DE102016123841A1

DE102016123841A1 - Verbundlenker mit wattgestänge für angetriebene hinterachse

Info

Publication number: DE102016123841A1
Application number: DE102016123841.4A
Authority: DE
Inventors: Scott A. Kolp; Gregory K. Peterson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2017-06-14
Also published as: CN106864194A; US9902231B2; CN106864194B; US20170166029A1

Abstract

Ein Radaufhängungssystem für ein Fahrzeug wird bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst ein Paar Hinterräder und eine Kardanwelle. Eine hintere Antriebseinheit ist betriebsfähig gekoppelt zwischen der Kardanwelle und dem Paar Hinterräder, der hinteren Antriebseinheit, die konfiguriert ist, Drehmoment von der Kardanwelle auf das Paar Hinterräder zu übertragen. Eine Verbundlenkerstruktur mit einem ersten Längslenker und einem zweiten Längslenker wird bereitgestellt. Jeder der Längslenker ist betriebsfähig an ein Paar Hinterräder gekoppelt. Die Verbundlenkerstruktur umfasst des Weiteren ein gebogenes Trägerelement, das sich zwischen dem Längslenker erstreckt, wobei das gebogene Trägerelement einen Versatz von der Kardanwelle angeordneten mittleren Abschnitt aufweist. Ein Wattgestänge beinhaltet ein erstes Verbindungsglied am ersten Längslenker und ein zweites Verbindungsglied am zweiten Längslenker.

Description

ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG
Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Verbundlenker-Hinterachse, insbesondere ein Fahrzeug mit angetriebenen Hinterrädern, die durch eine Verbundlenker-Hinterachse gestützt werden.
HINTERGRUND
Fahrzeuge, wie beispielsweise Automobile und Lastwagen, beinhalten ein Antriebssystem mit einer Kardanwelle, die mit einem Hinterachsdifferenzial verbunden ist. Das Hinterachsdifferenzial, manchmal umgangssprachlich als hintere Antriebseinheit bezeichnet, überträgt Drehmoment von der Kardanwelle auf die Hinterräder. Die Hinterräder sind mit der Fahrzeugkarosserie durch eine Aufhängungsbaugruppe verbunden. Eine Aufhängungsform wird als Verbundlenkeraufhängung bezeichnet.
Eine Verbundlenker-Hinterradaufhängung ist eine Aufhängungsform mit einem Längslenker an jeder Seite des Fahrzeugs, verbunden durch einen Querbalken. Der vordere Abschnitt des Längslenkers mit der Karosserie oder dem Fahrwerk des Fahrzeugs verbunden, während der hintere Abschnitt des Längslenkers das Rad stützt. Ein Querbalken der Verbundachse verbindet die beiden Längslenker und liefert Seiten- und Rollsteifigkeit.
Aufgrund von Raumbegrenzungen verwenden einige Fahrzeuge mit Heckantrieb eine unterschiedliche Aufhängungsform, bezeichnet als eine Einzelradaufhängung. In einem Einzelradaufhängungssystem kann sich jedes Hinterrad unabhängig vom gegenüberliegenden Rad bewegen. Bei dieser Anordnung besteht kein Querträger, der andere Komponenten beeinträchtigt, wie beispielsweise die Kardanwelle. Im Allgemeinen sind die Einzelradaufhängungssysteme teurer und komplexer als die Verbundlenkeraufhängungen. In manchen Anwendungen ist diese Aufhängung jedoch wünschenswert, da sie zusätzlichen Raum für andere Fahrzeugkomponenten bereitstellt, beispielsweise den Antriebsstrang.
Dementsprechend, während bestehende Fahrzeugaufhängungssysteme für ihren beabsichtigten Zweck zweckdienlich sind, besteht Bedarf zur Verbesserung fort, insbesondere das Bereitstellen eines Aufhängungssystems für ein Fahrzeug mit Heckantrieb mit verbesserter Seitensteifigkeit und Fahrkomfort, zu geringeren Kosten und Komplexität.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst ein Paar Hinterräder und eine Kardanwelle. Eine hintere Antriebseinheit ist betriebsfähig gekoppelt zwischen der Kardanwelle und dem Paar Hinterräder, der hinteren Antriebseinheit, die konfiguriert ist, Drehmoment von der Kardanwelle auf das Paar Hinterräder zu übertragen. Eine Verbundlenkerstruktur mit einem ersten Längslenker und einem zweiten Längslenker wird bereitgestellt. Jeder der Längslenker ist betriebsfähig an ein Paar Hinterräder gekoppelt. Die Verbundlenkerstruktur umfasst des Weiteren ein gebogenes Trägerelement, das sich zwischen dem Längslenker erstreckt, wobei das gebogene Trägerelement einen Versatz von der Kardanwelle angeordneten mittleren Abschnitt aufweist. Ein Wattgestänge ist dem gebogenen Trägerelement der hinteren Antriebseinheit gegenüberliegend angeordnet, wobei das Wattgestänge ein an den ersten Längslenker gekoppeltes Verbindungsglied und ein an den zweiten Längslenker gekoppeltes Verbindungsglied aufweist.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Aufhängung für nichtgelenkte Räder an einem Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Fahrzeug eine Karosserie und einen Motor beinhaltet. Das Fahrzeug weist des Weiteren eine zwischen dem Motor und einer hinteren Antriebseinheit angeordnete Kardanwelle auf. Die Aufhängung umfasst einen ersten Längslenker, der konfiguriert ist, an die Karosserie montiert zu werden, wobei der erste Längslenker einen ersten Abschnitt auf einer Seite einer ersten Halterung für ein erstes nicht gelenktes Rad, und einen zweiten Abschnitt auf der anderen Seite des ersten nicht gelenkten Rades, aufweist. Ein zweiter Längslenker ist konfiguriert, an die Karosserie montiert zu werden, wobei der zweite Längslenker einen dritten Abschnitt auf einer Seite einer zweiten Halterung für ein zweites nicht gelenktes Rad und einen vierten Abschnitt auf der anderen Seite des zweiten nicht gelenkten Rades aufweist. Ein Trägerelement ist zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt verbunden, wobei das Trägerelement eine gebogene Form mit einem mittleren Abschnitt, der weg von einer Grundebene gegenüber den Enden des Trägerelements angeordnet ist, und die gebogene Form bemessen ist, um Raum für die Erstreckung der Kardanwelle vom Motor zur hinteren Antriebseinheit bereitzustellen. Ein Wattgestänge mit einem drehbar an den zweiten Abschnitt verbundenen ersten Verbindungsglied und einem drehbar an den vierten Abschnitt verbundenen zweiten Verbindungsglied wird bereitgestellt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug beinhaltet eine Karosserie und einen Motor, der betriebsfähig mit der Karosserie verbunden ist. Ein Paar Hinterräder wird bereitgestellt. Eine Kardanwelle ist gekoppelt, um Drehmoment vom Motor aufzunehmen. Eine hintere Antriebseinheit ist zwischen der Kardanwelle und dem Paar Hinterräder angeordnet, wobei die hintere Antriebseinheit konfiguriert ist, Drehmoment von der Kardanwelle auf das Paar Hinterräder zu übertragen. Eine Verbundlenkeraufhängung ist betriebsfähig gekoppelt an die Karosserie, das Paar Hinterräder und die hintere Antriebseinheit. Die Verbundlenkeraufhängung weist einen ersten Längslenker, einen zweiten Längslenker und ein zwischen diesen angeordnetes gebogenes Trägerelement auf, wobei das gebogene Trägerelement geformt ist, um Raum für die Verbindung der Kardanwelle an die hintere Antriebseinheit bereitzustellen. Die Verbundlenkeraufhängung beinhaltet des Weiteren ein Wattgestänge, das ein an den ersten Längslenker gekoppeltes Verbindungsglied und ein an den zweiten Längslenker gekoppeltes Verbindungsglied aufweist.
Die oben genannten Merkmale und Vorteile, sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Eigenschaften, Vorteile und Details erscheinen, nur beispielhaft, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:
1 ist eine schematische Grundrissansicht eines Fahrzeugs, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Verbundlenkeraufhängung hat;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrzeugs der 1;
3 ist eine Draufsicht auf den Abschnitt des Fahrzeugs der 2; und
4 ist eine Rückansicht eines Abschnitts des Fahrzeugs der 2.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Referenznummern auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht 1 ein Fahrzeug 20 mit einer vorderen Antriebseinheit 64 und einer hinteren Antriebseinheit (RDM) 22. Es sollte zu erkennen sein, dass das Fahrzeug 20 beispielsweise ein Automobil oder LKW sein kann. Das Fahrzeug 20 kann einen Motor 24, wie etwa einen Otto- oder Dieselverbrennungsmotor, beinhalten. Der Motor 24 kann des Weiteren ein Hybridmotor sein, der beispielsweise einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor kombiniert.
Der Motor 24 und die Antriebseinheiten 22, 64 sind an einen Fahrzeugaufbau, beispielsweise ein Fahrwerk oder eine Karosserie 26, gekoppelt. Der Motor 24 ist mittels eines Getriebes 28 und einer Kardanwelle 30 mit der RDM 22 verbunden. Die RDM 22 überträgt das Abtriebsdrehmoment von der Kardanwelle 30 über Achsen 36 und Radflansche 58 auf ein Paar nichtgelenkter angetriebener Räder 34.
In einer Ausführungsform beinhaltet die RDM 22 ein Gehäuse 42, beispielsweise ein Differenzialgehäuse, das einen Hypoid-Radsatz 32 trägt. Das Gehäuse 42 ist durch einen Querträger 40, der quer zur Längsachse des Fahrzeugs 20 verläuft, mit der Karosserie 26 gekoppelt.
Nun bezugnehmend auf die 2–4 und unter fortdauernder Bezugnahme auf 1, wird ein beispielhaftes Aufhängungssystem 38 zur Kopplung der hinteren angetriebenen Räder 34 an die Karosserie 26 dargestellt. Das Aufhängungssystem 38 beinhaltet ein Verbundlenkerelement 44 mit einem ersten Längslenker 46 und einem zweiten Längslenker 48. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Enden 70, 72 des Verbundlenkerelements 44 an die jeweiligen Längslenker 46, 48 geschweißt, zwecks Bildung eines einheitlichen Elements. Die Längslenker 46, 48 beinhalten jeweils einen ersten Abschnitt 74 und einen zweiten Abschnitt 76, angeordnet auf beiden Seiten eines Befestigungsbereichs 78, welcher angepasst ist, um mit den Rädern 34 und Achsen 36 zu koppeln. In der beispielhaften Ausführungsform ist das Verbundlenkerelement 44 an den ersten Abschnitt 74 jedes Längslenkers 46, 48 gekoppelt. In einer Ausführungsform ist eine Federstützhalterung 80, beispielsweise durch Schweißen, zwischen dem Verbundlenkerelement 44 und dem ersten Abschnitt 74 gekoppelt. Das Verbundlenkerelement 44 und die Längslenker 46, 48 wirken zusammen, um die Räder 34 an die Karosserie 26 zu koppeln. Beispielsweise durch eine Feder und ein Dämpfungsglied (nicht dargestellt), wie in der Technik bekannt ist. In einer Ausführungsform ist die Feder zwischen der Halterung 80 und der Karosserie 26 gekoppelt, während das Dämpfungsglied zwischen dem zweiten Abschnitt 76 und dem Körper 26 gekoppelt ist.
Das Verbundlenkerelement 44 hat eine bogenförmige oder gebogene Form. Die Größe und die Krümmung des Verbundlenkerelements 44 sind bemessen oder ausgebildet, um einen Raum zu schaffen, welcher der Kardanwelle 30 oder einem Abschnitt der hinteren Antriebseinheit 22 ermöglicht, darunterliegend positioniert zu werden. Mit anderen Worten befinden sich die Enden 70, 72 näher am Grund als ein mittlerer Abschnitt 82. Dies ermöglicht, dass der mittlere Abschnitt 82 in einer Richtung weg vom Grund von der Kardanwelle 30 versetzt werden kann. Wie hierin verwendet, ist Grund oder Grundebene die Oberfläche, auf welcher die Hinterräder 34 liegen oder laufen. Es sollte beachtet werden, dass die Verwendung des gebogenen Verbundlenkerelements 44 ermöglicht, dass die Verbundlenkeraufhängung 38 zu geringeren Kosten und Komplexität verwendet werden kann, als sonst in einem heckangetriebenen Fahrzeug mit einem unabhängigen Aufhängungssystem.
Traditionelle gebogene Verbundlenkeraufhängungssysteme weisen im Vergleich zu Aufhängungssystemen mit geradem Verbundlenker geringere Handhabungseigenschaften auf. Dies beruht darauf, dass das Aufhängungssystems während des Betriebs Querkräfte von den Rädern 34 empfängt, welche durch den Verbundlenker umgesetzt werden. Durch die Krümmung des Verbundlenkers wird die Reaktion für die Querkräfte durch den hohen mittleren Abschnitt 82 zu einer Position gemäß Pfeil 83 (4) geändert. Des Weiteren sind aufgrund des hohen Schubmittelpunkts des gebogenen Trägers die Roll-Lenkung und das Rollzentrum ebenfalls höher als im Fall einer geraden Verbundlenkeraufhängung. Beide Faktoren reduzieren die Handhabungseigenschaften des Fahrzeugs. Des Weiteren ist es möglich, dass der Fahrkomfort für die Insassen des Fahrzeugs verringert wird, da steifere Buchsen verwendet werden, um die geminderte Seitensteifigkeit auszugleichen.
Zur Verbesserung der Seitensteifigkeit und zur Senkung der Roll-Lenkung und des Rollzentrums der Verbundlenkeraufhängung 38 wird ein Wattgestänge 50 bereitgestellt. Das Wattgestänge 50 beinhaltet einen Kipphebel 84, der durch einen Drehpunkt 86 an den Querträger 40 montiert ist. Der Kipphebel 84 beinhaltet einen ersten Abschnitt 88 und einen gegenüberliegenden zweiten Abschnitt 90 (4). Der erste Abschnitt 88 des Kipphebels 84 ist an ein Ende 92 des zweiten Abschnitts 76 des ersten Längslenkers 46 durch ein erstes Verbindungsglied 94 gekoppelt. Ebenso ist der zweite Abschnitt 90 des Kipphebels 84 an ein Ende 96 des zweiten Abschnitts 76 des zweiten Längslenkers 48 durch ein zweites Verbindungsglied 98 gekoppelt. Es sollte beachtet werden, dass die Anschlüsse an den Verbindungsgliedern 94, 98 drehbare Anschlüsse sind, welche eine relative Drehung zwischen den Verbindungsgliedern 94, 98, den zweiten Abschnitten 76 und dem Kipphebel 84 ermöglichen. Diese drehbaren Verbindungen können Buchsen und andere in der Technik bekannte Komponenten sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Kipphebel 84 mittig zwischen den Längslenkern 46, 48 gegenüber der hinteren Antriebseinheit 22, an den Querträger 40 montiert. In einer Ausführungsform ist die Drehachse des Drehpunktes 86 in der gleichen Ebene wie die horizontale Achse des Fahrzeugs angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Enden 89, 91 der Verbindungsglieder 94, 98 vertikal gegeneinander versetzt (betrachtet von der Position der 4), die gegenüberliegenden Enden 93, 95 sind ebenfalls vertikal gegeneinander versetzt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „vertikal versetzt” auf unterschiedliche Höhen von einer horizontalen Ebene (z. B. der Grundebene), auf der das Fahrzeug liegt oder läuft. Aufgrund dieses vertikalen Versatzes ist in einer Ausführungsform der Winkel der Verbindungsglieder 94, 98 (gegenüber einer horizontalen Ebene) im Wesentlichen gleich. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Bewegungs- und Reaktionskraft, die über die Verbindungsglieder an die Längslenker 46, 48 übertragen werden, ebenfalls im Wesentlichen gleich sind.
Das Wattgestänge 50 widersteht Querkräften zwischen den Hinterrädern und der Karosserie des Fahrzeugs 20. Dadurch wird der Weg der primären Querwiderstandskraft abgesenkt (gegenüber der Grundebene) von der Mitte des gebogenen Verbundlenkerelements 44 (der durch Pfeil 83 gekennzeichnete Ort) zum Gestänge und der Mittellinie des Drehpunktes 86, wie durch Pfeil 100 dargestellt (4). Die Seitensteifigkeit wird erhöht und der Fahrkomfort kann durch Buchsenabstimmung verbessert werden. Das Wattgestänge 50 senkt im Vergleich mit einem gebogenen Verbundlenker ohne Wattgestänge ebenfalls die hintere Roll-Lenkung und das Rollzentrum. Des Weiteren sind das Wattgestänge, einschließlich des Kipphebels und der ersten und zweiten Verbindungsglieder hinter der Radmitte auf den Längslenkern positioniert, um Raum für die hintere Antriebseinheit bereitzustellen. Die hintere Position des Wattgestänges erhöht die Untersteuerungseigenschaft durch Querkräfte von den Hinterrädern. Somit liefern die Kombination des gebogenen Verbundlenkerelements 44 und des an die Längslenker 46, 48 gekoppelten Wattgestänges 50 Vorteile in der Verbesserung der Fahreigenschaften eines Fahrzeugs mit Heckantrieb und senken gleichzeitig Kosten, Masse und Komplexität im Vergleich zu einer typischen Einzelradaufhängung.
Während die Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen, und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: ein Paar Hinterräder; eine Kardanwelle; eine hintere Antriebseinheit, betriebsfähig zwischen der Kardanwelle und dem Paar Hinterräder gekoppelt, die hintere Antriebseinheit konfiguriert, um Drehmoment von der Kardanwelle auf das Paar Hinterräder zu übertragen; eine Verbundlenkerstruktur mit einem ersten Längslenker und einem zweiten Längslenker, der erste Längslenker und der zweite Längslenker betriebsfähig mit einem Paar Hinterräder gekoppelt, die Verbundlenkerstruktur des Weiteren ein gebogenes Trägerelement umfassend, das sich zwischen dem Längslenker erstreckt, das gebogene Trägerelement einen Versatz von der Kardanwelle angeordneten mittleren Abschnitt aufweisend; und ein dem gebogenen Trägerelement der hinteren Antriebseinheit gegenüberliegend angeordnetes Wattgestänge, wobei das Wattgestänge ein an den ersten Längslenker gekoppeltes Verbindungsglied und ein an den zweiten Längslenker gekoppeltes Verbindungsglied aufweisend.
Fahrzeug nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Fahrzeugkarosserie; und einen zwischen der hinteren Antriebseinheit und der Fahrzeugkarosserie gekoppelten Querträger.
Fahrzeug nach Anspruch 2, worin das Wattgestänge des Weiteren einen schwenkbar mit dem Querträger der hinteren Antriebseinheit gekoppelten Kipphebel beinhaltet, worin das erste Verbindungsglied zwischen dem ersten Längslenker und dem Kipphebel gekoppelt ist, und das zweite Verbindungsglied zwischen dem zweiten Längslenker und dem Kipphebel gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, worin die hintere Antriebseinheit mindestens teilweise zwischen dem Querträger und dem gebogenen Trägerelement angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, worin der Kipphebel an den Querträger gegenüber der hinteren Antriebseinheit gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, worin der Kipphebel zentral auf dem Querträger angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6 worin der Kipphebel einen ersten Abschnitt und einen gegenüberliegenden zweiten Abschnitt beinhaltet, das erste Verbindungsglied drehbar mit dem ersten Abschnitt gekoppelt und das zweite Verbindungsglied drehbar mit dem zweiten Abschnitt gekoppelt.
Aufhängung für nichtgelenkte Räder an einem Fahrzeug, das Fahrzeug eine Karosserie und einen Motor aufweisend, das Fahrzeug des Weiteren eine zwischen dem Motor und einer hinteren Antriebseinheit angeordnete Kardanwelle aufweisend, die Aufhängung umfasst: einen ersten Längslenker, konfiguriert, um an die Karosserie montiert zu werden, der erste Längslenker einen ersten Abschnitt auf einer Seite einer ersten Halterung für ein erstes nicht gelenktes Rad und einen zweiten Abschnitt auf der gegenüberliegenden Seite des ersten nicht gelenkten Rades aufweisend; einen zweiten Längslenker, konfiguriert, um an die Karosserie montiert zu werden, der zweite Längslenker einen dritten Abschnitt auf einer Seite einer zweiten Halterung für ein zweites nicht gelenktes Rad und einen vierten Abschnitt auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten nicht gelenkten Rades aufweisend; ein zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt gekoppeltes Trägerelement, das Trägerelement mit einer gebogenen Form mit einem mittleren Abschnitt, der weg von einer Grundebene gegenüber Enden des Trägerelements angeordnet ist, und die gebogene Form bemessen ist, um Raum für die Erstreckung der Kardanwelle vom Motor zur hinteren Antriebseinheit bereitzustellen; und ein Wattgestänge mit einem drehbar an den zweiten Abschnitt gekoppelten ersten Verbindungsglied und einem drehbar an den vierten Abschnitt gekoppelten zweiten Verbindungsglied.
Aufhängung nach Anspruch 8, worin das Wattgestänge einen betriebsfähig mit der Karosserie gekoppelten Kipphebel beinhaltet, der Kipphebel mit dem ersten Verbindungsglied und dem zweiten Verbindungsglied gekoppelt.
Aufhängung nach Anspruch 9, worin das Wattgestänge versetzt vom Trägerelement angeordnet ist.