WO2008098730A1 - Achse eines zweispurigen fahrzeugs mit einem torsionsweichen verbundlenker - Google Patents

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torsion
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PCT/EP2008/001039
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Axel Pauly
Roland Schmidt
Hans-Joachim Faulstroh
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a compound axle of a two-lane vehicle with the so-called.
  • Carrier for the two wheels leading, extending substantially in the vehicle longitudinal direction and ultimately hinged to the vehicle body longitudinal arms formed bendable soft in the vehicle transverse direction and / or elastically supported in the transverse direction are, further connected to one of the two wheel carriers, substantially rigid and torsionally at least partially torsion and thus forming a transverse direction in the vehicle transverse torsion beam forming the said longitudinal arms connect via a torsionally stiff at least with respect to the vehicle transverse axis compound, so that in the side view, the torsion axis of the torsion beam and the longitudinal arms with respect to the wheel center lie on opposite sides, and further with an ultimately supported between the torsion beam or a wheel carrier and the vehicle body side enkraft- guide member, and associated with the wheels of the axle and between this and the vehicle body clamped suspension springs.
  • the two-lane motor vehicles are assigned either to the type of the independent wheel suspensions, or those of the twist beam axles or the rigid axles.
  • various possibilities of wheel guidance are known (such as. Linear guide, pendulum axles, semi-trailing arm, Doppelquerlenkerachsen, trailing arm axles, Doppellutzslenkerachsen, strut axles, etc.).
  • the kinematics of the wheel steering of the left and right wheels is independent of each other.
  • Each side of the vehicle forms an independent system from the point of view of wheel guidance.
  • the wheel position is known only as a function of the jounce state or rebound state of the wheel relative to the vehicle body. Information about the position, for example the roll angle, of the vehicle body relative to the roadway does not exist.
  • These axes are commonly referred to in the literature as compound axes. Known and widely used are first so-called.
  • Twist-beam axles which combine the properties of each guided on a trailing arm wheels when stroking in about with the properties of a trailing arm when rolling without their main disadvantage of pronounced support under lateral acceleration. These properties are achieved constructively in a known manner by a torsionally soft but rigid connection between the right-hand and the left-hand trailing arm.
  • Each side of the vehicle or the two wheels is / are influenced in this way by the jounce state of the other side, so that information about the position of the vehicle relative to the roadway in the axle system is present.
  • the two wheels of an axle are rigidly connected to each other at least in terms of lane, toe-in and camber.
  • the rigid axles are usually by means of suitable handlebars or under Use of spring elements with guiding function against the Fzg. -Avembau supported, so that essentially only one stroke movement and a rolling motion are possible.
  • a rotational degree of freedom about a horizontal axis transverse to the vehicle is provided on the rigid axle in order to avoid kinematic overdetermination.
  • This degree of freedom can be achieved, for example, via a corresponding bearing (for example on the front axle of the Bugatti 59 or the rear axle Mercedes-Benz W154 / 163) or by means of a torsionally soft profile (eg rear axle of the Citroen 11/15 CV or the Audi 80/100 ). In this way, the two axial sides during compression and rebound different rotational movements around the vehicle. -Querachse perform.
  • transverse movement of the wheels relative to one another was provided so that the wheels were guided individually in the transverse direction.
  • the independent wheel suspensions essentially have the following disadvantages: When the vehicle rolls over when cornering unfavorable camber angle of the wheels to the road, so that the maximum transverse acceleration possible in principle from the tire is not achieved. By appropriate kinematic training, the fall behavior while cornering may indeed be improved, but limits are set here by the fall sensitivity of the tires at high payload and high driving speed. In addition to this drawback, there is a tendency in many designs for so-called chocking, that is, the axle, when cornering, provides a resultant vertical reaction force from the tire side forces, resulting in unfavorable rebound.
  • the object of the present invention is to provide a wheel guide type, i. a composite axle according to the preamble of claim 1, show that the / meets the requirements of the Rad Equipmentseigenschaften and the vibration isolation better than the known axle systems briefly described above. In this case, the space requirement should be kept low.
  • said geometric ratio namely the ratio of said horizontal distances to one another, should be chosen as indicated, i. It is in particular the composite handlebar to design accordingly.
  • Such achievable camber angle function now has a significant improvement in the cornering behavior of the wheels or of their tires result. When stroking, however, there is no appreciable change in the wheel camber angle.
  • the ratio between a change in the camber and this change triggering roll angle is thus equal to the said ratio of the horizontal distances between the torsion axis of the torsion beam and the wheel center on the one hand and between the body-side pivot point of said longitudinal arm and the wheel center on the other. (These mentioned distance measures are marked in the later explained figure 1 with the letters "b" and "a”). Particularly effective in view of this intended so-called. Radsturzwinkel function is the location of the so-called. Twisted beam, ie the rigid connection between the wheels on the two Fzg.
  • a preferred embodiment is characterized in that the two wheel carriers in each case by a substantially pivotable in vehicle transverse direction pivot axis, but substantially sturzsteif, vorspursteif and transverse stiffness are mounted on the beam and that each wheel next to said arm another ultimately supported on the vehicle body trailing arm is assigned, viewed in the vertical direction with respect to the Radstoffmays on the Longitudinal arm opposite side attacks on the wheel.
  • This is an understeering 20kraftlenken achievable.
  • FIG. 1 shows a side view of a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows this first example in a view from the rear on the left rear wheel
  • FIG. 3 shows a first example in a top view of the left rear wheel
  • FIG. 4 shows a second embodiment in a rear view (analogous to FIG. 2 shows a third embodiment in rear view (analogous to FIG. 2)
  • FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment in side view (analogous to FIG. 1)
  • FIG fourth example in top view of the left rear wheel Figure 9 a fifth embodiment in side view (analog Fig.1) Fig.10 this fifth example in top view of the left rear wheel Figure 11 shows a sixth embodiment in side view (analogous to FIG. 1) Fig.12 the sixth example in top view of the two wheels
  • This in the vertical direction V below the wheel center M with the Radley 1 connected longitudinal arm 3 is rigid in the vertical direction V and preferably executed flexurally in Fzg.-transverse direction Q. It essentially transmits forces in the longitudinal direction L.
  • this longitudinal arm 3 can also be referred to as a so-called sword-link known to the person skilled in the art.
  • the longitudinal arm 3 may preferably be elastically supported in the articulation point or joint 4 in the transverse direction Q.
  • a so-called composite beam 6 extending in the transverse direction Q is provided which connects the two wheel carriers 1 of the axle to one another.
  • This composite link 6 is viewed in the horizontal plane (see Figures 3, 8, 10, 12) formed substantially U-shaped, wherein the two legs 6a are connected to the wheel carriers 1 and wherein on each leg 6a said longitudinal arm 3 via an at least with respect to the Fzg.-transverse direction Q torsionally rigid connection connects.
  • the angle which the leg 6a encloses with the longitudinal arm 3 is thus always and in particular also not changeable with relative movements of the wheel carrier 1 relative to the vehicle body 5.
  • the torsion beam 6 is substantially rigid and at least partially torsionally soft, such that it describes or forms a in the vehicle transverse direction Q extending torsion axis 6c.
  • the profile or the cross section 6d of the two legs 6a connecting portion 6b of the torsion beam 6 is shown, which - as can be seen - in itself has a torsional softness while bending stiffness.
  • the composite link 6 can also be designed to be divided in vehicle transverse direction Q, these two parts then being connected to one another via a suitable joint or bearing (not shown) ).
  • the wheel carrier 1 is pivoted in the vertical direction V below the wheel center M on the leg 6a of the torsion beam 6 or on the longitudinal arm 1 about a substantially in Fzg. -Querraum Q extending pivot axis 7a, in a correspondingly shaped joint 7.
  • a lug of the leg 6a is mounted between a hinge bushing T on the left-hand side in these figures and a right-hand hinge bushing 7 "of the wheel carrier 1.
  • connection between the limb 6a and the longitudinal arm 3 is torsionally rigid with respect to the transverse direction Q, it is irrelevant whether the wheel carrier 1 is pivotally connected in this joint 7 with the legs 6a of the torsion beam 6 and / or with the longitudinal arm 3 about the transverse direction Q.
  • each wheel carrier 1 is articulated not only by the already mentioned lower longitudinal arm 3 but additionally by an upper, ie above the center of the wheel M, on the wheel carrier 1 and viewed in the longitudinal direction L with respect to the center point M located on the same side and extending in the same direction as the longitudinal arm 3 extending trailing arm 8 substantially.
  • the lower, rigid in the vertical direction V and preferably transversely soft in the transverse direction Q 3 longitudinal arm 3 transmits substantially forces in the longitudinal direction L and decreases
  • the resulting from a twist of the composite link 6 at different compression states of the left and right wheel 2 reaction
  • the lower longitudinal arm 3 and the upper trailing arm 8 transmit the forces acting between the Fzg. -Avembau 5 and the associated wheel 2 longitudinal forces, ie mainly the driving forces and the braking forces; In addition, they take on a brake torque applied to the wheel and in the case of arranged on the wheel carrier 1 gearbox or drive motor and its reaction torque.
  • the position of the longitudinal arm 3 and trailing arm 8 to each other determines the known to those skilled Anfahmickaus Dermats, and the brake pad compensation, which can be set as usual in independent suspension.
  • Said joint-bearing 7 between the torsion beam 6 and the wheel 1 is executed sturzsteif, vorspursteif and transverse stiffness, so that the camber, the toe and the gauge of the wheels 2 of the axle are controlled by the torsion beam 6.
  • the lateral forces between the road S and the wheel 2 are also transmitted to the composite link 6 and from this via a suitable so-called.
  • Panhard rod 9 can also be known to the expert Watt rod or a leadership with function equipped suspension element as so-called Sokraft- support member (also reference numeral 9) between the torsion beam 7 or one of the wheel 1 on the one hand and the Fzg. -Avembau 5 on the other hand act.
  • a proportion of the transmitted between the road S and the wheels 2 of the axle lateral force can also be transmitted via the longitudinal arms 3 and the joints 4 to Fzg. -Avembau 5.
  • the longitudinal arm 3 must "dodge" in the vehicle-transverse direction Q, which is possible because of its bending softness (or elastic support in the transverse direction Q) and consequently results in a change of the camber the wheel 2 is slightly rotated about its center M.
  • the sense of twist or the twisting direction that is, the fact whether the longitudinal arm 3 in the illustration of Figure 2 viewed in the transverse direction Q "evades” to the left or to the right, is thereby articulated by the articulated to the vehicle body 5 Panhard rod 9 (or in general by the side force
  • the design is such that in the illustration of Fig.
  • the longitudinal arm 3 deviates slightly to the left in the transverse direction Q and thus the wheel 2 slightly clockwise (and thus in the opposite direction to the structure 5) Its center M is pivoted
  • the other, not shown in Fig. 2 right wheel is pivoted about the rigid composite beam 6 in the same way, ie this is a to the left wheel 2 parallel camber angle change.
  • This camber angle change described so far leads to a significant improvement in the cornering behavior of the tires of the wheels 2. It is - as already mentioned - the change of the camber of the camber in design position or construction situation.
  • the amount of this induced by the rolling motion of the structure 5 change of camber is related to the roll angle of the structure as the ratio of the distance a to the distance b, where the distance a is the horizontal distance between the wheel center M and the front body side bearing here or Joint 4 of the longitudinal arm 3 (as its body-side pivot point) represents and the distance b the horizontal, ie to the road S parallel distance between the wheel center M and the torsion axis 6c of the composite link 6 corresponds.
  • desired camber angle changes are achieved when the ratio b / a (b to a or b: a) is substantially greater than 0.25, i. the range b should not be less than a quarter of the range a.
  • the two wheel carriers 2 of the axle are mounted on the torsion beam 6 about a pivot axis 7a extending essentially in the transverse direction Q, which in the illustration according to FIGS.
  • the torsion beam 6 permitting a rotational movement between its left and right sides (in FIGS Illustrations according to Figures 2-5, 7, 8, 10, 12), in order to allow opposing spring movements of the wheels relative to the vehicle body 5.
  • This degree of freedom of rotation may preferably via a torsionally soft, but rigid profile 6d, as shown for example in the figures or in the first case, ie without said bearing, the torsional rigidity can be equal be used for roll stabilization, so that, if necessary, no separate, known to those skilled anti-roll bar is required.
  • an independent wheel carrier 1 which has at least one degree of freedom relative to the torsion beam 6, which essentially pivotal movement of the wheel carrier 2 about the pivot axis 7a forward or backward, ie in the Figures 1, 6, 9 allows counterclockwise or clockwise, a desired Wank steering of the wheels 2 is achievable, ie, a change of the toe (or toe) depending on the roll angle of Fzg. -conombaus 5.
  • This angle a is decisive for the kinematic roll steering, since it together with the sum of the distances a and b, ie with the distance (a + b), the steering angle of the torsion beam 6 and thus the wheels 2 relative to the structure 5 at unequal deflection the wheels 2 determines.
  • runs in side view the Connecting line between the torsion axis 6c of the torsion beam 6 and the support point or joint 4 of the longitudinal arm 3 on the vehicle body 5 in the direction of travel F considered falling, ie the road S out.
  • FIG. 5 shows that the left-side joint bushing T can certainly be provided on the left-hand side of the wheel center plane spanned by the longitudinal axis L and the vertical axis V, whereas this left-side joint bushing 7 'in the embodiments according to FIGS. 7 as well as the right-hand hinge socket 7 "is located on the right side of said wheel center plane. If, in the embodiment according to FIG.
  • each of the two wheel carrier 1 of the axle is in each case with a tensile forces and compression forces transmitting wishbone 9 ', which is supported with its other end on Fzg.- structure 5, guided in the vehicle transverse direction Q.
  • each of these wishbone 9 ' acts as a named lateral force guide member.
  • the torsion beam 6 is made in one piece together with the two adjoining its legs 6a longitudinal arms 3 and, for example, formed from a tube.
  • a lightweight material such as a suitable aluminum alloy.
  • the leg 6a interconnecting portion 6b may be formed to produce the desired Torsionsweichheit to a crescent-shaped profile / cross section 6d. This ensures that the torsion axis 6c is well outside the center of the profile, which has a favorable effect on the weight and thus on the wheel-related unsprung mass.
  • the receptacle for the joint 7 can be welded to said tube.
  • FIGS. 11, 12 Shown in FIGS. 11, 12 is a simplified embodiment in which the possibility is omitted of the wheels 2 in the vehicle longitudinal direction L to lead independently of each other.
  • Wheel carrier 1 is not an independent component, but are integrally molded in the torsion beam 6 or in the longitudinal arm 3, the latter is further connected via a torsionally rigid at least with respect to the vehicle transverse axis connection with the leg 6a of the torsion beam 6.
  • An upper trailing arm as in the embodiments described above (local reference numeral 8) is no longer required here.
  • the roll angle of the structure is not transmitted to the wheels when rolling the structure, and secondly, a significant camber angle component relative to the roadway is preferably generated against the direction of the roll angle of the structure.
  • This change in the camber angle relative to the road surface is the same size and the same direction on both wheels and improves the lateral guidance of the tires.
  • Rolling center are provided, whereby the articulation is improved and in the case of a so-called.
  • Active roll stabilization in which, as is known in a divided anti-roll bar an actuator is present, which can rotate the two stabilizer halves against each other, the actuator is relieved.
  • the wheels can spring independently of each other in the longitudinal direction without a steering angle is generated.
  • this can advantageously take over the leadership function of the upper trailing arm or can be connected at least in a favorable manner to the upper trailing arm or to the lower longitudinal arms.
  • FIG. 6b shows the leg 6a connecting portion of FIG. 6.
  • V vertical direction of the vehicle a horizontal distance between 4 and M (in side view) b horizontal distance between 6c and M (in side view) a angle between the connecting line between 6c and 4 and the horizontal

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundachse eines zweispurigen Fahrzeugs mit die Radträger führenden, sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckenden und am Aufbau angelenkten Längsarmen, die in Querrichtung biegeweich ausgebildet sind, ferner mit einem mit den beiden Radträgern verbundenen, biegesteifen und zumindest abschnittsweise torsionsweichen und somit eine sich in Fahrzeug-Querrichtung erstreckende Torsionsachse bildenden Verbundlenker, an den sich die besagten Längsarme über eine zumindest bezüglich der Querachse drehsteife Verbindung anschließen, so dass in der Seitenansicht die Torsionsachse des Verbundlenkers und die Längsarme bezüglich des Rad-Mittelpunktes auf gegenüberliegenden Seiten liegen, und mit einem letztlich zwischen dem Verbundlenker und dem Aufbau abgestützten Seitenkraft-Führungsorgan, sowie mit den Rädern der Achse zugeordneten und zwischen dieser und dem Aufbau eingespannten Tragfedern. Dabei ist der Verbundlenker in der Horizontalebene im wesentlichen U-förmig ausgebildet und weist solchermaßen ausgebildete und unterhalb der horizontalen Radmittenebene mit den Radträgern verbundene Schenkel auf, dass in der Seitenansicht das Verhältnis des horizontalen Abstandes zwischen der Torsionsachse und dem Rad-Mittelpunkt zum horizontalen Abstand zwischen dem aufbauseitigen Anlenkpunkt des Längsarmes und dem Rad-Mittelpunkt im größer als 0,25 ist.

Description

Achse eines zweispurigen Fahrzeugs mit einem torsionsweichen Verbundlenker
Die Erfindung betrifft eine Verbundachse eines zweispurigen Fahrzeugs mit die sog. Radträger für die beiden Räder führenden, sich im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckenden und letztlich am Fahrzeug-Aufbau angelenkten Längsarmen, die in Fahrzeug-Querrichtung biegeweich ausgebildet und/oder in Querrichtung elastisch abgestützt sind, ferner mit einem mit den beiden Radträgern verbundenen, im wesentlichen biegesteifen und zumindest abschnittsweise torsionsweichen und somit eine sich in Fahrzeug-Querrichtung erstreckende Torsionsachse bildenden Verbundlenker, an den sich die besagten Längsarme über eine zumindest bezüglich der Fahrzeug-Querachse drehsteife Verbindung anschließen, so dass in der Seitenansicht die Torsionsachse des Verbundlenkers und die Längsarme bezüglich des Radmittelpunktes auf einander gegenüberliegenden Seiten liegen, und weiterhin mit einem letztlich zwischen dem Verbundlenker oder einem Radträger und dem Fahrzeug-Aufbau abgestützten Seitenkraft- Führungsorgan, sowie mit den Rädern der Achse zugeordneten und zwischen dieser und dem Fahrzeug-Aufbau eingespannten Tragfedern.
Die an zweispurigen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, üblichen Achs-Anordnungen, insbesondere an der Hinterachse, sind entweder dem Typus der Einzelradaufhängungen, oder dem der Verbundlenkerachsen oder der Starrachsen zuzuordnen. Bei den Einzelradaufhängungen sind diverse Möglichkeiten der Radführung bekannt (so bspw. Linearführung, Pendelachsen, Schräglenkerachsen, Doppelquerlenkerachsen, Längslenkerachsen, Doppellängslenkerachsen, Federbeinachsen, etc.). Bei diesen Achsen ist die Kinematik der Radführung des linken und rechten Rades unabhängig von einander. Die Federbewegung der beiden Räder relativ zum Fahrzeug-Aufbau (= Karosserie) findet daher kinematisch unabhängig voneinander statt. Jede Fahrzeug-Seite bildet vom Standpunkt der Radführung her ein unabhängiges System. In diesem System ist die Radstellung nur als Funktion des Einfeder-Zustandes bzw. Ausfeder- Zustandes des Rades relativ zum Fahrzeug-Aufbau bekannt. Eine Information über die Stellung, bspw. den Wankwinkel, des Fahrzeug-Aufbaus relativ zur Fahrbahn ist nicht vorhanden.
Daneben sind Achskonzepte bekannt, bei denen eine kinematische Koppelung zwischen den Rädern der beiden Fahrzeug-Seiten besteht, um beim Hüben (= auf der linken und der rechten Fahrzeug-Seite erfolgt die gleiche Einfederbewegung bzw. Ausfederbewegung der Räder gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau) andere kinematische Radführungseigenschaften zu erzielen als beim Wanken (= Neigung des Fahrzeug-Aufbaus um die Fzg.- Längsachse und somit unterschiedliche Einfederbewegung bzw. Ausfederbewegung der beiden Räder gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau). Diese Achsen werden in der Literatur üblicherweise als Verbundachsen bezeichnet. Bekannt und weit verbreitet sind zunächst die sog. Verbundlenkerachsen, welche die Eigenschaften der an je einem Längslenker geführten Räder beim Hüben in etwa mit den Eigenschaften einer Schräglenkerachse beim Wanken ohne deren Hauptnachteil des ausgeprägten Aufstützens unter Querbeschleunigung vereinen. Diese Eigenschaften werden konstruktiv in bekannter Weise durch eine torsionsweiche jedoch biegesteife Verbindung zwischen dem rechtsseitigen und dem linksseitigen Längslenker erreicht. Jede Fahrzeug-Seite bzw. die beiden Räder wird/werden auf diese Weise vom Einfederungszustand der anderen Seite beeinflusst, womit eine Information über die Lage des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn im Achs- System vorhanden ist.
Bei den (nicht gelenkten) Starrachsen sind die beiden Räder einer Achse zumindest bezüglich Spur, Vorspur und Sturz starr miteinander verbunden. Die Starrachsen werden in der Regel mittels geeigneten Lenkern oder unter Verwendung von Federelementen mit Führungsfunktion gegenüber dem Fzg. -Aufbau abgestützt, so dass im Wesentlichen nur eine Hubbewegung und eine Wankbewegung möglich sind. Bei einigen Varianten ist an der Starrachse ein Rotationsfreiheitsgrad um eine horizontale Achse quer zum Fahrzeug vorgesehen, um kinematische Überbestimmtheit zu vermeiden. Dieser Freiheitsgrad kann bspw. über eine entsprechende Lagerung (bspw. bei der Vorderachse des Bugatti 59 oder der Hinterachse Mercedes-Benz W154/163) oder mittels eines torsionsweichen Profils erreicht werden (z.B. Hinterachse des Citroen 11/15 CV oder des Audi 80/100). Auf diese Weise können die beiden Achsseiten beim Einfedern und Ausfedern verschiedene Drehbewegungen um die Fzg. -Querachse durchführen. Bei einer im Rover P4 ausgeführten Variante war zusätzlich zum genannten Rotations-Freiheits- grad eine Querbewegung der Räder zueinander vorgesehen, so dass die Räder in Querrichtung einzeln geführt wurden.
Die Einzelradaufhängungen besitzen im Wesentlichen die folgenden Nachteile: Beim Wanken des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt ergeben sich ungünstige Sturzwinkel der Räder zur Fahrbahn, so dass die prinzipiell vom Reifen her mögliche maximale Querbeschleunigung nicht erreicht wird. Durch eine entsprechende kinematische Ausbildung kann das Sturzverhalten bei Kurvenfahrt zwar verbessert werden, jedoch sind hier Grenzen gesetzt durch die Sturzempfindlichkeit der Reifen bei hoher Zuladung und hoher Fahr-Geschwindigkeit. Zusätzlich zu diesem Nachteil besteht bei vielen Ausführungen die Tendenz zum so genannten Aufstützen, d.h. dass die Achse bei Kurvenfahrt eine resultierende vertikale Reaktionskraft aus den Reifenseitenkräften bildet, die zu einem ungünstigen Ausfedern führt. Des Weiteren ergibt sich bei einer Rollzentrumslage oberhalb (entsprechendes gilt für unterhalb) der Fahrbahnebene zwangsweise eine Querbewegung der Radaufstandspunkte beim Einfedern und Ausfedern der Räder. Diese Querbewegung erzeugt Schräglaufwinkel und damit Reifenseitenkräfte, die den Kurs des Fahrzeugs stören und beim Anfahren zum frühzeitigen Durchdrehen der Räder führen können. Die Verbundachsen versuchen, durch die kinematische Verbindung beider Seiten diese Nachteile zu verringern, indem eine andere Kinematik beim Hüben als beim Wanken des Fahrzeug-Aufbaus gegenüber den Fzg.- Rädern erreicht wird. Der Aufwand und der Raumbedarf sind jedoch erheblich. Dabei ermöglicht es eine Verbundlenkerachse, auf kostengünstige und raumsparende Art einige dieser Nachteile zu eliminieren. So bleibt die Änderung des Sturzwinkels beim Hüben auf sekundäre Einflüsse beschränkt. Wie bei den Verbund-Einzelradaufhängungen ist es jedoch möglich, einen Teil des Wankwinkels des Aufbaus beim Radsturz zu kompensieren. Schließlich ist im DE-Buch von Dr. Wolfgang Matschinsky mit dem Titel „Radführungen der Straßenfahrzeuge; Kinematik, Elasto-Kinematik und Konstruktion", 2.Auflage, auf Seite 386 als Bild 14.4 die Hinterachse des Mercedes-Benz-Rennwagens W125 dargestellt, die als nächstkommender Stand der Technik betrachtet wird und daher zur Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 herangezogen ist.
Ausgehend von diesem sowie generell vom geschilderten Stand der Technik besteht das Ziel bzw. die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Radführungstypus, d.h. eine Verbundachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , aufzuzeigen, der/die die Anforderungen an die Radführungseigenschaften und an die Schwingungsisolierung besser erfüllt als die bekannten, oben kurz beschriebenen Achssysteme. Dabei soll auch der Bauraumbedarf gering gehalten werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Verbundachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundlenker in der Horizontalebene betrachtet im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und solchermaßen ausgebildete und unterhalb der horizontalen Radmittenebene mit den Radträgern verbundene Schenkel, an die sich die besagten Längsarme anschließen, aufweist, dass in der Seitenansicht das Verhältnis des horizontalen Abstandes zwischen der genannten Torsionsachse und dem Radmittelpunkt zum horizontalen Abstand zwischen dem aufbauseiti- gen Anlenkpunkt des Längsarmes und dem Radmittelpunkt im wesentlichen größer als 0,25 ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Es wurde erkannt, dass der an sich grundsätzlich bekannte Verbundlenker eine kinematische Sturzfunktion übernehmen, d.h. bei einer Wankbewegung des Fzg. -Aufbaus die Räder in eine geänderte Sturzposition verlagern kann. Dadurch, dass dieser Verbundlenker an die Vertikalbewegung sowohl beider Räder als auch über das genannte Seitenkraft-Abstützorgan direkt oder indirekt an diejenige des Fzg. -Aufbaus angekoppelt ist, kann die vorgeschlagene Achs-Kinematik im Gegensatz zu konventionellen Einzelradaufhängungen zwischen Hüben und Wanken des Fzg.-Aufbaus unterscheiden. Diese hier sog. kinematische Radsturzwinkel-Funktion führt beim Wanken des Fzg.-Aufbaus, bspw. unter Querbeschleunigung, d.h. bei schnellerer Kurvenfahrt, zu einer identischen, parallelen Sturzwinkel-Änderung an beiden Rädern, vorzugsweise in gegensinniger Richtung zum Wankwinkel des Aufbaus. Damit dies in nennenswertem Ausmaß erfolgt, ist das genannte geometrische Verhältnis, nämlich das Verhältnis der genannten horizontalen Abstände zueinander, wie angegeben zu wählen, d.h. es ist insbesondere der Verbundlenker dementsprechend zu gestalten. Eine solchermaßen erzielbare Radsturzwinkel-Funktion hat nun eine deutliche Verbesserung des Seitenführungsverhaltens der Räder bzw. von deren Reifen zur Folge. Beim Hüben hingegen stellt sich keine nennenswerte Änderung der Rad-Sturzwinkel ein.
Wenn hier von einer Änderung des Radsturzes gesprochen wird, so ist hiermit die Änderung des Sturzwinkels gegenüber dem Radsturz in Konstruktionslage bzw. Auslegungslage gemeint. Dabei wurde erkannt, dass das Verhältnis zwischen dem Betrag einer durch die Wankbewegung des Fzg.- Aufbaus induzierten Änderung des Radsturzes und dem Betrag des Wankwinkels des Fzg.-Aufbaus (gegenüber der Horizontalen) dem Verhält- nis zwischen dem horizontalen Abstand der genannten Torsionsachse des Verbundlenkers vom Radmittelpunkt und dem horizontalen Abstand zwischen dem aufbauseitigen Anlenkpunkt des besagten Längsarmes und dem Radmittelpunkt entspricht. Das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Änderung des Radsturzes und dem diese Änderung auslösenden Wankwinkel ist also gleich dem genannten Verhältnis der Horizontalabstände zwischen der Torsionsachse des Verbundlenkers und dem Radmittelpunkt einerseits und zwischen dem aufbauseitigen Anlenkpunkt des genannten Längsarmes und dem Radmittelpunkt andererseits. (Diese genannten Abstandsmaße sind in der an späterer Stelle erläuterten Figur 1 mit den Buchstaben „b" und „a" gekennzeichnet). Besonders wirkungsvoll im Hinblick auf diese beabsichtigte sog. Radsturzwinkel-Funktion ist dabei die Lage des sog. Verbundlenkers, d.h. der biegesteifen Verbindung zwischen den Rädern an den beiden Fzg. -Seiten, welcher sich vorliegend im Gegensatz zur üblichen Verbundlenkerachse und anders als bei den früheren Starrachsen nicht zwischen den genannten Längsarmen oder sogar direkt zwischen den Radmittelpunkten befindet, sondern bezüglich der Radmitte in einem für das gewünschte Sturzverhalten der Räder relevantem Abstand auf der den besagten Längsarmen gegenüberliegenden Seite.
Wenngleich an späterer Stelle eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, bei der auf die Möglichkeit verzichtet wird, die beiden Räder der Achse in Fahrzeuglängsrichtung unabhängig von einander zu führen, so ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Radträger jeweils um eine im wesentlichen in Fahrzeug- Querrichtung verlaufende Schwenkachse verschwenkbar, jedoch im wesentlichen sturzsteif, vorspursteif und quersteif am Verbundlenker gelagert sind und dass jedem Radträger neben dem genannten Längsarm ein weiterer letztlich am Fahrzeug-Aufbau abgestützter Längslenker zugeordnet ist, der in Vertikalrichtung betrachtet bezüglich des Radmittelpunktes auf der dem Längsarm gegenüberliegenden Seite am Radträger angreift. Hiermit ist ein untersteuerndes Seitenkraftlenken erzielbar. Dies sowie weitere Vorteile und Ausführungsvarianten werden im Folgenden anhand der beigefügten Prinzipskizzen, in denen jeweils nur die für das Verständnis erforderlichen Elemente dargestellt sind, näher erläutert. Wenngleich diese dargestellten und näher erläuterten Achsen sämtlich Hinterachsen eines Personenkraftwagens sind bzw. als solche fungieren können, so kann eine erfindungsgemäße Achse durchaus auch als Vorderachse mit lenkbaren Rädern zum Einsatz kommen. Konkret zeigt
Fig.1 die Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels Fig.2 dieses erste Beispiel in Ansicht von hinten auf das linke Hinterrad Fig.3 dieses erste Beispiel in Ansicht von oben auf das linke Hinterrad Fig.4 ein zweites Ausführungsbeispiel in Ansicht von hinten (analog Fig.2) Fig.5 ein drittes Ausführungsbeispiel in Ansicht von hinten (analog Fig.2) Fig.6 ein viertes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht (analog Fig.1 ) Fig.7 dieses vierte Beispiel in Ansicht von hinten auf das linke Hinterrad Fig.8 dieses vierte Beispiel in Ansicht von oben auf das linke Hinterrad Fig.9 ein fünftes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht (analog Fig.1 ) Fig.10 dieses fünfte Beispiel in Ansicht von oben auf das linke Hinterrad Fig.11 ein sechstes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht (analog Fig.1 ) Fig.12 das sechste Beispiel in Ansicht von oben auf die beiden Räder
Erfindungswesentlich können stets sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein und gleiche Bauelemente sind stets mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Ein sog. Radträger 1 der Achse trägt ein Rad 2 des zweispurigen und vorzugsweise zweiachsigen Fahrzeugs, wobei dieser Radträger 1 unter anderem durch einen sich in wesentlichen in Fzg. -Längsrichtung L erstreckenden Längsarm 3 geführt ist, dessen freies Ende in einem Gelenk 4 (= „Anlenkpunkt") am nicht näher dargestellten Fahrzeug-Aufbau 5 angelenkt ist. Dieser in Vertikalrichtung V unterhalb des Rad-Mittelpunktes M mit dem Radträger 1 verbundene Längsarm 3 ist in Vertikalrichtung V biegesteif und in Fzg.-Querrichtung Q vorzugsweise biegeweich ausgeführt. Er überträgt im Wesentlichen Kräfte in Längsrichtung L. Als ein in Querrichtung Q biegeweicher Lenker kann dieser Längsarm 3 auch als ein dem Fachmann bekannter sog. Schwert-Lenker bezeichnet werden; anstelle einer derartigen Gestaltung kann der Längsarm 3 vorzugsweise im Anlenkpunkt bzw. Gelenk 4 in Querrichtung Q elastisch abgestützt sein.
Weiterhin ist ein sich in Querrichtung Q erstreckender sog. Verbundlenker 6 vorgesehen, der die beiden Radträger 1 der Achse miteinander verbindet. Dieser Verbundlenker 6 ist in der Horizontalebene betrachtet (vgl. Figuren 3, 8, 10, 12) im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei dessen beide Schenkel 6a mit den Radträgern 1 verbunden sind und wobei sich an jeden Schenkel 6a der besagte Längsarm 3 über eine zumindest bezüglich der Fzg.-Querrichtung Q drehsteife Verbindung anschließt. In der Seitenansicht gemäß den Figuren 1 , 6, 9, 11 ist somit der Winkel, den der Schenkel 6a mit dem Längsarm 3 einschließt, stets und insbesondere auch bei Relativ- Bewegungen des Radträgers 1 gegenüber dem Fzg. -Aufbau 5 nicht veränderbar.
Der Verbundlenker 6 ist im Wesentlichen biegesteif und zumindest abschnittsweise torsionsweich ausgebildet, derart, dass er eine sich in Fahrzeug-Querrichtung Q erstreckende Torsionsachse 6c beschreibt bzw. bildet. In den Figuren 1 , 6, 8 - 12 ist das Profil bzw. der Querschnitt 6d des die beiden Schenkel 6a verbindenden Abschnitts 6b des Verbundlenkers 6 dargestellt, welches - wie ersichtlich - in sich eine Torsionsweichheit bei gleichzeitiger Biegesteifigkeit besitzt. Alternativ zu einer solchen Ausgestaltung bzw. Verwendung eines torsionsweichen Profils zur Herstellung dieser gewünschten Eigenschaft kann der Verbundlenker 6 aber auch in Fzg.- Querrichtung Q betrachtet geteilt ausgebildet sein, wobei diese beiden Teile dann über ein geeignetes Gelenk oder Lager miteinander verbunden sind (nicht gezeigt). Figürlich nicht dargestellt sind den beiden Rädern 2 der Achse zugeordnete Tragfedern, über die der ebenfalls nicht weiter dargestellte Fzg. -Aufbau 5 letztlich auf den Rädern 2 abgestützt ist. Dabei können diese bspw. als herkömmliche Schraubendruckfedern ausgebildeten Tragfedern, denen wie üblich Schwingsdämpfer parallel geschaltet sind bzw. sein können, entweder am jeweiligen Radträger oder an einem geeigneten Bauelement der Achse abgestützt sein.
Im weiteren auf die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 - 10, d.h. auf das erste bis einschließlich fünfte Ausführungsbeispiel eingehend ist der Radträger 1 in Vertikalrichtung V betrachtet unterhalb des Radmittelpunktes M am Schenkel 6a des Verbundlenkers 6 bzw. am Längsarm 1 um eine im wesentlichen in Fzg. -Querrichtung Q verlaufende Schwenkachse 7a verschwenkbar angelenkt, und zwar in einem entsprechend gestalteten Gelenk 7. Dieses ist, wie die Figuren 2, 5, 7 zeigen, zweischnittig ausgeführt, d.h. eine Lasche des Schenkels 6a ist zwischen einer in diesen Figuren linksseitigen Gelenk-Buchse T und einer rechtsseitigen Gelenk-Buchse 7" des Radträgers 1 gelagert. Nachdem wie erläutert die Verbindung zwischen dem Schenkel 6a und dem Längsarm 3 bezüglich der Querrichtung Q drehsteif ausgeführt ist, ist es unerheblich, ob der Radträger 1 in diesem Gelenk 7 mit dem Schenkel 6a des Verbundlenkers 6 und/oder mit dem Längsarm 3 um die Querrichtung Q verschwenkbar verbunden ist.
Beim ersten bis einschließlich zum dritten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 - 5 ist jeder Radträger 1 nicht nur durch den bereits genannten unteren Längsarm 3 sondern zusätzlich durch einen oberen, d.h. oberhalb der Radmitte M am Radträger 1 angelenkten und sich in Längsrichtung L betrachtet bezüglich des Mittelpunktes M auf der gleichen Seite befindenden und sich im wesentlichen in die gleiche Richtung wie der Längsarm 3 erstreckenden Längslenker 8 geführt. Dieser obere Längslenker 8, der über ein Gelenk 10 am Radträger 1 angreift und mit seinem anderen Ende am Fzg. -Aufbau 5 (hier nicht dargestellt) angelenkt ist, überträgt nur Zugkräfte und Druckkräfte im Wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung L. Der untere, in Vertikalrichtung V biegesteife und in Querrichtung Q vorzugsweise biegeweiche Längsarm 3 überträgt im Wesentlichen Kräfte in Längsrichtung L und nimmt zusätzlich die aus einer Torsion des Verbundlenkers 6 bei unterschiedlichen Einfederzuständen des linken bzw. rechten Rades 2 resultierende Reaktion auf.
Der untere Längsarm 3 und der obere Längslenker 8 übertragen die zwischen dem Fzg. -Aufbau 5 und dem zugehörigen Rad 2 wirkenden Längskräfte, also vorwiegend die Antriebskräfte und die Bremskräfte; zusätzlich nehmen sie ein am Rad anliegendes Bremsmoment sowie im Falle von am Radträger 1 angeordnetem Übersetzungsgetriebe oder Antriebsmotor auch dessen Reaktionsmoment auf. Die Lage von Längsarm 3 und Längslenker 8 zueinander bestimmt den dem Fachmann bekannten Anfahmickausgleich und den Bremsnickausgleich, was wie bei Einzelradaufhängungen üblich festgelegt werden kann.
Die genannte Gelenk-Lagerung 7 zwischen dem Verbundlenker 6 und dem Radträger 1 ist sturzsteif, vorspursteif und quersteif ausgeführt, so dass der Radsturz, die Vorspur und die Spurweite der Räder 2 der Achse durch den Verbundlenker 6 kontrolliert werden. Über diese Gelenk-Lagerung 7 werden ebenfalls die Seitenkräfte zwischen der Fahrbahn S und dem Rad 2 auf den Verbundlenker 6 übertragen und von diesem über ein geeignetes sog. Seitenkraft-Abstützorgan auf den Fahrzeug-Aufbau 5. Hierfür ist beim ersten Ausführungsbeispiel sowie beim dritten bis einschließlich sechsten Ausführungsbeispiel, d.h. bei den Figuren 1 - 3 sowie den Figuren 5 - 12 ein dem Fachmann bekannter Panhard-Stab 9 letztlich zwischen dem Verbundlenker 6 oder einem der Radträger 1 einerseits und dem Fzg.-Aufbau 5 andererseits an seinen Enden gelenkig, d.h. um die Fzg. -Längsrichtung L geringfügig verdrehbar, abgestützt. Anstelle eines derartigen Panhard-Stabes 9 kann auch ein dem Fachmann bekanntes Watt-Gestänge oder ein mit Führungs- funktion ausgestattetes Federungselement als so genanntes Seitenkraft- Abstützorgan (ebenfalls Bezugsziffer 9) zwischen dem Verbundlenker 7 oder einem der Radträger 1 einerseits und dem Fzg. -Aufbau 5 andererseits fungieren. Im übrigen kann ein Anteil der zwischen der Fahrbahn S und den Rädern 2 der Achse übertragenen Seitenkraft auch über die Längsarme 3 und die Gelenke 4 zum Fzg. -Aufbau 5 übertragen werden.
Mit den soweit beschriebenen Merkmalen ist die vor der Figurbeschreibung bereits genannte kinematische Radsturzwinkel-Funktion erzielbar, nämlich dass sich beim Wanken des Fzg. -Aufbaus 5 bspw. unter Querbeschleunigung eine für beide Räder im wesentlichen identische, parallele Sturzwinkel- Änderung vorzugsweise in gegensinniger Richtung zum Wankwinkel des Aufbaus 5 einstellt. Zur Erläuterung werde im Folgenden in der Darstellung nach Fig.1 ein Einfedem alleine des in Fzg.-Fahrtrichtung F betrachtet linksseitigen Rades 2 in Vertikalrichtung V nach oben zum nicht weiter dargestellten Fzg.-Aufbau 5 hin betrachtet, was in der Ansicht von hinten, d.h. in der Darstellung nach Fig. 2 einem Wanken des Aufbaus 5 um die Fzg.-Längsrichtung L nach links, d.h. entgegen dem Uhrzeigersinn entspricht. Wäre nun der Längsarm 2 in Querrichtung Q biegesteif ausgeführt, so bewegte sich der Gelenk-Punkt 7 hierdurch auf einem Kreisbogen um den Momentanpol MP, der durch den virtuellen Schnittpunkt des Längsarmes 3 mit dem oberen Längslenker 8 gebildet wird, nach oben. Zugelassen wird aufgrund der Torsionsweichheit und Biegesteifigkeit des Verbundlenkers 6 jedoch lediglich eine Verlagerung des Gelenk-Punktes 7 in Vertikalrichtung V senkrecht zur Fahrbahn S, was zur Folge hat, dass sich der horizontale Abstand a zwischen diesem Gelenk-Punkt 7 und dem Anlenk- punkt des Längsarmes 3 im Gelenk 4 verringert. Demzufolge muss der Längsarm 3 in Fzg. -Querrichtung Q „ausweichen", was aufgrund seiner Biegeweichheit (oder elastischen Lagerung in Querrichtung Q) möglich ist und was folglich eine Änderung des Radsturzes zur Folge hat. In der Darstellung nach Fig.2 wird hierdurch nämlich das Rad 2 geringfügig um seinen Mittelpunkt M verdreht. Der Verdrehsinn bzw. die Verdrehrichtung, d.h. die Tatsache, ob der Längsarm 3 in der Darstellung nach Fig.2 in Querrichtung Q betrachtet nach links oder nach rechts „ausweicht", wird dabei durch den am Fahrzeug-Aufbau 5 angelenkten Panhard-Stab 9 (bzw. allg. durch das Seitenkraft-Führungsorgan 9) bestimmt. Hier sowie vorzugsweise ist die Auslegung derart getroffen, dass in der Darstellung von Fig. 2 der Längsarm 3 in Querrichtung Q geringfügig nach links ausweicht und somit das Rad 2 geringfügig im Uhrzeigersinn (und somit gegensinnig zum Aufbau 5) um seinen Mittelpunkt M verschwenkt wird. Das andere, in Fig. 2 nicht dargestellte rechte Rad wird über den biegesteifen Verbundlenker 6 dabei in gleicher Weise verschwenkt, d.h. an diesem stellt sich eine zum linken Rad 2 parallele Sturzwinkeländerung ein.
Diese soweit beschriebene Sturzwinkel-Änderung führt zu einer deutlichen Verbesserung des Seitenführungsverhaltens der Reifen der Räder 2. Dabei geht - wie bereits erwähnt wurde - die Änderung des Radsturzes vom Radsturz in Auslegungslage bzw. Konstruktionslage aus. Der Betrag dieser durch die Wankbewegung des Aufbaus 5 induzierten Änderung des Radsturzes verhält sich zum Wankwinkel des Aufbaus wie das Verhältnis der Strecke a zur Strecke b, wobei die Strecke a den horizontalen Abstand zwischen dem Rad-Mittelpunkt M und dem hier vorderen aufbauseitigen Lager bzw. Gelenk 4 des Längsarmes 3 (als dessen aufbauseitigen Anlenkpunkt) darstellt und die Strecke b dem horizontalen, d.h. zur Fahrbahn S parallelen Abstand zwischen dem Rad-Mittelpunkt M und der Torsionsachse 6c des Verbundlenkers 6 entspricht. In nennenswerten Umfang werden dabei gewünschte Sturzwinkel-Änderungen erzielt, wenn dass Verhältnis b/a (b zu a bzw b:a) im wesentlichen größer als 0,25 ist, d.h. die Strecke b sollte nicht kleiner als ein Viertel der Strecke a sein.
Bei reinen Hubbewegungen des Aufbaus 5 hingegen, bei denen die beiden Räder 2 der Achse in gleichem Maße gleichsinnig einfedern bzw. ausfedern, stellt sich keine Änderung des Radsturzes ein, was ja auch erwünscht ist. Wie bereits erwähnt wurde, sind in verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, nämlich gemäß der Figuren 1 - 10, die beiden Radträger 2 der Achse auf dem Verbundlenker 6 um eine im Wesentlichen in Querrichtung Q verlaufende Schwenkachse 7a, die in der Darstellung nach den Figuren 1 , 6, 9 im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene durch das Gelenk 7, welches durch die bereits genannten Gelenk-Buchsen 7', 7" gebildet ist, verläuft, schwenkbar gelagert. Der Verbundlenker 6 ermöglicht dabei eine Drehbewegung zwischen seiner linken und rechten Seite (in den Darstellungen nach den Figuren 2 - 5, 7, 8, 10, 12), um gegensinnige Federbewegungen der Räder relativ zum Fahrzeug-Aufbau 5 zu ermöglichen. Dieser Drehfreiheitsgrad kann bevorzugt über ein torsionsweiches, jedoch biegesteifes Profil 6d, wie beispielsweise in den Abbildungen dargestellt, oder durch ein entsprechendes Lager erreicht werden. Im ersten Fall, d.h. ohne das genannte Lager, kann die Verdrehsteifigkeit gleichzeitig zur Wankstabilisierung genutzt werden, so dass ggf. kein separater, dem Fachmann bekannter Querstabilisator erforderlich ist.
Nachdem hier in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 - 10 ein eigenständiger Radträger 1 vorhanden ist, der gegenüber dem Verbundlenker 6 mindestens einen Freiheitsgrad besitzt, der im Wesentlichen eine Schwenkbewegung des Radträgers 2 um die Verschwenkachse 7a nach vorne bzw. nach hinten, d.h. in den Figuren 1 , 6, 9 gegen bzw. im Uhrzeigersinn ermöglicht, ist ein erwünschtes Wank-Lenken der Räder 2 erzielbar, d.h. eine Änderung von deren Vorspur (bzw. Nachspur) in Abhängigkeit vom Wankwinkel des Fzg. -Aufbaus 5. Wie in Figur 1 dargestellt ist, schließt die Verbindungslinie zwischen der Torsionsachse 6c des Verbundlenkers 6 mit dem aufbauseitigen Lager bzw. Gelenk 4 des Längsarmes 3 mit der Horizontalen den Winkel a ein. Dieser Winkel a ist für das kinematische Wank-Lenken bestimmend, da er zusammen mit der Summe der Strecken a und b, d.h. mit dem Abstand (a+b) den Lenkwinkel des Verbundlenkers 6 und damit der Räder 2 relativ zum Aufbau 5 bei ungleicher Einfederung der Räder 2 bestimmt. Wie ersichtlich verläuft dabei in Seitenansicht die Verbindungslinie zwischen der Torsionsachse 6c des Verbundlenkers 6 und dem Abstützpunkt bzw. Gelenk 4 des Längsarmes 3 am Fahrzeug-Aufbau 5 in Fahrtrichtung F betrachtet abfallend, d.h. zur Fahrbahn S hin.
Da weiterhin die resultierende Seitenkraftabstützung in Fahrtrichtung F (in Fig.2 nach links weisend) betrachtet hinter dem Rad-Mittelpunkt M erfolgt, wirkt auf den Verbundlenker 6 ein Moment, das in Verbindung mit der Elastizität der aufbauseitigen Gummilager im Gelenk 4 der beiden Längsarme 3 der Achse eine Drehbewegung des Verbundlenkers 6 um die Vertikalachse (Hochachse) herbeiführt. Da die beiden Radträger 1 vorspursteif mit dem Verbundlenker 6 verbunden sind, erfolgt auf diese Weise bei beiden Rädern 2 ein untersteuerndes Seitenkraftlenken.
Wird ein unterschiedlicher elastischer Vorspurwinkel unter Seitenkraft zwischen dem kurvenäußeren und dem kurveninneren Rad gewünscht, so ist dies durch einen Längsversatz zwischen der Schwenkachse 7 und dem Rad-Mittelpunkt M (betrachtet in Seitenansicht, d.h. in den Figuren 1 , 6, 9) sowie durch Einführung von Elastizität in der Gelenk-Lagerung 7 der Schwenkachse 7a in Längsrichtung L zu erreichen. Ebenso kann durch geeignete Anordnung bzw. Ausbildung der Gelenk-Lagerung 7, d.h. der Gelenk-Buchsen 7', 7", und des Gelenk-Lagers 10 des oberen Längslenkers 8 am Radträger 1 eine gezielte radindividuelle Änderung der Vorspur beim Bremsen und beim Lastwechsel erreicht werden. So zeigt Figur 5, dass die linksseitige Gelenk-Buchse T durchaus linksseitig der von der Längsachse L und der Vertikalachse V aufgespannten Radmitten-Ebene vorgesehen sein kann, während sich diese linksseitige Gelenk-Buchse 7' bei den Ausführungsformen nach den Figuren 2, 7 ebenso wie die rechtsseitige Gelenk- Buchse 7" rechtsseitig dieser besagten Radmitten-Ebene befindet. Ist nun bei der Ausführungsform nach Fig. 5 das Lager in der linksseitigen Gelenk- Buchse 7' in Längsrichtung L härter ausgebildet als das Lager in der rechtsseitigen Gelenk-Buchse 7", so ergibt sich beim Bremsen des Rades 2 eine gewünschte Vorspuränderung. Weiterhin kann eine radindividuelle Änderung der Vorspur als Funktion der jeweiligen Radeinfederung durch eine leichte Neigung der Schwenkachse 7a (zwischen dem Radträger 1 und dem Schenkel 6a des Verbundlenkers 6) gegenüber der Horizontalen erreicht werden.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist eine besondere Form der Seiten- kraftabstützung zum Aufbau 5 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist jeder der beiden Radträger 1 der Achse jeweils mit einem Zugkräfte und Druckkräfte übertragendem Querlenker 9', der mit seinem anderen Ende am Fzg.- Aufbau 5 abgestützt ist, in Fahrzeug-Querrichtung Q geführt. Insofern fungiert jeder dieser Querlenker 9' als genanntes Seitenkraft-Führungsorgan. Mit zwei derartigen Seitenkraft-Führungsorganen 9' ergäbe sich jedoch eine Überbestimmung und somit eine Verspannung, die dadurch vermieden wird, dass auf einer der beiden Fzg. -Seiten die Lagerung zwischen dem Radträger 1 und dem Verbundlenker 6 eine axiale Verschiebbarkeit in Querrichtung Q aufweist, was hier durch die Gelenk-Buchsen 7', 7" umhüllende Faltenbälge für das linke Hinter-Rad 2 dargestellt ist. Wird der benötigte Torsions- Freiheitsgrad zwischen der linken und rechten Seite des Verbundlenkers 6 nicht durch die Torsionsweichheit des hierfür verwendeten Profils/Querschnitts 6d realisiert, sondern - wie bereits angesprochen wurde - mittels eines im Verbundlenker 6 integrierten Drehgelenkes, so kann die axiale Verschiebbarkeit im Übrigen auch in dieses besagte Drehgelenk integriert sein.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der bislang erläuterten Ausführungsvarianten besteht darin, dass durch die Trennung der Längsbewegung des Verbundlenkers 6 von der Längsbewegung der Radträger 1 und Räder 2 ermöglicht wird, trotz fester Zuordnung der Vorspur beider Räder 2 durch den Verbundlenker 6 einen Anfahrnickausgleich bei gleichzeitig untersteuerndem kinematischem Wankverhalten zu erzielen. Dabei ist durchaus auch eine Ausführungsvariante wie in den Figuren 9, 10 dargestellt möglich, wonach sich der obere Längslenker 8 bezüglich des Rad-Mittelpunkts M auf der anderen Seite des Längsarmes 3 befindet bzw. sich in die dem Längsarm 3 entgegen gesetzte Richtung (und hier also gegen die Fahrtrichtung F nach hinten) erstreckt. Damit können sich hinsichtlich des Bauraumes und des Nickausgleichs günstigere Bedingungen ergeben.
Im Weiteren kurz auf den torsionsweichen, jedoch biegesteifen Abschnitt 6b des Verbundlenkers 6 eingehend kann dieser bspw. ein ähnlich der Darstellung in den Figuren 1 , 11 , 12 dargestelltes Profil (= Querschnitt 6d) aufweisen. Alternativ kann jedoch auch ein asymmetrisches torsionsweiches Profil vorgesehen sein, bspw. in Sichelform wie in den Figuren 6, 8 - 10 dargestellt, wobei die Torsionsachse 6c außerhalb des sichelförmigen Querschnitts 6d oder zumindest außerhalb der Mitte des Querschnitts 6d liegt, da hiermit ein vorteilhaft hohes Verhältnis der weiter oben erläuterten Strecken b zu a erzielt werden kann bei gleichzeitig kompakter Anordnung des Verbundlenkers 6 sowie bei geringem Vertikalhub desselben.
In den Figuren 6, 7, 8 ist ein Beispiel für eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausführung dargestellt. Demnach ist der Verbundlenker 6 zusammen mit den beiden sich an seine Schenkel 6a anschließenden Längsarmen 3 einteilig ausgeführt und bspw. aus einem Rohr geformt. Um die ungefederten Massen klein zu halten, kann vorzugsweise ein Leichtbaumaterial wie bspw. eine geeignete Aluminiumlegierung verwendet werden. Der die Schenkel 6a miteinander verbindende Abschnitt 6b kann dabei zur Herstellung der gewünschten Torsionsweichheit zu einem sichelförmigen Profil/Querschnitt 6d geformt sein. Hierdurch wird erreicht, dass die Torsionsachse 6c deutlich außerhalb der Profilmitte liegt, was sich günstig auf das Gewicht und somit auf die radbezogene ungefederte Masse auswirkt. Die Aufnahme für das Gelenk 7 kann dabei auf das besagte Rohr angeschweißt sein.
In den Figuren 11 , 12 eine vereinfachte Ausführungsform dargestellt, bei der auf die Möglichkeit verzichtet wird, die Räder 2 in Fahrzeuglängsrichtung L unabhängig von einander zu führen. Damit stellen die sog. Radträger 1 kein eigenständiges Bauteil dar, sondern sind einstückig im Verbundlenker 6 oder im Längsarm 3 geformt, wobei letzterer weiterhin über eine zumindest bezüglich der Fahrzeug-Querachse drehsteife Verbindung mit dem Schenkel 6a des Verbundlenkers 6 verbunden ist. Ein oberer Längslenker wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen (dortige Bezugsziffer 8) ist hier nicht mehr erforderlich. Der Momentanpol (MP) in der Seitenansicht wird in diesem Fall durch das vordere, aufbauseitige Lager bzw. Gelenk 4 (= aufbauseitiger Anlenkpunkt) des Längsarmes 3 bestimmt. Bei konventionellem Antrieb der Räder lässt sich kein untersteuerndes kinematisches Wanklenken zusammen mit einem Anfahrnickausgleich erreichen. Aus diesem Grund ist diese Anordnung, die gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsformen kostengünstiger und leichter ist, insbesondere für Hinterachsen geeignet, die entweder nicht angetrieben sind oder bei denen das Radantriebs-Gegenmoment am Radträger 1 abgestützt wird, wie bspw. im Falle von Radnabenmotoren. Die querdynamischen Grundeigenschaften dieser Achse sind gegenüber den zuvor erläuterten Varianten jedoch unverändert.
Das bzw. die vorgeschlagene(n) Achskonzept(e) zeichnen sich zusammenfassend durch folgende Vorteile aus:
Durch die Funktion des Verbundlenkers wird beim Wanken des Aufbaus erstens der Wankwinkel des Aufbaus nicht auf die Räder übertragen und es wird zweitens eine bedeutende Sturzwinkelkomponente relativ zur Fahrbahn vorzugsweise entgegen der Richtung des Wankwinkels des Aufbaus erzeugt. Diese Änderung des Sturzwinkels relativ zur Fahrbahn ist an beiden Rädern gleich groß und gleich gerichtet und verbessert die Seitenführung der Reifen.
Durch die Einleitung der Reifenseitenkräfte in den Fahrzeug-Aufbau durch bspw. ein Wattgestänge oder einen Panhard-Stab oder dgl. hinter dem Radaufstandspunkt wird ein robustes untersteuerndes Seitenkraftlenken beider Räder erzielt. Das beschriebene Achskonzept ermöglicht trotz der starren Zuordnung der
Vorspur beider Räder zueinander ein untersteuerndes Wanklenken bei gleichzeitigem Anfahr- und Bremsnickausgleich.
Durch die Entkoppelung von Hüben und Wanken, kann ein höheres
Rollzentrum vorgesehen werden, wodurch das Anlenken verbessert wird und im Falle einer sog. aktiven Wankstabilisierung, bei welcher bekanntlich in einem geteilten Querstabilisator ein Aktuator vorhanden ist, welcher die beiden Stabilisatorhälften gegeneinander verdrehen kann, der Aktuator entlastet wird.
Durch die Möglichkeit, bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 - 10 einen hohen Anteil der Längsfederung über die elastische Lagerung des oberen Längslenkers zu erzielen, können die Räder unabhängig von einander in Längsrichtung federn, ohne dass ein Lenkwinkel erzeugt wird.
Auf diese Weise, zusammen mit dem nachfolgenden Punkt, sind die
Voraussetzungen für eine weiche radseitige Längsfederung und den Entfall eines Hinterachsträgers auch bei hohen Ansprüchen an den Abrollkomfort gegeben.
Durch die breite aufbauseitige Lagerung der Längsarme und ihre Anbindung unmittelbar an Karosseriebereiche (des Aufbaus) hoher Impedanz in
Richtung der eingeleiteten Kräfte ergeben sich günstige Voraussetzungen für den Verzicht auf einen Hinterachsträger.
Die breite aufbauseitige Anbindung der Längsarme zusammen mit der
Verlagerung eines Großteils der Längsfederung in die oberen Längslenker ermöglicht eine hohe Drehsteifigkeit des Achssystems um die Hochachse, so dass asymmetrische Radumfangskräfte nur ein sehr geringes ungewolltes elastisches Lenken verursachen.
Durch die Konstanz von Spur und Vorspur bei Federbewegungen der Räder wird die Übertragung der Reifenlängskraft gerade bei niedrigem Reibwert zwischen Rad bzw. Reifen und Fahrbahn verbessert.
Bei Nutzung des Potentials für ein höheres Rollzentrum kann die Wankstei- figkeit der Achse reduziert werden, wodurch sich die Traktion auf unebenen
Fahrbahnen verbessert. Das mögliche höhere Rollzentrum und eine geeignet ausgewählte Torsions- steifigkeit des Verbundlenkers ermöglicht in vielen Fällen den Verzicht auf einen separaten Querstabilisator.
Falls jedoch ein Querstabilisator Verwendung findet, kann dieser vorteilhafterweise die Führungsfunktion der oberen Längslenker übernehmen oder kann zumindest in günstiger Weise an die oberen Längslenker oder an die unteren Längsarme angebunden sein.
Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass durchaus eine Vielzahl von Details (insbesondere konstruktiver Art) abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezuqszeichenliste:
1 Radträger
2 Rad
3 Längsarm
4 Gelenk (zwischen 3 und 5) = aufbauseitiger Anlenkpunkt
5 Fzg. -Aufbau
6 Verbundlenker 6a Schenkel (von 6)
6b die Schenkel 6a verbindender Abschnitt von 6
6c Torsionsachse, die durch den Verbundlenker 6 gebildet wird
6d Querschnitt von 6b
7 Gelenk
T, 7" Gelenk-Buchse
7a Schwenkachse
8 oberer Längslenker
9 Panhard-Stab bzw. Seitenkraft-Führungsorgan (allgemein) 9' Querlenker als Seitenkraft-Führungsorgan (in Fig.4)
10 Gelenk-Lager zwischen 1 und 8
F Fahrtrichtung
M Rad-Mittelpunkt
MP Momentanpol
L Längsrichtung des Fahrzeugs
Q Querrichtung des Fahrzeugs
S Fahrbahn
V Vertikalrichtung des Fahrzeugs a horizontaler Abstand zwischen 4 und M (in Seitenansicht) b horizontaler Abstand zwischen 6c und M (in Seitenansicht) a Winkel zwischen der Verbindungslinie zwischen 6c und 4 sowie der Horizontalen

Claims

Patentansprüche
1. Verbundachse eines zweispurigen Fahrzeugs mit die sog. Radträger (1 ) für die beiden Räder (2) führenden, sich im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung (L) erstreckenden und letztlich am Fahrzeug- Aufbau (5) angelenkten Längsarmen (3), die in Fahrzeug- Querrichtung (Q) biegeweich ausgebildet und/oder in Querrichtung (Q) elastisch abgestützt sind, ferner mit einem mit den beiden Radträgern (1 ) verbundenen, im wesentlichen biegesteifen und zumindest abschnittsweise torsionsweichen und somit eine sich in Fahrzeug- Querrichtung (Q) erstreckende Torsionsachse (6c) bildenden Verbundlenker (6), an den sich die besagten Längsarme (3) über eine zumindest bezüglich der Fahrzeug-Querachse (Q) drehsteife Verbindung anschließen, so dass in der Seitenansicht die Torsionsachse (6c) des Verbundlenkers (6) und die Längsarme (3) bezüglich des Rad-Mittelpunktes (M) auf einander gegenüberliegenden Seiten liegen, und weiterhin mit einem letztlich zwischen dem Verbundlenker (6) oder einem Radträger (1 ) und dem Fahrzeug-Aufbau (5) abgestützten Seitenkraft-Führungsorgan (9), sowie mit den Rädern (2) der Achse zugeordneten und zwischen dieser und dem Fahrzeug-Aufbau (5) eingespannten Tragfedern, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundlenker (6) in der Horizontalebene betrachtet im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und solchermaßen ausgebildete und unterhalb der horizontalen Radmittenebene mit den Radträgern (1 ) verbundene Schenkel (6a), an die sich die besagten Längsarme (3) anschließen, aufweist, dass in der Seitenansicht das Verhältnis des horizontalen Abstandes (b) zwischen der genannten Torsionsachse (6c) und dem Rad-Mittelpunkt (M) zum horizontalen Abstand (a) zwischen dem aufbauseitigen Anlenkpunkt (4) des Längsarmes (3) und dem Rad-Mittelpunkt (M) im wesentlichen größer als 0,25 ist.
2. Achse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Radträger (1 ) um eine im wesentlichen in Fahrzeug-Querrichtung (Q) verlaufende Schwenkachse (7a) verschwenkbar, jedoch im wesentlichen sturzsteif, vorspursteif und quersteif am Verbundlenker (6) gelagert sind und dass jedem Radträger (1 ) neben dem genannten Längsarm (3) ein weiterer letztlich am Fahrzeug-Aufbau (5) abgestützter Längslenker (8) zugeordnet ist, der in Vertikalrichtung (V) betrachtet bezüglich des Rad-Mittelpunktes (M) auf der dem Längsarm (3) gegenüberliegenden Seite am Radträger (1 ) angreift.
3. Verbundachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenkraft-Abstützorgan (9) als Panhard-Stab (9) oder als Watt-Gestänge oder als ein mit Führungsfunktion ausgestattetes Federungselement ausgebildet ist.
4. Verbundachse als Hinterachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Seitenansicht die Verbindungslinie zwischen der Torsionsachse (6c) des Verbundlenkers (6) und dem Abstützpunkt (4) des Längsarmes (3) am Fahrzeug-Aufbau (5) in Fahrtrichtung (F) betrachtet abfallend, d.h. zur Fahrbahn (S) hin verläuft.
5. Verbundachse nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (7a) des Radträgers (1 ) bezüglich des Verbundlenkers (6) unterhalb des Rad- Mittelpunktes (M) im wesentlichen in der den Rad-Mittelpunkt (M) enthaltenden und sich in Fzg. -Querrichtung (Q) sowie in Vertikalrichtung (V) erstreckenden Ebene liegt.
6. Verbundachse nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (7a) des Radträgers (1 ) bezüglich des Verbundlenkers (6) in Fahrzeug-Längsrichtung (L) gegenüber der den Rad-Mittelpunkt (M) enthaltenden und sich in Fzg.-Querrichtung (Q) sowie in Vertikalrichtung (V) erstreckenden E- bene versetzt ist.
7. Verbundachse nach einem der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (7a) des Radträgers (1 ) bezüglich des Verbundlenkers (6) geringfügig gegenüber der Horizontalen geneigt und vorzugsweise in Richtung zum anderen Rad (2) hin abfallend verläuft.
8. Verbundachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundlenker (6) und die besagten Längsarme (3) durch ein einziges, zusammenhängendes Bauteil gebildet sind.
9. Achse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die beiden Schenkel (6a) verbindende Abschnitt (6b) des Verbundlenkers (6) einen sichelförmigen Querschnitt (6d) aufweist, so dass die Torsionsachse (6c) dieses Abschnitts (6b) außerhalb der Mitte des Querschnitts (6d) liegt.
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