FührungsVorrichtung für eine Kraf fahrzeugstarrachse Guide device for a motor vehicle rigid axle
Die Erfindung betrifft eine FührungsVorrichtung für eine Kraftfahrzeugstarrachse mit mindestens drei Längslenkern, wobei zwei radführende Längslenker der gleichen Lenkerebene zwischen ihren aufbauseitigen Anlenkstellen gekoppelt sind, während sie die Starrachse jeweils über ein mehrachsiges Gelenk führen.The invention relates to a guide device for a motor vehicle rigid axle with at least three trailing arms, wherein two wheel-guiding trailing arms of the same link plane are coupled between their articulation points on the body side, while they each guide the rigid axle via a multi-axis joint.
Eine derartige FührungsVorrichtung ist aus der DE- OS 25 05 124 bekannt . Die dargestellte Dreiecklenker- Koppelachse hat zwei parallele, starrachstragende Längslenker, die aufbauseitig zwischen den dortigen Anlenkstellen mittels eines durchgehenden Querträgers gekoppelt sind. Die Längslenker und der Querträger bilden ein u-förmiges Bauteil, das im mittleren Bereich eine torsionsweiche Engstelle hat. Das Bauteil hat auch die Funktion eines U-Stabilisators. Diese Lenkerkombination hat den Vorteil, daß sie neben einer das Verdrehen des Achskörpers verhindernden Abstutzstrebe nur an zwei Punkten am Fahrzeugaufbau angelenkt wird.Such a guide device is known from DE-OS 25 05 124. The triangular link coupling axle shown has two parallel, rigid axle-carrying trailing arms which are coupled on the body side between the articulation points there by means of a continuous cross member. The trailing arms and the cross member form a U-shaped component that has a torsionally soft constriction in the central area. The component also has the function of a U stabilizer. This handlebar combination has the advantage that it is articulated only at two points on the vehicle body in addition to a support strut which prevents the axle body from rotating.
Diese Konstruktion ist nur für relativ leichte, nicht geländegängige Fahrzeuge geeignet. Bei großen Seitenkräften und/oder einer einfederbedingten größeren Schrägstellung der Starrachse knickt der Querträger unter plastischer BauteilVerformung an seiner Engstelle ein.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine FührungsVorrichtung für eine Kraftfahrzeugstarrachse zu schaffen, die unabhängig von einem Stabilisator und/oder einer das Verdrehen des Achskörpers verhindernden Abstützstrebe bei guter Geländegängigkeit und geringer Baumasse große Längs- und Querkräfte in nur zwei Anlenkstellen an den Fahrzeugaufbau bzw. -rahmen übertragen kann.This construction is only suitable for relatively light, off-road vehicles. In the event of large lateral forces and / or a larger inclined position of the rigid axle due to the spring deflection, the cross member bends at its narrow point under plastic component deformation. The present invention is therefore based on the problem of creating a guide device for a motor vehicle rigid axle which, independent of a stabilizer and / or a support strut preventing the rotation of the axle body, with good off-road mobility and small structural dimensions, has large longitudinal and transverse forces in only two articulation points on the vehicle body or frame can transmit.
Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die radführenden Längslenker der Lenkerebene werden zwischen den Anlenkstellen über ein Koppelgelenk gekoppelt .The problem is solved with the features of the main claim. The wheel-guiding trailing arms of the handlebar level are coupled between the articulation points via a coupling joint.
Das Koppelgelenk liegt beispielsweise zentral zwischen den aufbauseitigen Anlenkstellen. Zur Aufnahme großer Kräfte bei mindestens vier Freiheitsgraden ist es als Kugel- oder Kardangelenk ausgelegt. Ein translatorischer Freiheitsgrad des Koppelgelenks, der eine vertikale Verschiebbarkeit der Lenker gegeneinander im Millimeterbereich zuläßt, verhindert ein Verspannen oder Verwinden der Lenker.The coupling joint lies, for example, centrally between the articulation points on the body side. It is designed as a ball or universal joint to absorb large forces with at least four degrees of freedom. A translational degree of freedom of the coupling joint, which allows the handlebars to be displaced vertically relative to one another in the millimeter range, prevents the handlebars from being twisted or twisted.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform:Further details of the invention result from the subclaims not cited and the following description of a schematically represented embodiment:
Figur 1: Dreieckslenkergeführte Starrachse;Figure 1: wishbone-guided rigid axle;
Figur 2: Achsseitige Gelenkstelle zwischen einem Dreiecklenker und der Starrachse;Figure 2: Axle joint between a wishbone and the rigid axle;
Figur 3: Koppelstelle der Dreiecklenker.
Figur 1 zeigt schematisch eine lenkbare Starrachse. Die Achsführung übernehmen vier in zwei Ebenen (10, 40) angeordnete Längslenker (11, 12 und 42, 43), die den Starrachskörper (2) mit dem Fahrzeugaufbau (5) verbinden. Der Starrachskörper (2) stützt sich mittels Luftfederbälgen (3) am Fahrzeugaufbau (5) ab. An seinen freien Enden sind radtragende Achsschenkel (6) angeordnet. Letztere sind beispielsweise über die Spurstangenhebel (7) und eine Spurstange (8) miteinander gekoppelt.Figure 3: Coupling point of the wishbones. Figure 1 shows schematically a steerable rigid axle. Axle guidance is provided by four trailing arms (11, 12 and 42, 43) arranged in two levels (10, 40), which connect the rigid axle body (2) to the vehicle body (5). The rigid axle body (2) is supported on the vehicle body (5) by means of air bellows (3). Wheel-bearing steering knuckles (6) are arranged at its free ends. The latter are coupled to one another, for example, via the tie rod levers (7) and a tie rod (8).
In einer z.B. annähernd horizontalen Ebene (10), die in Figur 1 unterhalb der Achsmittellinie (9) liegt, befinden sich die Längslenker (11) und (12) . Jeder Längslenker (11, 12) ist im wesentlichen ein dreieckiges Bauteil, das in jeder Ecke ein Gelenk (31-35) trägt. Vorzugsweise sind die Längslenker (11, 12) aus Leichtmetall gefertigt. Das verringert die ungefederte Masse und verbessert somit die Fahrdynamik.In a e.g. The trailing arms (11) and (12) are located approximately horizontally (10), which lies in Figure 1 below the axis center line (9). Each trailing arm (11, 12) is essentially a triangular component that carries a joint (31-35) in each corner. The trailing arms (11, 12) are preferably made of light metal. This reduces the unsprung mass and thus improves driving dynamics.
Der einzelne Lenker kann z.B. ein Stabwerk, eine geblechte Konstruktion oder eine Kombination hieraus sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt jeder Lenker (11, 12) u.a. drei - je ein ebenes Dreieck bildende - Streben (13-15, 16-17) . Nach den Figuren 2 und 3 haben die Streben (13-15, 16-17) jeweils beispielhaft ein Rechteckprofil. Alternativ können z.B. auch hohle Rohrprofile oder Profile mit T-, H- oder V-Querschnitt verwendet werden.The individual handlebar can e.g. a framework, a sheet metal construction or a combination thereof. In the illustrated embodiment, each handlebar (11, 12) includes three - each forming a flat triangle - struts (13-15, 16-17). According to Figures 2 and 3, the struts (13-15, 16-17) each have a rectangular profile as an example. Alternatively, e.g. hollow tube profiles or profiles with a T, H or V cross section can also be used.
An dem Starrachskörper (2) sind kurze Kragarme (21) befestigt, an deren Enden sich die Gelenkstellen für die einzelnen Längslenker befinden. Die Gelenkmitten liegen in der Regel jeweils unter- oder oberhalb und vor oder hinter der Mittellinie der Starrachse. Die in Figur 1 unterhalb der Mittellinie liegenden elastischen Gelenke (31, 32) haben beispielsweise querliegende Schwenkachsen (49), vgl.
Figur 2. Sie bestehen - wie auch die Gelenke (33) und (34)Short cantilever arms (21) are attached to the rigid axle body (2), at the ends of which the articulation points for the individual trailing arms are located. The centers of the joints are usually below or above and in front of or behind the center line of the rigid axis. The elastic joints (31, 32) lying below the center line in FIG. 1 have, for example, transverse pivot axes (49), cf. Figure 2. They exist - like the joints (33) and (34)
- aus einem eine Gelenkkugel (23) tragenden- From a joint ball (23) bearing
Gelenkbolzen (22) . Letzterer ist über eine Seitenfläche an zwei von dem Starrachskörper (2) abstehenden Kragarmen (21) befestigt. Die Gelenkkugel (23) wird von einem an derHinge pin (22). The latter is attached via a side surface to two cantilever arms (21) projecting from the rigid axle body (2). The joint ball (23) is from one to the
Strebe (16) bzw. (17) angeordneten Gelenkauge (24) umfaßt.Brace (16) or (17) arranged hinge eye (24).
Im Zwischenraum zwischen der Innenkontur desIn the space between the inner contour of the
Gelenkauges (24) und der Gelenkkugel (23) sitzt beispielsweise ein einvulkanisiertes Gummielement (25) . DasA jointed-in rubber element (25) sits, for example, in the joint eye (24) and the joint ball (23). The
Gummielement (25) läßt um die Mittellinie (49) einenRubber element (25) around the center line (49)
Schwenkwinkel von ± 15° zu. Ferner läßt es um seine Hoch- und Querachse, letztere liegt parallel zur Fahr- zeuglängsachse, Schwenkwinkel von mehreren Winkelgraden zu, wobei der maximale Schwenkwinkel um die Querachse auch bis zu 30° betragen kann. Ein elastischer Querversatz entlang der Mittellinie (49) ist im Zehntelmillimeterbereich ebenfalls möglich. Die Gelenke (31-34) sind primärSwivel angle of ± 15 ° too. Furthermore, it allows swivel angles of several degrees about its vertical and transverse axes, the latter being parallel to the longitudinal axis of the vehicle, the maximum swivel angle about the transverse axis also being able to be up to 30 °. An elastic transverse offset along the center line (49) is also possible in the tenth of a millimeter range. The joints (31-34) are primary
Schwenkgelenke .Swivel joints.
Die Gelenkbolzen (22) der Gelenke (33) und (34) sind am Fahrzeugaufbau (5) befestigt.The hinge pins (22) of the joints (33) and (34) are attached to the vehicle body (5).
Die Längslenker (11, 12) überlappen sich im mittleren Bereich zwischen den Anlenkstellen (33) und (34) . Hierbei fluchten die Streben (15) und (18) . Die Strebe (15) endet in der Fahrzeugmitte mit einem Gelenkauge (29) , während die Strebe (18) dort in einem Gabelkopf (27) endet. Das mit einem elastischen Material ausgekleidete Gelenkauge (29) und der Gabelkopf (27) sind über einen mit einer Gelenkkugel (28) versehenen Gelenkbolzen (26) gekoppelt. Das derart gebildete Koppelgelenk (35) entspricht bezüglich seines Aufbaus weitgehend den Gelenken (31-34) . Allerdings ist seine Mittellinie annähernd parallel zur Fahrzeughochachse ausgerichtet und läßt längs der Mittellinie einen elastisch rückstellbaren Hub von ca. ± 1 mm zu .
In Figur 1 ist oberhalb der unteren Längslenker (11, 12) ein U-Stabilisator (41) schematisch dargestellt. Er liegt in einer zur Ebene (10) annähernd parallel ausgerichteten oberen Lenkerebene (40) . Der U-Stabilisator besteht aus zwei Längslenkern (42) und (43) , die über einen querliegenden Stab (44) oder ein vergleichbares Bauteil verbunden sind. Die Längslenker (42, 43) sind achsseitig beispielsweise über Kugelgelenke (36, 37) am Starrachskörper (2) gelagert, während sie sich aufbauseitig in Schwenkgelenken (38, 39) abstützen. Die die Kugelgelenke (36, 37) tragenden, nach oben gerichteten Kragarme (21) sind in der Regel länger als die nach unten gerichteten, die Gelenke (31, 32) tragenden Kragarme.The trailing arms (11, 12) overlap in the central area between the articulation points (33) and (34). The struts (15) and (18) are aligned here. The strut (15) ends in the center of the vehicle with an articulated eye (29), while the strut (18) ends there in a fork head (27). The joint eye (29) lined with an elastic material and the fork head (27) are coupled via a joint bolt (26) provided with a joint ball (28). The coupling joint (35) thus formed largely corresponds to the joints (31-34) in terms of its structure. However, its center line is aligned approximately parallel to the vertical axis of the vehicle and allows an elastically resettable stroke of approximately ± 1 mm along the center line. In Figure 1, a U-stabilizer (41) is shown schematically above the lower trailing arms (11, 12). It lies in an upper link plane (40) which is approximately parallel to the plane (10). The U stabilizer consists of two trailing arms (42) and (43), which are connected via a transverse bar (44) or a comparable component. The trailing arms (42, 43) are mounted on the axle side, for example via ball joints (36, 37) on the rigid axle body (2), while they are supported on the body side in swivel joints (38, 39). The cantilever arms (21) which support the ball joints (36, 37) are generally longer than the cantilever arms which bear the joints (31, 32) and are directed downward.
Die Längslenker (42, 43) sind vorzugsweise als annähernd ebene, torsionsweiche Platten ausgebildet, deren Vertikalausdehnung gegenüber der Querausdehnung wesentlich größer ist. Durch diese Formgestaltung sind sie in Fahrzeuglängsrichtung steif und in Fahrzeugquerrichtung biegeweich.The trailing arms (42, 43) are preferably designed as approximately flat, torsionally soft plates, the vertical dimension of which is significantly greater than the transverse dimension. This design means that they are stiff in the longitudinal direction of the vehicle and flexible in the transverse direction of the vehicle.
Je nach Ausführungsart der Starrachse können die Lenkerebenen (10) und (40) auch vertauscht werden, so daß beispielsweise der Stabilisator (41) unterhalb der Längslenker (11, 12) liegt.Depending on the design of the rigid axle, the handlebar planes (10) and (40) can also be interchanged, so that, for example, the stabilizer (41) lies below the trailing arms (11, 12).
Die die Starrachse führenden unteren Längslenker (11, 12) übertragen über die Streben (13) und (16) die Längskräfte vom Starrachskörper (2) auf den Fahrzeugaufbau (5) bzw. den Fahrzeugrahmen. Die auf die Starrachse einwirkenden Seitenkräfte werden in den Streben (14) und (17) als gegenläufige Stützkräfte in das zentrale Koppelgelenk (35) eingeleitet und als Reaktionskräfte über die Streben (15) und (18) am Fahrzeugaufbau (5) abgestützt.The lower trailing arms (11, 12) guiding the rigid axle transmit the longitudinal forces from the rigid axle body (2) to the vehicle body (5) or the vehicle frame via the struts (13) and (16). The lateral forces acting on the rigid axle are introduced into the struts (14) and (17) as opposing supporting forces in the central coupling joint (35) and are supported as reaction forces via the struts (15) and (18) on the vehicle body (5).
Bei einem gleichseitigen Ein- und Ausfedern der Räder (1) pendeln die Längslenker (11, 12) gleichsinnig nebeneinander
auf und ab. Am Koppelgelenk (35) treten keineWhen the wheels (1) rebound and rebound on the same side, the trailing arms (11, 12) swing in the same direction next to each other back and forth. None occur at the coupling joint (35)
Relativbewegungen zwischen den Längslenkern (11, 12) auf.Relative movements between the trailing arms (11, 12).
Federn die Räder (1) wechselseitig ein, verwinden sich die Längslenker (11, 12) wegen der Schrägstellung des Starrachskörpers . Der Längslenker der ausfedernden Achsseite schwenkt nach unten und der Längsträger der einfedernden Seite nach oben. Dadurch verdreht sich im Koppelgelenk (35) das Gelenkauge (29) und der Gabelkopf (27) in Fahrzeugquerrichtung gegeneinander. Gleichzeitig vergrößert sich der kürzeste Abstand des Koppelgelenkes (35) gegenüber einer zwischen den Gelenksteilen (31) und (32) gedachten Verbindungslinie, wodurch die Streben (15) und (18) einen stumpfen Winkel einschließen. Am Koppelgelenk (35) greifen somit in Fahrzeugquerrichtung Zugkräfte an. Da zudem die achsseitigen Gelenke (31, 32) primär achsparallele Schwenkgelenke sind, werden sie bei einer Schrägstellung des Starrachskörpers (2) jeweils um die Verbindungslinie (31, 33) bzw. (32, 34) geringfügig verschwenkt. Folglich verlagern sich im Koppelgelenk (35) das Gelenkauge (29) und der Gabelkopf (27) im Rahmen der elastischen Gelenknachgiebigkeit in z-Richtung relativ zueinander.If the wheels (1) compress each other, the trailing arms (11, 12) twist due to the inclined position of the rigid axle beam. The trailing arm of the rebounding axle side swings down and the longitudinal member of the rebounding side upwards. As a result, in the coupling joint (35), the joint eye (29) and the fork head (27) rotate in the transverse direction of the vehicle. At the same time, the shortest distance between the coupling joint (35) increases compared to a connecting line between the joint parts (31) and (32), as a result of which the struts (15) and (18) enclose an obtuse angle. Thus, tensile forces act on the coupling joint (35) in the transverse direction of the vehicle. In addition, since the axis-side joints (31, 32) are primarily axis-parallel swivel joints, they are pivoted slightly around the connecting line (31, 33) or (32, 34) when the rigid axle body (2) is inclined. Consequently, in the coupling joint (35), the joint eye (29) and the fork head (27) are displaced relative to one another within the framework of the elastic joint compliance.
Da der Schwerpunkt der Längslenker (11, 12) nicht auf der Verbindungslinie zwischen den Gelenken (31, 33) bzw. (32, 34) liegt, sondern in Richtung Achsmitte versetzt ist, besteht beim Fahren auf einer welligen Fahrbahn die Gefahr, daß die Längslenker (11, 12) um die Verbindungslinien (31, 33) bzw. (32, 34) mit kleiner Amplitude auf- und abpendeln. Um dieses Schwingverhalten zu dämpfen kann der Gabelkopf (27) oder das Gelenkauge (29) in z-Richtung am Fahrzeugaufbau abgestützt werden. Dazu wird beispielsweise der Gabelträger über einen Stab an einer Anlenksteile (51) , vgl. Figur 1, angelenkt. Genausogut kann der Gabelkopf (27) an seiner Ober- und Unterseite gabelartig elastisch umgriffen werden, wobei der Umgriff am Fahrzeugaufbau befestigt ist.
Alternativ hierzu können die Längslenker (11, 12) gegeneinander verspannt werden. Dazu können zwischen dem Gabelkopf (27) und dem Gelenkauge (29) einzelne Tellerfedern, Tellerfederstapel oder Tellerfederpakete eingebaut werden. Die Federn halten die Längslenker (11, 12) durch die Verspannung in einer Ebene. Eine vergleichbare Wirkung zeigt eine, entlang den Streben (15) und (18) , geführte Blattfeder oder Blattfederkombination.
Since the center of gravity of the trailing arm (11, 12) is not on the connecting line between the joints (31, 33) or (32, 34), but is offset towards the center of the axle, there is a risk that the Swing the trailing arms (11, 12) up and down around the connecting lines (31, 33) or (32, 34) with a small amplitude. To dampen this vibration behavior, the fork head (27) or the joint eye (29) can be supported in the z direction on the vehicle body. For this purpose, the fork carriage, for example, is attached to a hinge part (51) via a rod, cf. Figure 1, articulated. The fork head (27) can just as well be gripped elastically on its upper and lower sides, the gripping being fastened to the vehicle body. Alternatively, the trailing arms (11, 12) can be braced against each other. For this purpose, individual disc springs, stack of disc springs or disc spring assemblies can be installed between the fork head (27) and the joint eye (29). The springs hold the trailing arms (11, 12) in one plane due to the bracing. A leaf spring or leaf spring combination guided along the struts (15) and (18) has a comparable effect.
BezugszeichenlisteReference list
Räder Starrachskörper Luftfedern, BälgeWheels rigid axle body air springs, bellows
Fahrzeugaufbau Achsschenkel Spurstangenhebel Spurstangen AchsenmittellinieVehicle body steering knuckle Tie rod arm Tie rods Axle center line
untere Lenkerebene , 12 Längslenker , 14, 15 Streben von (11) , 17, 18 Streben von (12)lower link level, 12 trailing links, 14, 15 struts from (11), 17, 18 struts from (12)
Kragarme Gelenkbolzen Gelenkkugel an (22) Gelenkauge an (16, 17) GummielernentCantilevered hinge pin Hinge ball on (22) Hinge eye on (16, 17) Rubber element
Gelenkbolzen Gabelkopf an (17, 18) Gelenkkugel an (26) Gelenkauge an (15, 17)Swivel pin clevis on (17, 18) Swivel ball on (26) Swivel eye on (15, 17)
, 32 Gelenke, achsseitig , 34 Anlenkstellen am Fahrzeugaufbau Koppelgelenk , 37 Stabilisatorgelenke, achsseitig , 39 Stabilisatoranlenkstellen an (5)
40 obere Lenkerebene, 32 joints, on the axle side, 34 articulation points on the vehicle body coupling joint, 37 stabilizer articulations, on the axle side, 39 stabilizer articulation points on (5) 40 upper handlebar level
41 U-Stabilisator41 U stabilizer
42 , 43 Längslenker42, 43 trailing arms
44 Querstab44 crossbar
49 Schwenkachse der (31-43; 36-39)49 swivel axis of (31-43; 36-39)
51 Zentrale Anlenkstelle an (5)
51 Central articulation point at (5)