seitenansichten. In 2 ist der beispielhaft als elektromechanischer Spindeltrieb oder Linearmotor ausgeprägte Aktuator 12.1 dargestellt, mittels welchem sich die Länge der Koppelstange 11.1 entlang ihrer Längsachse L um einen Betrag von ΔI vergrößern oder verkleinern lässt.
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Am längslenkerfernen Ende der Koppelstange 11.1 ist das Gelenk 13.1 angeordnet, welches als Stiftgelenk 50a.1 ausgebildet ist, und mittels welchem die Koppelstange 11.1 mit der Blattfeder 10 verbunden ist. Am blattfederfernen Ende der Koppelstange 11.1 ist das Gelenk 14.1 angeordnet, welches als Stiftgelenk 50b.1 ausgebildet ist, und mittels welchem die Koppelstange 11.1 mit dem Längslenker 21.1 verbunden ist. Der Stift 51a.1 der Blattfeder 10 ist in elastischen Elementen 52a.1, der Stift 51b.1 des Längslenkers 21.1 in elastischen Elementen 52b.1, gelagert, wodurch ein gewünschtes Spiel in der Festlegung der Drehung von Blattfeder 10, Koppelstange 11.1 und Längslenker 21.1 zueinander ermöglicht wird. Das Lager 13.1 ist mittels der Lagerverschraubung 15a.1, das Lager 14.1 mittels der Lagerverschraubung 15b.1, festgelegt.
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In 3 ist ein Ausschnitt einer Hinterachse 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit den Gelenken 13.1 und 14.1, welche Buchsen 40a.1 und 40b.1 aufweisen, in verschiedenen Seitenansichten, dargestellt. Die Buche 40a.1 ist als an der Blattfeder 10 mittels einer Blattfederverschraubung 16.1 angeschraubtes Bauteil ausgeführt und weist ein elastisches Element 41a.1 auf, an welchem die Koppelstange 11.1 an ihrem längslenkerfernen Lager 13.1 abgestützt ist. Die Buchse 40b.1 ist vorliegend als integraler Teil des Längslenkers 21.1 ausgebildet und weist ein elastisches Element 41b.1 auf, an welchem die Koppelstange 11.1 an ihrem blattfederfernen Lager 14.1 abgestützt ist. Dadurch wird das gewünschte Spiel in der Festlegung der Drehung von Blattfeder 10, Koppelstange 11.1 und Längslenker 21.1 zueinander ermöglicht.
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4 zeigt einen Ausschnitt einer Hinterachse 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Gelenken 13.1 und 14.1 in verschiedenen Seitenansichten, wobei das Gelenk 13.1 als Gabelgelenk ausgebildet und anstatt an dem längslenkerfernen Ende der Koppelstange 11.1 im Bereich des Aktuators 12.1 angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird Bauraum freigegeben, welcher für den Karosserielängsrahmen 60 verwendet wird.
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5 zeigt einen Ausschnitt einer Hinterachse 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Gelenken 13.1 und 14.1 in verschiedenen Seitenansichten, wobei das Gelenk 13.1 eine als Hohlgelenk ausgebildete Buchse 40a.1 mit einem elastischen Element 41a.1 aufweist. Dadurch wird das gewünschte Spiel in der Festlegung der Drehung von Blattfeder 10, Koppelstange 11.1 und Längslenker 21.1 zueinander ermöglicht.
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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 | Verbundlenkerachse |
| 10 | Blattfeder |
| 11.1, 11.2 | Koppelstange (Koppelmittel) |
| 12.1 | Aktuator der Koppelstange |
| 13.1 | Gelenk |
| 14.1 | Gelenk |
| 15a.1, 15b.1 | Lagerverschraubung |
| 16.1 | Blattfederverschraubung |
| 19.1, 19.2 | Lagerstelle der Blattfeder |
| 20.1, 20.2 | Radlagerung |
| 21.1, 21.2 | Längslenker |
| 25 | Querträger |
| 26.1, 26.2 | Lagerstelle der Radlagerung am Fahrzeug |
| 27.1, 27.2 | Schnittstelle |
| 30 | Wattgestänge |
| 31 | Rahmenelement zur Abstützung des Wattgestänges |
| 40a.1, 40b.1 | Buchse |
| 41a.1, 41b.1 | Elastisches Element der Buchse |
| 50a.1, 50b.1 | Stiftgelenk |
| 51a.1, 51b.1 | Stift |
| 52a.1, 52b.1 | Elastisches Element des Stiftgelenks |
| 55.1 | Gabelgelenk |
| 60 | Karosserielängsrahmen |
| | |
| L | Längsachse der Koppelstange |
| ΔI | Veränderung der Länge der Koppelstange |
