DE4015974A1

DE4015974A1 - Lenkbare kraftfahrzeug-hinterachse

Info

Publication number: DE4015974A1
Application number: DE19904015974
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Bufler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1990-12-13

Description

Die Erfindung betrifft eine lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse mit nichtlenkbare Rä der tragenden seitlichen starren Längslenkern der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus Fig. 11 der DE-OS 38 20 967 bekannt ist.

Diese bekannte lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse enthält einen Verbundlenker mit zwei im wesentlichen starren, die Hinterräder tragenden Längslenkern und einer die beiden Längslenker miteinander verbindenden biegesteifen, um ihre Längsachse jedoch torsionsweichen Querstrebe. Diese Querstrebe ist im Bereich der beiden aufbauseitigen Verbundlenkerlager angeordnet, welche zur Fahrzeuglängsachse schräggestellte Lager achsen besitzen und in ihrer axialen Richtung gummielastisch nachgiebig ausgebildet sind. Durch ein an der Querstrebe angreifendes Stellglied kann auf den Verbundlenker in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeugs quer zur Fahrzeuglängsrichtung eine nach Größe und Richtung veränderbare Kraft ausgeübt werden, durch welche der ganze Verbundlenker in den axialgummielastisch nachgiebigen Verbundlenkerlagern - um einen hinter den Radachsen liegenden fiktiven Drehpol - verschwenkt und damit entweder eine zur Lenkbewegung der Vorderräder gegensinnige oder gleichsinnige Lenkbewegung der Hinterräder erzeugt wird.

Bei dieser bekannten lenkbaren Kraftfahrzeug-Hinterachse neigt der Achskörper in seiner Gesamtheit bei von der Fahrbahn eingeleiteten Stößen tendenziell dazu, um eine lagemäßig letztlich durch das angreifende Stellglied bestimmte Hochachse zu pendeln, was die Spurhaltung des Fahrzeuges verschlechtert. Um diesen störenden Effekt nicht zu groß werden zu lassen, müssen die gummielastisch nachgiebigen Verbundlenkerlager härter ausgebildet werden, als es für den an sich angestrebten Fahrkomfort wünschens wert wäre.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiter zu verbessern, daß einerseits die gummielastischen Verbundlenkerlager in für den allgemeinen Fahrkomfort vorteilhafter Weise in Längsrichtung vergleichsweise weich bemessen werden können, andererseits aber trotzdem eingeleitete Fahrbahnstöße keine nennenswerten undefinier ten Lenkbewegungen der Hinterachse bewirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird also zum einen die die beiden starren Längslenker miteinander verbindende tordierbare Querstrebe als Hochkantfeder ausgebildet und im Bereich der Radzapfen an den Längslenkern befestigt und zum anderen der Verbund aus Querstrebe und Längslenkern in Fahrzeugquerrichtung über ein an sich bekanntes Wattgestänge ab gestützt, wobei das in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeuges Lenkbewe gungen der Längslenker bewirkende Stellglied am Wattgestänge angreift.

Die so geschaffene lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse stellt eine gezogene Anordnung mit stabiler Gleichgewichtslage dar, die auch dann, wenn aus Komfortgründen in Fahr zeuglängsrichtung vergleichsweise weich bemessene gummielastische Verbundlenkerlager eingesetzt werden, durch eingeleitete Fahrbahnstöße nicht zu das Fahrverhalten beein trächtigenden undefinierten Pendelbewegungen o. ä. neigt.

Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, daß der Schwerpunkt des Fahrzeugs über der Hinterachse zum Kurveninneren hin verschoben wird, wenn die Hinterräder infolge einer Stellgliedbetätigung gleichsinnig zu den Vorderrädern ausgelenkt werden, was üb licherweise bei oberhalb Schrittgeschwindigkeit liegenden Fahrgeschwindigkeiten, ins besondere aber bei höheren Fahrgeschwindigkeiten geschieht. Eine Schwerpunktverlage rung zum Kurveninneren hin führt aber in vorteilhafter Weise zu einer Verringerung der Radlastdifferenz der Hinterachse und damit zu einer entsprechenden Verringerung des Reifenschräglaufs an den Hinterrädern.

Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt in prinziphafter Darstellung

Fig. 1 die Draufsicht einer lenkbaren Kraftfahrzeug-Hinterachse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht auf das Wattgestänge dieser Achse in Pfeilrichtung II gesehen,

Fig. 3 die gleiche Ansicht eines im Detail leicht geänderten Wattge stänges,

Fig. 4 die Draufsicht einer lenkbaren Kraftfahrzeug-Hinterachse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zugehöriger Vorderachse,

Fig. 5 eine Ansicht auf das Wattgestänge dieser Hinterachse in Rich tung des Pfeiles V und

Fig. 6 die Seitenansicht in Richtung des Pfeiles VI einer am Wattge stänge angreifenden drehbaren Welle des Stellglieds.

Die lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse besteht im wesentlichen aus seitlichen starren Längslenkern 2 sowie einer als Hochkantfeder ausgebildeten Querstrebe 5, die um ihre Längsachse tordierbar ist und jeweils formsteif an den beiden Längslenkern angreift. Die beiden Längslenker sind mit ihren vorderen Enden am nur angedeuteten Fahrzeug aufbau 4 über gummielastische Lager 3 angelenkt, welche in Fahrzeuglängsrichtung ver gleichsweise weich und ansonsten in üblicher Weise so bemessen sind, daß die Längslen ker in ihnen in beschränktem Maße kugelige Bewegungen ausführen können.

An den hinteren Enden der Längslenker sind die die Hinterräder 1 tragenden Radzapfen 7 angeordnet. In diesem Bereich ist auch die tordierbare Querstrebe 5 an den beiden Längslenkern befestigt. In den dargestellten Ausführungsbeispielen verläuft sie in einem gewissen Abstand d hinter den Radzapfen, was bekanntlich beim Ein- und Ausfedern zu einem Gegenrollsturz führt, im übrigen aber auch zwischen den beiden Rädern zusätzli chen Platz schafft, der gegebenenfalls zur Unterbringung von - in Fig. 1 gestrichelt an gedeuteten - Antriebshalbwellen 16 und eines Differentials 15 eines Hinterachsantriebes ausgenutzt werden kann.

Der Verbund aus Querstrebe 5 und Längslenkern 2 wird in Fahrzeugquerrichtung über ein Wattgestänge 8 abgestützt, welches aus zwei quer zur Fahrzeuglängsrichtung ver laufenden Zug-/Druckstangen 81 und 82 bzw. 82′ und einer zwischen diesen angeord neten Ausgleichswippe 83 besteht. Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 sind die außenseitigen Enden der Zug-/Druckstangen 81 und 82 des Wattgestänges 8 am Fahrzeugaufbau 4 angelenkt, während die Ausgleichswippe 83 auf einem an der Querstrebe 5 angeordneten und in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Lagerzapfen 14 gelagert ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die außenseitigen Enden der Zug-/Druckstangen 81, 82 an den Längslenkern 2 oder an der Querstrebe 5 angreifen zu lassen und die Ausgleichswippe 3 am Fahrzeugaufbau 4 schwenkbar auf einem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Lagerzapfen zu lagern, ähnlich wie dies im Aus führungsbeispiel der Fig. 4 bis 6 geschieht.

Die aktive Lenkung der lenkbaren Kraftfahrzeug-Hinterachse erfolgt über ein Stell glied, welches am Wattgestänge 8 angreift.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 ist eine der beiden Zug-/Druckstan gen selbst, nämlich die Zug-/Druckstange 82 als in seiner wirksamen Länge hydraulisch, elektrisch oder mechanisch verstellbares Stellglied 6 ausgebildet. Im allgemeinen werden hierzu sicherlich bekannte hydraulische Stellzylinder eingesetzt werden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Lagerzapfen 14 für die Ausgleichswippe 83 fahrzeugmittig angeordnet und die Hebelarme der Ausgleichswippe, an denen die beiden Zug-/Druckstangen 81, 82 angreifen, sind symmetrisch, das heißt gleich lang ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, wie in Fig. 3 dargestellt, die Ausgleichswippe 83 derart asymmetrisch auszubilden, daß ihr für das angreifende Stellglied 6 wirksamer Hebelarm länger ist als der Hebelarm für die angreifende Zug-/Druckstange 81; in diesem Falle ist die Ausgleichswippe 83 bzw. ihr Lagerzapfen 14 derart außermittig zur Fahrzeug längsachse angeordnet, daß die Länge der angreifenden Zug-/Druckstange 81 größer ist als die Länge des in ihrer Ruhestellung befindlichen Stellgliedes 6. Bei einer solchen asymmetrischen Anordnung werden im Vergleich zur symmetrischen Anordnung geringere Servokräfte benötigt.

Die Aussteuerung des Stellgliedes 6, das heißt das Vergrößern oder Verkleinern seiner wirksamen Länge wird von einer nicht weiter dargestellten Steuer- und Regeleinrich tung durchgeführt und geschieht in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeu ges. Hierbei kann es sich in bekannter Weise beispielsweise um die Fahrzeugbeladung, die Fahrgeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung, den Lenkradeinschlag oder um ähnliche Parameter sowie Kombinationen und/oder zeitliche Ableitungen davon handeln.

Durch das Betätigen des Stellgliedes 6 wird die Querstrebe 5 relativ zum Fahrzeugauf bau seitlich in die eine oder in die andere Richtung verschwenkt, je nachdem ob die wirksame Länge des Stellgliedes 6 vergrößert oder verkleinert wird. Durch diese Ver schiebung der Querstrebe werden die beiden Längslenker 2 in entsprechender Weise entweder seitlich in die eine oder in die andere Richtung um ihre aufbauseitigen gum mielastischen Lager 3 verschwenkt, was entweder eine zur Lenkbewegung der Vorder räder gegensinnige oder gleichsinnige Lenkbewegung der von den Längslenkern getrage nen Hinterräder 1 bedeutet. Die beiden Hinterräder 1 werden dabei jeweils - relativ zur Fahrzeuglängsachse - spürbar zur Seite verschoben, und zwar zum Kurveninneren hin, wenn die Hinterräder eine zur Lenkbewegung der Vorderräder gegensinnige Lenk bewegung ausführen, und zum Kurvenäußeren hin, wenn sie dagegen eine gleichsinnige Lenkbewegung durchführen.

Im allgemeinen werden die Hinterräder bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten, das heißt bei Schrittgeschwindigkeit, gegensinnig zu den Vorderrädern ausgelenkt, um dadurch ei nen z. B. Parkiermanöver begünstigenden kleineren Wendekreis zu erzeugen. Oberhalb Schrittgeschwindigkeit, insbesondere aber bei höheren Fahrgeschwindigkeiten werden die Hinterräder dagegen im allgemeinen gleichsinnig zu den Vorderrädern ausgelenkt, um dadurch die allgemeinen Fahreigenschaften zu verbessern.

Da die Hinterräder bei gleichsinnigen Lenkbewegungen zum Kurvenäußeren hin seiten verschoben werden, verlagert sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs über der Hinterach se in entsprechender Weise zum Kurveninneren hin. Eine solche Schwerpunktverlagerung führt in vorteilhafter Weise zu einer entsprechenden Verringerung der Radlastdifferenz an der Hinterachse und zu einer entsprechenden Verringerung des Reifenschräglaufs der Hinerräder.

In Längs- oder Querrichtung in die Räder 1 eingeleitete Fahrbahnstöße werden nicht auf das jeweils andere Rad übertragen. Querstöße werden vom Wattgestänge 8 aufge nommen, während in Längsrichtung einwirkende Fahrbahnstöße infolge der in Längs richtung besonders weichen gummielastischen Lager 3 zu einer im wesentlichen len kungsfreien Längsauslenkung von Rad und Längslenker führt, was in Fig. 1 durch den Längspfeil angedeutet ist. Diese ausgeprägte "Längsfederung" trägt viel zu einem kom fortablen Fahreindruck bei.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 bis 6 wird die aktive Lenkung der Hinter räder 1 unmittelbar mechanisch mit der Auslenkung der Vorderräder 9 gekoppelt. Zu diesem Zweck wird in an sich bekannter Weise die von der nur angedeuteten Lenkwelle 17 des nicht weiter dargestellten Lenkrades bewirkte Lenkbewegung der Vorderräder über eine in Längsrichtung am Fahrzeugaufbau gelagerte drehbare Welle, die eingangs seitig über ein Ritzel o. ä. mit der Zahnstangenlenkung 10 der Vorderachse gekoppelt ist, zu den Hinterrädern geführt. Am hinteren Ende dieser Welle ist ein in Längsrich tung des Fahrzeugaufbaus verlaufender exzentrischer Kurbelzapfen 13 befestigt, auf dem die Ausgleichswippe 83 - frei drehbar - gelagert ist. Bei dieser Anordnung sind die äußeren Enden der beiden Zug-/Druckstangen 81 und 82′ direkt an den beiden Längslenkern 2 angelenkt, während die Ausgleichswippe 83 indirekt am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau abgestützt ist, nämlich über den exzentrischen Kurbel zapfen 13 der drehbaren Welle 11, die ihrerseits in einem kurbelzapfennahen Lager o. ä. 12 am Fahrzeugaufbau abgestützt ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 6 ist der Kurbelzapfenmechanismus nur prin zipienhaft dargestellt, um die grundsätzlichen Möglichkeiten zu demonstrieren, die er findungsgemäße lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse über eine mechanisch unmittelbar mit dem Lenkmechanismus der Vorderachse gekoppelte drehbare Welle 11 durchzuführen. Im allgemeinen wird der Kurbelzapfenmechanismus in bekannter Weise komplexer aus gebildet sein, um Richtung und Größe der aktiven Auslenkung der Hinterräder relativ zur Auslenkung der Vorderräder den jeweiligen Bedürfnissen konstruktiv anzupassen.

Claims

1. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse mit nichtlenkbare Räder (1) tragenden seitlichen starren Längslenkern (2), die mit ihren radfernen vorderen Enden über gummielastische Lager (3) schwenkbar am Fahrzeugaufbau (4) oder dergleichen angelenkt und über eine jeweils formsteif an ihnen angreifende, um ihre Längsachse tordierbare Querstrebe (5) miteinander verbunden sind, wobei durch ein die Längslenker (2) verschwenkendes Stellglied (6) in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeugs entweder eine zur Lenkbewegung der Vorderräder (9) gegensinnige oder gleichsinnige Lenkbewegung der Räder (1) erzeugbar ist, gekennzeichnet durch nachstehende Merkmale:

a) Die Querstrebe (5) ist als Hochkantfeder ausgebildet und an den Längslenkern (2) im die Radzapfen (7) der Räder (1) tragenden Bereich befestigt.
b) Der Verbund aus Querstrebe (5) und Längslenkern (2) ist in Fahrzeugquerrichtung über ein aus zwei quer zu Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Zug-/Druckstangen (81, 82, 82′) und einer Ausgleichswippe (83) bestehendes Wattgestänge (8) abge stützt.
c) Das die Lenkbewegung der Längslenker (2) bewirkende Stellglied (6, drehbare Welle 11) greift am Wattgestänge (8) an.

2. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die außenseitigen Enden der Zug-/Druckstangen (81, 82) des Wattgestänges (8) am Fahrzeugaufbau (4) angreifen
und daß die Ausgleichswippe (83) an der Querstrebe (5) auf einem in Fahrzeuglängs richtung ausgerichteten Lagerzapfen (14) gelagert ist.

3. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitigen Enden der Zug-/Druckstangen (81, 82) des Wattgestänges (8) an den Längslenkern (2) oder an der Querstrebe (5) angreifen und daß die Ausgleichswippe (83) am Fahrzeugaufbau (4) schwenkbar auf einem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Lagerzapfen gelagert ist.

4. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Zug-/Druckstangen (z. B. 82) des Watt gestänges (8) als in seiner wirksamen Länge hydraulisch, elektrisch oder mechanisch verstellbares Stellglied (6) ausgebildet ist.

5. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichswippe (83) fahrzeugmittig angeordnet und bezüglich ihrer wirksamen Hebelarme für die an ihr angelenkten Zug-/Druckstangen (81, 82) symmetrisch ausgebildet ist (Fig. 2).

6. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichswippe (83) derart asymmetrisch ausgebil det ist, daß ihr für das angreifende Stellglied (6) wirksamer Hebelarm länger ist als der Hebelarm für die angreifende Zug-/Druckstange (81)
und daß die Ausgleichswippe (83) derart außermittig zur Fahrzeuglängsachse angeord net ist, daß die Länge der angreifenden Zug-/Druckstange (81) größer ist als die Län ge des in ihrer Ruhestellung befindlichen Stellgliedes (6) (Fig. 3).

7. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitigen Enden der Zug-/Druckstangen (81, 82′) des Wattgestänges (8) an den Längslenkern (2) oder an der Querstrebe (5) angreifen, und daß die Ausgleichswippe (83) auf einem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Zapfen gelagert ist, welcher durch das Stellglied quer zur Fahrzeuglängsrichtung ver schiebbar ist.

8. Lenkbare Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen als exzentrischer Kurbelzapfen (13) einer in Längsrichtung am Fahrzeugaufbau gelagerten drehbaren Welle (11) ausgebildet ist.