DE102019200214A1

DE102019200214A1 - Lenkbare Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, Längslenker und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019200214A1
Application number: DE102019200214.5A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Bäumer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-07-16

Abstract

Eine lenkbare Verbundlenkerachse (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem tordierbaren Querträger (2), der jeweils endseitig mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckenden Längslenker (3, 4) verbunden ist, und mit einem um eine Lenkachse (5, 6) schwenkbar gegenüber jedem der Längslenker (3, 4) gelagerten Radträger (7) zur Aufnahme eines Rades (25, 26), wobei sich an den Radträger (7) ein in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckender Lenker (8) anschließt, der mit einem Aktuator (9) derart gekoppelt ist, dass durch Betätigung des Aktuators (9) Lenkbewegungen des Radträgers (7) um die Lenkachse (5, 6) durchführbar sind, zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Radträger (7) ein Durchgang (10) zur Durchführung einer Antriebswelle (12) zum Antrieb des Rades (25, 26) ausgebildet ist. Daneben werden ein Längslenker (3, 4) sowie ein Kraftfahrzeug mit einer lenkbaren Verbundlenkerachse (1) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine lenkbare Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Längslenker gemäß Anspruch 13 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 14.
Verbundlenkerachsen bzw. Kraftfahrzeuge mit einer Verbundlenkerachse sind seit langem aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Bei Verbundlenkerachsen handelt es sich um eine Bauart (üblicherweise) der Hinterachse von Kraftfahrzeugen, als wesentliche Elemente aufweisend zwei Längslenker, die bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vorn, nahe ihrer Dreh- bzw. Lagerachse (Schwenklagerung gegenüber dem Fahrzeugaufbau), durch einen tordierbaren Querträger, beispielsweise in Form eines eingeschweißten Profils, verbunden sind. Der tordierbare Querträger hat typischerweise einen U- oder T-förmigen Querschnitt und ist so bemessen, dass er sich bei einseitigem Ein- und Ausfedern verdreht und auch als Stabilisator wirkt.
Verbundlenkerachsen sind mit nur zwei jeweils am vorderen Ende der Längslenker angeordneten Schwenklagern gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert. Gegenüber Starrachsen haben Verbundlenkerachsen den Vorteil, dass das Einfedern auf der einen Seite wesentlich weniger Bewegung des Rades auf der anderen Seite nach sich zieht. Gegenüber kinematisch aufwendigeren Mehrlenkerachsen bieten Verbundlenkerachsen den Vorteil einer einfacheren Bauweise, somit kostengünstigerer Herstellbarkeit. Dagegen sind die Möglichkeiten der Einflussnahme auf fahrdynamische Eigenschaften zur Steigerung von Fahrsicherheit und Fahrkomfort technisch begrenzt.
Aus DE 10 2016 201 992 A1 ist eine aktiv lenkbare Verbundlenkerachse bekannt. Im Unterschied zu herkömmlichen, ungelenkten Verbundlenkerachsen weist diese jeweils schwenkbar um eine Lenkachse gegenüber jedem der Längslenker gelagerte Radträger zur Aufnahme eines Rades auf. An den Radträger schließt sich jeweils ein in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Lenker an, der mit einem fahrzeugmittig am tordierbaren Querträger angebrachten Lenkaktuator derart gekoppelt ist, dass durch Betätigung des Aktuators Lenkbewegungen des Radträgers um die jeweilige Lenkachse durchführbar sind. Durch die auf diese Weise erzielte aktive Lenkbarkeit der Verbundlenkerachse lässt sich zum einen die Fahrstabilität, weiterhin aber auch die Wendigkeit des damit in Form einer Hinterachse ausgestatteten Kraftfahrzeugs erhöhen. In diesem Zusammenhang kann die aktive (Hinterrad-) Lenkung in Bezug auf die am Kraftfahrzeug vorhandene Vorderradlenkung mit gleich- oder gegensinnigem Lenkeinschlag betätigt werden.
Daneben ist es aus dem Stand der Technik für sich gesehen bekannt, eine (ungelenkte) Verbundlenkerachse mit radnahen Antrieben auszustatten, indem in jeden der Längslenker eine Motor-Getriebe-Einheit integriert ist. Hierzu sei beispielsweise auf DE 10 2011 005 616 A1 verwiesen. Die darin beschriebenen radindividuellen Antriebe ermöglichen eine radeinzelne Vorgabe des jeweils aufgebrachten Antriebsdrehmoments. Die aus DE 10 2011 005 616 A1 bekannte Verbundlenkerachse ist nicht lenkbar.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine lenkbare Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die sich auf konstruktiv verhältnismäßig einfache Weise antreiben lässt. Weiterhin soll die lenkbare Verbundlenkerachse zumindest in einigen Komponenten mit einer nicht angetriebenen oder einer nicht lenkbaren Verbundlenkerachse übereinstimmen oder dieser zumindest ähneln. Daneben soll ein Kraftfahrzeug angegeben werden, dass mit einer solchen lenkbaren Verbundlenkerachse ausgestattet ist.
Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch eine lenkbare Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
Es handelt sich dabei um eine lenkbare Verbundlenkerachse mit einem tordierbaren Querträger, der jeweils einseitig mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Längslenker verbunden ist, und mit einem um eine Lenkachse schwenkbar gegenüber jedem der Längslenker gelagerten Radträger zur Aufnahme eines Rades. An den Radträger schließt sich ein in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Lenker an, der mit einem Aktuator derart gekoppelt ist, dass durch Betätigung des Aktuators Lenkbewegungen des Radträgers um die Längsachse durchführbar sind. Die lenkbare Verbundlenkerachse zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass in dem Radträger ein Durchgang zur Durchführung einer Antriebswelle zum Antrieb des Rades ausgebildet ist.
Indem in dem um die Lenkachse schwenkbar gegenüber dem Längslenker gelagerten Radträger erfindungsgemäß ein Durchgang ausgebildet ist, lässt sich mit konstruktiv einfachen Mitteln, nämlich die Durchführung einer Antriebswelle, das gegenüber dem Radträger gelagerte Rad über die Antriebswelle antreiben. Hierzu stehen verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten zur Verfügung. Bei geeigneter Anordnung und Gestaltung der einzelnen Elemente der Verbundlenkerachse lässt sich auf dieser Weise ein zentraler Antrieb über eine fahrzeugmittig angeordnete, bevorzugt elektrische Antriebseinheit zum Antrieb beider Räder der Verbundlenkerachse realisieren. Die Antriebswellen verlaufen in diesem Fall im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung von der Fahrzeug mittig angeordneten Antriebseinheit nach außen durch die in den Radträgern ausgebildeten Durchgänge hindurch zu den gegenüber den Radträgern gelagerten Rädern.
Zur Ermöglichung eines Antriebes mittels einer durch den am Radträger ausgebildeten Durchgang geführten Antriebswelle ist gemäß einer bevorzugten Ausführung der Durchgang in der Weise positioniert, dass die durch den Durchgang geführte Antriebswelle - die sich im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerrichtung erstreckt - oberhalb des Längslenkers verläuft. Auf diese Weise ist die Antriebswelle einerseits kollisionsfrei vom Längslenker beabstandet und weiterhin hinreichend mechanisch geschützt vor äußeren mechanischen Einwirkungen beim des Betriebs des Kraftfahrzeugs.
Der Radträger der lenkbaren Verbundlenkerachse kann auf unterschiedliche Weise gestaltet sein. Vorteilhaft sind am Radträger ein oberer Tragarm und ein unterer Tragarm ausgebildet, wobei der obere Tragarm über ein oberes Lager und der untere Tragarm über ein unteres Lager jeweils gelenkig gegenüber dem Längslenker gelagert ist, so dass sich der Radträger um eine durch die beiden Lager verlaufende Lenksachse gegenüber dem Längslenker zur Durchführung von Lenkbewegungen schwenken lässt.
Vorteilhaft ist zumindest eines der Lager, vorzugsweise das obere Lager, über eine die Durchführung einer Antriebswelle in Fahrzeugquerrichtung erlaubende Haltestruktur, insbesondere aufweisend eine Aussparung oder einen Durchgang, mit dem Längslenker verbunden. Gemäß einer bevorzugten, zweckmäßigen Weiterbildung befindet sich die an der Haltestruktur vorgesehene Aussparung oder der Durchgang - bei Betrachtung von der Seite, d. h. in Fahrzeugquerrichtung - etwa auf der Lenkachse, insbesondere zwischen oberem und unterem Lager.
Die Lager, d.h. das obere und untere Lager können abhängig von den gewünschten Lagereigenschaften unterschiedlich gestaltet sein. Vorteilhaft denkbar ist eine Ausführung des jeweiligen Lagers als Elastomerlager oder in Form eines Kugelgelenks, insbesondere Kugelhülsengelenks. Oberes und unteres Lager können gleichartig sein oder sich vom Typ unterscheiden. So handelt es sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Verbundlenkerachse bei dem oberen und/oder unteren Lager bevorzugt um ein Elastomerlager und/oder um ein Kugelgelenk, insbesondere Kugelhülsengelenk.
Eine in konstruktiver Hinsicht vorteilhafte Gestaltung des Radantriebs lässt sich erzielen, indem die Räder der lenkbaren Verbundlenkerachse mittels einer fahrzeugmittig, insbesondere zwischen den Radträgern anordenbaren Antriebseinheit über jeweils eine Antriebswelle antreibbar sind. Die Antriebseinheit, vorzugsweise eine elektrische Antriebseinheit, ist dazu beispielsweise mittels eines Rahmes am Fahrzeugaufbau befestigt, wodurch die Antriebseinheit als gefederte Masse dem Fahrzeugaufbau zugeordnet ist, wodurch in vorteilhafter Weise die ungefederte bzw. teilgefederte Masse der Verbundlenkerachse verhältnismäßig gering gehalten wird.
Bei der Antriebseinheit handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Antriebseinheit, andere Antriebsarten sind denkbar. Durch Platzierung der Antriebseinheit im fahrzeugmittigen Bereich, insbesondere zwischen den Radträgern, ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass auf eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Antriebswelle zur Heranführung mechanischer Antriebsleistung verzichtet werden kann. Insbesondere in Bezug auf einer Verbundlenkerachse besteht für den tordierbaren Querträger der Vorteil, dass dieser in einfacher Bauform, insbesondere geradliniger Erstreckung, ausgeführt werden kann. Insbesondere besteht keine Notwendigkeit den tordierbaren Querträger um eine (bauraumbeschränkende) Antriebswelle herumzuführen. Zudem lässt sich der Aktuator zur Betätigung der Lenkung ohne Bauraumeinschränkung unmittelbar am tordierbaren Querträger anbringen.
Zweckmäßigerweise ist jedem der Längslenker der lenkbaren Verbundlenkerachse eine Feder und/oder ein Dämpfer zur Federung bzw. Dämpfung gegenüber dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Entsprechende Aufnahmen, insbesondere ein Federteller und/oder Dämpferteller sind zu diesem Zweck an jedem der Längslenker angeordnet.
Hinsichtlich der Federung bzw. Dämpfung sind unterschiedliche Gestaltungen möglich. Gemäß einer verhältnismäßig einfach zu montierenden Weiterbildung sind Feder und Dämpfer koaxial in Form eines Feder-Dämpfermoduls ausgeführt, das in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung vor oder hinter der Antriebswelle angeordnet sein kann.
Alternativ ist es denkbar, dass Feder und Dämpfer der lenkbaren Verbundlenkerachse separat angeordnet sind. Vorzugsweise sind dann die Feder vor der Antriebswelle und der Dämpfer hinter der Antriebswelle angeordnet. Dagegen ist es denkbar, die Feder hinter der Antriebswelle und den Dämpfer vor der Antriebswelle anzuordnen, oder Feder und Dämpfer gemeinsam vor oder hinter der Antriebswelle anzuordnen.
In vorteilhafter Weise fungiert der Aktuator der lenkbaren Verbundlenkerachse als Zentralsteller, indem dieser bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung etwa mittig angeordnet und über zwei sich jeweils nach fahrzeugaußen erstreckende Spurstangen mit einem Lenker des jeweiligen Radträgers verbunden ist, so dass durch Betätigung des Aktuators eine gleichsinnige Lenkbewegung der Radträger beider Fahrzeugseiten stattfindet.
Zweckmäßigerweise ist der Aktuator am tordierbaren Querträger angebracht, vorzugsweise befindet sich dieser bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vor dem Querträger.
Neben der wie zuvor beschriebenen lenkbaren Verbundlenkerachse bezieht sich die Erfindung weiterhin auf einen Längslenker gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13. Es handelt sich dabei um einen Längslenker, insbesondere für eine wie zuvor beschriebene lenkbare Verbundlenkerachse. Der Längslenker ist erfindungsgemäß verbindbar mit einem tordierbaren Querträger, wobei ein Radträger gegenüber dem Längslenker um eine Lenkachse schwenkbar lagerbar ist, indem dem Längslenker zumindest ein oberes Lager zugeordnet ist, das über eine die Durchführung einer Antriebswelle in Fahrzeugquerrichtung erlaubende Haltestruktur mit dem Längslenker verbunden ist. Vorzugsweise weist die Haltestruktur zu diesem Zweck eine Aussparung oder einen Durchgang auf. Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung befindet sich die an der Haltestruktur vorgesehene Aussparung oder der Durchgang - bei Betrachtung von der Seite, d. h. in Fahrzeugquerrichtung - etwa auf der Lenkachse, insbesondere zwischen oberem und unterem Lager.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 14. Erfindungsgemäß handelt es sich dabei um ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau und mit einer wie zuvor beschriebenen lenkbaren Verbundlenkerachse, wobei das Kraftfahrzeug weiterhin eine aufbauseitig befestigte, insbesondere elektrische Antriebseinheit aufweist, mit der sich über jeweils eine Antriebsverbindung ein Rad der Verbundlenkerachse antreiben lässt. Mit dem so beschriebenen Kraftfahrzeug - wie auch mit der enthaltenen Verbundlenkerachse - wird auf konstruktiv verhältnismäßig einfache Weise die Möglichkeit geschaffen, eine Hinterradaufhängung nicht nur lenkbar sondern auch antreibbar zu gestalten, ohne dass hierdurch die ungefederte Masse bzw. nur teilgefederte Masse des Fahrwerks wesentlich erhöht wird.
Hinsichtlich der Anordnung ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs die Antriebseinheit bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Querträger der Verbundlenkerachse, insbesondere in einem Bereich zwischen den Längslenkern, angeordnet.
Zweckmäßigerweise ist die Antriebsverbindung zwischen Antriebseinheit und Rad jeweils über eine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Antriebwelle hergestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben und erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere Wirkungen und Vorteile der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

1 eine lenkbare Verbundlenkerachse gemäß einem einzigen Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Ansicht schräg von vorne,
2 die lenkbare Verbundlenkerachse in Draufsicht,
3 die lenkbare Verbundlenkerachse in Ansicht von der Seite,
4 die lenkbare Verbundlenkerachse in gleicher Seitenansicht wie in 3, jedoch ohne den Radträger und sich daran anschließenden Lenker,
5 einen Teil der lenkbaren Verbundlenkerachse in Ansicht von hinten.

Die 1 bis 5 beziehen sich auf ein einziges Ausführungsbeispiel der Erfindung und dienen der Erläuterung der erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse, eines Längslenkers bzw. eines mit der erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Da sich sämtliche Figuren auf das gleiche, einzige Ausführungsbeispiel der Erfindung beziehen, gelten die nachfolgenden Erläuterungen letztlich in Bezug auf alle Figuren. Zur Orientierung ist in 1, wie auch in den 2 bis 5, ein rechtsläufiges Koordinatensystem angegeben, bei welchem x der Fahrzeuglängsrichtung, y der Fahrzeugquerrichtung, z der Fahrzeughochrichtung entspricht. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden bereits anhand einer Figur beschriebene Merkmale im Zusammenhang einer anderen Figur nicht nochmals erläutert.
1 zeigt eine lenkbare Verbundlenkerachse 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß dem einzigen Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Ansicht schräg von vorne. Die lenkbare Verbundlenkerachse 1 lässt sich auf für sich gesehen bekannte Weise mit einem Fahrzeugaufbau 29 (in 1 aus Darstellungsgründen vereinfacht als unterstrichenes Bezugszeichen angegeben) verbinden, wobei die lenkbare Verbundlenkerachse 1 bevorzugt als Hinterachse des Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommt.
Die lenkbare Verbundlenkerachse 1 weist als tragende Elemente im Wesentlichen einen tordierbaren Träger 2, zwei sich im Wesentlichen Fahrzeuglängsrichtung x erstreckende Längslenker 3, 4 sowie jeweils diesen gegenüber schwenkbar gelagerte Radträger 7 auf. Die lenkbare Verbundlenkerachse 1 ist bezogen auf eine Fahrzeugmittelebene (parallel zur x-z-Ebene) im Wesentlichen spiegelsymmetrisch aufgebaut. Die auf der einen Seite der Verbundlenkerachse 1 vorhandenen Elemente bzw. Merkmale sind dementsprechend spiegelverkehrt auch auf der gegenüberliegenden Seite der Verbundlenkerachse 1 vorhanden. Zur Wahrung ausreichender Übersichtlichkeit sind in 1 wie auch in den nachfolgenden Figuren vorwiegend die auf der in Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet linken Fahrzeugseite vorhandenen Elemente bezeichnet und beschrieben. Die Elemente sind gleichermaßen auch auf der anderen Fahrzeugseite vorhanden und wirken dort auf entsprechend gleiche Weise.
Der tordierbare Querträger 2 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung y und ist jeweils endseitig mit den sich in Fahrzeuglängsrichtung x erstreckenden Längslenkern 3, 4 verbunden, insbesondere verschweißt. Die Anordnung von Querträger 2 und Längslenkern 3, 4 bilden somit für sich gesehene Weise eine annähend H-förmige Struktur, hierzu sei verwiesen auf die Draufsicht in 2.
Am jeweils vorderen Ende (bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung x) ist an jedem der Längslenker 3, 4 ein Schwenklager 15 bzw. 16 angeordnet, über welche die lenkbare Verbundlenkerachse 1 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 29 auf für sich gesehen bekannte, hier nicht näher dargestellte Weise gelenkig verbunden werden kann. Entsprechend können die Längslenker 3, 4 jeweilige Schwenkbewegungen um die Gelenkpunkte der Schwenklager 15 bzw. 16 ausführen. Dabei sind die Längslenker 3, 4 aufgrund deren Verbindung über den tordierbaren Querträger 2 in ihrer Bewegung miteinander gekoppelt, wobei sich der tordierbare Querträger 2 unter Belastung verwinden kann, wodurch Relativbewegungen zwischen den Längslenkern 3 und 4 möglich sind.
Wie in 2 zu sehen, weist jeder der Längslenker 3, 4 bei Betrachtung aus Fahrzeughochrichtung (Draufsicht) einen S-ähnlichen Verlauf von dessen vorderem bis hinterem Ende auf. Jedem der Längslenkern 3, 4 ist ein Radträger 7 zugeordnet, an welchem jeweils ein Rad 25, 26 (aus Darstellungsgründen lediglich angedeutet durch unterstrichene Bezugszeichen) drehbar gelagert ist. Die Radträger 7 sind jeweils schwenkbar gegenüber jedem der Längslenker 3, 4 gelagert.
Wie in 3 bzw. 4 zu sehen, sind dazu an jedem der Längslenker 3, 4 ein oberes Lager 20 und ein unteres Lager 21 befestigt. Zu diesem Zweck sind an den Längslenker 3 bzw. an den Längslenker 4 jeweils Haltestrukturen 27 angeschweißt, welche das obere Lager 20 bzw. das untere Lager 21 gegenüber dem Längslenker 3 bzw. 4 in einer definierten Position halten. Der Radträger 7 wiederum weist einen nach oben abragenden oberen Tragarm 18 und einen nach unten abragenden Tragarm 19 auf, wie beispielsweise in den 3 und 5 sowie teilweise in den 1 und 2 zu sehen. Der Radträger 7 ist jeweils über den oberen Tragarm 18 sowie das obere Lager 20 und über den unteren Tragarm 19 sowie das untere Lager 21 gelenkig gegenüber dem jeweiligen Längslenker 3 bzw. 4 gelagert. Die so verwirklichte Zweipunktlagerung definiert eine durch die beiden Lager 20, 21 verlaufende Lenksachse 5, 6 (vgl. 1 sowie 3 und 5), um welche sich der Radträger 7 gegenüber dem jeweiligen Längslenker 3, 4 zur Durchführung von Schwenkbewegungen schwenken lässt.
Wie beispielsweise in 2 zu sehen, schließt sich an dem Radträger 7 ein in Fahrzeuglängsrichtung x (nach vorn) erstreckender Lenker 8 an; im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Lenker 8 einteilig mit dem Radträger 7 als ein Bauteil ausgeführt. Gemäß der Darstellung von 2 (Draufsicht) weist der Lenker 8 einen leicht S-förmigen Längsverlauf auf, wobei das vordere (bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung x) Ende des Lenkers 8 gelenkig verbunden ist mit einem äußeren Ende, dem Spurspangenkopf 22, einer Spurspange 24.
Die Spurspange 24 erstreckt sich etwa parallel zur Fahrzeugquerrichtung y vom fahrzeugäußeren Spurspangenkopf 22 in Richtung Fahrzeugmitte hin zu einem Aktuator 9, der durch ein erstes Befestigungslager 23a und ein zweites Befestigungslager 23b am Querträger 2 befestigt ist. Der Aktuator 9 fungiert als sogenannter Zentralsteller und ist bezogen auf die Erstreckung des Querträgers 2 in Fahrzeugquerrichtung y etwa mittig angeordnet, insbesondere ist dieser bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung x vor dem Querträger 2 an diesem angebracht.
Über die zwei sich jeweils nach fahrzeugaußen erstreckenden Spurspangen 24 ist der Aktuator 9 mit jedem der Lenker 8 der Radträger 7 kinematisch gekoppelt, so dass durch Betätigung des Aktuators 9 (translatorische Bewegung der jeweiligen Spurspange 24 in Fahrzeugquerrichtung y) eine gleichsinnige Lenkbewegung der Radträger 7 auf beiden Fahrzeugseiten stattfindet. Mit anderen Worten, kann durch Betätigung des Aktuators 9 durch Schwenken beider Radträger 7 um die Lenkachse 5, 6 eine Lenkbewegung beider Räder 25, 26 im gleichen Lenksinne durchgeführt werden.
Wie beispielsweise 2 oder 3 und 5 zu entnehmen, sind am Längslenker 3 bzw. 4 weiterhin jeweils Aufnahmen für eine Feder 14 und einen Dämpfer 13 zur Federung bzw. Dämpfung von Bewegungen des jeweiligen Längslenkers gegenüber dem Fahrzeugaufbau 29 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Feder 14 und Dämpfer 13 separat voneinander angeordnet. Wie am besten 2 zu entnehmen, ist konkret die Feder 14 vor der Antriebswelle 12 und der Dämpfer 13 hinter der Antriebswelle 12 angeordnet. Zu diesem Zweck sind am Längslenker 3 (bzw. 4) ein Federteller 17 sowie ein Dämpferlager 30 angeordnet. Alternativ zu der gezeigten Ausführung ist es denkbar, Feder und Dämpfer koaxial in Form eines FederDämpfer-Moduls auszuführen, welches dann entsprechend vor oder hinter der Antriebswelle 12 angeordnet sein kann. Bei separater Anordnung von Feder und Dämpfer wäre eine umgekehrte Platzierung (Dämpfer vorne, Feder hinten) oder eine gemeinsame Anordnung vor oder hinter der Antriebswelle ebenfalls denkbar.
Wie den 1, 2, 3 und 4 zu entnehmen, ist der lenkbaren Verbundlenkerachse 1 eine Antriebseinheit 11 zugeordnet. Es handelt sich dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine elektrische Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor. Die Antriebseinheit 11 ist auf nicht dargestellte Weise mittels eines Rahmens gegenüber dem Fahrzeugaufbau 29 des Kraftfahrzeugs befestigbar, womit diese der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Die Antriebseinheit 11 weist eine in Fahrzeugquerrichtung y verlaufende Abtriebswelle 31 auf, die in beide (entgegengesetzte) Fahrzeugquerrichtungen aus der Antriebseinheit 11 herausragt. Über nicht näher bezeichnete Gleichlaufgelenke ist die Abtriebswelle 31 antriebsverbunden mit jeweils einer Antriebswelle 12, die wiederum im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y in Richtung des jeweiligen Radträgers 7 verläuft.
Wie am besten in 3 zu sehen, ist im Radträger 7 jeweils ein Durchgang 10 ausgebildet, durch welchen die Antriebswelle 12 zum Antrieb des jeweiligen Rades 25 bzw. 26 hindurchführbar ist. Wie 3, welche eine Seitenansicht der lenkbaren Verbundlenkerachse 1 in Fahrzeugquerrichtung y ist, zeigt, ist der im Radträger 7 ausgebildete Durchgang 10 in der Weise positioniert, dass die zum Antrieb des Rades durch den Durchgang 10 geführte Antriebswelle 12 oberhalb des jeweiligen Längslenkers 3, 4 verläuft. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Antriebswelle 12 kollisionsfrei am jeweiligen Längslenker 3, 4 vorbeigeführt wird. Zugleich liegt der Durchgang 10 im Radträger 7 bezogen auf die Seitenansicht gemäß 3 in etwa auf der Lenkachse 5 bzw. 6.
Zum Ermöglichen einer Führung der Antriebswelle 12 ist hinsichtlich der Befestigung des oberen Lagers 20 am Längslenker 3 eine besonders gestaltete Haltestruktur 27 vorgesehen, welche sich 4 (Seitenansicht ohne Radträger) entnehmen lässt. Die Haltestruktur 27 umfasst im Wesentlichen zwei an den Längslenkern 3 angeschweißte zweifach gekrümmte Haltelaschen, zwischen deren dem Längslenker 3 abgewandten Enden das obere Lager 20 mittels Verschraubung angeordnet ist. Die beiden Haltelaschen sind durch ein sich in einer Fahrzeuglängsebene (parallel zur x-z-Ebene) erstreckendes Blech versteifend miteinander verbunden. Wie in 4 zu sehen, weist dieses Blech eine sichelähnliche Form auf, wodurch die Haltestruktur 27 für das obere Lager 20 einen Durchgang 28 bildet, der eine Durchführung der Antriebswelle 12 in Fahrzeugquerrichtung y erlaubt. Der in der Haltestruktur 27 vorgesehene Durchgang 28 liegt bezüglich seines Zentrums - bei Betrachtung der Verbundlenkerachse 1 in Fahrzeugquerrichtung y - ebenfalls etwa auf der Lenkachse 5 bzw. 6.
Zur sicheren Befestigung des Radträgers 7 am Längslenker 3 bzw. 4 zur Gewährleistung einer hinreichenden Schwenkbarkeit um die durch die Lager 20 und 21 vorgegebene Lenkachse 5 bzw. 6, handelt es sich bei dem oberen Lager 20 und dem unteren Lager 21 jeweils um Hülsenlager, insbesondere in Form von Elastomerlagern.
Die beschriebene lenkbare Verbundlenkerachse 1 bzw. ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug bietet den Vorteil, dass unter Nutzung der grundsätzlich verhältnismäßig einfachen Grundstruktur einer Verbundlenkerachse sowohl eine Lenkbarkeit als auch eine Möglichkeit für den elektrischen Radantrieb geschaffen wird. Das Vorhandensein einer aktiven Lenkeinrichtung ermöglicht eine Einflussnahme auf das Verhalten der Verbundlenkerachse beim Bremsen sowie beim Beschleunigen. Auch der statische Spur- und Sturzwinkel kann reduziert werden, allgemein sind eine Spur- und/oder Sturzeinstellung zur Reduktion von Reifenverschleiß und Rollwiderstand möglich.
Indem der Radmittelpunkt oberhalb des Längslenkers liegt, ist eine kollisionsfreie Durchführung der Antriebswelle bei Gewährleistung eines hinreichenden mechanischen Schutzes ermöglicht. Aufgrund der Platzierung der Antriebseinheit hinter dem Querträger wird für den Antrieb der Achse verhältnismäßig wenig Bauraum benötigt, insbesondere entfällt die Notwendigkeit einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden mechanischen Antriebswelle. Die Komponenten der Lenkung sind wiederum örtlich ausreichend beabstandet von den Antriebskomponenten, insbesondere der Antriebswelle, wodurch eine gegenseitige Funktionsbeeinträchtigung sicher ausgeschlossen wird.
Bezugszeichenliste

1: lenkbare Verbundlenkerachse
2: Querträger
3: Längslenker
4: Längslenker
5: Lenkachse
6: Lenkachse
7: Radträger
8: Lenker
9: Aktuator
10: Durchgang
11: elektrische Antriebseinheit
12: Antriebswelle
13: Dämpfer
14: Feder
15: Schwenklager
16: Schwenklager
17: Federteller
18: oberer Tragarm
19: unterer Tragarm
20: oberes Lager
21: unteres Lager
22: Spurstangenkopf
23a: Befestigungslager
23b: Befestigungslager
24: Spurstange
25: Rad
26: Rad
27: Haltestruktur
28: Durchgang
29: Fahrzeugaufbau
30: Dämpferlager
31: Abtriebswelle
x: Fahrzeuglängsrichtung
y: Fahrzeugquerrichtung
z: Fahrzeughochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016201992 A1 [0004]
DE 102011005616 A1 [0005]

Claims

Lenkbare Verbundlenkerachse (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem tordierbaren Querträger (2), der jeweils endseitig mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckenden Längslenker (3, 4) verbunden ist, und mit einem um eine Lenkachse (5, 6) schwenkbar gegenüber jedem der Längslenker (3, 4) gelagerten Radträger (7) zur Aufnahme eines Rades (25, 26), wobei sich an den Radträger (7) ein in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckender Lenker (8) anschließt, der mit einem Aktuator (9) derart gekoppelt ist, dass durch Betätigung des Aktuators (9) Lenkbewegungen des Radträgers (7) um die Lenkachse (5, 6) durchführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Radträger (7) ein Durchgang (10) zur Durchführung einer Antriebswelle (12) zum Antrieb des Rades (25, 26) ausgebildet ist.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (10) in der Weise positioniert ist, dass eine zum Antrieb des Rades (25, 26) durch den Durchgang (10) geführte Antriebswelle (12) oberhalb des Längslenkers (3, 4) verläuft.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Radträger (7) ein oberer Tragarm (18) und ein unterer Tragarm (19) ausgebildet sind, wobei der obere Tragarm (18) über ein oberes Lager (20) und der untere Tragarm (19) über ein unteres Lager (21) jeweils gelenkig gegenüber dem Längslenker (3, 4) gelagert ist, so dass sich der Radträger (7) um eine durch die beiden Lager (20, 21) verlaufende Lenkachse (5, 6) gegenüber dem Längslenker (3, 4) zur Durchführung von Lenkbewegungen schwenken lässt.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Lager, vorzugsweise das obere Lager (20), über eine die Durchführung einer Antriebswelle (12) in Fahrzeugquerrichtung (y) erlaubende Haltestruktur (27), insbesondere aufweisend eine Aussparung oder einen Durchgang (28), mit dem Längslenker (3, 4) verbunden ist.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung oder der Durchgang (28) bezüglich seines Zentrums bei Betrachtung der Verbundlenkerachse (1) von einer Fahrzeugseite, also in Fahrzeugquerrichtung (y), etwa auf der Lenkachse (5, 6) liegt.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem oberen und/oder unteren Lager (20, 21) um ein Elastomerlager und/oder um ein Kugelgelenk, insbesondere in Form eines Kugelhülsengelenks, handelt.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (25, 26) der lenkbaren Verbundlenkerachse (1) mittels einer fahrzeugmittig, insbesondere zwischen den Radträgern (7) anordenbaren Antriebseinheit (11) über jeweils eine Antriebswelle (12) antreibbar sind.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Längslenker (3, 4) eine Feder (14) und/oder ein Dämpfer (13) zur Federung bzw. Dämpfung gegenüber einem Fahrzeugaufbau (29) des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Feder und Dämpfer koaxial in Form eines Feder-DämpferModuls ausgeführt sind, das in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung (x) vor oder hinter der Antriebswelle (12) angeordnet ist.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Feder (14) und Dämpfer (13) separat angeordnet sind, vorzugsweise indem die Feder (14) vor der Antriebswelle (12) und der Dämpfer (13) hinter der Antriebswelle (12) angeordnet ist, oder indem die Feder hinter der Antriebswelle und der Dämpfer vor der Antriebswelle angeordnet ist, oder indem Feder und Dämpfer gemeinsam vor oder hinter der Antriebswelle angeordnet sind.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (9) als Zentralsteller fungiert, indem dieser bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung (y) etwa mittig angeordnet und über zwei sich jeweils nach fahrzeugaußen erstreckende Spurstangen (24) mit einem Lenker (8) des jeweiligen Radträgers (7) gelenkig verbunden ist, so dass durch Betätigung des Aktuators (9) eine gleichsinnige Lenkbewegung der Radträger (7) beider Fahrzeugseiten stattfindet.
Lenkbare Verbundlenkerachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (9) bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung (x) vor dem Querträger (2) an diesem angebracht ist.
Längslenker (3, 4) für eine Verbundlenkerachse (1), insbesondere für eine lenkbare Verbundlenkerachse gemäß einem der vorigen Ansprüche, verbindbar mit einem tordierbaren Querträger (2), wobei ein Radträger (7) gegenüber dem Längslenker (3, 4) um eine Lenkachse (5, 6) schwenkbar lagerbar ist, indem dem Längslenker (3, 4) zumindest ein oberes Lager (20) zugeordnet ist, das über eine die Durchführung einer Antriebswelle (12) in Fahrzeugquerrichtung (y) erlaubende Haltestruktur (27) mit dem Längslenker (3, 4) verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau (29) und mit einer lenkbaren Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorigen Ansprüche, weiterhin aufweisend eine aufbauseitig befestigte insbesondere elektrische Antriebseinheit (11), mit der sich über jeweils eine Antriebsverbindung (12, 31) ein Rad (25, 26) der Verbundlenkerachse (1) antreiben lässt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (11) bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung (x) hinter dem Querträger (2) der Verbundlenkerachse (1), insbesondere in einem Bereich zwischen den Längslenkern (3, 4), angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsverbindung zwischen Antriebseinheit (11) und Rad (25, 26) jeweils über eine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) verlaufende Antriebswelle (12) hergestellt ist.