DE102012021434A1

DE102012021434A1 - Kraftfahrzeughinterachse

Info

Publication number: DE102012021434A1
Application number: DE201210021434
Authority: DE
Inventors: Ingo Winter; Frederic Simon
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-04-30

Abstract

Eine Kraftfahrzeughinterachse umfasst einen Querträger (12) und zwei Längslenker (11) aus faserverstärktem Kunststoff, die jeweils einen ersten Endabschnitt (13) zur Einspannung an einem Fahrzeugaufbau oder einem Hilfsrahmen aufweisen, sowie einen zweiten Endabschnitt (14), der an den Querträger (12) anschließt, wobei jeder Längslenker (11) als Doppelblatffeder mit zwei übereinander verlaufenden Federschenkeln (16, 17) ausgebildet ist und die Federschenkel (16, 17) eines jeden Längslenkers (11) zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt (13, 14) voneinander ungehindert einfederbar sind, und der Obenliegende der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel (16, 17) in Bezug auf eine Achse (C), die durch die ersten Endabschnitte (13) parallel zum Querträger (12) verläuft, ein kleineres axiales Flächenträgheitsmoment aufweist als der Untenliegende der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel (16, 17). Durch die unterschiedlichen Flächenträgheitsmomente der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel wird am jeweiligen Längslenker eine definierte Längselastizität erzielt, wodurch auf den Einsatz aufwändiger Gummilager verzichtet werden kann. Dies ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung der Konstruktion, da die zweiten Endabschnitte ohne Zwischenschaltung solcher Lager starr am Querträger angeschlossen werden können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeughinterachse. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Kraftfahrzeughinterachse mit einem Querträger und zwei Längslenkern, die jeweils mit einem ersten Endabschnitt an einen Fahrzeugaufbau oder Hilfsrahmen ankoppelbar sind und mit einem zweiten Endabschnitt mit dem Querträger verbunden sind.
Im Fahrzeugbau kommen als halbstarre Hinterachsen vor allem Verbundlenkerachsen und Torsionskurbelachsen zum Einsatz.
Bei Verbundlenkerachsen, wie sie beispielsweise aus DE 195 42 522 A1 und DE 198 40 134 A1 bekannt sind, liegt der die Längslenker verbindende Querträger in der in Vorwärtsfahrtrichtung vorderen Hälfte der Achse. Die Längslenker sind hierbei als torsions- und biegesteife Bauteile ausgeführt. Ein gegenseitiges Ein- und Ausfedern der Fahrzeugräder wird durch das Torsionsvermögen des Querträgers ermöglicht. Eine Seitenkraftabstützung erfolgt allein über die Längslenker.
Bei Torsionskurbelachsen sind die Längslenker lediglich um die Fahrzeugquerrichtung biegesteif, so dass eine zusätzliche Seitenkraftabstützung, beispielsweise in Form eines Panhardstabs erforderlich ist. Dieser benötigt zusätzlichen Bauraum. Bei einer aus DE 10 2006 018 641 A1 bekannten Hinterachse ist der Panhardstab hinter dem Querträger angeordnet, der seinerseits in der Nähe der Radachse liegt. Bei einer aus EP 0 458 665 B1 bekannten Hinterachse greift der Panhardstab an einem Längslenker an und erstreckt sich diagonal durch den Raum zwischen den Längslenkern.
Eine besonders preiswerte und leichte Hinterachse mit gutem Komfort und guter Fahrdynamik ist aus DE 10 2008 062 901 A1 bekannt. Bei dieser verbindet der Querträger die Längslenker im Bereich der Radträger miteinander. Zudem weisen die Längslenker einen offenen, biegesteifen, jedoch torsionsweichen Profilquerschnitt auf. Die bei Torsionskurbelachsen erforderliche zusätzliche Verstrebung, welche den Gestaltungsspielraum für umliegende Bauteile wie einen Kraftstofftank oder die Auspuffanlage einschränkt, wird nicht benötigt, da die Seitenkräfte allein über die Längslenker abgestützt werden. Dies ermöglicht einen kurzen Fahrzeughinterwagen, bei dem der Querträger zwischen einem Kraftstofftank und einem Endtopf der Auspuffanlage angeordnet ist. Hierdurch kann sich ein Kraftstofftank bis in den Raum zwischen den Längslenkern erstrecken.
Weiterhin ist aus WO 87/06540 A1 eine Kraftfahrzeughinterachse aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, bei der Längslenker in Form von Doppelblattfedern aus faserverstärktem Kunststoff jeweils mit einem Endabschnitt an einen Querträger anschließen.
Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit alternativen Antrieben müssen großvolumige Energiespeicher wie Batterien oder Gasbehälter möglichst crashsicher am Fahrzeug untergebracht werden. Hierfür wird insbesondere der Raum unter den Rücksitzen bis zur hinteren Radachse bevorzugt. Da derartige Energiespeicher in der Regel ein sehr hohes Gewicht aufweisen, verlagert sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs nach hinten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine leichtgewichtige Kraftfahrzeughinterachse bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau hinreichend Platz für die crashsichere Unterbringung großvolumiger Energiespeicher ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeughinterachse gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeughinterachse umfasst einen Querträger und zwei Längslenker aus faserverstärktem Kunststoff, die jeweils einen ersten Endabschnitt zur Einspannung am Fahrzeugaufbau oder einem Hilfsrahmen aufweisen, sowie einen zweiten Endabschnitt, der an den Querträger anschließt, wobei jeder Längslenker als Doppelblattfeder mit zwei übereinander verlaufenden Federschenkeln ausgebildet ist und die Federschenkel eines jeden Längslenkers zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt voneinander ungehindert einfederbar sind, und der Obenliegende der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel in Bezug auf eine Achse, die durch die ersten Endabschnitte parallel zum Querträger verläuft, ein kleineres axiales Flächenträgheitsmoment aufweist als der Untenliegende der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel.
Unter ”faserverstärktem Kunststoff” werden vorliegend alle Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (FKV) verstanden. Lediglich beispielhaft seien hier kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) und glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) genannt.
Durch die besonders leichtgewichtige Ausgestaltung der Hinterachse wird einer Verschiebung des Fahrzeugsschwerpunkts nach hinten entgegengewirkt. Dies wirkt sich positiv auf das Fahrverhalten aus.
Die Anbindung des Querträgers am in Bezug auf die Vorwärtsfahrtrichtung hinteren Endabschnitt der Längslenker ermöglicht die Unterbringung eines großvolumigen Energiespeichers, beispielsweise einer Elektrobatterie, welcher sich in den Bereich zwischen den Längslenkern bis zum Querträger erstrecken kann.
Durch eine gezielte Abstimmung des Höhenabstands zwischen den beiden Federschenkeln eines Längslenkers sowie über die Formgebung derselben kann die wechselseitige Federrate des jeweiligen Längslenkers aus faserverstärktem Kunststoff gezielt abgestimmt werden.
Durch die unterschiedlichen Flächenträgheitsmomente der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel wird am jeweiligen Längslenker eine definierte Längselastizität erzielt, wodurch auf aufwändige Gummilager verzichtet werden kann. Dies ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung der Konstruktion, da die zweiten Endabschnitte ohne Zwischenschaltung solcher Lager drehsteif am Querträger angeschlossen werden können.
Insgesamt betrachtet wird hierdurch ein neuer Hinterachstyp geschaffen, der sich insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Elektroantrieb sowie für gasbetriebene Fahrzeuge eignet, jedoch prinzipiell auch bei Fahrzeugen mit herkömmlichem Antrieb zum Einsatz kommen kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Vorzugsweise unterscheidet sich das axiale Flächenträgheitsmoment der beiden Federschenkel mindestens um den Faktor zwei voneinander. In Konstruktionslage kommt es hierdurch bei Einwirken einer Längskraft auf die Hinterachse zu einer stärkeren Verformung des obenliegenden Federschenkels. Dieser wird stärker gestreckt als der steifere untenliegende Federschenkel. Hieraus resultiert eine mit herkömmlichen Gummilagern vergleichbare Längselastizität der Radabstützung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die beiden Federschenkel eines jeden Längslenkers im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt eine im Wesentlichen gleiche Breite auf. Der untenliegende Federschenkel besitzt jedoch mindestens die doppelte Dicke des obenliegenden Federschenkels, wodurch sich die gewünschte und für den Fahrkomfort vorteilhafte Längselastizität besonders einfach realisieren lässt. Unter einer im Wesentlichen gleichen Breite werden vorliegend Abweichungen bis zu maximal 10 Prozent verstanden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Federschenkel am zweiten Endabschnitt jeweils mindestens ein Auge aus. Die Augen der Federschenkel sind auf den Querträger axial aufgesteckt und an diesem festgelegt. Diese Bauweise gestattet die Verwendung eines Querträgers aus einem anderen Material, wodurch die Bauteilfestigkeit optimiert werden kann.
Es ist jedoch auch möglich, die Längslenker und den Querträger als integrales Bauteil in einem Stück zu fertigen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet jeder Federschenkel am zweiten Endabschnitt jeweils mindestens ein Auge aus und weist einen Mittelabschnitt zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt auf. Die Mittelabschnitte der Federschenkel schließen dabei jeweils tangential an das Auge des zugehörigen Federschenkels an.
Weiterhin kann der untenliegende Federschenkel im Bereich des zweiten Endabschnitts mit zwei gabelförmig angeordneten Seitenwangen ausgeführt werden. Dabei ist der obenliegende Federschenkel im Bereich des zweiten Endabschnitts zwischen den Seitenwangen des untenliegenden Federschenkels aufgenommen. Dies ermöglicht eine kompakte und stabile Anbindung der Längslenker am Querträger, die insbesondere auch geeignet ist, einwirkende Seitenkräfte abzustützen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Federschenkel eines jeden Längslenkers als separate Bauteile ausgebildet. Durch Kombination entsprechender Federschenkel lässt sich hierdurch auf einfache Art und Weise eine gute Fahrwerkabstimmung erzielen.
Es ist jedoch auch möglich, beide Federschenkel einstückig miteinander auszuführen.
In vorteilhafter Ausgestaltung laufen die Federschenkel eines jeden Längslenkers am ersten Endabschnitt zusammen. Die separaten Federschenkel eines Längslenkers können hierdurch gemeinsam eingespannt werden, wodurch sich der diesbezügliche Befestigungsaufwand reduziert. Die ersten Endabschnitte der Federschenkel liegen dabei vorzugsweise aufeinander auf. Auch im Fall einer integralen Ausgestaltung der Längslenker wird durch die gemeinsame Befestigung der ersten Endabschnitte derselben der Montageaufwand gering gehalten.
Bevorzugt sind die Längslenker jeweils derart konfiguriert, dass in einem entspannten Zustand der untenliegende Federschenkel gerade verläuft, der obenliegende Federschenkel hingegen zu dem untenliegenden Federschenkel hin gewölbt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass selbst bei maximalem Ausfedern der Radaufhängung eine Streckung des obenliegenden Federschenkels möglich ist, um die gewünschte Längselastizität bereitzustellen.
Die Längslenker sind vorzugsweise ferner derart konfiguriert, dass in Konstruktionslage in einer Fahrzeugradaufhängung der obenliegende Federschenkel mit stärkerer maximaler Krümmung gebogen ist, als der untenliegende Federschenkel, und infolge einer Längskraft die maximale Krümmung des obenliegenden Federschenkels stärker vermindert wird als die maximale Krümmung des untenliegenden Federschenkels. Dies begünstigt zusätzlich die Bereitstellung der gewünschten Längselastizität in Radmitte durch Streckung des obenliegenden Federschenkels.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem großvolumigen Energiespeicher sowie mit einer Hinterachse nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine räumliche Ansicht der Hinterachse nach einem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf deren Anbindung am Hinterwagen eines Kraftfahrzeugs;
3 eine räumliche Ansicht der Hinterachse nach dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei lediglich eine Hälfte der Hinterachse dargestellt ist;
4 eine Seitenansicht eines Längslenkers;
5 eine Ansicht eines untenliegenden Federschenkels eines Längslenkers;
6 eine Ansicht eines obenliegenden Federschenkels eines Längslenkers;
7 eine räumliche Ansicht der Hinterachse zur Veranschaulichung der Konstruktionslage sowie der Lage im unteren Anschlag; und in
8 eine räumliche Ansicht der Hinterachse zur Veranschaulichung der Einwirkung einer Längskraft in Konstruktionslage.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Personenkraftfahrzeugs 1, bei dem ein großvolumiger Energiespeicher 2 im Bereich vor der hinteren Radachse B angeordnet ist. Die hintere Radachse B wird dabei durch die Radmitten der hinteren Fahrzeugräder 3 definiert.
Der Energiespeicher 2 ist beispielsweise eine Elektrobatterie oder ein Druckbehälter für Gas. Prinzipiell kann der Energiespeicher 2 jedoch auch ein herkömmlicher Kraftstofftank sein.
Zur Bereitstellung eines großen Unterbringungsraums für den Energiespeicher 2 ist eine platzsparende Hinterachse 10 mit konstruktiv einfachem Aufbau vorgesehen, welche aufgrund ihres geringen Gesamtgewichts einer Verlagerung des Fahrzeugsschwerpunkts nach hinten, das heißt entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung V, entgegenwirkt.
Die in den 2 bis 8 näher dargestellte Kraftfahrzeughinterachse 10 weist zwei Längslenker 11 sowie einen diese verbindenden Querträger 12 auf. Jeder der Längslenker 11 ist mit einem in Vorwärtsfahrtrichtung vorliegenden ersten Endabschnitt 13 an einen Fahrzeugaufbau 4, gegebenenfalls auch an einen Hilfsrahmen desselben, angekoppelt. Jeder der Längslenker 11 ist ferner mit einem in Vorwärtsfahrtrichtung hintenliegenden zweiten Endabschnitt 14 an den einzigen Querträger 12 angeschlossen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Längslenker 11 ohne Zwischenschaltung von Gummilagern oder dergleichen am Querträger 12 befestigt. Die Befestigung ist vorzugsweise verdrehsteif ausgeführt.
Der Querträger 12 ist rohrförmig ausgebildet, wobei im Bereich zwischen den Anbindungsstellen der Längslenker 11 vorzugsweise ein Kreisquerschnitt vorgesehen ist. Zur Verminderung des Gesamtgewichts der Hinterachse 10 kann der Querträger 12 aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise CFK oder GFK gefertigt sein. Es ist jedoch auch möglich, den Querträger 12 aus Leichtmetall zu fertigen.
Weiterhin umfasst die Hinterachse 10 zwei Radträger 15 zur Lagerung jeweils eines Fahrzeugrads 3. Die Radträger 15 sind jeweils mit dem Querträger 12 starr verbunden.
Insbesondere sind die Radträger 15 als separate Bauteile an axialen Enden des Querträgers 12 befestigt. Dabei liegt die Längsmittelachse A des Querträgers 12 in Fahrzeuglängsrichtung hinter der Mitte der Fahrzeugräder 3 und damit hinter der Radachse B. Ferner liegt die Längsmittelachse A des Querträgers 12 in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Radachse B.
Jeder der Längslenker 11 weist zwei übereinander verlaufende Federschenkel 16 und 17 auf. Beide Federschenkel 16 und 17 erstrecken sich überwiegend in Fahrzeuglängsrichtung. Sie sind zumindest in einem Mittelabschnitt 18 bzw. 19 zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt 13 und 14 in Fahrzeughochrichtung voneinander beabstandet und dort nicht miteinander verbunden, so dass diese voneinander ungehindert einfedern können. Hierdurch wird je Längslenker 11 eine Doppelfeder gebildet. Über den Abstand zwischen den beiden Federschenkeln 16 und 17 sowie durch die Formgebung der Federschenkel 16 und 17 kann die Federrate der Hinterachse 10 bei gleichseitigem und wechselseitigem Einfedern abgestimmt werden.
Bei einer Kurvenfahrt kommt es zu einem wechselseitigen Einfedern der Fahrzeugräder. Das kurvenaußenseitige Rad federt dabei ein, während das kurveninnenseitige Rad ausfedert. Dabei kommt es zu einer elastischen Biegeverformung der Längslenker 11 und deren Federschenkel 16 und 17 um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Biegeachse. Der Querträger 12 besitzt demgegenüber eine deutlich größere Torsions- und Biegesteifigkeit und kann dementsprechend als torsions- und biegesteif bezeichnet werden. Die Seitenkraftabstützung erfolgt über die Längslenker 11, die mit ihren ersten Endabschnitten 13 aufbauseitig fest eingespannt und ihrerseits in Fahrzeugquerrichtung biegesteif sind.
Die Federschenkel 16 und 17 sind jeweils in der Art einer Blattfeder ausgeführt und überwiegend streifenförmig ausgebildet. Vorzugsweise weist jeder der Federschenkel 16 und 17 ein in etwa rechteckiges Querschnittsprofil auf, wie dies in den 5 und 6 gut zu erkennen ist. Jedoch sind auch hiervon abweichende Formgebungen möglich, solange zwei grob parallel zueinander verlaufende, in Vertikalrichtung beabstandete Federelemente gebildet werden, die in Fahrzeugquerrichtung biegesteif und um eine Achse in Fahrzeugquerrichtung biegeweich sind.
Am zweiten Endabschnitt 14 der Federschenkel 16 und 17 sind Augen 20 und 21 angeformt, welche auf einen Endabschnitt des Querträgers 12 aufgesteckt und an diesem befestigt sind. Die Anbindung am Querträger 12 erfolgt ohne Zwischenschaltung eines elastischen Lagers. Vielmehr sind die Längslenker 11 unmittelbar am Querträger 12 befestigt.
An die Augen 20 und 21 schließen die Mittelabschnitte 18 und 19 der Federschenkel 16 und 17 jeweils tangential an.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der untenliegende der Federschenkel 16 im Bereich des zweiten Endabschnitts 14 zwei gabelförmig angeordnete Seitenwangen 22 aus, welche jeweils ein Auge 20 ausbilden. Zwischen den Seitenwangen 22 des untenliegenden Federschenkels 16 ist das Auge 21 des obenliegenden Federschenkels 17 aufgenommen.
Dabei leitet der Mittelabschnitt 18 des untenliegenden Federschenkels 16 unterhalb der Längsmittelachse A des Querträgers 12 und der Mittelabschnitt 19 des obenliegenden Federschenkels 17 oberhalb der Längsachse A des Querträgers 12 von demselben ab.
Wie bereits ausgeführt, sind die Längsträger 11 ohne Zwischenschaltung eines elastischen Lagers an den Querträger 12 angekoppelt. Die für den Fahrkomfort wünschenswerte Längselastizität der Radanbindung wird erfindungsgemäß durch die im Folgenden näher erläuterte Konfiguration des unterliegenden Federschenkels 16 und des obenliegenden Federschenkels 17 erzielt.
Der obenliegende Federschenkel 17 weist in Bezug auf eine Achse C, die durch die Einspannungen der ersten Endabschnitte 13 parallel zum Querträger 12 verläuft, ein kleineres axiales Flächenträgheitsmoment auf als der untenliegende Federschenkel 16. Daraus folgt, dass der obenliegende Federschenkel 17 einer in Radmitte angreifenden Längskraft F einen kleineren Biegewiderstand entgegensetzt, als der untenliegende Federschenkel 16. Hieraus resultiert eine definierte Längselastizität der Längslenker 11.
Zur Bereitstellung einer Längselastizität, wie sie mit herkömmlichen Gummilagern zwischen dem zweiten Endabschnitt 14 und dem Querträger 12 erzielt werden kann, empfiehlt es sich, dass sich das axiale Flächenträgheitsmoment der beiden Federschenkel 16 und 17 mindestens um den Faktor zwei voneinander unterscheidet.
Wie insbesondere den 3 bis 6 entnommen werden kann, kann dies beispielsweise dadurch erzielt werden, dass bei annähernd gleicher Breite der Mittelabschnitt 18 und 19 der untenliegende Federschenkel 16 mindestens die doppelte Dicke des obenliegenden Federschenkels 17 aufweist. Vorzugsweise beträgt die Dicke des untenliegenden Federschenkels 16 das 2- bis 5-Fache der Dicke des obenliegenden Federschenkels 17 und weiter bevorzugt das 2- bis 3-Fache.
4 zeigt einen Längslenker 11 im entspannten Zustand. Der deutlich dickere untenliegende Federschenkel 16 verläuft hierbei gerade vom ersten Endabschnitt 13 bis zum Beginn des Auges 20 am zweiten Endabschnitt 14. Der dünnere obenliegende Federschenkel 17 ist hingegen etwas zu dem untenliegenden Federschenkel 16 hin gewölbt. Diesen Zustand nimmt der Längslenker 11 auch im unteren Anschlag der Radaufhängung, d. h. bei maximalem Ausfedern ein, der in 7 im Vergleich zur Konstruktionslage dargestellt ist. Durch eine in Radmitte angreifende Längskraft F wird die Wölbung des obenliegenden Federschenkels 17 elastisch gestreckt, wodurch dieser als Längsfeder wirkt.
8 zeigt die Streckung des obenliegenden Federschenkels 17 aus der Konstruktionslage bei Einwirkung einer Längskraft F in Radmitte B sowie die daraus resultierende Verschiebung e.
In Konstruktionslage ist infolge des Fahrzeuggewichts der obenliegende Federschenkel 17 mit stärkerer maximaler Krümmung gebogen, als der untenliegende Federschenkel 16. Im Fahrbetrieb wird durch Einwirkung einer Längskraft F die maximale Krümmung des obenliegenden Federschenkels 17 stärker vermindert als die maximale Krümmung des untenliegenden Federschenkels 16, d. h. der obenliegende Federschenkel 17 wird erheblich stärker gestreckt als der untenliegende Federschenkel 16, dessen Streckung vernachlässigbar klein bleibt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Federschenkel 16 und 17 als separate Bauteile ausgebildet. Durch Kombination unterschiedlicher Federschenkel 16 und 17 lässt sich so auf einfache Weise eine Abstimmung des Einfederverhaltens sowohl in Vertikalrichtung als auch in Längsrichtung vornehmen. Es ist jedoch auch möglich, beide Federschenkel 16 und 17 in ein Bauteil zu integrieren. Ferner ist es möglich einen oder beide Federschenkel einstückig mit dem Querträger auszubilden.
Die Federschenkel 16 und 17 bestehen aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise CFK oder GFK, wodurch sich bei hoher Festigkeit eine schlanke Ausführung und ein geringes Gewicht realisieren lassen.
Die beiden Federschenkel 16 und 17 eines jeden Längslenkers 11 sind an dem ersten Endabschnitt 13 des Längslenkers 11 zusammengeführt. Die Mittelabschnitte 18 und 19 laufen in Richtung des ersten Endabschnitts 13 aufeinander zu. Die zunächst unverbundenen freien Federschenkelenden sind gemeinsam mit dem Fahrzeugaufbau 3 verspannt, wobei die Federschenkelenden vorzugsweise aufeinander aufliegen. Zur Befestigung der Längslenker 11 am Fahrzeugaufbau 3 ist je Längslenker 11 ein Lagerbock 23 vorgesehen, der seinerseits mit dem Fahrzeugaufbau, beispielsweise mit einem Längsträger 5 des Fahrzeugaufbaus 3, verschraubt oder in sonstiger Weise an diesem befestigt ist. Über die Einspannung des ersten Endabschnitts 13 werden Momente um die Fahrzeughochachse, um die Fahrzeugquerachse sowie um die Längsachse des jeweiligen Längslenkers 11 abgestützt.
Wie bereits erläutert, können die Längslenker 11 die Funktion herkömmlicher Aufbaufedern übernehmen, d. h. die Hinterachse 10 mit den Fahrzeugrädern 3 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 4 in Fahrzeughochrichtung elastisch abstützen. Erfindungsgemäß stellen die Längslenker 11 zudem eine definierte Elastizität in Längsrichtung zur Verfügung, so dass auf. aufwändige Gummilager oder dergleichen verzichtet werden kann.
Ferner greift je Fahrzeugrad 5 ein Schwingungsdämpfer 24 an der Hinterachse 10 an. Der Schwingungsdämpfer 24 ist dabei mit seinem oberen Ende in Vorwärtsfahrtrichtung geneigt und zur Fahrzeughochrichtung mit einem Winkel im Bereich von 5° bis 30° angestellt. Desweiteren, kann das obere Ende zusätzlich in Richtung Fahrzeuglängsmittelachse geneigt sein, wobei geeignete Winkel im Bereich von 0° bis 15° liegen. Radseitig ist der Schwingungsdämpfer 24 in Vorwärtsfahrtrichtung vor sowie in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Radmitte am Radträger 15 angekoppelt. Wie 2 entnommen werden kann, liegt das untere Ende des Schwingungsdämpfers 24 über dem zweiten Endabschnitt 14 des jeweiligen Längslenkers 11. Der Freiraum zwischen den Längslenkern 11 wird somit durch die Schwingungsdämpfer 24 nicht oder allenfalls geringfügig beeinträchtigt. Dieser Freiraum ermöglicht die Unterbringung eines großvolumigen Energiespeichers 2.
Hierfür ist es weiterhin von Vorteil, dass der Querträger 12 in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet im Bereich der hinteren Radachse B verläuft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Profil des Querträgers 12 zwischen den Längslenkern 11 unterhalb und überwiegend hinter der Radachse B. Es ist auch möglich, den Querträger 12 gänzlich hinter der Radachse B anzuordnen.
In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann der Schwingungsdämpfer 24 auch als Federbein ausgeführt werden.
Ferner ist es möglich, zusätzlich zu den federnden Längslenkern 11 zwischen der Hinterachse 10 und dem Fahrzeugaufbau 3 zusätzliche, in Fahrzeughochrichtung wirkende Aufbaufedern einzugliedern.
In sämtlichen Fällen ergibt sich eine leichtgewichtige Kraftfahrzeughinterachse, die einen großen Bauraum für die crashsichere Unterbringung großvolumiger Energiespeicher, wie Batterien, Gasdruckbehälter oder sonstiger Kraftstofftanks ermöglicht.
Durch eine gezielte Abstimmung des Höhenabstands zwischen den beiden Federschenkeln eines Längslenkers sowie über die Formgebung derselben können die gleichseitige und die wechselseitige Federrate des jeweiligen Längslenkers aus faserverstärktem Kunststoff gezielt eingestellt werden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und weiterer Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr können diesbezügliche Einzelmerkmale, wie sie vorstehend erläutert wurden, auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich. Die Erfindung umfasst insbesondere alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1: Personenkraftfahrzeug
2: Energiespeicher
3: Fahrzeugrad
4: Fahrzeugaufbau
5: Längsträger
10: Hinterachse
11: Längslenker
12: Querträger
13: erster Endabschnitt
14: zweiter Endabschnitt
15: Radträger
16: untenliegender Federschenkel
17: obenliegender Federschenkel
18: Mittelabschnitt
19: Mittelabschnitt
20: Auge
21: Auge
22: Seitenwange
23: Lagerbock
24: Schwingungsdämpfer
A: Längsmittelachse der Querträgers
B: Radachse
C: Achse durch die ersten Endabschnitte
e: elastische Verschiebung in Fahrzeuglängsrichtung
F: Längskraft
V: Vorwärtsfahrtrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19542522 A1 [0003]
DE 19840134 A1 [0003]
DE 102006018641 A1 [0004]
EP 0458665 B1 [0004]
DE 102008062901 A1 [0005]
WO 87/06540 A1 [0006]

Claims

Kraftfahrzeughinterachse, umfassend: einen Querträger (12), und zwei Längslenker (11) aus faserverstärktem Kunststoff, die jeweils einen ersten Endabschnitt (13) zur Einspannung an einem Fahrzeugaufbau oder einem Hilfsrahmen aufweisen, sowie einen zweiten Endabschnitt (14), der an den Querträger (12) anschließt, wobei jeder Längslenker (11) als Doppelblattfeder mit zwei übereinander verlaufenden Federschenkeln (16, 17) ausgebildet ist und die Federschenkel (16, 17) eines jeden Längslenkers (11) zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt (13, 14) voneinander ungehindert einfederbar sind, und der Obenliegende der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel (16, 17) in Bezug auf eine Achse (C), die durch die ersten Endabschnitte (13) parallel zum Querträger (12) verläuft, ein kleineres axiales Flächenträgheitsmoment aufweist als der Untenliegende der zwei übereinander verlaufenden Federschenkel (16, 17).
Kraftfahrzeughinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Flächenträgheitsmoment der beiden Federschenkel (16, 17) sich mindestens um den Faktor zwei voneinander unterscheidet.
Kraftfahrzeughinterachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federschenkel (16, 17) eines jeden Längslenkers (11) im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt (13, 14) eine im Wesentlichen gleiche Breite aufweisen, der untenliegende Federschenkel (16) jedoch mindestens die doppelte Dicke des obenliegenden Federschenkels (17) aufweist.
Kraftfahrzeughinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federschenkel (16, 17) am zweiten Endabschnitt (14) jeweils mindestens ein Auge (20, 21) ausbilden und die Augen (20, 21) der Federschenkel (16, 17) auf den Querträger (12) axial aufgesteckt und an diesem festgelegt sind.
Kraftfahrzeughinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Federschenkel (16, 17) am zweiten Endabschnitt (14) mindestens ein Auge (20, 21) ausbildet, jeder Federschenkel (16, 17) zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt (16, 17) einen Mittelabschnitt (18, 19) aufweist und die Mittelabschnitte (18, 19) der Federschenkel (16, 17) jeweils tangential an das Auge (20, 21) des zugehörigen Federschenkels (16, 17) anschließen.
Kraftfahrzeughinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untenliegende Federschenkel (16) im Bereich des zweiten Endabschnitts (14) zwei gabelförmige Seitenwangen (22) ausbildet und der obenliegende Federschenkel (17) im Bereich des zweiten Endabschnitts (14) zwischen den Seitenwangen (22) des untenliegenden Federschenkels (16) aufgenommen ist.
Kraftfahrzeughinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federschenkel (16, 17) eines jeden Längslenkers (11) als separate Bauteile ausgebildet sind.
Kraftfahrzeughinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federschenkel (16, 17) eines jeden Längslenkers (11) am ersten Endabschnitt (13) zusammenlaufen und entweder aufeinander aufliegen oder integral in einem Stück gefertigt sind.
Kraftfahrzeughinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längslenker (11) jeweils derart konfiguriert sind, dass in einem entspannten Zustand der untenliegende Federschenkel (16) gerade verläuft, der obenliegende Federschenkel (17) hingegen zu dem untenliegende Federschenkel (16) hin gewölbt ist.
Kraftfahrzeughinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längslenker (11) jeweils derart konfiguriert sind, dass in Konstruktionslage in einer Fahrzeugradaufhängung der obenliegende Federschenkel (17) mit stärkerer maximaler Krümmung gebogen ist, als der untenliegende Federschenkel (16), und infolge einer Längskraft die maximale Krümmung des obenliegenden Federschenkels (17) stärker vermindert wird als die maximale Krümmung des untenliegenden Federschenkels (16).