DE102017212546A1

DE102017212546A1 - Achsenbaugruppe

Info

Publication number: DE102017212546A1
Application number: DE102017212546.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Hintzen; Peter Christoph WOLFF
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2037-07-22
Also published as: US20190023152A1; CN109278858A; DE102017212546B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achsenbaugruppe (1) mit einer Fahrzeugachse (2), die zwei über eine Antriebseinheit (11) unterschiedlich antreibbare Räder (7, 8) verbindet und von zwei Blattfedereinheiten (3, 4) getragen ist, wobei jede Blattfedereinheit (3, 4) an einem vorderen Ende (3.1, 4.1) schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau (40) verbunden ist, sowie an einem hinteren Ende (3.2, 4.2) mit einem Verbindungsarm (5, 6), der schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau (40) verbunden ist. Um, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, bei einer Kurvenfahrt die Antriebseinheit (11) derart anzusteuern, dass ein kurvenäußeres Rad (8) im Verhältnis zu einem kurveninneren Rad (7) mit einem zusätzlichen antreibenden Drehmoment beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsenbaugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 mit einer Fahrzeugachse, die zwei über eine Antriebseinheit unterschiedlich antreibbare Räder verbindet und von zwei Blattfedereinheiten getragen ist, wobei jede Blattfedereinheit einerseits schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, sowie andererseits mit einem Verbindungsarm, der schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
Bei Kraftfahrzeugen sind unterschiedlichste Aufhängungen für die Räder des Fahrzeugs bekannt. Man kann insbesondere zwischen der heutzutage bei Pkw fast ausschließlich genutzten Einzelradaufhängung und der hauptsächlich bei Hinterachsen von Nutzfahrzeugen verwendeten Starrachsaufhängung unterscheiden. Bei letzterer sitzen die beidseitigen Räder an einer einzigen durchgehenden Achse, die normalerweise über Blattfedern oder Lenker gegenüber dem Fahrzeugaufbau gefedert ist. Die Starrachse kann dabei ein Differenzialgetriebe aufweisen und/oder angetrieben sein.
Ein typischer Aufbau dieser Art ist eine so genannte Hotchkiss-Aufhängung, bei der eine durchgehende Achse beiderseits auf einzelnen Blattfedern bzw. Blattfeder-Paketen abgestützt ist, die sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Jede der Blattfedern ist an einem vorderen Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau, bspw. einem Längsträger, verbunden. An einem hinteren Ende ist die Verbindung indirekt über Verbindungsarme bzw. Bügelelemente gegeben, die einerseits schwenkbar mit der Blattfeder und andererseits schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind. Derartige Verbindungsarme erstrecken sich normalerweise in etwa senkrecht. Ihre Aufgabe besteht darin, bei der Verformung der Blattfeder einen Längenausgleich zu ermöglichen.
Bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs wirkt auf die Aufhängung der kurvenäußeren Räder eine höhere Belastung ein als auf die Aufhängung der kurveninneren Räder. Auch wenn ein Stabilisator mit der Starrachse verbunden ist, kommt es doch zu einem stärkeren Einfedern auf der kurvenäußeren Seite. Da der vordere Anbindungspunkt jeder Blattfeder fest bezüglich des Fahrzeugaufbaus ist, der hintere allerdings über den Verbindungsarm beweglich ist, führt ein Einfedern nicht nur zu einer Verschiebung der Achse gegenüber dem Fahrzeugaufbau nach oben, sondern auch nach hinten. Daher wird bei einem ungleichseitigen Einfedern die Starrachse leicht (um die Hochachse bzw. Gierachse) gedreht, wobei sich das kurvenäußere Rad gegenüber dem kurveninneren Rad nach hinten bewegt. Es kommt somit zu einem Übersteuern, was im Allgemeinen unerwünscht ist, da es das Fahrzeug destabilisiert. Man kann diesem Effekt entgegenwirken, indem man die Federrate bzw. Federsteifigkeit der Blattfedern erhöht. Allerdings werden hierdurch einerseits die Blattfedern und somit das gesamte Fahrzeug im Allgemeinen schwerer, andererseits wirkt sich dies auf das allgemeine Verhalten der Blattfedern aus, d. h. die Federung wird insgesamt härter, was wiederum nachteilig sein kann. Die Blattfeder muss hierbei so ausgelegt werden, dass eine bestimmte Rollsteifigkeit erreicht wird, um das über die Achskinematik hiermit zusammenhängende Übersteuern zu beschränken. Dies geht zulasten des Komforts beim vertikalen Einfedern. Außerdem lässt sich das Übersteuern hierdurch nur beschränken, nicht jedoch völlig unterdrücken oder gar ein erwünschtes Untersteuern herbeiführen.
Die US 9,120,479 B2 offenbart eine elektrische Achse für ein Straßenfahrzeug mit vier Rädern, die einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, der koaxial auf der Achse angeordnet ist, sowie ein erstes Planetengetriebe, das mit dem elektrischen Antriebsmotor und einer ersten Seite der Achse verbunden ist, und ein zweites Planetengetriebe, das mit dem elektrischen Antriebsmotor und einer zweiten Seite der Achse verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Planetengetriebe einen Differentialmechanismus bilden. Eine Drehmomentvektoreinheit weist einen Elektromotor auf, der koaxial auf der Achse angeordnet ist und mit dem Differentialmechanismus verbunden ist, um eine Änderung der Drehmomentverteilung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite der Achse vorzusehen, indem er eine Drehmomentdifferenz für entgegengesetzte Enden der Achse vorsieht, wobei der Elektromotor der Drehmomentvektoreinheit mit den ersten und zweiten Planetengetrieben verbunden ist.
Die US 2015/0065283 A1 offenbart eine elektrische Antriebsachsen-Anordnung für ein Straßenfahrzeug, mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Differenzial-Mechanismus der unterschiedlichen Geschwindigkeiten von Antriebsrädern erlaubt, die durch den Antriebsmotor angetrieben werden, und ein Torque-Vectoring-System zur Steuerung der Verteilung der Antriebsmomente zwischen den zwei Antriebsrädern, wobei das Torque-Vectoring-System einen Torque-Vectoring-Motor mit nicht-permanenten Magneten aufweist.
Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Stabilisierung eines Fahrzeugs mit Hotchkiss-Aufhängung noch Raum für Verbesserungen. Dies betrifft insbesondere das Lenkverhalten des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeug mit Hotchkiss-Aufhängung das Fahrverhalten in Kurven zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Achsenbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Durch die Erfindung wird eine Achsenbaugruppe zur Verfügung gestellt. Es versteht sich, dass es sich hierbei um eine Baugruppe handelt, die insbesondere für Kraftfahrzeuge wie Lkw oder Pkw vorgesehen ist. Allerdings ist auch bspw. eine Anwendung für Anhänger bzw. Sattelauflieger denkbar. Der Begriff „Achsenbaugruppe“ ist hierbei dahingehend zu verstehen, dass die Elemente dieser Baugruppe funktional einer Fahrzeugachse zuzuordnen sind bzw. mit der Fahrzeugachse zusammenwirken.
Die Achsenbaugruppe weist eine Fahrzeugachse auf, die zwei über eine Antriebseinheit unterschiedlich antreibbare Räder verbindet. Es handelt sich somit um eine Starrachse, an der beide Räder angeordnet sind. Allerdings sind die beiden Räder unterschiedlich antreibbar, d. h. sie können über die Antriebseinheit mit unterschiedlichen Drehmomenten und/oder unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten angetrieben werden. Die Antriebseinheit erlaubt dabei den unterschiedlichen Antrieb der beiden Räder. Normalerweise weist sie wenigstens einen Motor sowie wenigstens ein Getriebe auf. Unter Umständen kann die Antriebseinheit auch nur ein Getriebe aufweisen, das an einen externen Motor gekoppelt ist. Der Begriff „Antriebseinheit“ ist hierbei rein funktional zu verstehen und bedeutet nicht, dass die Antriebseinheit physisch in einem bestimmten Bereich zusammengefasst sein muss. Es ist auch möglich, dass Teile der Antriebseinheit räumlich voneinander getrennt sind.
Jede Blattfedereinheit dient dabei dazu, die Fahrzeugachse derart abzustützen, dass ein Einfedern möglich ist. Die Blattfedereinheit erstreckt sich entlang einer Fahrzeug-Längsachse (X-Achse). An einem vorderen Ende ist die Blattfedereinheit (über eine erste Schwenkachse) schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Die Blattfedereinheit umfasst wenigstens eine Blattfeder, deren Form im Rahmen der Erfindung unterschiedlich ausgestaltet sein kann, bspw. halbelliptisch, parabelförmig, wellenförmig etc. Mehrere Blattfedern können hierbei ein oder mehrere Federpakete bilden. Normalerweise verlaufen die Blattfedereinheiten in etwa in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs. Bei dem Fahrzeugaufbau kann es sich insbesondere um ein Chassis und/oder eine Karosserie des Fahrzeugs handeln. Jede der Blattfedereinheiten trägt die Fahrzeugachse, d. h. die Fahrzeugachse stützt sich wenigstens indirekt an den Blattfedereinheiten ab (bzw. umgekehrt).
An einem hinteren Ende ist die Blattfedereinheit (über eine zweite Schwenkachse) schwenkbar mit einem Verbindungsarm (der auch als Pendelgelenk bezeichnet werden kann) verbunden, der wiederum (über eine dritte Schwenkachse) schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Es können auch mehrere Verbindungsarme vorgesehen sein bzw. der eine Verbindungsarm kann mehrteilig ausgebildet sein. Jeder der Verbindungsarme ist bevorzugt in sich starr ausgebildet. In jedem Fall ist durch den jeweiligen Verbindungsarm eine Beweglichkeit des hinteren Endes der Blattfedereinheit gegenüber dem Fahrzeugaufbau gegeben. D. h., während das vordere Ende zumindest im Wesentlichen gegenüber dem Fahrzeugaufbau positionsfest ist und nur um die erste Achse schwenken kann, kann sich das hintere Ende aufgrund der indirekten Anbindung über den Verbindungsarm gegenüber dem Fahrzeugaufbau verschieben. Hierdurch ist es möglich, beim Einfedern der Blattfedereinheit deren Verformung auszugleichen. Bspw. wird eine halbelliptische Blattfeder beim Einfedern gestreckt, so dass sich der Abstand der beiden Enden vergrößert. Normalerweise erstrecken sich die erste, zweite und dritte Schwenkachse parallel zur Querachse (Y-Achse) des Fahrzeugs. Hierbei finden die Bewegungen der jeweiligen Federanordnung innerhalb der X-Z-Ebene statt. Der grundsätzliche Aufbau der Achsenbaugruppe entspricht einer Hotchkiss-Aufhängung.
Erfindungsgemäß weist die Achsenbaugruppe eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, bei einer Kurvenfahrt die Antriebseinheit derart anzusteuern, dass ein kurvenäußeres Rad im Verhältnis zu einem kurveninneren Rad mit einem zusätzlichen antreibenden Drehmoment beaufschlagt wird. Die Steuereinheit ist dabei zur Übertragung von Steuersignalen mit der Antriebseinheit verbunden und kann ggf. auch zumindest teilweise in diese integriert sein. Die Steuereinheit kann allerdings auch ganz oder teilweise in einem völlig anderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet sein als die Antriebseinheit und/oder die Fahrzeugachse. Teile der Steuereinheit können auch softwaremäßig realisiert sein. Die Steuereinheit kann neben der Steuerung der Antriebseinheit auch andere Funktionen übernehmen, d. h. sie muss funktionell nicht ausschließlich der Antriebseinheit zugeordnet sein. Befindet sich das Fahrzeug in einer Kurve, so ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, hierauf zu reagieren. Dabei kann die Steuereinheit entweder selber durch geeignete integrierte Sensoren feststellen, ob sich das Fahrzeug in einer Kurve befindet oder sie kann dazu eingerichtet sein, ein extern generiertes Signal zu empfangen, dass ihr das Vorliegen einer Kurvenfahrt anzeigt, sowie ggf. weitere Parameter der Kurvenfahrt.
Als Reaktion auf das Vorliegen einer Kurvenfahrt steuert die Steuereinheit die Antriebseinheit so an, dass das kurvenäußere Rad im Verhältnis zum kurveninneren Rad ein zusätzliches antreibendes Drehmoment erhält. Ein antreibendes Drehmoment ist dabei selbstverständlich ein Drehmoment, das auf eine Vorwärtsdrehung des Rades hin wirkt bzw. auf eine Beschleunigung dieser Vorwärtsdrehung. Allgemein ausgedrückt bedeutet dies, dass die Differenz aus dem Drehmoment des kurvenäußeren Rades und dem Drehmoment des kurveninneren Rades positiv ist, sofern man ein antreibendes Drehmoment als positiv definiert.
Insgesamt führt diese Differenz der Drehmomente auf die beiden Räder dazu, dass sich unterschiedliche Kräfte zwischen dem kurvenäußeren Rad und der Straße einerseits und dem kurveninneren Rat und der Straße andererseits ergeben. Dies führt wiederum zu einem Drehmoment auf die Fahrzeugachse, das bezüglich der Hochachse (bzw. Gierachse oder Z-Achse) wirksam ist. Das entsprechende Drehmoment bewirkt dabei zumindest eine Begrenzung eines Übersteuerns, im Allgemeinen bewirkt es ein Untersteuern der Fahrzeugachse. Man könnte auch sagen, dass das kurvenäußere Rad relativ zum Fahrzeugaufbau stärker nach vorne gedrückt wird als das kurveninnere Rad, sofern letzteres überhaupt nach vorne gedrückt wird. Insofern, als bei einer Hotchkiss-Aufhängung die Horizontale und die vertikale Position der Achse bis zu einem gewissen Grad aneinandergekoppelt sind, wird durch das zusätzliche antreibende Drehmoment auch das Einfedern des kurvenäußeren Rades im Verhältnis zum kurveninneren Rad beschränkt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Steuerung der Drehmomente ist es unnötig, für eine erhöhte Federrate der Blattfedereinheiten zu sorgen, um hierüber ein Übersteuern zu beschränken. Damit können die Blattfedereinheiten unter Umständen auch leichter und materialsparender ausgebildet sein. Außerdem ist es mit einer Verstärkung der Federrate im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Lösung nicht möglich, ein Untersteuern einzuleiten.
Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Antriebseinheit einen Verbrennungsmotor umfasst bzw. mechanisch an diesem gekoppelt ist und somit die Räder letzten Endes über den Verbrennungsmotor angetrieben werden. Bevorzugt allerdings sind die Räder durch die Antriebseinheit elektrisch antreibbar, da sich hierdurch eine bessere Präzision der Ansteuerung der jeweiligen Räder erreichen lässt. Dies schließt auch Ausgestaltungen ein, bei denen der unterschiedliche Antrieb teilweise durch einen Verbrennungsmotor und teilweise durch einen elektrischen Antrieb realisiert ist.
Die Antriebseinheit kann dabei im Bereich der Starrachse angeordnet sein und insbesondere direkt an derselben. Die Antriebseinheit weist in diesem Fall wenigstens einen Elektromotor auf, der bspw. über eine Batterie gespeist werden kann, die ihrerseits über einen Generator aufgeladen werden kann, der z. B. an einen Verbrennungsmotor gekoppelt ist. Ergänzend kann selbstverständlich auch der wenigstens eine Elektromotor zwischenzeitlich als Generator betrieben werden, um die Batterie aufzuladen, bspw. dann wenn das Fahrzeug abgebremst wird oder wenn der Antrieb durch den Verbrennungsmotor ausreichend ist.
Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das kurveninnere Rad mit einem bremsenden Drehmoment zu beaufschlagen. D. h., die Steuereinheit versucht bei einer Kurvenfahrt am kurveninneren Rad ein Drehmoment zu erzeugen, das dessen Vorwärtsdrehung entgegenwirkt und diese im Allgemeinen verlangsamt. Es versteht sich, dass durch das gleichzeitige Auftreten eines antreibenden Drehmoments am kurvenäußeren Rad und eines bremsenden Drehmoments am kurveninneren Rad der untersteuernde Effekt weiter verbessert werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das bremsende Drehmoment wenigstens teilweise mittels einer dem kurveninneren Rad zugeordneten Radbremse zu erzeugen. D. h., eine Bremse, die auch bspw. bei normalen Bremsmanövern verwendet wird, wird in der Kurvenfahrt gezielt einseitig angesteuert, um das kurveninnere Rad abzubremsen. Hinsichtlich der Funktionsweise der Radbremse bestehen dabei keinerlei Einschränkungen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, das bremsende Drehmoment wenigstens teilweise mittels der Antriebseinheit zu erzeugen. Dies kann bspw. bei einem Elektromotor der Antriebseinheit bedeuten, dass dieser motorisch ein entsprechendes Drehmoment erzeugt. Alternativ ist es auch denkbar, dass der entsprechende Elektromotor als Generator betrieben wird, der an das kurveninnere Rad gekoppelt ist, wodurch sich ebenfalls ein bremsendes Drehmoment ergibt.
Der unterschiedliche Antrieb der beiden Räder kann auf verschiedene Weisen realisiert werden. Gemäß einer Ausführungsform weist die Antriebseinheit zwei elektrische Antriebe auf, wobei jeder Antrieb einem der Räder zugeordnet ist, um dieses Rad einzeln anzutreiben. Jeder elektrische Antrieb weist dabei normalerweise einen Elektromotor auf (ggf. auch mehrere) sowie optional ein Getriebe, über das die Kraft des Elektromotors auf das Rad übertragen wird.
Alternativ kann die Antriebseinheit ein geregeltes Differenzial aufweisen, über das beide Räder angetrieben werden. Bei einem derartigen geregelten Differenzial wird zum einen normalerweise über einen Elektromotor, der als Antriebsmotor bezeichnet werden kann, eine Antriebskraft erzeugt, die über ein Differenzialgetriebe auf die beiden Räder übertragen wird. Üblicherweise wird durch einen weiteren an das Differenzialgetriebe gekoppelten Elektromotor die variable Verteilung der Antriebsmomente auf die beiden Räder eingestellt. Letzterer Elektromotor kann auch als Torque-Vectoring-Motor oder Drehmomentverteilungsmotor bezeichnet werden.
Die Ursache des bei herkömmlichen Hotchkiss-Aufhängungen auftretenden Übersteuerns bei einer Querbeschleunigung (nämlich der Zentrifugalbeschleunigung) ist wie oben geschildert das ungleichmäßige Einfedern bei Kurvenfahrt, welches durch die Achskinematik zu ungleichen Rückwärtsbewegungen beider Räder führt und dadurch zu einem übersteuernden Eigenlenken der Achse, das sich in einem Übersteuern äußert, also einem instabilen Fahrzustand des Fahrzeugs. Insofern besteht ein Zusammenhang zwischen der Stärke der auftretenden Querbeschleunigung und dem notwendigen zusätzlichen Drehmoment am kurvenäußeren Rad. Daher ist die Steuereinheit bevorzugt dazu eingerichtet, das zusätzliche antreibende Drehmoment in Abhängigkeit von einer während der Kurvenfahrt wirkenden Querbeschleunigung einzustellen. Die Querbeschleunigung könnte dabei bspw. direkt über Beschleunigungssensoren gemessen werden, was allerdings zu Fehlern führen könnte, wenn sich das Fahrzeug bspw. auf einem Straßenprofil mit leichter Seitenneigung bewegt. Daher könnten bspw. alternativ der Lenkwinkel der gelenkten Räder sowie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst werden, woraus sich die Querbeschleunigung ableiten lässt.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematisierte Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Achsenbaugruppe;
2 eine schematisierte Untersicht des Fahrzeugs aus 1; sowie
3 eine schematisierte Untersicht eines Fahrzeugs mit einer alternativen Ausführungsform einer Achsenbaugruppe.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 und 2 zeigen verschiedene Ansichten eines Kraftfahrzeugs 50, bspw. eines Lkws oder Kleintransporters, mit einer erfindungsgemäßen Achsenbaugruppe 1. Die Darstellung ist dabei stark schematisiert und vereinfacht. Eine als Starrachse ausgebildete Hinterachse 2, die sich parallel zur Y-Achse erstreckt, ist an zwei sich im Wesentlichen in Richtung der X-Achse erstreckenden Blattfedern 3, 4 befestigt, über welche die Fahrzeugachse 2 federnd an einem Fahrzeugaufbau 40, bspw. einem Fahrzeugrahmen, befestigt ist. Die Blattfedern 3, 4, die im vorliegenden Beispiel als halbelliptische Federn ausgebildet sind, können insbesondere aus Federstahl oder ggf. aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sein. Die Blattfedern 3, 4 bilden vorliegend Blattfedereinheiten, die alternativ auch als Pakete von mehreren Blattfedern ausgebildet sein könnten.
Endseitig sind an der Hinterachse 2 ein erstes Rad 7 und ein zweites Rad 8 angeordnet. Jedem Rad ist dabei eine Radbremse 9, 10 zugeordnet, die beliebig ausgebildet sein kann, bspw. als Trommelbremse oder Scheibenbremse.
An einem vorderen Ende 3.1, 4.1 ist jede Blattfeder 3, 4 schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau 40 verbunden. An einem hinteren Ende 3.2, 4.2 ist die jeweilige Blattfeder 3, 4 schwenkbar mit einem Verbindungsarm 5, 6 verbunden, der seinerseits schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau 40 verbunden ist. Dabei entspricht der gezeigte Aufbau somit einer Hotchkiss-Aufhängung. Insgesamt erlauben die Verbindungsarme 5, 6 eine Bewegung des hinteren Endes 3.2, 4.2 innerhalb der X-Z-Ebene, genauer gesagt eine Rotation um die Schwenkachse des Verbindungsarms 5, 6 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 40, wodurch die Verformung der Blattfeder 3, 4 beim Einfedern ausgeglichen werden kann.
Die Achsenbaugruppe 1 weist außerdem eine Antriebseinheit 11 auf, über die die beiden Räder 7, 8 unterschiedlich antreibbar sind. D. h. jedes der Räder kann mit einem unterschiedlichen Drehmoment beaufschlagt werden. Dabei wird die Verteilung der Drehmomente auf die beiden Räder 7, 8 von einer Steuereinheit 12 gesteuert, die mit der Antriebseinheit 11 verbunden ist. Die Steuereinheit 12 kann dabei, wie in der 1 schematisch dargestellt, nahe der Antriebseinheit 11 angeordnet sein oder aber auch in einem weiter entfernten Teil des Fahrzeugs 50. Im dargestellten Beispiel weist die Antriebseinheit 11 einen elektrisch betriebenen Antriebsmotor 13 auf, ein (nicht dargestelltes) Differenzialgetriebe sowie einen Drehmomentverteilungsmotor 14, der über das Differenzialgetriebe die eigentliche Verteilung der Drehmomente steuert.
2 zeigt das Fahrzeug während einer Kurvenfahrt, bei der zwei Vorderräder 31, 32 um einen Lenkwinkel α eingeschlagen sind. Das Fahrzeug 50 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v, was zu einer Querbeschleunigung a führt. Diese Querbeschleunigung a führt wiederum zu einer stärkeren Belastung des kurvenäußeren Rades 8 gegenüber dem kurveninneren Rad 7. Hieraus resultiert bei einer herkömmlichen Hotchkiss-Aufhängung ein stärkeres Einfedern des kurvenäußeren Rades 8, was wiederum dazu führt, dass das kurvenäußere Rad 8 im Verhältnis zum kurveninneren Rad 7 stärker nach hinten ausgelenkt wird. Es würde sich somit eine Drehung der Hinterachse 2 um die Z-Achse ergeben, die zu einem Übersteuern führen würde.
Dies wird durch das Eingreifen der Steuereinheit 12 wenigstens teilweise verhindert. Die Steuereinheit 12 empfängt den Lenkwinkel α sowie die Geschwindigkeit v und ermittelt hieraus die Querbeschleunigung a. Selbstverständlich sind auch alternative Methoden denkbar, um die Querbeschleunigung a zu ermitteln. In Abhängigkeit von der Querbeschleunigung a ermittelt die Steuereinheit 12 zwei Drehmomente M₁ , M₂ für die beiden Räder 7, 8. Wie in 2 angedeutet, wird dabei das kurvenäußere Rad 4 mit einem größeren antreibenden Drehmoment M₂ beaufschlagt als das kurveninnere Rad 7. Dies führt wiederum dazu, dass zwischen dem kurvenäußeren Rad 8 und der Straße eine nach vorne gerichtete Kraft F₂ entsteht, die größer ist als eine zwischen dem kurveninneren Rad 7 und der Straße wirkende Kraft F₁ . Alles in allem wird also das kurvenäußere Rad 8 zumindest im Verhältnis zum kurveninneren Rad 7 nach vorne gezogen, wodurch zumindest das Übersteuern begrenzt wird und idealerweise ein Untersteuern herbeigeführt wird.
Die Wirkung kann dadurch verstärkt werden, dass auf Seiten des kurveninneren Rades 7 ein bremsendes Drehmoment M₁' erzeugt wird, was zu einer nach hinten gerichteten Kraft F₁' führt. Dieses kann bspw. ausschließlich durch die Antriebseinheit 11 erzeugt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 12 hierzu auch die dem kurveninneren Rad 7 zugeordnete Radbremse 9 ansteuern.
3 zeigt in Untersicht eine alternative Ausgestaltung einer Achsenbaugruppe 1, die größtenteils identisch mit der in 2 dargestellten Ausführungsform ist. Allerdings weist die Antriebseinheit 11 in diesem Fall zwei separate Antriebsmotoren 15, 16 auf, von denen jeder einem der Räder 7, 8 zugeordnet ist. Durch geeignete Ansteuerung der Antriebsmotoren 15, 16 ist es auch in diesem Fall möglich, das kurvenäußere Rad 4 mit einem antreibende Drehmoment M₂ zu Beaufschlagen, das größer ist als einen auf das kurveninnere Rad 3 wirkendes antreibendes Drehmoment M₁ bzw. bremsendes Drehmoment M₁'. Selbstverständlich kann auch hier das bremsendes Drehmoment M₁' ganz oder teilweise durch Ansteuerung der Radbremse 9 erzeugt werden.
Bezugszeichenliste

1: Achsenbaugruppe
2: Hinterachse
3,4: Blattfeder
3.1, 4.1: vorderes Ende
3.2, 4.2: hinteres Ende
5,6: Verbindungsarm
7: kurveninneres Rad
8: kurvenäußeres Rad
9, 10: Radbremse
11: Antriebseinheit
12: Steuereinheit
13, 15, 16: Antriebsmotor
14: Drehmomentverteilungsmotor
31, 32: Vorderrad
40: Fahrzeugaufbau
50: Kraftfahrzeug
a: Querbeschleunigung
α: Lenkwinkel
v: Geschwindigkeit
M₁, M₁', M₂: Drehmoment
F₁, F₁', F₂: Kraft
X: X-Achse
Y: Y-Achse
Z: Z-Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9120479 B2 [0005]
US 2015/0065283 A1 [0006]

Claims

Achsenbaugruppe (1) mit einer Fahrzeugachse (2), die zwei über eine Antriebseinheit (11) unterschiedlich antreibbare Räder (7, 8) verbindet und von zwei Blattfedereinheiten (3, 4) getragen ist, wobei jede Blattfedereinheit (3, 4) an einem vorderen Ende (3.1, 4.1) schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau (40) verbunden ist, sowie an einem hinteren Ende (3.2, 4.2) mit einem Verbindungsarm (5, 6), der schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau (40) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, bei einer Kurvenfahrt die Antriebseinheit (11) derart anzusteuern, dass ein kurvenäußeres Rad (8) im Verhältnis zu einem kurveninneren Rad (7) mit einem zusätzlichen antreibenden Drehmoment beaufschlagt wird.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (7, 8) durch die Antriebseinheit (11) elektrisch antreibbar sind.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, das kurveninnere Rad (7) mit einem bremsenden Drehmoment (M₁') zu beaufschlagen.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, das bremsende Drehmoment (M₁') wenigstens teilweise mittels einer dem kurveninneren Rad (7) zugeordneten Radbremse (9) zu erzeugen.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, das bremsende Drehmoment (M₁') wenigstens teilweise mittels der Antriebseinheit (11) zu erzeugen.
Achsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (11) zwei elektrische Antriebe (15, 16) aufweist, wobei jeder Antrieb (15, 16) einem der Räder (7, 8) zugeordnet ist, um dieses Rad (7, 8) einzeln anzutreiben.
Achsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (11) ein geregeltes Differenzial aufweist, über das beide Räder (7, 8) angetrieben werden.
Achsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, das zusätzliche antreibende Drehmoment (M₁') in Abhängigkeit von einer während der Kurvenfahrt wirkenden Querbeschleunigung (a) einzustellen.