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Die Erfindung betrifft eine Hinterachsanordnung für ein Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
EP 0 336 789 B1 beschrieben, eine elastische Lagerung mit hydraulischer Versteifung bekannt. Die elastische Lagerung umfasst eine zylindrische äußere Armatur und eine koaxiale zylindrische innere Armatur, die durch einen Block aus elastomerem Material miteinander verbunden und relativ zueinander beweglich sind. Die elastische Lagerung weist wenigstens eine hermetisch geschlossene verformbare Kammer auf, die mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt ist und wenigstens teilweise in dem Block aus elastomerem Material ausgebildet und derart zwischen zwei Teilen jeder der beiden Armaturen angeordnet ist, dass die statische elastische Steifheit der Lagerung längs einer Achse der Relativauslenkung der Armaturen im Wesentlichen rechtwinklig zu einer axialen Ebene der Lagerung wenigstens in der einer Annäherung dieser Teile entsprechenden Richtung erhöht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Hinterachsanordnung für ein Fahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hinterachsanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Hinterachsanordnung für ein Fahrzeug ist als eine auch als Raumlenkerhinterachse oder Raumlenkerhinterachsanordnung bezeichnete Mehrlenkerhinterachsanordnung ausgebildet und zur Kopplung mit mindestens einer elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs vorgesehen, wobei auf beiden Achsseiten eine jeweilige Zugstrebenlagereinheit mit einem Zugstrebenlager einer auch als Zugstrebe bezeichneten vorderen oberen Achsstrebe vorgesehen ist, wobei ein Lagermantel des Zugstrebenlagers mit der vorderen oberen Achsstrebe gekoppelt ist, d. h. achsstrebenfest ist, und ein Lagerkern des Zugstrebenlagers zur Kopplung mit dem Fahrzeug vorgesehen ist, und wobei das Zugstrebenlager in Längsstoßrichtung weicher ausgebildet ist als in Fahrtrichtung. Ein Fahrzeug umfasst eine solche Hinterachsanordnung, wobei der Lagerkern des jeweiligen Zugstrebenlagers mit dem Fahrzeug gekoppelt ist, d. h. fahrzeugfest ist, und die Hinterachsanordnung mit mindestens einer elektrischen Antriebseinheit zum Antrieb des Fahrzeugs gekoppelt ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird eine komfortable, energieeffizient elektrisch angetriebene Mehrlenkerhinterachsanordnung, insbesondere Raumlenkerhinterachsanordnung, eines insbesondere leistungsstarken Fahrzeugs, insbesondere Personenfahrzeugs, erreicht. Diese Mehrlenkerhinterachsanordnung kann große und schwere achsintegrierte elektrische Antriebseinheiten aufweisen, bei denen das Problem besteht, dass sie bei Längsstößen auf die Hinterachsanordnung unkomfortabel nachschwingen. Für eine gute Längsstoßabkopplung der Hinterachsanordnung ist es daher erforderlich eine Längsnachgiebigkeit weniger an einer Hinterachskarosserielagerung zu verringern, sondern vorrangig in einem Radbereich. Bei Raumlenkerhinterachsanordnungen wird dadurch jedoch auch eine Bremsverdrehsteifigkeit der Hinterachsanordnung verringert, woraus das Problem des so genannten Bremsaufziehens mit dem Risiko einer unpräzisen Bremsregelung eines Antiblockiersystems des Fahrzeugs resultiert. Dies wird durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird vorteilhafterweise eine steife Lagerung der insbesondere je fünf Radlenker der Hinterachsanordnung beibehalten, mit Ausnahme des insbesondere als Gummilager ausgebildeten Zugstrebenlagers der jeweiligen vorderen oberen Achsstrebe, welche auch als Zugstrebe bezeichnet wird. Dieses jeweilige Zugstrebenlager ist als ein Komfortlager ausgebildet, welches, insbesondere mittels geringer Gummisteifigkeit in Längsstoßrichtung, weicher in Längsstoßrichtung ist, sowie große Längsstoßfederwege aufweist, wodurch eine komfortable Radlängsnachgiebigkeit bewirkt wird.
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Ein geringes Bremsaufziehen wird erreicht durch eine höhere Steifigkeit des jeweiligen Zugstrebenlagers in Bremsdrehrichtung, d. h. entgegengesetzt zur Radlängsstoßrichtung, sowie durch ein den Radbremsmomenten entgegenwirkendes Motorbremsmoment der mindestens einen elektrischen Antriebseinheit, welches das Bremsaufziehen verringert und vorteilhafterweise im Radbremsregelfall des Antiblockiersystems frequenzsynchron zum Antiblockiersystem gegenschwingend geregelt wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit mit geringem technischen und finanziellen Mehraufwand sowie gewichts- und bauraumoptimiert eine längsnachgiebige elektrisch angetriebene Mehrlenkerhinterachsanordnung, insbesondere Raumlenkerhinterachsanordnung, mit geringem Bremsaufziehen. Die mit der Radbremsregelfrequenz des Antiblockiersystems synchronisierbare sowie auch für sich allein antiblockiersystemfähige Motorbremsregelung der mindestens einen elektrischen Antriebseinheit erlaubt es, ein zulässiges Rekuperationsmoment der mindestens einen elektrischen Antriebseinheit bis in einen Antiblockiersystembremsregelbereich der Hinterräder zu erhöhen, vorteilhafterweise über zwei radindividuelle elektrische Hinterachsantriebseinheiten. Bei einem Antrieb mit nur einer elektrischen Antriebseinheit, welche auf beide Hinterräder wirkt, erzeugt im Radbremsregelfall des Antiblockiersystems die elektrische Antriebseinheit entweder ein gleichförmiges Motorbremsmoment oder ein Motorbremsmoment, das mit einer oder mit beiden intermittierenden Radbremsen auf eine gemeinsame Bremsregelfrequenz des Antiblockiersystems synchronisiert ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Hinterachsanordnung für ein Fahrzeug, und
- 2 schematisch eine Zugstrebenlagereinheit der Hinterachsanordnung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer Hinterachsanordnung 1 für ein Fahrzeug. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Zugstrebenlagereinheit 2 dieser Hinterachsanordnung 1. Ein hier nicht dargestelltes Fahrzeug weist eine solche Hinterachsanordnung 1 auf. Die Hinterachsanordnung 1 ist als eine auch als Raumlenkerhinterachse oder Raumlenkerhinterachsanordnung bezeichnete Mehrlenkerhinterachsanordnung ausgebildet und am Fahrzeug mit mindestens einer achsintegrierten elektrischen Antriebseinheit oder mit zwei radindividuellen achsintegrierten elektrischen Antriebseinheiten des Fahrzeugs gekoppelt.
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Die Hinterachsanordnung 1 weist auf beiden Seiten jeweils eine auch als Zugstrebe bezeichnete vordere obere Achsstrebe 3 auf. Die Zugstrebenlagereinheit 2 ist zur fahrzeugseitigen Lagerung der jeweiligen vorderen oberen Achsstrebe 3 vorgesehen, d. h. für jede der vorderen oberen Achsstrebe 3 ist eine solche Zugstrebenlagereinheit 2 vorgesehen.
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Die jeweilige Zugstrebenlagereinheit 2 weist ein Zugstrebenlager 4 auf, wobei ein Lagermantel 5 des Zugstrebenlagers 4 mit der vorderen oberen Achsstrebe 3 gekoppelt ist, d. h. achsstrebenfest ist, und ein Lagerkern 6 des Zugstrebenlagers 4 mit dem Fahrzeug gekoppelt ist, d. h. fahrzeugfest ist. Es handelt sich somit bei dem jeweiligen Zugstrebenlager 4 um das jeweilige innere Zugstrebenlager 4, wie in 1 gezeigt.
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Das jeweilige Zugstrebenlager 4 ist in Längsstoßrichtung S weicher ausgebildet als in Fahrtrichtung F des Fahrzeugs. Die Fahrtrichtung F ist die Richtung, in die das Fahrzeug bei Vorwärtsfahrt fährt. Die Längsstoßrichtung S verläuft entgegengesetzt der Fahrtrichtung F. Sie ist die Richtung einer Stoßkraft eines Fahrbahnhindernisses auf Radmitte entgegen der Fahrtrichtung F und somit eine Zugkraft in der Zugstrebe, d. h. in der vorderen oberen Achsstrebe 3, beim Überfahren solcher Fahrbahnhindernisse.
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Die beschriebene unterschiedliche Steifigkeit wird beispielsweise durch eine entsprechende Gummilagerung des Lagermantels 5 zum Lagerkern 6 erreicht, wie in 2 gezeigt. Im dargestellten Beispiel ist der Lagerkern 6 von einem vorderen Gummipuffer 7.1 am Lagermantel 5 wesentlich weiter beabstandet als von einem hinteren Gummipuffer 7.2 am Lagermantel 5. Dadurch ist das Zugstrebenlager 4 in Längsstoßrichtung S weicher ausgebildet als in Fahrtrichtung F des Fahrzeugs, denn aufgrund des größeren Abstands des Lagerkerns 6 vom vorderen Gummipuffer 7.1 wird bei einer Stoßeinwirkung in Längsstoßrichtung S eine entsprechend große Bewegung des fest mit der vorderen oberen Achsstrebe 3 gekoppelten Lagermantels 5 in Längsstoßrichtung S auf den Lagerkern 6 zu ermöglicht, bis der vordere Gummipuffer 7.1 an den Lagerkern 6 anstößt, während eine entgegengesetzte Bewegung des fest mit der vorderen oberen Achsstrebe 3 gekoppelten Lagermantels 5 in Fahrtrichtung F auf den Lagerkern 6 zu aufgrund des kleineren Abstands des Lagerkerns 6 vom hinteren Gummipuffer 7.2 entsprechend wesentlich kleiner ist, bis der hintere Gummipuffer 7.2 an den Lagerkern 6 anstößt. Das Zugstrebenlager 4 ist somit in Längsstoßrichtung S vorteilhafterweise weicher als im Stand der Technik, wodurch ein Längsstoßkomfort verbessert wird. Insbesondere wird dadurch ein aus einem hohen Gewicht achsintegrierter elektrischer Antriebseinheiten bei Längsanregung der Hinterachsanordnung 1 resultierendes unkomfortables Nachschwingen verhindert oder zumindest erheblich reduziert.
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Vorteilhafterweise ist eine Gummilagersteifigkeit des Zugstrebenlagers 4 in Radaufziehrichtung, d. h. entgegenwirkend einer Druckkraft in der vorderen oberen Achsstrebe 3 in Fahrtrichtung F durch ein Bremsmoment, weiterhin hoch. Dies wird beispielsweise hydraulisch unterstützt, wie in 2 dargestellt ist und im Folgenden noch beschrieben wird.
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Durch die hier beschriebene Lösung werden somit der Längsstoßkomfort und eine Energieeffizienz verbessert.
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Wie bereits erwähnt, erzeugen achsintegrierte elektrische Antriebseinheiten bei Längsanregung der Hinterachsanordnung 1 aufgrund eines hohen Gewichts ein unkomfortables Nachschwingen und begrenzen so die Längsweichheit von Hinterachskarosserielagern. Der Längsstoßkomfort solcher Hinterachsanordnungen 1 muss daher zunehmend im Radbereich erzielt werden. Entsprechend geringe Lenkersteifigkeiten verringern jedoch bei dem hier beschriebenen Raumlenkerachskonzept zugleich eine Bremsverdrehsteifigkeit. Dies verringert in einem Bremsfall mit Beteiligung eines Antiblockiersystems des Fahrzeugs eine Regelgüte des Antiblockiersystems. Um dies zu vermeiden, sind aus dem Stand der Technik bereits voluminöse und teure Lösungen bekannt. Die hier beschriebene Lösung dieses Problems ist im Gegensatz dazu mit geringem technischen und finanziellen Mehraufwand sowie gewichts- und bauraumoptimiert umsetzbar.
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Mit der hier beschriebenen Lösung wird es erreicht, das Bremsaufziehen trotz einer betont weichen inneren Lagerung der jeweiligen auch als Zugstrebe bezeichneten vorderen oberen Achsstrebe 3 mittels des auch als Komfortlager bezeichneten jeweiligen Zugstrebenlagers 4 innerhalb einer zulässigen Größe zu halten. Dies wird ermöglicht durch die oben beschriebene Ausgestaltung des jeweiligen Zugstrebenlagers 4.
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Das jeweilige Zugstrebenlager 4 ist dadurch nur in Längsstoßrichtung S betont weich, in Bremsmomentrichtung, d. h. der Längsstoßrichtung S entgegengesetzt, jedoch nicht. Hierzu weist das jeweilige Zugstrebenlager 4 in Fahrtrichtung F und somit in Bremsabstützrichtung, insbesondere über die inneren Gummipuffer 7.1, 7.2, eine von der Mittellage aus deutlich höhere Längssteifigkeit als entgegen der Fahrtrichtung F und somit der Längsstoßrichtung S oder Längsstoßabstützrichtung auf. In dieser Längsstoßrichtung S sind ein großer Längsweg und eine geringe Steifigkeit vorteilhaft. Dies wird im dargestellten Beispiel durch den größeren Abstand des vorderen Gummipuffers 7.1 vom Lagerkern 6 erreicht, wodurch der Lagermantel 5 und somit die damit fest verbundene vordere obere Achsstrebe 3 in Längsstoßrichtung S einen größeren Längsweg bis zum Anschlagen des vorderen Gummipuffers 7.1 am Lagerkern 6 zurücklegen können als in Fahrtrichtung F bis zum Anschlagen des hinteren Gummipuffers 7.2 am Lagerkern 6, aufgrund des geringeren Abstands des hinteren Gummipuffers 7.2 zum Lagerkern 6. Dieser Längssteifigkeitsunterschied kann zudem durch eine Gummilagerhydraulik 8 verstärkt werden, wie in 2 schematisch dargestellt.
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Hierzu weist die jeweilige Zugstrebenlagereinheit 2 einen geschlossenen Hydraulikkreislauf mit mindestens zwei hier nicht dargestellten Kammern im Zugstrebenlager 4 auf, d. h. zwischen Lagermantel 5 und Lagerkern 6, die über Hydraulikleitungen 9 und ein Rückschlagventil 10 und ein fluidisch dazu parallel geschaltetes Drosselventil 11 miteinander verbunden sind, wobei eine vordere Kammer vor dem Lagerkern 6 und eine hintere Kammer hinter dem Lagerkern 6 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 10 öffnet in Fluidströmungsrichtung von der vorderen Kammer zur hinteren Kammer.
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Dadurch werden eine asymmetrische Längsfederrate und eine einseitige hydraulische Versteifung des jeweiligen Zugstrebenlagers 4 erreicht, In der hydraulisch harten Richtung, d. h. in Fahrtrichtung F, addieren sich somit eine Gummilagersteifigkeit und eine Blähsteifigkeit von hier nicht dargestellten aufgeblähten Kammerwänden insbesondere der hinteren Kammer, wodurch die Bewegung des Lagermantels 5 und somit der damit fest verbundenen vorderen oberen Achsstrebe 3 in Fahrtrichtung F bis zum Lagerkern 6 stark gebremst wird. Die Blähsteifigkeit wird durch das hierbei geschlossene Rückschlagventil 10 erreicht, wodurch nur eine geringe Strömung der Hydraulikflüssigkeit über das Drosselventil 11 von der hinteren Kammer in die vordere Kammer möglich ist. Die hintere Kammer weist somit eine höhere Blähsteifigkeit auf als die vordere Kammer.
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Die vordere Kammer weist aufgrund des Rückschlagventils 10, das sich bei Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit von der vorderen Kammer in die hintere Kammer öffnet, eine sehr geringe Blähsteifigkeit auf, insbesondere geringer als die hintere Kammer. Aufgrund der geringeren Blähsteifigkeit der vorderen Kammer ist somit die Bewegung des Lagermantels 5 und somit der damit fest verbundenen vorderen oberen Achsstrebe 3 in Längsstoßrichtung S bis zum Lagerkern 6 sehr leicht möglich, da sie durch die geringe Blähsteifigkeit der vorderen Kammer nicht oder nur gering gebremst wird.
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Das Drosselventil 11 und das Rückschlagventil 10 der jeweiligen Zugstrebenlagereinheit 2 können beispielsweise jeweils im Zugstrebenlager 4 integriert sein oder außerhalb dessen angeordnet sein, zum Beispiel in der jeweiligen vorderen oberen Zugstrebe 3.
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Die anderen Lager der Hinterachsanordnung 1 weisen vorteilhafterweise eine hohe Steifigkeit auf, insbesondere höher als die Steifigkeit der Zugstrebenlager 4 in Längsstoßrichtung S. Dadurch wird die Bremsverdrehsteifigkeit weiter erhöht oder zumindest nicht beeinträchtigt.
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Vorteilhafterweise wird zusätzlich ein Motorbremsmoment der mindestens einen oder jeweiligen elektrischen Antriebseinheit zur Radbremsung verwendet, welches der Radbremsdrehrichtung entgegenwirkt, insbesondere auch in den Bremsregelfall des Antiblockiersystems hinein. Vorteilhafterweise ist dabei die elektrische Antriebseinheit zweiteilig, insbesondere sind zwei elektrische Antriebseinheiten vorgesehen. Dadurch sind sie radindividuell steuerbar und somit auf das Antiblockiersystemregelverhalten jedes Rades im Motorbremsmoment synchronisierbar.
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Wenn nur eine einzige elektrische Antriebseinheit für beide Hinterräder vorgesehen ist, wird bei einer Bremsung mit Beteiligung des Antiblockiersystems die Motorbremsregelfrequenz beispielsweise in Bezug auf ein einzelnes mittels des Antiblockiersystems gebremstes Hinterrad geregelt. Falls beide Hinterräder mit Beteiligung des Antiblockiersystems bremsen, werden beispielsweise beide Radbremsregelfrequenzen mit der Motorbremsregelfrequenz vereinheitlicht oder die individuellen Radbremsregelfrequenzen werden mit einem konstanten Motorbremsmoment überlagert.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine oder die, insbesondere radindividuelle, jeweilige elektrische Antriebseinheit bereits selbst antiblockiersystemfähig ist. Dadurch wird ein Rekuperationspotenzial bis in den Regelbereich des Antiblockiersystems hinein vergrößert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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