DE19513467A1 - Fahrzeugachse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse entsprechend dem Oberbegriff von Pa­ tentanspruch 1.

Eine solche Fahrzeugachse ist beispielsweise aus "Fahrwerkstechnik 1" Reim­ pell, 4. Auflage, Seite 381 Bild 3.5./23 bekannt. Bei diesem Fahrzeug kommt ein Stabilisator zur Anwendung, der die Seitenneigung der Karosserie begrenzen soll. Der Stabilisator besteht aus einer u-förmigen Stabilisatorstange, die über Drehla­ ger am Fahrzeugunterboden befestigt ist. Wichtig ist, daß die Anbindungsstellen der Drehlager ziemlich stabil ausgeführt sein müssen, um die eingeleiteten Kräf­ ten aufnehmen zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fahrzeugachse zu realisieren, die der Rollbewegung des Fahrzeugs entgegenwirkt und dabei die Krafteinleitung günstiger in den Fahrzeugaufbau erledigt als es aus dem Stand der Technik be­ kannt ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die Drehstäbe jeweils eine abgewinkelte Anbindungsstrebe aufweisen, die in Ruhelage des Fahrzeugs entgegengesetzt ausgerichtet sind und die beiden Anbindungsstreben über eine gelenkig gelagerte Koppelstange verbunden sind, so daß bei einer Einfederungs­ bewegung des einen Rades die Koppelstange über die abgewinkelte Anbindungs­ strebe eine entgegengesetzt gerichtete Verdrehbewegung auf den Drehstab des anderen Rades überträgt. Bei einer gleichsinnigen Federungsbewegung beider Rä­ der sind in Vertikalrichtung nur die Drehstäbe als Biegestäbe wirksam. Es kann eine relativ kleine Federrate realisiert werden. Im Gegensatz dazu wirken bei einer Federungsbewegung beide Drehstäbe über die Koppelstange, wodurch es zu ei­ ner resultierenden Hoch-kraft am eingefederten Rad kommt, die das Fahrzeug aufrichtet. Zusätzlich ist mit der Koppelstange der Effekt verbunden, daß bei ei­ ner Kurvenfahrt beide Räder in die eingefederte Lage gezwungen werden. Auch das kurveninnere Rad federten dann ein, so daß die Aufrichtbewegung des Fahr­ zeugs unterstützt wird.

Zur Anpassung an verschiedene Fahrzeugtypen weist die abgewinkelte Anbin­ dungsstrebe eine Verstelleinrichtung für die Abstand zwischen dem Drehstab und einem Gelenklager zur Koppelstange auf. Die Länge der abgewinkelten Anbin­ dungsstrebe bestimmt ein Übersetzungsverhältnis bei der Federungsbewegung beider Räder. Ebenso wird das übertragene Torsionsmoment von einem Drehstab auf den anderen festgelegt.

Die Abhängigkeit zwischen den einfedernden Rädern kann nicht nur durch die Lage des Querlenkers am Drehstab bestimmt werden, sondern auch dadurch, daß zwischen den abgewinkelten Anbindungsstreben der Drehstäbe zusätzlich zur Koppelstange eine Feder angeordnet ist. Die Feder liefert einen "Freifederungswinkel", der erst durchfahren werden muß, bevor die Koppelstan­ ge wirksam eine Kraft zwischen den Drehstäben der Fahrzeugachse überträgt.

Dieser Effekt kann noch optimiert werden, indem zwischen den beiden abgewin­ kelten Anbindungsstreben der Drehstäbe zusätzlich zur Koppelstange ein längen­ verstellbarer Aktuator angeordnet ist. Man kann die Koppelstange zweiteilen und den Aktuator dazwischen plazieren oder alternativ den Aktuator direkt mit einer der Anbindungsstreben verbinden. Je nach dem vorhandenen Bauraum kann als Aktuator ein Drehstab einen Schwenkmotor aufweisen, so daß sich die Winkella­ ge einer der abgewinkelten Anbindungsstreben verändern läßt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Prinzipdarstellung der Fahrzeugachse

Fig. 2 Koppelachse mit Ausgleichsfeder

Fig. 3 Fahrzeugachse mit Aktuator

Die Fig. 1 beschränkt sich auf eine Prinzipdarstellung einer Fahrzeugachse 1, wo­ bei es unabhängig davon zu betrachten ist, ob es sich um eine gelenkte oder un­ gelenkte bzw. angetriebene oder nicht angetriebene Achse handelt. Die Fahr­ zeugachse umfaßt u. a. zwei im wesentlich parallel zur Fahrzeuglängsachse ver­ laufende Drehstäbe 3; 5, die über Einspannstellen 7; 9 mit einer nicht dargestell­ ten Karosserie verbunden sind. Zu den Drehstäben gehören jeweils Querlen­ ker 11; 13, die verdrehfest mit den Drehstäben verbunden sind. Den Querlenker schließen sich schwenkbar gelagerte Radträger 15; 17 an. Endseitig weist jeder Drehstab eine Anbindungsstrebe 19; 21 auf, die entgegengesetzt ausgerichtet und verdrehsicher befestigt sind. Die Anbindungsstreben verfügen über ein Ge­ lenklager 23; 25, die über eine Koppelstange 27, die schräg verläuft, verbunden sind.

Bei einer Kurvenfahrt verlagert sich beispielsweise die Einspannstelle 9 nach un­ ten. Für den Radträger 17 stellt das eine Einfederungsbewegung dar, die über den Querlenker 13 auf den Drehstab 5 eine Torsionsbelastung ausübt, in deren Folge sich die Anbindungsstrebe 21 gegen den Uhrzeigersinn idealisiert betrach­ tet um den Drehpunkt der Einspannstelle 9 dreht. Das Gelenklager 25 formt die Drehbewegung der Anbindungsstelle 21 in eine translatorische Bewegung der Koppelstange um, wodurch sich das Gelenklager 23 mit der Anbindungsstre­ be 19 des Drehstabes 3 im Uhrzeigersinn dreht und dabei ein Gegenmoment zu Drehstab 5 aufbaut. Der Radträger 15 federt ebenfalls ein, so daß durch die Torsionsmomente beider Drehstäbe eine resultierende Vertikalkraftkomponente wirksam wird, die den Drehstab 5 "zurückdrehen" will. Dadurch richtet sich das Fahrzeug wieder auf bzw. die Kurvenneigung des Fahrzeugs wird begrenzt.

Bei gleichsinniger Federungsbewegung bewegen sich die beiden Anbindungsstel­ len synchron, daß die Verlagerung des einen Gelenklagers vom anderen Gelenkla­ ger ausgeglichen wird. Die Koppelstange 27 unterliegt somit keiner Belastung. Im Falle angreifender Seitenführungskräfte stützen sich die Drehstäbe über die Kop­ pelstange gegenseitig ab.

Zur Anpassung an verschiedene Fahrzeugtypen kann das Federungsverhalten über mehrere Parameter abgestimmt werden. Zum einen kann durch die Wahl der Länge 12 die Federrate und das Rückstellmoment der Fahrzeugachse bestimmt werden. Als weiteres bietet die Länge I₁ eine Einflußmöglichkeit auf das Übertra­ gungsverhalten der Koppelstange 27, denn die Länge I₁ stellt auch eine Feder dar. Selbstverständlich kann die Anbindungsstelle auch zwischen dem Querlenker und der zugehörigen Einspannstelle liegen. Als dritte Größe kann über eine Verstel­ leinrichtung 29, beispielsweise durch eine Verstellnut in der Anbindungsstrebe, die Hebelarmlänge angepaßt werden. Damit wird der Federweg des nicht federn­ den Rades und das Rückstellmoment des Drehstabes bestimmt.

Die Fig. 2 entspricht in den wesentlichen Teilen dem Aufbau der Fig. 1. Abwei­ chend kommt eine Ausgleichsfeder 31 zum Einsatz, die an beliebiger Stelle zwi­ schen den Gelenklagern 23; 25 angeordnet sein kann. Es muß nicht sein, daß die Koppelstange 27 zweigeteilt ist. Auch eine einseitige Einspannung zwischen der Koppelstange und einem der Gelenklager ist denkbar. Entscheidend ist der zur Verfügung stehende Bauraum. Durch die Ausgleichsfeder 31 wird die Zwangs­ bewegung der abgewinkelten Anbindungsstellen in Grenzen aufgehoben, wo­ durch sich eine größere Elastizität der Fahrzeugachse ergibt. Letztlich kann die Länge I₁ des Drehstabes (s. Fig. 1) verkürzt werden. Im übrigen zeigt die Fig. 2, daß die abgewinkelte Anbindungsstelle 19; 21 auch einteilig mit dem Drehstab 2; 5 ausgeführt sein kann.

Die Fig. 3 zeigt schematisch zwei Ausführungsformen der Fahrzeugachse 1, die eine aktive Steuerung mittels eines Aktuators ermöglicht. Bei der oberen Variante verfügt der Drehstab 5 als Aktuator über einen Schwenkmotor 33, dessen eine Komponente mit dem Drehstab und dessen andere Komponente, beispielsweise seine Motorwelle, mit der Anbindungsstrebe 21 verbunden ist. Durch einen Be­ triebsdruck im Schwenkmotor läßt sich die Momentübertragung zwischen den Drehstäben 3 und 5 beeinflussen. Eine Volumenregelung des Betriebsmediums im Schwenkmotor bestimmt die Übertragung der Bewegung der einen Anbindungs­ strebe auf die andere, kann also eine Ausgleichsfeder nach Fig. 2 ersetzen. Alter­ nativ kann natürlich auch ein doppeltwirkender Verstellzylinder 35 eingesetzt werden. Auch hier ist die Anordnung des Verstellzylinders zwischen den Gelen­ klagern 23; 25 beliebig.

Claims (5)

1. Fahrzeugachse, umfassend Radträger für Fahrzeugräder, wobei jeder Radträger jeweils mit einem im wesentlichen parallel zur Fahrzeugachse verlaufenden Drehstab verbunden ist, wobei zwischen dem Radträger und dem Drehstab ein Querlenker angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstäbe (3; 5) jeweils eine abgewinkelte Anbindungsstrebe (19; 21) aufweisen, die in Ruhe­ lage des Fahrzeugs entgegengesetzt ausgerichtet sind und die beiden Anbin­ dungsstrebe über eine gelenkig gelagerte Koppelstange (27) verbunden sind, so daß bei einer Einfederungsbewegung des einen Rades die Koppelstange über die abgewinkelte Anbindungsstrebe eine entgegengesetzt gerichtete Ver­ drehbewegung auf den Drehstab des anderen Rades überträgt.

2. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die abgewin­ kelte Anbindungsstrebe eine Verstelleinrichtung (29) für die Abstand zwischen dem Drehstab und einem Gelenklager (23; 25) zur Koppelstange aufweist.

3. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den abgewinkelten Anbindungsstreben der Drehstäbe zusätzlich zur Koppelstange eine Feder (31) angeordnet ist.

4. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden abgewinkelten Anbindungsstreben der Drehstäbe zusätzlich zur Koppel­ stange ein längenverstellbarer Aktuator (35) angeordnet ist.

5. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Drehstab einen Schwenkmotor (33) aufweist, so daß sich die Winkellage einer der abgewinkelten Anbindungsstreben verändern läßt.