DE3913238C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine angetriebene Achse für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Eine derartige Achse ist aus der DE-OS 38 09 995 bekannt. In dieser Druckschrift ist bereits beschrieben worden, das wegen seiner elastischen Abstützung geringe aber begrenzte Verschwenken eines Differentialgetriebes bzw. eines dieses Getriebes abstützenden Hilfsrahmens um eine Querachse dazu zu nutzen, den Rädern eine geringe, von der Höhe des Antriebs- bzw. Reaktionsmomentes des Differentialgetriebes abhängige Lenkbewegung aufzu­ zwingen.

Bei der vorbeschriebenen Achse werden die inneren Anlenkungen zweier stabförmiger Querlenker durch das geringe Kippen des Fahrschemels beim Wechsel des auf die Räder übertragenen Moments gegensinnig vertikal verstellt. Beim Übergang zur Motorbremsung wird die aufbauseitige Anlenkung des vorderen Querlenkers nach unten und die innere Anlenkung des hinteren Querlenkers geringfügig nach oben verlagert. Erfolgt dies bei seitlicher Neigung des Fahrzeugaufbaus gegenüber der Fahrbahn, so bewirken diese Verlagerungen an der Hinter­ achse eine Vorspurzunahme des Rades. Dies ist erwünscht, um dem unerwünschten "Eindrehen" des Fahrzeuges beim Gaswegnehmen in der Kurve entgegenzuwirken.

Bei der Achse nach der DE-OS 38 09 995 wird besonders Gewicht darauf gelegt, daß von den vier elastischen Befestigungselementen, mit denen der Fahrschemel mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, die beiden vorderen bei Belastung des Fahrschemels nach unten weicher sind als umgekehrt. Bei den hinteren Gummielementen sind die Verhältnisse umgekehrt.

Der Achsbauart nach der erwähnten DE-OS haftet der Nachteil an, daß die über die Querlenker in den Aufbau eingeleiteten Seitenkräfte sämtlich zunächst in den Hilfsrahmen eingeleitet werden. Der Hilfsrahmen soll aber relativ weich mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sein, um einerseits das schon beschriebene Verkippen um eine Querachse zuzulassen und andererseits Fahrbahnstöße oder Vibrationen des Hinterachsgetriebes vom Fahrzeug­ aufbau fernzuhalten.

Durch den allradangetriebenen Lancia Delta Turbo 4×4 ist ebenfalls schon eine Hinterachse bekannt (Reimpell, Fahrwerktechnik: Radaufhängungen, 2. Auflage, S. 322 bzw. Krafthand, 14. März 1987, S. 386), bei dem zwei untere Querlenker aufbauseitig vor und hinter der Radachse mit dem Hinterachsgetriebe verbunden sind. Das Hinterachsgetriebe ist seinerseits wiederum elastisch über drei Gummigelenke mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Beim Lastwechsel treten deshalb auch geringe Kippbe­ wegungen des Hinterachsgetriebes um einer Querachse auf, die zu den schon beschriebenen Vorspuränderungen führen. Die Anlenkung der Querlenker am Hinterachsgetriebe hat jedoch den Nachteil, daß die Seitenkräfte über das Hinterachsgetriebe in den Fahrzeugaufbau eingeleitet werden. Da das Getriebe aus Komfortgründen weich auf­ gehängt sein soll, hat dies Einfluß auf das Fahrver­ halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Achse der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die auf einfache Weise eine sichere Abstützung auch der Seitenkräfte ermöglicht und trotzdem Vorspuränderungen im richtigen Sinn beim Lastwechsel bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Dadurch, daß das Getriebe zur Er­ zeugung der begrenzten Vertikalverlagerung der auf­ bauseitigen Anlenkungen der Querlenker mit dem Aufbau oder dergleichen gelagerten Schwenkarm verbunden ist, braucht bei der Auswahl der Gummilager, mit denen das Getriebe bzw. ein zwischengeschalteter Fahrschemel mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind, keine Rücksicht auf die Kräfte genommen zu werden, die von dem Querlenker in den Fahrzeugaufbau übertragen werden. Solche Querkräfte werden nicht mehr über das Hinterachsgetriebe bzw. den elastisch aufgehängten Fahrschemel, sondern über den Schwenkarm in den Fahrzeugaufbau eingeleitet. Sie sind daher gut kontrollierbar.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung, die Gegenstand von Unteransprüchen sind, sind im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf eine angetriebene Hinterachse;

Fig. 2 und Fig. 3 Schemadarstellungen dieser Achse in einer Ansicht von hinten, einmal (Fig. 2) bei Geradeausfahrt, einmal (Fig. 3) in einer Linkskurve mit geneigtem Aufbau und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Achse nach Fig. 3.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel erläutert die Erfindung am Beispiel einer angetriebenen Doppelquer­ lenker-Hinterachse. Jedes Rad 1 ist an einem Radträger 2 gelagert und über eine Antriebswelle 3 antreibbar. Der Radträger 2 und damit das Rad 1 ist gegenüber dem lediglich angedeuteten Fahrzeugaufbau 4 bzw. einem (nicht dargestellten) Fahrschemel durch am Fahrzeugauf­ bau 4 angelenkte Querlenker 5 und 6 geführt. Die beiden Querlenker 5 und 6 sind jeweils als Dreieckslenker ausgeführt und über äußere Kugelgelenke 7 mit dem Radträger 2 verbunden. Im oberen Bereich des Radträgers 2 greift ein weiterer stabförmiger Querlenker 8 gelenkig (Gelenk 9) an, mit dem die Lenkwinkelstellung des Rades 1 bestimmt bzw. beeinflußt wird.

Die bereits erwähnten Antriebswellen 3 werden über das als Differentialgetriebe ausgebildete Getriebe 10 angetrieben, an dessen Getriebeeingang die zum Triebwerk führende Gelenkwelle 11 erkennbar ist. Das Getriebe 10 ist gegenüber dem lediglich angedeuteten Fahrzeugaufbau 4 über die zwei hinteren Gummilager 12 und ein vorderes Gummilager 13 elastisch abgestützt. Es könnte auch elastisch mit einem Hilfsrahmen verbunden sein, der u.U. seinerseits wiederum elastisch mit dem Fahrzeugaufbau in Verbindung stehen kann.

Wegen der elastischen Lagerung des Getriebes 10 führt dieses Getriebe 10 eine gewisse Schwenkbewegung um eine etwa quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schwenk­ achse aus, wenn die Antriebswellen 3 ein Beschleuni­ gungsmoment oder ein Motorbremsmoment auf die Räder 1 übertragen. Die Schwenkbewegung ist bedingt durch das auf das Gehäuse des Getriebes 10 ausgeübte Reaktions­ moment zu dem über die Antriebswellen 3 abgegebenen Vortriebs- oder Bremsmoment. Wegen der Elastizitäten der Gummilager 12 und 13 ist die Verschwenkung des Getriebes 10 um eine Querachse abhängig von der Stärke des Reak­ tionsmoments. Beim Beschleunigen des Fahrzeugs wird das Getriebe 10 in seinem vorderen Bereich etwas nach oben verlagert und in seinem hinteren Bereich nach unten. Wird dagegen nach dem Gaswegnehmen das Motorbremsmoment über das Getriebe 10 auf die Antriebswellen 3 über­ tragen, so bewegt sich das Gehäuse des Getriebes 10 mit seinem vorderen Bereich nach unten und mit seinem hinteren Bereich etwas nach oben.

Wie man in Fig. 1 erkennt, führt nun beispielsweise eine Verlagerung des vorderen Endes 14 des Getriebes 10 nach oben zu einer Verstellung der aufbauseitigen Anlenkung 15 des Querlenkers 8 in einer etwa vertikalen Richtung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu das Getriebe 10 an seinem vorderen Ende 14 je Achsseite mit einem am Fahrzeugaufbau 4 gelagerten und in einer weitgehend vertikalen Ebene verschwenkbaren Schwenkarm 16 verbunden, an dem das aufbauseitige Gelenk 15 des Querlenkers 8 vorgesehen ist. Der Querlenker 8 verläuft in Normallage des Fahrzeugs - ohne seitliche Neigung - etwa horizontal. Bei dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel verläuft in gleicher Weise in dieser Normallage auch der Schwenkarm 16 horizontal. Das aufbauseitige Gelenk 15 des Schwenkarms 8 ist, wie man erkennt, etwa im Mittelbereich des Schwenkarms 16 vorgesehen, der, wie man weiterhin erkennt, etwa quer zur Fahrtrichtung verläuft. Der Schwenkarm 16 nimmt so die von dem Quer­ lenker 8 übertragenen Querkräfte besonders günstig auf. Er könnte aber auch in Draufsicht zur Querrichtung geneigt sein und schließlich wäre es aber auch möglich, die aufbauseitige Anlenkung 15 direkt am Gehäuse des Getriebes 10 vorzusehen, das aber dann alle von dem Querlenker 8 übertragenen Kräfte aufnehmen müßte.

Bei einem vor der Radachse 17 (Fig. 4) liegenden, den Lenkwinkel eines hinteren Rades 1 bestimmenden Quer­ lenker 8 muß dessen aufbauseitige Anlenkung 15 durch das aus der Motorbremsung resultierende Reaktionsmoment des Getriebes 10 nach unten verlagert werden.

Anhand der schematisierten Darstellungen nach den Fig. 2 bis 4 wird nun im folgenden die Lenkwinkelveränderung der hinteren Räder 1 der dargestellten Achse beschrie­ ben, die eintritt, wenn in Kurvenfahrt (Fig. 3 und 4) durch Gaswegnehmen ein Lastwechsel an der Hinterachse eintritt.

Zunächst soll der Lastwechsel anhand der Fig. 2 kurz erläutert werden, wenn das Fahrzeug sich nicht in einer Kurve befindet. Das linke und das rechte Rad 1 befinden sich in einer Normallage, in welcher der die Lenkwinkel­ stellung des Rades 1 jeweils bestimmende Querlenker 8 etwa horizontal verläuft. Geringe Vertikalverschwen­ kungen der Schwenkarme 16 aufgrund von Höhenverla­ gerungen des vorderen Endes 14 des Getriebes 10 führen zu geringen Verschwenkungen der Querlenker 8 aus ihrer zum Fahrzeugunterboden im wesentlichen parallelen Lage. Wegen der Parallelität zum Fahrzeugunterboden führt dies zu keinen spürbaren Lenkbewegungen der Räder 1.

Die Schemadarstellung nach Fig. 3 zeigt nun die ange­ triebene Hinterachse in einer Ansicht von hinten in einer Linkskurve, in der sich der Fahrzeugaufbau nach rechts geneigt hat. Das linke, kurveninnere Rad 1 ist mehr ausgefedert, während das rechte kurvenäußere Rad 1 mehr eingefedert ist. Daher verläuft auch der linke, die Lenkwinkelstellung des Rades 1 bestimmende Querlenker 8 von seiner aufbauseitigen Anlenkung relativ zum Fahrzeug­ aufbau nach außen unten, während der rechte Querlenker relativ zum Fahrzeugaufbau nach außen oben gerichtet ist. Verlagert sich nun in einer solchen Situation der Achse infolge des Gaswegnehmens das vordere Ende 14 des Getriebes 10 durch Schwenken des Getriebes um eine Querachse nach unten (Pfeil 18), so werden wie bei Geradeausfahrt die aufbauseitigen Anlenkungen 15 der Querlenker 8 relativ zum Fahrzeugaufbau ebenfalls etwas nach unten bewegt. Wegen der Neigung der linken und rechten Querlenker 8 führt dies aber beim kurveninneren, linken Querlenker 8 zu einer Querver­ lagerung des radträgerseitigen Gelenkes 9 nach kurven­ innen (Pfeil 19). Wegen der gegensinnigen Neigung des kurvenäußeren, rechten Querlenkers 8 wird dessen rad­ trägerseitiges Gelenk aber ebenfalls nach kurveninnen (Pfeil 19′) gezogen. Da die Querlenker 8 bei dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel vor den Radachsen 17 liegen (Fig. 4), werden beide hinteren Räder 1 mit ihrem vorderen Bereich etwas zur Kurveninnenseite hin geschwenkt, gemäß Darstellung nach Fig. 4 also entgegen dem Uhrzeigersinn (Pfeile 20 und 20′). Die Lenkwinkel­ änderung in dem beschriebenen Sinn an einer ange­ triebenen Hinterachse bewirkt einen gezielt steuerbaren Untersteuereffekt, der dem eingangs beschriebenen "Eindrehen" des Fahrzeugs beim Gaswegnehmen in der Kurve entgegenwirkt. Da im allgemeinen die seitliche Neigung des Fahrzeugs in der Kurve der Querbeschleunigung etwa proportional ist, die Bewegung des Achsgetriebes anderer­ seits der Drehmomentänderung proportional, tritt die erfindungsgemäße Wirkung querbeschleunigungs- und drehmomentabhängig ein, was durchaus wünschenswert und vorteilhaft ist.

Mit der anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels erläuterten Erfindung ist eine frei wählbare Beein­ flussung des Lastwechselverhaltens einer Achse möglich, ohne daß dies Auswirkungen auf die kinematische und elastokinematische Auslegung dieser Achse für andere Fahrzustände, z.B. bei Geradeausfahrt und auf das Verhalten der Achse bei Bodenwellen hätte.

Liegt der die Lenkwinkelstellung des Rades 1 beein­ flussende Querlenker beispielsweise bei einer Hinter­ achse hinter den Radachsen, so muß die vertikale Ver­ stellung der aufbauseitigen Anlenkung beim Gaswegnehmen natürlich nach oben erfolgen, wozu beispielsweise das hintere Ende eines Achsengetriebes bzw. dessen Vertikal­ verlagerung benutzt werden können.

Des weiteren kehrt sich, angewendet auf Vorderräder, die ganze Aufgabenstellung natürlich um. Hier kann auch anstelle eines Achsgetriebes der komplette, elastisch aufgehängte Motor-Getriebeblock die Verstellung der Räder bewirken.

Weiterhin könnte anstelle der beschriebenen Vertikalver­ stellung der aufbauseitigen Anlenkung 15 des Querlenkers 8 eine solche Vertikalverstellung auch beispielsweise über eine Drehwelle erfolgen, die über entsprechende Betätigungsarme sowohl mit dem Getriebe als auch der aufbauseitigen Anlenkung 15 des Querlenkers 8 verbunden sein müßte.

Ist das Getriebe an einem Fahrschemel o.dgl. abgestützt, der seinerseits wiederum elastisch mit dem Fahrzeugauf­ bau verbunden ist, so wird auch der Fahrschemel infolge der beschriebenen Getriebereaktionsmomente gewisse drehmomentabhängige Schwenkbewegungen etwa um eine Fahrzeugquerachse ausführen. Im Rahmen der Erfindung lassen sich diese Schwenkbewegungen in analoger Weise zu einer Lenkwinkelbeeinflussung nutzen. Es muß dabei lediglich dafür gesorgt werden, daß der Radträger die momentenabhängigen Verschwenkungen um eine Querachse nicht mitmacht.

Claims (4)

1. Angetriebene Achse für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Querlenker je Achsseite, der mit einem die Räder antreibenden und gegenüber dem Fahrzeugaufbau oder einen zwischengeschalteten Hilfsrahmen elatisch abgestützten Getriebe so gekoppelt ist, daß ein unter dem Antriebs- oder Bremsreaktionsmoment auftretendes begrenztes Verschwenken des Getriebes etwa um eine Querachse eine vertikale Verstellung der aufbauseitigen Anlenkungen der Querlenker und damit eine Lenkbe­ wegung der Räder bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (10) mit zwei am Fahrzeugaufbau (4) oder dergleichen gelagerten und in einer weitgehend vertikalen Ebene verschwenkbaren Schwenk­ armen (16) verbunden ist, an denen die aufbau­ seitigen Gelenke (15) der Querlenker (8) vorgesehen sind.

2. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (16) in Normallage etwa horizontal verlaufen.

3. Achse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aufbauseitigen Gelenke (15) der Querlenker (8) etwa im Mittelabschnitt jedes Schwenkarms (16) vorgesehen sind.

4. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwenkarm (16) etwa quer zur Fahrtrichtung verläuft.