DE2726097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 25 19 178 bekannt ist. Bei dieser bekannten Achse, bei der die beiden Längslenker in Höhe der Radachsen oder aber die beiden Radträger selbst durch eine formsteif an ihnen befestigte Querstrebe miteinander verbunden sind, wird die Lage des Roll- bzw. Momentanzentrums selbsttätig und lastabhängig mit Hilfe eines starren, etwa vertikalen Stützstabes bewirkt. Dieser ist mit seinem einen Ende am Fahrzeugaufbau und mit seinem anderen Ende an einem mit seiner Basis an der Querstrebe angelenkten dreieckförmigen Seitenführungslenker angelenkt, und zwar in einem festen Abstand zu dessen in Fahrtrichtung weisendes freies Ende, welches über einen etwa quer zum Fahrzeug verlaufenden Stab am Aufbau angelenkt ist. Bei Änderung der Fahrzeugbeladung, die bei dieser nicht niveaugeregelten Achse ein entsprechendes Ein- und Ausfedern der Räder und der Radführungslenker zur Folge hat, wird die Neigung des dreieckförmigen Seitenführungslenkers durch den Stützstab selbsttätig verändert, was eine entsprechende Lageänderung des Roll- bzw. Momentanzentrums bedeutet. Je größer die lastbedingte Einfederung der Achse ist, desto stärker wird das Roll- bzw. Momentanzentrum nach unten verschoben, so daß es also bei Vollast wesentlich tiefer und bei Leerlast wesentlich höher zu liegen kommt als bei konventionellen Fahrzeugen ohne solche Einrichtung; der sonst übliche - störende - Einfluß der Fahrzeugbeladung auf das Fahrzeug­ eigenlenkverhalten wird so weitgehend ausgeschaltet.

Bekanntlich werden die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeuges sonst nämlich durch seine Beladung nicht unwesentlich verändert. Unter anderem tritt bei Belastung des Fahrzeughecks - insbesondere bei Fahrzeugen mit Frontmotor - infolge der dabei stattfindenden Verlagerung des Fahrzeugschwerpunktes eine sich mit zunehmender Belastung verstärkende Neigung zum Übersteuern auf, so daß ein beispielsweise bei Leerlast neutral- oder untersteuerndes Kraftfahrzeug bei Vollast plötzlich übersteuert bezie­ hungsweise ein ansich nur leicht übersteuerndes Kraftfahrzeug bei Vollast plötzlich stark übersteuert. Solche Veränderungen im Fahrverhalten sind un­ erwünscht, weil sie ein erhöhtes Unfallrisiko in sich bergen, denn nicht je­ der Fahrzeuglenker kann sich auf solche Veränderungen rechtzeitig und rich­ tig einstellen. Durch die erwähnte lastabhängige Veränderung des Roll- bezie­ hungsweise Momentanzentrums der Hinterachse werden solche unangenehmen last­ abhängigen Änderungen im Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges weitgehend ver­ mieden. Durch diese lastabhängige Veränderung des Momentanzentrums wird die in Fahrzeuglängsrichtung weisende (gedachte) Rollachse, um welche sich der Achskörper der Hinterachse beim Durchfahren von Kurven bewegt, mit zunehmen­ der Beladung des Fahrzeuges immer stärker nach vorn abfallend geneigt. Eine nach vorn abfallende Rollachse führt bei Rollneigung des Fahrzeuges, das heißt beim Durchfahren von Kurven, zu einem Gegenlenken beziehungsweise zu einer Verkleinerung des Schräglaufwinkels der Hinterachse, wobei dieser Effekt um so größer wird, je stärker die Rollachse nach vorn geneigt ist. Durch die­ se kinematisch erzwungene Verringerung des Achsschräglaufwinkels wird der infolge der Beladung des Fahrzeuges ansich auftretenden Vergrößerung des Achs­ schräglaufwinkels entgegengewirkt. Durch entsprechende Abstimmung der einzel­ nen Bauelemente kann die Hinterachse so bemessen werden, daß das Eigenlenk­ verhalten des Fahrzeuges bei Vollast und bei Leerlast weitgehend überein­ stimmt, das heißt nahezu beladungsunabhängig ist.

Aus der DE-OS 25 53 494 ist u. a. eine Einzelradaufhängung für die Hinterräder eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der eine last- und/oder fahrzeuggeschwindig­ keitsabhängige Veränderung des Roll- beziehungsweise Momentanzentrums der Hinterachse dadurch erzielt wird, daß jeweils das innenseitige aufbauseitige Anlenklager der beiden Schräglenker der Hinterachse an einer sich quer zur Fahrzeuglängsachse erstreckenden, drehbar gelagerten steifen Welle befestigt ist und dessen Abstand zur Fahrbahn durch Verdrehen der Welle um deren Längs­ achse veränderbar ist. Das Verdrehen der Welle erfolgt dabei mittels einer als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildeten druckmediumbetätigten Verstellvor­ richtung, die an der Welle über einen starr daran befestigten Hebel angreift.

Gegenstand eines als älteres Recht wirkenden Patentes (DE-PS 25 27 733) ist auch bereits eine Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge mit am Fahrzeug­ aufbau schwenkbar angelenkten Radführungsgliedern, deren fahrzeugseitige Anlenkung zumindest zum Teil während der Fahrt mittels eines fahrzeuggeschwin­ digkeitsabhängig wirkenden Hubelements derart verstellbar ist, daß eine Rollzentrumsverstellung erfolgt. Bei dieser nicht niveaugeregelten Achsauf­ hängung kann das geschwindigkeitsabhängig wirkende Hubelement entsprechend der bekannten Achsanordnung nach der DE-OS 25 19 178 räumlich zusätzlich derart angeordnet werden, daß infolge eines lastbedingten Ein- oder Ausfederns der Räder zusätzlich zur geschwindigkeitsabhängigen Verstellung auch eine lastabhängige Verstellung des Rollzentrums bewirkt wird.

Um die aufbauseitigen Anlenklager der Längslenker oder der Seitenführungs­ lenker wunschgemäß belastungsabhängig verstellen zu können, ist eine Verstell­ vorrichtung sowie eine zugeordnete, den Beladungszustand erfassende Steuer- oder Regelvorrichtung für diese Verstellvorrichtung erforderlich. Im allge­ meinen wird eine druckmediumbetätigte Verstellvorrichtung verwendet werden, so daß eine besondere Druckmedium-Quelle sowie ein Regelventil o. ä. zur Einstellung des belastungsabhän­ gigen Druckes erforderlich sind.

Um den Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges weitgehend unabhängig von der Fahrzeugbelastung in eine gewünschte Lage, insbesondere eine Horizontallage mit etwa konstantem Abstand des Fahrzeugbodens von der Fahrbahn zu bringen, ist es allgemein bekannt, zur Abfederung entweder nur einer oder aber beider Fahrzeugachsen niveaugeregelte Federn zu verwenden. Dabei wird mittels eines zwischen Fahrzeugaufbau und Achse angeord­ neten Niveau- oder Höhenreglers, der das belastungsabhängige Absenken des Fahrzeugaufbaus erfaßt, die wirksame Länge der niveaugeregelten Federn ausgesteuert. Die niveaugeregelten Federn enthalten hydrauli­ sche oder hydro-pneumatische Glieder, welche - ausgesteuert durch den Niveauregler - aus einer zugeordneten Druckmedium-Quelle gespeist werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand für die Steuerung und Re­ gelung einer Hinterachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ge­ nannten Art eines niveaugeregelten Kraftfahrzeuges ohne Beeinträchti­ gung ihrer Funktionsweise zu senken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkma­ le des Patentanspruchs 1 gelöst.

In einfacher Weise wird also zum Betätigen der absenkenden oder anhebenden druckmediumbetätigten Verstellvorrichtung unmittelbar der Druck des Druckmediums der niveaugeregelten Fahrzeug­ federung herangezogen. Eine besondere Druckmedium-Quelle sowie eine besondere Regeleinrichtung für diese Verstellvorrichtung ist somit nicht erforderlich, so daß sich der ganze Aufwand für die gewünschte Absenkung oder Anhebung der Hinterachsenanlenkung im we­ sentlichen auf die Bereitstellung einer druckmediumbetätigten Ver­ stellvorrichtung beschränkt.

Anhand einiger Ausführungsbeispiele werden die Erfindung und vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 die niveaugeregelte Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit einer Verstellvorrichtung zum Absenken und Anheben des Momentanzentrums dieser Achse,

Fig. 2 die Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Hinterachse und

Fig. 3 eine andere Variante einer niveaugeregelten Hinterachse gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine nicht angetriebene Hinterachse 3 eines Kraftfahr­ zeuges in Form einer Verbundlenkerachse mit zwei biege- und dreh­ steifen Längslenkern 3.1, welche durch eine formsteif an ihnen be­ festigte biegesteife und drehweiche Querstrebe 3.2 miteinander ver­ bunden sind. Die gezeigte räumliche Lage der Querstrebe 3.2 ist will­ kürlich gewählt. Abweichend von der Darstellung könnte sie auch wei­ ter zu den aufbauseitigen Anlenklagern 6 gerückt sein, in Höhe der nicht weiter bezifferten Radachse oder sogar auch hinter den Radachsen angeordnet werden, wodurch sich zum Beispiel bezüglich Sturz und Vor­ spur jeweils typische Eigenschaften ergeben. Die Abfederung der Hin­ terachse erfolgt mit Hilfe von niveaugeregelten Federn, welche im Bereich der nicht weiter bezifferten Achsen der Fahrzeugräder 8 an den Längslenkern 3.1 angreifen. Im Prinzip kann jede Art von niveau­ geregelten Federn verwendet werden. Insbesondere ist auch eine Kom­ bination von nicht geregelten Federn, beispielsweise Schraubenfedern, und geregelten Federn möglich. Im Ausführungsbeispiel sind die die Niveauregelung übernehmenden druckmediumbetätigten Vorrichtungen der niveaugeregelten Federn mit 9 und die Druckmediumanschlüsse dieser Vorrichtungen mit 9.1 beziffert. Ein achsmittig zwischen Fahrzeugauf­ bau 2 und Achse 3 - im Ausführungsbeispiel Querstrebe 3.2 - angeord­ neter Niveauregler 1 steuert auf bekannte Weise die Versorgung der beiden druckmediumbetätigten Vorrichtungen 9 mit der für die ge­ wünschte Niveaulage erforderlichen Druckmediummenge. Der Niveaureg­ ler 1 besitzt zu diesem Zweck eine von einer nicht weiter dargestell­ ten Druckmediumquelle kommende erste Druckmediumleitung 1.4, eine zu einem ebenfalls nicht dargestellten Druckmediumbehälter führende zweite Druckmediumleitung 1.5 sowie eine dritte Druckmediumleitung 1.3, an welcher die Druckmediumanschlüsse 9.1 der druckmediumbe­ tätigten Vorrichtungen 9 angeschlossen sind. Dies ist in Fig. 1 nur schematisch angedeutet. Der sich dabei einstellende Druck des Druckmediums der druckmediumbetätigten Vorrichtungen 9 ist bei Voll­ last groß und bei Leerlast klein. In der Erkenntnis, daß der sich einstellende Druck dieses Druckmediums ein Maß für die Belastung des Fahrzeuges darstellt, wird der Druck des Druckmediums der druck­ mediumbetätigten Vorrichtungen erfindungsgemäß dazu genutzt, die Anlenklager der beiden Längslenker 3.1 lastabhängig anzuheben oder abzusenken.

Die beiden Längslenker 3.1 sind daher nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung eines steifen Querträgers 5 am Fahrzeugaufbau 2 angelenkt. Der Querträger ist um seine Längsachse drehbar am Fahr­ zeugaufbau gelagert. Er weist zwei starr daran befestigte Schwenkhe­ bel 6 auf, die als Anlenklager für die beiden Längslenker 3.1 dienen. Je nach Drehrichtung des Querträgers 5 werden diese Schwenkhebel nach oben oder nach unten geschwenkt, so daß sich - wie in Fig. 2 zu er­ kennen ist - der Abstand a der Anlenklager 6 von der Fahrbahn ent­ sprechend vergrößert oder verkleinert. Das Verdrehen des Querträgers 5 erfolgt über einen starr daran befestigten Hebel 7, an welchem eine als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildete druckmediumbetätigte Ver­ stellvorrichtung 4 angreift. Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, steht diese Verstellvorrichtung mit dem Druckmedium der Vorrichtung 9 in Verbindung, so daß der Hebel 7 je nach Höhe des Drucks in den druck­ mediumbetätigten Vorrichtungen 9, das heißt je nach Höhe der Belastung des Fahrzeuges, mehr oder weniger weit geschwenkt wird. Im Ausführungs­ beispiel enthält die Verstellvorrichtung 4 eine nicht weiter beziffer­ te Druckfeder. Es ist leicht zu erkennen, daß die in der Verstellvor­ richtung angeordnete Feder bei Leerlast aufgrund des relativ geringen Druckes von zum Beispiel 40 bar nur wenig und bei Vollast aufgrund des sehr viel höheren Druckes von zum Beispiel 100 bar erheblich stär­ ker zusammengedrückt wird. Demzufolge werden die am Querträger 5 be­ festigten Schwenkhebel 6 mit zunehmender Beladung des Fahrzeuges immer weiter nach unten geschwenkt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Hinterachse so abgestimmt, daß die Längslenker bei Leerlast die gestrichelte und mit 3.1′ bezeich­ nete Lage und bei Vollast die voll ausgezeichnete und mit 3.1 be­ zeichnete Lage einnehmen. Die in Fahrzeuglängsrichtung weisende (ge­ dachte) Rollachse, um die sich der Achskörper der Hinterachse bei Rollneigung des Fahrzeuges bewegt, ist in Fig. 2 gestrichelt einge­ zeichnet und für die bei Leerlast vorliegenden Verhältnisse mit Y und für die bei Vollast herrschenden Verhältnisse mit X bezeichnet. Sie ist durch die Lage der Anlenklager 6 einerseits und durch den Schnittpunkt der durch die Torsionsachse der Querstrebe 3.2 gelegten Horizontalebene mit der durch die Radachsen der Fahrzeugräder 8 ge­ legten Vertikalebene definiert. Man erkennt, daß bei Vollast, wo die Anlenklager einen nur geringen Abstand a von der Fahrbahn besitzen, eine verhältnismäßig stark nach vorn abfallende Rollachse Y vorliegt, was bei Rollneigung des Fahrzeuges, zum Beispiel beim Durchfahren von Kurven, zum gewünschten Gegenlenken der Hinterachse beziehungsweise zu einer Verkleinerung des mit der Belastung ansich zunehmenden Achs­ schräglaufwinkels verführt. Da die Anlenklager bei Leerlast einen grö­ ßeren Abstand von der Fahrbahn aufweisen, verläuft die Rollachse Y bei Leerlast weniger stark nach vorn abfallend. Im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel ist sie sogar leicht nach hinten geneigt, so daß die Achse bei Rollneigung nicht gegen- sondern mitlenkt. Wie stark die Rollachse Y bei Leerlast zweckmäßigerweise geneigt ist, hängt letzt­ lich von der Gesamtauslegung des Fahrzeuges ab. Wesentlich ist je­ doch, daß sie mit zunehmender Beladung stärker nach vorn abfallend geneigt wird.

Die mit zunehmender Belastung des Fahrzeuges zunehmende Vergrößerung des Gegenlenkens wird unter anderem auch durch die Entfernung der Querstrebe 3.2 von den Anlenklagern 6 beeinflußt, da die belastungs­ abhängige Veränderung der Neigung der Rollachse X beziehungsweise Y um so größer ist je größer diese Entfernung ist. Wenn die Querstre­ be 3.2 also in Höhe der Radachsen angeordnet ist, wie es bei eini­ gen bekannten Fahrzeugtypen der Fall ist, dann wird die belastungs­ abhängige Beeinflussung des Eigenlenkverhaltens - gleiche Schwenk­ bewegung der Anlenklager 6 vorausgesetzt - ausgeprägter sein als bei der in Fig. 1 gezeigten Hinterachse mit zwischen den Anlenk­ lagern und den Radachsen angeordneter Querstrebe.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer bekannten leich­ ten, nicht angetriebenen Starrachse. Hier sind die Längslenker 310 drehweich, beispielsweise in Form eines Hochkantfederblatts, aus­ gebildet und formsteif mit der sie verbindenden Querstrebe 320, wel­ che in Höhe der Radachsen liegt, verbunden. Die Querstrebe 320 ist biegesteif und drehweich, zum Beispiel als geschlitztes Rohr, ausge­ bildet. Je nach räumlicher Anordnung der Querstrebe 320 können die die Fahrzeugräder 8 tragenden, nicht weiter gezeigten Radträger entweder Bestandteil der Längslenker 310 oder der Querstrebe 320 sein. Für die Abstützung der auftretenden Seitenkräfte ist in diesem Ausführungsbei­ spiel ein dreieckförmiger Seitenführungslenker 330 vorgesehen, der mit seiner Basis an der Querstrebe 320 angreift. Das nach vorne wei­ sende freie Ende dieses Seitenführungslenkers ist in seitlicher Rich­ tung durch einen Stab 70 fixiert, welcher quer oder schräg zur Fahr­ zeuglängsachse verläuft und mit seinem einen Ende gelenkig am freien Ende des Seitenführungslenkers 330 und mit seinem anderen Ende gelen­ kig am Fahrzeugaufbau 2 angelenkt ist. Die an den Fahrzeugrädern 8 an­ greifenden Seitenkräfte werden somit über den Seitenführungslenker 330 und den Stab in den Fahrzeugaufbau eingeleitet. Die niveaugeregelten Federn sowie der zugehörige zwischen Fahrzeugaufbau und Achse ange­ ordnete Niveauregler sind in diesem Ausführungsbeispiel zur Erhöhung der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt. Sie können mit denen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen. Zur belastungsabhängigen Absen­ kung und Anhebung des Momentanzentrums werden bei diesem Achstyp nicht die Anlenklager 60 der beiden Längslenker, sondern das Anlenk­ lager 61 des Seitenführungslenkers 330 abgesenkt beziehungsweise an­ gehoben. Dies geschieht mit Hilfe einer nur schematisch gezeigten druckmediumbetätigten Verstellvorrichtung 40, die wiederum als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet sein kann. Sie ist zumindest annähernd vertikal ausgerichtet und mit ihrem einen Ende am Fahr­ zeugaufbau 2 und mit ihrem anderen Ende am Seitenführungslenker 330 angelenkt. Im Ausführungsbeispiel greift diese Verstellvorrichtung an einen im Abstand zur Basis des Seitenführungslenkers angeordnete Verbindungsstrebe 340 des Seitenführungslenkers an. Da die druck­ mediumbetätigte Verstellvorrichtung 40 entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Druckmedium der niveaugeregel­ ten Federung des Fahrzeuges in Verbindung steht, wird die wirksame Länge dieser Verstelleinrichtung mit steigendem Druck des Druckme­ diums, das heißt mit zunehmender Belastung des Fahrzeuges, größer, so daß das Anlenklager 61 des Seitenführungslenkers in gewünschter Weise selbsttätig lastabhängig abgesenkt wird.

In den Ausführungsbeispielen sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Einzelheiten dargestellt. Übliche, zur Er­ läuterung der Erfindung jedoch unwichtige Bauelemente, wie zum Beispiel Verzögerungssysteme für die Unterbringung von Achslager- Verstellungen infolge dynamischer Ein- und Ausfederwege der Räder, sind fortgelassen.

Die Erfindung ist sowohl bei Kraftfahrzeugen mit einer Allradniveau­ regelung als auch bei Kraftfahrzeugen mit einer reinen Hinterachse- Niveauregelung anzuwenden. Der Aufwand für die gewünschte lastabhän­ gige Korrektur des Eigenlenkverhaltens solcher niveaugeregelter Fahr­ zeuge wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen stark reduziert.

Claims (4)

1. Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit am Fahrzeugaufbau angelenk­ ten Längslenkern und mit einer die beiden Radträger oder - im Abstand von den Anlenklagern - die beiden Längslenker mitein­ ander verbindenden und formsteif an diesen befestigten Quer­ strebe, bei der die Lage des Roll- beziehungsweise Momentan­ zentrums durch Veränderung des Abstandes der aufbauseitigen Anlenklager von Längslenkern oder Seitenführungslenkern zu der Fahrbahn selbsttätig lastabhängig veränderbar ist, derart, daß es bei Vollast abgesenkt und bei Leerlast angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die lastabhängige Veränderung des Abstandes (a) der aufbauseitigen Anlenklager (6; 61) von der Fahrbahn bei Kraftfahrzeugen, in denen zumindest die Hinterachse mittels druckmediumbetätigter Vorrichtungen (9) und eines deren Aussteuerung bestimmenden, zwischen Fahrzeugaufbau (2) und Achse angeordneten Niveaureglers (1) im Niveau geregelt ist, durch ei­ ne mit dem Druckmedium der Vorrichtungen (9) in Verbindung ste­ hende druckmediumbetätigte Verstellvorrichtung (4; 40) bewirkt wird.

2. Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbauseitigen Anlenklager (6) der Längslenker (3.1) an einem sich quer zur Fahrzeuglängsachse erstreckenden, drehbar gela­ gerten steifen Querträger (5) o. ä. befestigt sind und ihr Ab­ stand (a) zur Fahrbahn durch Verdrehen des Querträgers (5) um dessen Längsachse veränderbar ist.

3. Hinterachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmediumbetätigte Verstell­ vorrichtung (4) als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet ist und am Querträger (5) über einen starr daran befestigten Hebel (7) angreift.

4. Hinterachse nach Anspruch 1, mit einem dreieckförmigen Seiten­ führungslenker, dessen Basis an der Querstrebe und dessen freies Ende über einen quer oder schräg zur Fahrzeuglängsachse verlau­ fenden Stab am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmediumbetätigte Verstell­ vorrichtung (40) als zumindest annähernd vertikal ausgerichte­ te Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet ist, welche mit ihrem einen Ende am Fahrzeugaufbau (2) und mit ihrem anderen Ende am Seitenführungslenker (330) - im Abstand zu dessen Basis - ange­ lenkt ist, wobei die wirksame Länge der Kolben/Zylinder-Einheit (40) mit steigendem Druck des Druckmediums größer wird.