DE102018222878B3 - Vehicle axle with stabilizer and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse (100) mit einem Stabilisator, der einen Torsionsstab (130) sowie zwei Stabilisatorschenkel (140) aufweist. Erfindungsgemäß sind der Torsionsstab (130) und die beiden Stabilisatorschenkel (140) als separate Bauteile ausgebildet, wobei die Stabilisatorschenkel (140) jeweils über ein Riemengetriebe (150) mit dem Torsionsstab (130) gekoppelt sind.Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das wenigstens eine solche Fahrzeugachse (100) aufweist.The invention relates to a vehicle axle (100) with a stabilizer, which has a torsion bar (130) and two stabilizer legs (140). According to the invention, the torsion bar (130) and the two stabilizer legs (140) are designed as separate components, the stabilizer legs (140) each being coupled to the torsion bar (130) via a belt transmission (150). The invention further relates to a motor vehicle that at least has such a vehicle axle (100).

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Fahrzeugachse für ein Kraftfahrzeug, die einen Stabilisator aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das wenigstens eine solche Fahrzeugachse aufweist.According to the preamble of claim 1, the invention relates to a vehicle axle for a motor vehicle which has a stabilizer. The invention further relates to a motor vehicle which has at least one such vehicle axle.

Als Stabilisator wird eine Einrichtung verstanden, die in bekannter Weise die Wankbewegungen des Kraftfahrzeugs verringern soll, indem quasi die Einfederbewegung eines Rads über ein bspw. als Dreh- bzw. Torsionsstab ausgebildetes Federelement oder dergleichen auf das gegenüberliegende Rad übertragen wird. Die meist als abgewinkelte Schenkel (Hebelarme) ausgebildeten Stabilisatorenden sind hierzu direkt oder indirekt (d. h. über Koppelstangen bzw. Pendelstützen) mit Radträgern oder dafür vorgesehenen Radlenkern der gegenüberliegenden Räder (einer Fahrzeugachse) verbunden.A stabilizer is understood to be a device which, in a known manner, is intended to reduce the rolling movements of the motor vehicle, in that the deflection movement of a wheel is quasi transmitted to the opposite wheel via a spring element or the like, for example, designed as a torsion or torsion bar. The stabilizer ends, which are usually designed as angled legs (lever arms), are connected directly or indirectly (i.e. via coupling rods or pendulum supports) to wheel carriers or wheel links on the opposite wheels (a vehicle axle) provided for this purpose.

Die DE 10 2017 202 803 A1 beschreibt eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug. Die Achse (10) weist einen Stabilisator (100) auf. Der Stabilisator (100) umfasst einen in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Torsionsstab (110) und zwei in Fahrzeughochrichtung ausgerichtete Schenkel (120). Die Schenkel (120) des Stabilisators (100) sind hier über jeweils eine Koppelstange (140) gelenkig mit Längslenkern (12-1) bzw. (12-2) verbunden.The DE 10 2017 202 803 A1 describes a torsion beam axle for a motor vehicle. The axis ( 10 ) has a stabilizer ( 100 ) on. The stabilizer ( 100 ) includes one in the vehicle transverse direction ( FQ ) aligned torsion bar ( 110 ) and two legs aligned in the vertical direction of the vehicle ( 120 ). The thigh ( 120 ) of the stabilizer ( 100 ) are here each via a coupling rod ( 140 ) articulated with trailing arms ( 12-1 ) respectively. ( 12-2 ) connected.

Die DE 1 056 944 A beschreibt eine Federstabanordnung für eine Radachse eines Kraftfahrzeugs mit je einem Dreh- bzw. Federstab (1) je Rad, wobei sich diese beiden Stäbe (1) quer zur Fahrtrichtung erstrecken und so miteinander gekoppelt sind, dass die Drehbewegung eines Stabes (1) eine gleichsinnige Bewegung des anderen Stabes (1) bewirkt. Wie in der 4 veranschaulicht, kann die Kopplung der beiden Stäbe (1) durch zwei fest auf den Stäben (1) sitzende Kettenräder (14) mit einer darübergelegten geschlossenen Kette (15) erreicht werden.The DE 1 056 944 A. describes a spring bar arrangement for a wheel axle of a motor vehicle, each with a torsion bar or spring bar ( 1 ) per wheel, whereby these two rods ( 1 ) extend transversely to the direction of travel and are coupled to one another in such a way that the rotational movement of a rod ( 1 ) a movement of the other rod in the same direction ( 1 ) causes. Like in the 4 the coupling of the two rods ( 1 ) by two firmly on the bars ( 1 ) seated sprockets ( 14 ) with a closed chain on top ( 15 ) can be achieved.

Eine ähnliche Fahrzeugaufhängung mit gekoppelten Querstäben ist in der FR 1 320 822 A beschrieben.A similar vehicle suspension with coupled cross bars is in the FR 1 320 822 A described.

Zum Stand der Technik wird ferner noch auf die DE 10 2011 106 246 A1 hingewiesen, die eine Stellvorrichtung mit Zahnriementrieb für einen Stabilisator beschreibt.The state of the art is also based on DE 10 2011 106 246 A1 pointed out, which describes an adjusting device with toothed belt drive for a stabilizer.

Durch immer mehr Komponenten, die an einer Fahrzeugachse untergebracht werden müssen, wird die Konstruktion und Anordnung des Stabilisators zunehmend schwieriger.With more and more components that have to be accommodated on a vehicle axle, the construction and arrangement of the stabilizer is becoming increasingly difficult.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugachse des Patentanspruchs 1 führt zu neuen Freiheitsgraden bei der Konstruktion und Anordnung des Stabilisators und schafft auch neue Möglichkeiten für Bauraumoptimierungen an der Fahrzeugachse. Insbesondere werden bisherige Baugruppenzwänge (Packagezwänge) aufgelöst. Außerdem können den Stabilisatorverlauf (auch als Routing bezeichnet) störende Baugruppen und Bauteile einfacher umgangen werden.The vehicle axle according to the invention of claim 1 leads to new degrees of freedom in the construction and arrangement of the stabilizer and also creates new possibilities for space optimization on the vehicle axle. In particular, previous module constraints (package constraints) will be removed. In addition, assemblies and components that disrupt the stabilizer path (also known as routing) can be avoided more easily.

Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen oder ein leichtes Nutzfahrzeug (z. B. Transporter), das wenigstens eine erfindungsgemäße Fahrzeugachse aufweist. Insbesondere ist zumindest die Vorderachse erfindungsgemäß ausgebildet.With the subordinate patent claim, the invention also extends to a motor vehicle, in particular a passenger car or a light commercial vehicle (for example a van) which has at least one vehicle axle according to the invention. In particular, at least the front axle is designed according to the invention.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung sowie auch aus der Zeichnung.Preferred developments and refinements of the invention result analogously for both subject matter of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and also from the drawing.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugachse umfasst einen Stabilisator, der einen Torsionsstab (Drehstab) sowie zwei Stabilisatorschenkel (Hebelarme) aufweist, die direkt oder auch indirekt mit Radträgern oder Radlenkern verbunden sein können (s. o.). Erfindungsgemäß sind der Torsionsstab und die beiden Stabilisatorschenkel als einzelne bzw. separate Bauteile ausgebildet, wobei die Stabilisatorschenkel (zwecks Drehmomentübertragung) jeweils über ein Riemengetriebe oder dergleichen (wie z. B. auch jeweils ein Kettengetriebe) mit dem (gemeinsamen) Torsionsstab gekoppelt sind.The vehicle axle according to the invention comprises a stabilizer which has a torsion bar (torsion bar) and two stabilizer legs (lever arms) which can be connected directly or indirectly to wheel carriers or wheel links (see above). According to the invention, the torsion bar and the two stabilizer legs are designed as individual or separate components, the stabilizer legs (for the purpose of torque transmission) each being coupled to the (common) torsion bar via a belt transmission or the like (such as a chain transmission, for example).

Bevorzugt sind der Torsionsstab und die Stabilisatorschenkel zueinander achsparallel versetzt angeordnet, d. h., die Stabilisatorschenkel sind zum Torsionsstab achsparallel versetzt bzw. mit radialem Abstand angeordnet. Der axiale Versatz wird mithilfe der Riemengetriebe überbrückt.The torsion bar and the stabilizer legs are preferably arranged offset parallel to one another, ie. that is, the stabilizer legs are offset axially parallel to the torsion bar or are arranged at a radial distance. The axial misalignment is bridged using the belt transmission.

Unter einem Riemengetriebe wird eine mechanische Lastübertragungseinrichtung verstanden, die eine mittelbare Drehmomentübertragung zwischen einem Stabilisatorschenkel und dem Torsionsstab ermöglicht. Bevorzugt weist ein solches Riemengetriebe eine mit dem betreffenden Stabilisatorschenkel verbundene Riemenscheibe (schenkelseitige Riemenscheibe) sowie eine mit dem Torsionsstab verbundene Riemenscheibe (stab- bzw. federseitige Riemenscheibe) auf, über die ein Riemen geführt ist, wobei die Riemenscheiben insbesondere achsparallel angeordnet sind. Die Riemenscheiben sind verdrehfest mit dem Stabilisatorschenkel und dem Torsionsstab verbunden, wobei die stab- bzw. federseitige Riemenscheibe direkt auf dem Torsionsstab sitzen kann. Die Riemengetriebe können in Schutzgehäusen angeordnet sein.A belt transmission is understood to mean a mechanical load transmission device which enables indirect torque transmission between a stabilizer leg and the torsion bar. Such a belt transmission preferably has a belt pulley connected to the stabilizer leg in question (leg-side belt pulley) and a belt pulley connected to the torsion bar (rod-side or spring-side belt pulley) over which a belt is guided, the belt pulleys being arranged in particular axially parallel. The pulleys are non-rotatably connected to the stabilizer arm and the torsion bar, whereby the pulley on the rod or spring side can sit directly on the torsion bar. The belt transmission can be arranged in protective housings.

Die mit dem Stabilisatorschenkel verbundene Riemenscheibe und die mit dem Torsionsstab verbundene Riemenscheibe (eines oder beider Riemengetriebe) können unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wodurch ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis (größer oder kleiner eins), welches die Stabilisatorcharakteristik beeinflusst, vorgegeben ist. Durch Auswahl und/oder Austausch der Riemenscheiben kann die Stabilisatorcharakteristik eingestellt und/oder verändert werden. The belt pulley connected to the stabilizer arm and the belt pulley connected to the torsion bar (one or both belt drives) can have different diameters, as a result of which a specific transmission ratio (greater or less one), which influences the stabilizer characteristics, is predetermined. The stabilizer characteristics can be set and / or changed by selecting and / or replacing the pulleys.

Bevorzugt handelt es sich bei den Riemengetrieben um Zahnriemengetriebe, d. h. die Riemenscheiben sind als Zahnscheiben und die Riemen sind als Zahnriemen ausgebildet.The belt drives are preferably toothed belt drives, i. H. the pulleys are toothed pulleys and the belts are toothed belts.

In äquivalenter Weise können anstelle von Riemengetrieben auch gleichwirkende Kettengetriebe verwendet werden, wobei anstelle der Riemenscheiben Kettenräder und anstelle der Riemen Ketten eingesetzt werden.In an equivalent manner, chain transmissions having the same effect can also be used instead of belt transmissions, chain sprockets being used instead of belt pulleys and chains being used instead of belt.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugachse kann einen, insbesondere fachwerkartig aufgebauten, Hilfsrahmen aufweisen, an dem sowohl der Torsionsstab als auch die beiden Stabilisatorschenkel gelagert sind. Bei der in der DE 10 2017 202 803 A1 beschriebenen Verbundlenkerachse wird der Stabilisator hingegen am Kraftfahrzeugaufbau gelagert (siehe Abs. [0024]). Die vorgeschlagene Lagerung des Stabilisators am Hilfsrahmen ermöglicht eine umfassende Vorfertigung der Fahrzeugachse und einen vereinfachten Einbau. Im Übrigen können auch die Radführungslenker, ein Lenkgetriebe, ein Lenkungsantrieb sowie weitere Komponenten am Hilfsrahmen angeordnet werden.The vehicle axle according to the invention can have a subframe, in particular a truss structure, on which both the torsion bar and the two stabilizer legs are mounted. At the in the DE 10 2017 202 803 A1 described torsion beam axle, however, the stabilizer is mounted on the vehicle body (see paragraph [0024]). The proposed mounting of the stabilizer on the subframe enables extensive prefabrication of the vehicle axle and simplified installation. In addition, the wheel control arm, a steering gear, a steering drive and other components can also be arranged on the subframe.

Die Lagerung des Torsionsstabs und der Stabilisatorschenkel am Hilfsrahmen kann mittels dafür vorgesehener Trägerstrukturen, die bspw. als Schweißkonstruktionen ausgeführt sind, erfolgen. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass der Hilfsrahmen zwei (in Fahrzeugquerrichtung) gegenüberliegende Konsolen aufweist, an denen der Torsionsstab, der insbesondere als gerader Stab ausgebildet ist und sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, drehbar gelagert ist, insbesondere an seinen beiden Enden. Bevorzugt ist der Torsionsstab derart zwischen den Konsolen eingespannt, dass lediglich der rotatorische Freiheitsgrad um die Querachse nicht gesperrt ist. Die Konsolen sind bevorzugt als Gussteile (Gussknoten) ausgebildet und in geeigneter Weise in den Hilfsrahmen eingebunden. Bevorzugt ist an diesen Konsolen auch jeweils einer der Stabilisatorschenkel drehbar gelagert. Die drehbare Lagerung des Torsionsstabs und/oder der Stabilisatorschenkel (an den Konsolen) erfolgt bevorzugt mittels Rollenlager.The torsion bar and the stabilizer legs can be mounted on the auxiliary frame by means of support structures provided for this purpose, which are designed, for example, as welded structures. However, it is preferably provided that the subframe has two consoles (in the transverse direction of the vehicle) on which the torsion bar, which is designed in particular as a straight rod and extends in the transverse direction of the vehicle, is rotatably mounted, in particular at its two ends. The torsion bar is preferably clamped between the brackets in such a way that only the rotational degree of freedom around the transverse axis is not blocked. The brackets are preferably designed as cast parts (cast nodes) and integrated into the auxiliary frame in a suitable manner. Preferably, one of the stabilizer legs is rotatably mounted on each of these brackets. The torsion bar and / or the stabilizer legs (on the brackets) are preferably rotatably supported by means of roller bearings.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in der einzigen Figur der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.The invention is explained below with reference to the drawing. The features shown in the single figure of the drawing and / or explained below can, regardless of certain combinations of features, be general features of the invention and further develop the invention accordingly.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Fahrzeugachse. 1 shows a vehicle axle according to the invention.

Bei der gezeigten Fahrzeugachse 100 handelt es sich um eine Vorderachse. Die Fahrtrichtung ist mit dem Pfeil F angegeben. Die Fahrzeugachse 100 weist einen Hilfsrahmen 110 auf, an dem u. a. ein elektromechanischer Lenkungsantrieb 120 angeordnet ist. Zur Fahrzeugachse 100 gehört ein Stabilisator, der einen in Fahrzeugquerrichtung (d. h. quer zur Fahrtrichtung F) verlaufenden Torsionsstab 130 aufweist, welcher an seinen beiden Enden drehbeweglich in einer rechten und linken Konsole 160 des Hilfsrahmens 110 gelagert bzw. zwischen diesen gegenüberliegenden Konsolen 160 eingespannt ist.With the vehicle axle shown 100 it is a front axle. The direction of travel is with the arrow F specified. The vehicle axis 100 has a subframe 110 on which, among other things, an electromechanical steering drive 120 is arranged. To the vehicle axle 100 belongs to a stabilizer, one in the vehicle transverse direction (ie transverse to the direction of travel F ) running torsion bar 130 has, which at its two ends rotatable in a right and left console 160 of the subframe 110 stored or between these opposite consoles 160 is clamped.

Der Stabilisator weist ferner zwei Stabilisatorschenkel 140 auf (in der Darstellung ist nur der linke Stabilisatorschenkel sichtbar), die als separate, d. h. vom Torsionsstab 130 getrennte Bauteile bzw. Komponenten ausgebildet und drehbeweglich in den Konsolen 160 gelagert sind. Die Stabilisatorschenkel 140 sind nicht in axialer Verlängerung des Torsionsstabs 130 angeordnet, sondern sind bezüglich des Torsionsstabs 130 achsparallel bzw. mit radialem Abstand versetzt (beispielhaft nach unten) angeordnet.The stabilizer also has two stabilizer legs 140 on (only the left stabilizer leg is visible in the illustration), which are separate, ie from the torsion bar 130 separate parts or components designed and rotatable in the consoles 160 are stored. The stabilizer legs 140 are not in the axial extension of the torsion bar 130 arranged, but are with respect to the torsion bar 130 axially parallel or offset with a radial distance (for example downwards).

Erfindungsgemäß sind beide Stabilisatorschenkel 140 über jeweils ein Riemengetriebe 150 (d. h. über ein rechtes und ein linkes Riemengetriebe 150) mit dem gemeinsamen Torsionsstab 130 drehmomentgekoppelt. Die beiden Riemengetriebe 150 sind im Wesentlichen identisch ausgebildet und weisen jeweils eine mit dem betreffenden Stabilisatorschenkel 140 verbundene Riemenscheibe 151 (schenkelseitige Riemenscheibe) und eine direkt auf dem Torsionsstab 130 sitzende Riemenscheibe 152 (stab- bzw. federseitige Riemenscheibe) auf, die ein Riemenscheibenpaar bilden, über das ein Riemen 153, insbesondere ein Zahnriemen, geführt ist. Die Stabilisatorschenkel 140 können einen die Lagerstelle in den Konsolen 160 durchragenden Abschnitt, Zapfen oder dergleichen aufweisen, an dem jeweils die schenkelseitige Riemenscheibe 151 verdrehsicher befestigt ist.According to the invention, both stabilizer legs 140 via a belt transmission each 150 (ie via a right and a left belt transmission 150 ) with the common torsion bar 130 torque coupled. The two belt transmissions 150 are essentially identical and each have one with the stabilizer leg in question 140 connected pulley 151 (side pulley) and one directly on the torsion bar 130 seated pulley 152 (rod or spring-side pulley), which form a pair of pulleys over which a belt 153 , in particular a toothed belt, is guided. The stabilizer legs 140 can the storage point in the consoles 160 protruding portion, pin or the like, on each of the leg-side pulley 151 is secured against rotation.

Auslenkbewegungen an einem der Stabilisatorschenkel 140 werden über das zugeordnete Riemengetriebe 150 auf den Torsionsstab 130 und am anderen Riemengetriebe 150 auf den anderen Stabilisatorschenkel 140 übertragen und umgekehrt.Deflection movements on one of the stabilizer legs 140 are assigned via the belt transmission 150 on the torsion bar 130 and on the other belt transmission 150 on the other stabilizer leg 140 transferred and vice versa.

Die Riemenscheiben 151, 152 sind hier mit gleichem Durchmesser ausgeführt, können aber auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen, sodass ein Übersetzungsverhältnis größer oder kleiner eins gegeben ist.The pulleys 151 . 152 are designed here with the same diameter, but can also have different diameters, so that a transmission ratio is greater or less than one.

Claims (10)

Fahrzeugachse (100) mit einem Stabilisator, der einen Torsionsstab (130) sowie zwei Stabilisatorschenkel (140) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (130) und die beiden Stabilisatorschenkel (140) als separate Bauteile ausgebildet und die Stabilisatorschenkel (140) jeweils über ein Riemengetriebe (150) mit dem Torsionsstab (130) gekoppelt sind.Vehicle axle (100) with a stabilizer, which has a torsion bar (130) and two stabilizer legs (140), characterized in that the torsion bar (130) and the two stabilizer legs (140) are designed as separate components and the stabilizer legs (140) each have a belt transmission (150) is coupled to the torsion bar (130). Fahrzeugachse (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisatorschenkel (140) zum Torsionsstab (130) achsparallel versetzt angeordnet sind.Vehicle axis (100) after Claim 1 , characterized in that the stabilizer legs (140) are offset axially parallel to the torsion bar (130). Fahrzeugachse (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemengetriebe (150) jeweils eine mit dem betreffenden Stabilisatorschenkel (140) verbundene Riemenscheibe (151) und eine mit dem Torsionsstab (130) verbundene Riemenscheibe (152) aufweisen, über die ein Riemen (153) geführt ist.Vehicle axis (100) after Claim 1 or 2 , characterized in that the belt gears (150) each have a pulley (151) connected to the respective stabilizer arm (140) and a pulley (152) connected to the torsion bar (130), over which a belt (153) is guided. Fahrzeugachse (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Stabilisatorschenkel (140) verbundene Riemenscheibe (151) und die mit dem Torsionsstab (130) verbundene Riemenscheibe (152) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.Vehicle axis (100) after Claim 3 , characterized in that the pulley (151) connected to the stabilizer leg (140) and the pulley (152) connected to the torsion bar (130) have different diameters. Fahrzeugachse (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Riemengetriebe (150) als Zahnriemengetriebe ausgebildet sind. Vehicle axle (100) according to one of the preceding claims, characterized in that both belt transmissions (150) are designed as toothed belt transmissions. Fahrzeugachse (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Hilfsrahmen (110), an dem sowohl der Torsionsstab (130) als auch die Stabilisatorschenkel (140) gelagert sind.Vehicle axle (100) according to one of the preceding claims, characterized by an auxiliary frame (110) on which both the torsion bar (130) and the stabilizer legs (140) are mounted. Fahrzeugachse (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen (100) zwei gegenüberliegende Konsolen (160) aufweist, an denen der Torsionsstab (130) drehbar gelagert ist.Vehicle axis (100) after Claim 6 , characterized in that the auxiliary frame (100) has two opposite brackets (160) on which the torsion bar (130) is rotatably mounted. Fahrzeugachse (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Konsolen (160) auch jeweils einer der Stabilisatorschenkel (140) drehbar gelagert ist.Vehicle axis (100) after Claim 7 , characterized in that in each case one of the stabilizer legs (140) is rotatably mounted on the brackets (160). Fahrzeugachse (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemengetriebe (150) jeweils in einem Schutzgehäuse angeordnet sind.Vehicle axle (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the belt gears (150) are each arranged in a protective housing. Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Fahrzeugachse (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche.Motor vehicle with at least one vehicle axle (100) according to one of the preceding claims.
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