DE102019109641A1

DE102019109641A1 - Fahrzeugachse mit einem zur Abstützung von Querkräften vorgesehenen radführenden Lenker

Info

Publication number: DE102019109641A1
Application number: DE102019109641.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Prassler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-15
Also published as: WO2020207924A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse mit einem radführenden Lenker, der zur Abstützung von Querkräften oder Seitenkräften vorgesehen und in einer Lagerstelle direkt oder über einen Achsträger indirekt elastisch am Fahrzeugaufbau gelagert ist und welche durch zumindest zwei funktional parallel geschaltete zylindrische Elastomerlager gebildet ist, die mit zusammenfallenden Zylinderachsen nebeneinander angeordnet sind. Es kann der Lenker nach Art eines Stablenkers gestaltet sein, der sich in seiner dem Fahrzeugaufbau zugewandten Hälfte in zwei oder mehrere nebeneinander liegende Arme verzweigt; alternativ ist der Lenker ein Dreicks-Querlenkers, der an der einem Querlenkerabschnitt des Dreicks-Querlenkers zugeordneten Lagerstelle zwei oder mehrere nebeneinander liegende Aufnahmestellen für Elastomerlager aufweist. Bevorzugt sind die Quersteifigkeiten der mehreren funktonal parallel geschalteten Elastomerlagers gleich und entsprechen in Summe der Quersteifigkeit eines üblicherweise einzigen an dieser Lagerstelle vorgesehenen Elastomerlagers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse mit einem radführenden Lenker, der zur Abstützung von Querkräften oder Seitenkräften vorgesehen und in einer Lagerstelle direkt oder über einen Achsträger indirekt elastisch am Fahrzeugaufbau gelagert ist. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 10 2012 213 524 A1 verwiesen.
Radführende Lenker, die insbesondere zur Abstützung von auf die Räder wirkenden Seitenkräften vorgesehen sind, werden allgemein als Querlenker bezeichnet. Im Hinblick auf eine exakte Radführung (und somit ein stabiles Fahrverhalten) sollen diese Lenker bzw. insbesondere deren gelenkige Verbindungen mit dem Rad einerseits und mit dem Fahrzeugaufbau andererseits möglichst steif sein. Andererseits ist angestrebt, den Eintrag von störenden Schwingungen insbesondere auch in Form von Schall bzw. Geräuschen über die radführenden Lenker in den Fahrzeugaufbau möglichst gering zu halten. Eine gewünschte Dämpfung einer solchen Schwingungsübertragung wird üblicherweise mittels Elastomerlagern umgesetzt. Somit liegen bei einem radführenden Querlenker, insbesondere wenn er an einem Vorderachsträger eines Fahrzeugs, beispielsweise Personenkraftwagens, welcher seinerseits üblicherweise ohne Zwischenschaltung von Elastomerlagern mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, angelenkt ist, einander widersprechende Anforderungen vor. Im Hinblick auf eine gute Querführung ist ein zumindest in Fahrzeug-Querrichtung möglichst steifes (und somit wenig elastisches bzw. nicht weiches) Elastomerlager (oder Gummilager) erwünscht, während im Hinblick auf die Akustik (im Fahrzeug-Innenraum) ein weiches, mehr elastisches Gummilager oder Elastomerlager bevorzugt wird.
Hiermit soll eine Möglichkeit aufgezeigt werden, wie diese einander widersprechenden Anforderungen erfüllt werden können (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und ist für eine Fahrzeugachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle durch zumindest zwei funktonal parallel geschaltete zylindrische Elastomerlager gebildet ist, die mit zusammenfallenden Zylinderachsen nebeneinander angeordnet sind. Bevorzugt können dabei die Quersteifigkeiten der mehreren funktional parallel geschalteten Elastomerlagers gleich sein und in Summe der Quersteifigkeit eines üblicherweise einzigen an dieser Lagerstelle vorgesehenen Elastomerlagers entsprechen.
In anderen Worten ausgedrückt kann der vorstehend beschriebene Zielkonflikt dadurch aufgelöst werden, dass ein bisheriges (quasi bestehendes) Lager durch zwei (oder mehrere) nebeneinander angeordnete Lager mit jeweils halber (bzw. entsprechend geringerer) Steifigkeit ersetzt wird. Somit bleibt die Gesamtsteifigkeit für die Fahrdynamik des Fahrzeugs erhalten, während die lokale Steifigkeit (eines einzelnen Lagers) für die Akustik halbiert (oder entsprechend geteilt) werden kann, womit durch einen deutlich größeren Impedanzsprung zwischen dem Lenker und dem Achsträger bzw. dem Fahrzeugaufbau die akustische Isolation verbessert wird. Die Systemsteifigkeit als Fahrdynamikanforderung bleibt somit erhalten, während hinsichtlich der Akustikanforderung die lokale Steifigkeit im jeweiligen Lager beispielsweise halbiert werden kann.
Die weitere Erläuterung von (weiteren) Vorteilen und Merkmalen erfolgt anhand zweier auf das Wesentliche abstrahiert dargestellter Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten 1, 2, die jeweils eine sehr vereinfachte Aufsicht auf die rechte Hälfte einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Vorderachse (in Richtung einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug steht, betrachtet) zeigen. Gleiche Elemente sind in den beiden Figuren mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
So trägt ein am nicht dargestellten Fahrzeug-Aufbau befestigter Achsträger die Bezugsziffer 1. An diesem ist ein radführender Lenker 2, der zur Abstützung von Querkräften oder Seitenkräften an dem oder durch das durch ihn geführte Rad 3 vorgesehen ist und der auch als Querlenker 2 bezeichnet wird, in einer Lagerstelle L2 angelenkt, d.h. ausreichend gelenkig mit dem Achsträger 1 verbunden. Auch mit dem Rad 3 bzw. genauer einem Radträger (hierfür wird ebenfalls die Bezugsziffer 3 verwendet), an dem das Rad 3 drehbar gelagert ist, ist der Lenker 2 ausreichend gelenkig (beispielsweise über ein Kugelgelenk) verbunden, was hier jedoch nicht näher dargestellt ist.
Zunächst auf das Ausführungsbeispiel nach 1 eingehend ist neben dem im Wesentlichen nach Art eines Stablenkers ausgeführten Querlenker 2 noch ein weiterer radführender stabförmiger Lenker in Form einer sog. Zugstrebe 4 vorgesehen, welche(r) über ein in Form eines dem Fachmann bekannten Elastomerlagers ausgebildetes Zugstrebenlager L4 am Achsträger 1 und weiterhin über ein nicht gezeigtes Kugelgelenk, das ein anderes als dasjenige des Querlenkers 2 ist, am Radträger 3 angelenkt ist.
Die Lagerstelle L2 des Querlenkers 2 ist durch zwei praktisch direkt nebeneinander - d.h. nur durch einen Spalt gewisser Breite voneinander beabstandet - angeordnete Elastomerlager 21, 22 gebildet, deren Zylinderachsen zusammenfallen und im Wesentlichen in Fahrtrichtung F des Fahrzeugs ausgerichtet sind. Um eine solche Gestaltung der Lagerstelle L2 zu ermöglichen, ist vorliegend der Querlenker 2 solchermaßen ausgebildet, dass er sich in seiner dem Fahrzeugaufbau (bzw. Achsträger 1) zugewandten Hälfte in zwei oder mehrere nebeneinander liegende Arme 2a , 2b verzweigt. Dass diese Verzweigungsstelle in zwei Arme abseits der Anlenkstelle des Querlenkers 2 am Radträger 3 liegt ist ein besonders bevorzugtes Merkmal - insbesondere liegt diese Verzweigungsstelle über der Länge des Querlenkers 2 betrachtet mehr als die Hälfte dieser Länge von der Anlenkstelle am Radträger 3 entfernt.
Zum Elastomerlager als solchem seien an dieser Stelle einige Ausführungen gemacht, wenngleich Elastomerlager im Fahrwerksbereich von Fahrzeugen dem Fachmann bekannt sind: Eine kreiszylindrische hohle Außenbuchse eines bzw. des Elastomerlagers ist in ein Lager-Aufnahmeauge des Lenkers 2 eingepresst. Innerhalb der Lager-Außenbuchse ist eine Elastomerschicht üblicherweise in Form eines Kreisring-Zylinders vorgesehen, an die sich in Radialrichtung nach innen eine konzentrisch zur Außenbuchse angeordnete Innenbuchse, die ebenfalls einen Kreisring-Zylinder beschreibt, anschließt. Längs der Zylinderachse dieser Innenbuchse ist durch die Innenbuchse hindurch mit ihrem Schaft eine Schraube geführt, denen Kopf an der Stirnseite der Innenbuchse anliegt, so dass mittels dieser Schraube das Elastomerlager am Achsträger 1 angeschraubt und damit der Lenker 2 an diesem Achsträger 1 angelenkt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel nach 1 kann die durch die genannte Elastomerschicht bestimmte Steifigkeit des Zugstrebenlagers L4 in der Größenordnung von 0,4 kN/mm liegen, da in Fahrzeuglängsrichtung (diese entsprecht der Fahrtrichtung F) eine gewisse Elastizität zur Abfederung von Längsstößen erwünscht ist. Demgegenüber ist ein übliches einfaches Stab-Querlenker-Lager in Form eines einzigen Elastomerlagers im Stand der Technik wesentlich steifer, mit einer Steifigkeit beispielsweise in der Größenordnung von 8 kN/mm. Jedes der vorliegend in 1 vorgesehenen Elastomerlager 21, 22 kann demnach eine Steifigkeit von beispielsweise 4 kN/mm aufweisen und damit einen günstigeren Impedanzsprung hinsichtlich der Übertragung von Schwingungen erzeugen als ein einziges (herkömmliches) einfaches Stab-Querlenker-Lager mit einer Steifigkeit von 8 kN/mm.
Nun auf das Ausführungsbeispiel nach 2 eingehend ist hierin ein (dem Fachmann bekannter) Dreiecks-Querlenker 2* vorgesehen, wie er beispielsweise an einer Vorderachse mit McPherson-Federbein weit verbreitet ist. Üblicherweise ist das in 2 in Fahrtrichtung F betrachtet hinten liegende Ende des Dreiecks-Querlenkers 2* über ein sog. Druckstrebenlager L4* gelagert, welches (ähnlich dem Zugstrebenlager L4 aus 1) eine relativ geringe Steifigkeit beispielsweise in der Größenordnung von 0,3 kN/mm aufweisen kann, da ein sich vor diesem hinteren Ende des Dreiecks-Querlenkers 2* in Fahrtrichtung F erstreckender Lenkerabschnitt I funktional einer sich in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckenden Druckstrebe entspricht.
Demgegenüber steifer ist die Abstützung des Dreiecks-Querlenkers 2* mit seinem in Fahrtrichtung F vorderen Endbereich in einer Lagerstelle L2* am Achsträger 1, an welchen sich annährend senkrecht zur Fahrtrichtung F ein zum Radträger 3 führender sog. Querlenkerabschnitt II des Dreiecks-Querlenkers 2* anschließt. Diese Lagerstelle L2* ist hier zwei durch praktisch direkt nebeneinander - d.h. nur durch einen Spalt gewisser Breite voneinander beabstandet - angeordnete Elastomerlager 21, 22 gebildet, deren Zylinderachsen zusammenfallen und im Wesentlichen in Fahrtrichtung F des Fahrzeugs ausgerichtet sind und für welche der Lenker 2* geeignete, nicht näher dargestellte Aufnahmestellen ausfweist.. Jedes der vorliegend in 2 vorgesehenen Elastomerlager 21, 22 kann demnach eine Steifigkeit von beispielsweise 20 kN/mm aufweisen und damit einen günstigeren Impedanzsprung hinsichtlich der Übertragung von Schwingungen erzeugen als ein einziges (herkömmliches) einfaches Dreiecks-Querlenker-Lager mit einer Steifigkeit in der Größenordnung von 40 kN/mm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012213524 A1 [0001]

Claims

Fahrzeugachse mit einem radführenden Lenker (2, 2*), der zur Abstützung von Querkräften oder Seitenkräften vorgesehen und in einer Lagerstelle (L2, L2*) direkt oder über einen Achsträger (1) indirekt elastisch am Fahrzeugaufbau gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (L2, L2*) durch zumindest zwei funktional parallel geschaltete zylindrische Elastomerlager (21, 22) gebildet ist, die mit zusammenfallenden Zylinderachsen nebeneinander angeordnet sind.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1, wobei der Lenker (2) nach Art eines Stablenkers gestaltet ist, der sich in seiner dem Fahrzeugaufbau zugewandten Hälfte in zwei oder mehrere nebeneinander liegende Arme (2a, 2b) verzweigt.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1, wobei der Lenker (2*) nach Art eines Dreicks-Querlenkers gestaltet ist, der an der einem Querlenkerabschnitt (II) des Dreicks-Querlenkers (2*) zugeordneten Lagerstelle (L2*) zwei oder mehrere nebeneinander liegende Aufnahmestellen für Elastomerlager (21, 22) aufweist.
Fahrzeugachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Quersteifigkeiten der mehreren funktonal parallel geschalteten Elastomerlagers (21, 22) gleich sind und in Summe der Quersteifigkeit eines üblicherweise einzigen an dieser Lagerstelle (L2, L2*) vorgesehenen Elastomerlagers entsprechen.