DE4422875C2 - Aufhängung einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung einer Hinterachse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE 27 51 997 A1 ist eine Hinterachsaufhängung bekannt, welche ein in Vorwärtsfahrtrichtung gebogenes Achsrohr aufweist, welches vor der Raddrehachse kardanisch am Aufbau angelenkt ist. Die Querführung dieser Hinterachse erfolgt über ein Wattgestänge, dessen Schwinge am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Die beiden der Schwinge abgewandten Strebenenden des Wattgestän­ ges sind jeweils an einem Achsrohrende angelenkt. Treten nun an einem Rad Seitenkräfte auf, so muß das hieraus resultierende Biegemoment vollständig von dem Achsrohr aufgenommen werden, da die Schwinge des Wattgestänges verhindert, daß ein Teil des Bie­ gemomentes auch über das Wattgestänge abgestützt werden kann. Dies hat zur Folge, daß bei größeren Seitenkräften aufgrund ei­ ner relativ starken Biegung des Achsrohres mit einem stark über­ steuernden Fahrverhalten zu rechnen ist. Dies zu vermeiden, er­ fordert wiederum eine relativ starke Dimensionierung des Achs­ rohres, was aber der Forderung nach geringen ungefederten Massen entgegensteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung einer Hin­ terachse der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschrie­ benen Art zu schaffen, bei welcher die Neigung der Achse zum Übersteuern unter Seitenkrafteinfluß, selbst bei einem relativ leicht gebauten Achsrohr, nicht erhöht ist und welche gleichzei­ tig auch für angetriebene Achsen geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Dadurch, daß der Achsführungskörper nur noch durch das in Vor­ wärtsfahrtrichtung nach vorne gebogene Achsrohr gebildet wird, ist in dem Raum zwischen den beiden Rädern genügend Bauraum vor­ handen z. B. für einen am Aufbau abzustützenden Heckmotor und/oder für ein am Aufbau zu befestigendes Differential und auch für die von diesem zu den beiden Rädern abgehenden An­ triebswellen. Die erfindungsgemäße Aufhängung eignet sich damit sowohl für angetriebene als auch für nicht angetriebene Achsen. Durch den erfindungsgemäßen, an den beiden Achsrohrenden ange­ lenkten Lenker, welcher sich über den kardanisch an diesem angebundenen biegesteifen Lenker am Fahrzeugaufbau abstützt, wird verhindert, daß die unter Seitenkrafteinfluß auftretenden Biegemomente (z. B. bei Kurvenfahrt) ausschließlich von dem nach vorne gebogenen Achsrohr aufgenommen werden müssen. Die Neigung der Hinterachse, unter Seitenkrafteinfluß zu übersteuern, kann somit deutlich reduziert werden und zwar auch dann, wenn das Achsrohr - im Hinblick auf die Forderung nach geringen ungefederten Massen - relativ leicht gebaut ist. Insbesondere dann, wenn, wie mit Anspruch 5 aufgezeigt, die Anlenkung des Achsrohres am Aufbau relativ weich (große Elastizität) und die Anlenkung des biegesteifen Lenkers am Aufbau sowie die Anlenkung des Lenkers am Achsrohr relativ hart (geringe Elastizität) ausgelegt ist, kann unter Seitenkrafteinfluß sogar ein er­ wünschtes untersteuerndes Eigenlenkverhalten der Hinterachse er­ reicht werden.

Ebenfalls ein untersteuerndes Eigenlenkverhalten wird beim wech­ selseitigen Federn dann erreicht, wenn, wie mit Anspruch 3 vor­ geschlagen, der Anlenkpunkt des Achsrohres am Aufbau tiefer liegt als der Anlenkpunkt des Lenkers an dem biegesteifen Len­ ker.

Durch die erfindungsgemäße Anlenkung des Lenkers an den beiden Achsrohrenden (schwenkbar um eine parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Achse) sowie des biegesteifen Lenkers am Lenker (kardanische Anlenkung) und am Fahrzeugaufbau (über Drehgelenk) ist ferner gewährleistet, daß beim Ein- oder Ausfedern der Achse keine Seitenabweichungen zwischen Aufbau und Achse auftreten können.

Eine in Querrichtung besonders steife Anbindung des Lenkers an den Fahrzeugaufbau kann erreicht werden, wenn der biegesteife Lenker, wie mit Anspruch 4 vorgeschlagen, als Koppellenker aus­ gebildet ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert.

Im einzelnen zeigt in Form von Prinzipdarstellungen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufhän­ gung einer Hinterachse in einer Draufsicht,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Fig. 1 und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des in den Fig. 1-3 mit 23 bezeichneten Koppellenkers.

Die Fig. 1-3 zeigen eine angetriebe Hinterachse 1 eines Kraftfahrzeuges mit Heckmotor, deren Achsführungskörper gebildet ist durch ein in Vorwärtsfahrtrichtung (Pfeil 2) gebogenes Achs­ rohr 3, an dessen beiden Enden 4, 5 je ein Rad 6, 7 gelagert ist. Das Achsrohr 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht ein­ teilig ausgebildet, sondern setzt sich zusammen aus einem Grund­ körper 8, an welchem jeweils im radnahen Bereich je ein Endstück 9, 10 befestigt ist, an welchem wiederum je ein Rad 6, 7 gela­ gert ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf eine mehrstückige Ausbildung des Achsrohres 3 beschränkt. Es kann ebenso auch ein einstückiges Achsrohr vorgesehen sein, an dessen beiden Enden dann jeweils je ein Rad gelagert ist. Das Achsrohr 3 ist über ein elastisches Kugelgelenk 11, welches im Bereich der Fahrzeuglängsmittelebene 12 angeordnet ist, am Fahrzeugauf­ bau 13 kardanisch angelenkt, d. h. dieses Gelenk 11 läßt eine Be­ wegung des Achsrohres 3 um alle drei Achsen X, Y und Z im Raum zu. In den Übergangsbereichen von dem Grundkörper 8 in die bei­ den Endstücke 9, 10 ist an dem Achsrohr 3 je eine Abstützein­ richtung 14, 15 angeformt, an welcher je eine Tragfeder 16, 17 (z. B. Schraubenfeder) zur Federung des Fahrzeugaufbaus 13 abge­ stützt ist. Ferner ist an den beiden Abstützeinrichtungen 14, 15 je ein Dämpferelement 18, 19 angelenkt, welches jeweils von der Tragfeder 16, 17 konzentrisch umgeben ist. In den beiden End­ stücken 9, 10 des Achsrohres 3 ist je eine Ausnehmung 20, 21 zur Durchführung je einer hier nur schematisch angedeuteten An­ triebswelle 39, 44 angeordnet.

Zur Querführung der Hinterachse 1 ist ein als quer verlaufender Lenker ausgebildeter Lenker 22 vorgesehen, welcher an den beiden Achsrohrenden 4, 5, d. h. an den beiden Endstücken 9, 10 des Achsrohres 3 angelenkt ist und sich über einen im Bereich der Fahrzeuglängsmittelebene 12 an diesem Lenker 22 kardanisch an­ gelenkten biegesteifen Lenker 23 am Fahrzeugaufbau 13 abstützt. Der Lenker 22 ist entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung gebogen ausgebildet und um die durch die Anlenkpunkte 24, 25 und par­ allel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Achse 26 schwenkbar (Doppelpfeil 29) gelagert. Die Fahrzeugquerachse ist eine be­ liebige, senkrecht zur Fahrzeuglängsmittelebene 12 verlaufende Achse. Die Verbindung 27 zwischen Lenker 22 und dem biegesteifen Lenker 23 ist eine Kugelgelenkverbindung, d. h. der Lenker 22 kann gegenüber dem biegesteifen Lenker 23 Drehbewegungen um alle drei Achsen X, Y und Z im Raum ausführen. Kräfte in Querrichtung hingegen werden über diese Verbindung 27 übertragen. Die Anbindung des biegesteifen Lenkers 23 am Fahrzeugaufbau 13 erfolgt über ein Drehgelenk 37, welches eine Drehung des Lenkers 23 um die parallel zur Schwenkachse 26 des Dreiecklenkers 22 verlaufende Drehachse 28 ermöglicht (Doppelpfeil 30). Auftre­ tende Querkräfte (in Y-Richtung) werden also über dieses Gelenk 37 in den Fahrzeugaufbau 13 weitergeleitet. Um eine besonders steife Ausbildung des Lenkers 23 zu erreichen, ist dieser, wie in der Fig. 4 in vergrößerter Darstellung zu sehen, als Kop­ pellenker ausgebildet. Die Kugelgelenkverbindung 27 zwischen dem Koppellenker 23 und dem Lenker 22 ist dabei realisiert über eine in den beiden Lagerbohrungen 31, 32 im Koppellenker 23 gelagerten und gegen Axialbewegungen gesicherte Welle 33, welche in ihrer Mitte eine kugelförmige Verdickung 34 aufweist, die von einer Hülse 35 mit der Kugelform entsprechend sphärisch geformter Innenfläche umgeben wird. An die Hülse 35 ist ein Zapfen 36 angeformt, welcher fest mit dem Lenker 22 verbunden ist. Über diese Gelenkverbindung 27 können somit Querkräfte (Kräfte in Y-Richtung) vom Lenker 22 in den Koppellenker 23 übertragen werden, gleichzeitig bleibt aber ein Verschwenken des Koppellenkers 23 gegenüber dem Lenker 22 um alle drei Achsen X, Y und Z im Raum möglich. Die Kugelgelenk- 27 und die Drehge­ lenkverbindung 37 sowie die Gelenkverbindung zwischen Lenker und Achsrohr 3 (Anlenkpunkte 24, 25) sind relativ hart ausgelegt, die kardanische Anlenkung des Achsrohres 3 am Fahrzeugaufbau 13 über das elastische Gelenk 11 hingegen ist relativ weich ausge­ legt, so daß die Achse 1 unter Seitenkrafteinfluß ein unter­ steuerndes Eigenlenkverhalten aufweist (kurvenäußeres Rad geht in Vorspur). Dadurch, daß die gesamten Längskräfte (z. B. Längs­ stöße) ausschließlich von dem Gelenk 11 abgestützt werden und dieses Gelenk 11 relativ weich ausgelegt ist, wird ein guter Fahrkomfort erreicht.

Beim beidseitigen Einfedern der Hinterachse 1 schwenkt das ge­ samte Achsrohr 3 relativ zum Fahrzeugaufbau 13 um den Anlenk­ punkt 45 bzw. um die parallel zur Fahrzeugquerachse durch den Anlenkpunkt 45 verlaufende Achse 38. Dadurch, daß auch der Len­ ker 22 und der Koppellenker 23 in ihren Anlenkpunkten (24, 25 bzw. 27 bzw. 37) jeweils um eine parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Achse verschwenkbar sind, und dadurch, daß das den Lenker 22 mit dem Koppellenker 23 verbindende Gelenk 27 außer­ halb der beiden Drehachsen 28 und 26 liegt, können diese beiden Lenker 22 und 23 die Bewegung des Achsrohres 3 beim Einfedern durch eine entsprechende Änderung ihrer Stellung zueinander (Winkel α) bzw. zum Aufbau 13 und zum Achskörper 3 ausgleichen, so daß die Lage des Fahrzeugaufbaus 13 hierbei unbeeinflußt bleibt.

Ebenso ist aufgrund der Kugelgelenkverbindung 27 zwischen Quer- 22 und Koppellenker 23 auch ein wechselseitiges Einfedern ohne Beeinflussung der Lage des Fahrzeugaufbaus 13 möglich.

Die Wankachse dieser Hinterachse 1 wird gebildet durch eine den Gelenkpunkt 45, um welchen das Achsrohr 3 drehbar ist, mit dem Drehpunkt des Kugelgelenkes 27 verbindende Achse 46. Dabei liegt der Gelenkpunkt 45 tiefer als der Drehpunkt des Kugelgelenkes 27, wodurch erreicht wird, daß beim wechselseitigen Federn (z. B. bei Kurvenfahrt) die Hinterachse 1 ein untersteuerndes Eigen­ lenkverhalten aufweist, d. h. das kurvenäußere Rad dreht sich beim Einfedern in Vorspur. Dieses untersteuernde Eigenlenkver­ halten beim wechselseitigen Federn ist umso stärker ausgeprägt, je steiler die Wankachse in Vorwärtsfahrtrichtung (Pfeil 2) ab­ fällt.

Ferner ändert sich beim beidseitigen Federn die Lage des Gelenk­ punktes 27 relativ zum Fahrzeugaufbau 13 und somit auch die Nei­ gung der Wankachse 46 (die Lage des Gelenkpunktes 45 relativ zum Aufbau 13 ist immer dieselbe). Dabei kann die Änderung dieser Neigung bei gleichseitigem Federn durch eine entsprechende Aus­ legung der Winkelstellung des Koppellenkers 23 zur Horizontalen 50 mehr oder weniger beeinflußt werden. So ist bei einem kleinen Winkel (10° < γ < 20°) zwischen dem Koppellenker 23 und der Horizontalen 50 die Änderung der Neigung der Wankachse 46 der Hinterachse 1 beim gleichseitigen Einfedern relativ groß und bei einem großen Winkel (70° < γ < 90°) relativ klein.

Die Erfindung ist hier am Beispiel einer angetriebenen Achse be­ schrieben. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei nicht angetriebene Hinterachsen Verwendung finden.

Claims (6)

1. Aufhängung einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit einem in sich steifen Achsführungskörper, welcher gebildet ist durch ein sich quer zur Fahrtrichtung erstreckendes, in Vorwärtsfahrtrichtung gebogen ausgebildetes Achsrohr, an dessen beiden Enden je ein Rad gelagert ist, welches Achsrohr jeweils im radnahen Bereich über je eine Tragfeder am Fahrzeugaufbau abgestützt und im Bereich der Fahrzeuglängsmittelebene, in Vorwärtsfahrtrichtung vor der Raddrehachse kardanisch am Aufbau angelenkt ist und mit einer Einrichtung zur Querführung der Hinterachse, welche Einrichtung jeweils an den beiden Achsrohrenden gelenkig abgestützt und im Bereich der Fahzeuglängsmittelebene am Fahrzeugaufbau befestigt ist und wel­ che Einrichtung eine Koppelvorrichtung zur Vermeidung von Sei­ tenabweichungen zwischen Aufbau und Achsführungskörper beim Ein- und Ausfedern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Querführung der Hinterachse (1) gebildet ist aus einem Lenker (22), welcher um eine durch dessen Anlenkpunkte (24, 25) am Achsrohr (3) und parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Achse (26) schwenkbar gelagert ist und an welchem im Bereich der Fahrzeuglängsmittelebene (12) ein biegesteifer Lenker (23) kardanisch angelenkt ist, der am Fahrzeugaufbau (13) über ein Drehgelenk (37), welches eine Drehung um eine parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Achse (28) ermöglicht, angelenkt ist.

2. Aufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (22) entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung gebogen ausgebildet ist.

3. Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt (45) des Achsrohres (3) am Aufbau (13) tie­ fer liegt als der Anlenkpunkt des biegesteifen Lenkers (23) am Lenker (22).

4. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der biegesteife Lenker (23) als Koppellenker ausgebildet ist.

5. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung des biegesteifen Lenkers (23) am Aufbau (13) sowie die Anlenkung des Lenkers (22) am Achsrohr (3) im Vergleich zur kardanische Anlenkung des Achsrohres (3) am Aufbau (13) verhältnismäßig hart ausgelegt ist.

6. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (22) mit dem biegesteifen Lenker (23) über ein Kugelgelenk (27) verbunden ist.