WO2013037652A1 - Lenkbare verbundlenkerachse - Google Patents

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WO2013037652A1
WO2013037652A1 PCT/EP2012/067071 EP2012067071W WO2013037652A1 WO 2013037652 A1 WO2013037652 A1 WO 2013037652A1 EP 2012067071 W EP2012067071 W EP 2012067071W WO 2013037652 A1 WO2013037652 A1 WO 2013037652A1
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WO
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tie rod
twist
beam axle
axis
actuator
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PCT/EP2012/067071
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Elbers
Simon Aramah
Jens Vortmeyer
Marc Wiesenthal
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/20—Constructional features of semi-rigid axles, e.g. twist beam type axles

Definitions

  • the invention relates to a torsion beam axle for a wheel suspension of a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • Trailing arm as well as the conventional live axle. They are usually simple and consist essentially of two torsion and rigid longitudinal members, which are connected to each other via a likewise rigid, but torsionally soft cross member. Due to the torsionally soft design of the cross member, a mutual entanglement of the wheels carrying trailing arm is made possible. At the same time, the crossbeam of the torsion-beam axle assumes the role of a roll stabilizer for the vehicle.
  • the torsion beam axle generally allows a good straight-ahead, which is ensured by the fact that both side members rigidly guide their wheel in the longitudinal direction.
  • the trailing arm pivot at gleich realizedem compression and rebound with the cross member as a horizontal pendulum to the pivot points on the vehicle floor, so that the wheel track changes only very slightly. In mutual compression springs the cross member and compensates for height differences between the two wheels.
  • a generic twist beam axle is known from DE 10 2008 002 639 A1 for a motor vehicle.
  • This torsion beam axle has a cross member which torsionally soft couples the deflection of the rear wheels of the motor vehicle via longitudinal members.
  • the cross member is on each end Vehicle side connected to a trailing arm, to each of which a vehicle is mounted.
  • a wheel carrier which allows by means of a pivotal connection with the trailing arm a steering movement of the respective vehicle wheel.
  • an actuator device which is connected via a tie rod with the wheel carriers.
  • the twist beam axle can - depending on
  • tie rod and actuator device have optimized with regard to the minimization of track differential angles kinematic design.
  • the invention relates to a torsion beam axle for the suspension of a motor vehicle, wherein the torsion beam axle has a twistable transverse profile and in each case one connected to the transverse profile trailing arm at each of the two ends of the transverse profile.
  • the cross profile is also referred to as a cross member and may have the shape of a rounded or square U or V or a combination in cross section.
  • the transverse profile can be formed from a combination of said forms and both one-piece and multi-part.
  • the cross profile can be used as a pressed part z. B. be made of a tube or be manufactured as a hydroformed component.
  • Each trailing arm carries a pivotable about a steering axis
  • Wheel carrier wherein the wheel carrier by means of a tie rod via ball joints
  • the generic twist beam axle is further developed by the invention to the effect that acts on the tie rod, a kinematic coupling arrangement, wherein the coupling arrangement for limiting the rotational
  • a vehicle When reference is made above or below to a vehicle, it may mean both a motor vehicle equipped with a drive and a non-driven vehicle such as a trailer on which a torsion-beam axle is present.
  • rotational degree of freedom of movement of the tie rod is to be understood in the sense of the invention in that it means the rotation about the axis defined by the two ball joints, via which the tie rod is usually connected to the wheel carriers. Is the
  • Tie rod not cranked but just as executed in a pipe, so the rotation of the tie rod is meant about its longitudinal axis.
  • Track rod a generic twist beam axle - due to their connection to the wheel carriers, which typically takes place via ball joints - a rotational degree of freedom and can rotate about the axis defined by the ball joints or pivot about this. This means that both the tie rod and the actuator rod acting on the tie rod of a generic twist beam axle - due to their connection to the wheel carriers, which typically takes place via ball joints - a rotational degree of freedom and can rotate about the axis defined by the ball joints or pivot about this. This means that both the tie rod and the actuator rod acting on the tie rod of a generic
  • Twist-beam axle may have a kinematic sub-determination. This can, as stated above, to undesirable operating conditions, in particular to Track errors or track differential angles, for example, but not exclusively, lead to one-sided compression of the torsion beam axle.
  • kinematic coupling through the coupling arrangement of the rotary degree of freedom of movement of the tie rod is limited by the interaction of the coupling arrangement with the other attachment points of the tie rod in the form of ball joints on the wheel carriers and.
  • the tie rod can thus no longer rotate or pivot freely about its longitudinal axis or about the axis defined by the two ball joints of the wheel carrier, which advantageously results in the kinematic specific position of the tie rod.
  • the tie rod can therefore only perform the intended, substantially translational movements approximately transversely to the direction of travel or approximately parallel to the transverse profile of the torsion beam axle. So is by the
  • Tie rod the actuating travel of the actuator transferred to the wheel, which in turn the desired steering angle of the wheel or
  • the invention is first of all realized independently of where and how the coupling arrangement is fastened, as long as this restricts the rotational freedom of movement of the tie rod.
  • the coupling arrangement is attached to the transverse profile of the torsion beam axle. In this way, there is a space-saving accommodation of the coupling arrangement on the beam axis, and the tie rod can the
  • the restriction of the rotary degree of freedom of movement of the tie rod further occurs in that the coupling arrangement, the tie rod approximately parallel to the vehicle vertical axis, in particular parallel to the vehicle vertical axis.
  • the connection of the coupling arrangement but also take place along a direction tangential to the axis of rotation of the tie rod. So z. B. also possible a connection approximately parallel to the vehicle longitudinal axis or parallel to the vehicle longitudinal axis.
  • the term "along a direction tangential to the axis of rotation of the tie rod” is to be understood in the sense of the invention that direction, which - results in an imaginary rotation of the tie rod about the ball joints of the wheel carrier defined longitudinal axis - at the point of the coupling arrangement on the tie rod , If, in other words, an articulation of the tie rod in the point of the coupling arrangement on the tie rod along the vertical direction or vehicle vertical axis or along the direction mentioned, so that the limitation of the rotational degree of freedom of movement of the tie rod is achieved.
  • the coupling arrangement comprises a pendulum support.
  • the pendulum support - in terms of the rotational degree of freedom of the tie rod - kinematically couples the transverse profile of the torsion beam axle with the tie rod.
  • the design of the coupling arrangement in the form of a pendulum support can be realized inexpensively, takes up little space and can also be designed to dampen vibration, for example by the use of elastomeric bearings for the pendulum support.
  • the longitudinal axis of the pendulum support extends approximately parallel or parallel to the vehicle vertical axis, or parallel to a direction tangential to the axis of rotation of the tie rod.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the attack of the pendulum support on the tie rod approximately center of the tie rod, in particular in the middle of the tie rod.
  • the track rod-side joint of the pendulum support is arranged in the shear center of the transverse profile of the torsion beam axle.
  • the shear center of the cross profile is that imaginary point on
  • Bouncing movement of the torsion beam axle is similar to the kinematics of the torsion beam axis - due to the twisting of the transverse profile - the kinematics of a trailing arm axis, and there is a moment axis of the compression movement, which runs through the respective bearing of the deflecting trailing arm on the one hand, and by the imaginary shear center of the cross profile on the other.
  • this embodiment entails that the
  • the invention is first realized independently of how the connection of the actuator takes place to the tie rod of the torsion beam axle. Again with regard to a minimization of track difference angles or an elimination of any asymmetrical behavior in one-sided deflection, it is provided according to a further embodiment of the invention that the connection between the actuator and the tie rod by means of a vehicle transverse direction in the middle of the tie rod
  • the articulated connection between the actuator and tie rod has two degrees of freedom, and thus is preferably a ball joint, a sleeve joint or an elastomeric bearing, which allows rotational movements and to a limited extent gimbal deflections.
  • an elastomer bearing is not only a comfort improvement, but also a reduction in the susceptibility to wear of the items, and thus an increase in the life of the steerable torsion beam axle overall.
  • the actuator is an electromotive, a hydraulic or a pneumatic actuator, depending on which auxiliary energy is present in the motor vehicle or can be used in a simple manner as a drive of the actuator, so that additional structural or constructive Expenditure is largely avoidable.
  • the actuator according to this embodiment can be optimally integrated into the system.
  • the actuator is attached to one of the trailing arm. This has the advantage that in each case a region of high stability of the trailing arms
  • Twist-beam axle is present. In particular, there are almost no by
  • Twist-beam axle can work trouble-free in this way.
  • the attachment of the actuator is still variable within limits, so that an adaptation to the space available in the vehicle space is possible.
  • FIG. 1 is an isometric illustration of a steerable torsion beam axle according to an embodiment of the present invention.
  • the FIG. Shows a steerable torsion beam axle, for example for the
  • Cross member 1 and two connected to the cross member 1 trailing arm 2, 3 comprises.
  • elastomeric bearings 4, 5 are arranged for connection to a (not shown) vehicle chassis.
  • the trailing arms 2, 3 each have spring plates 6, 7 for receiving the (also not shown) suspension springs.
  • each trailing arm 2, 3 carries a wheel carrier 8, 9, which in each case about a vehicle-related (approximately, except for spreading and caster) vertically extending steering axle 10, 1 1 is pivotable.
  • the wheel carrier 8, 9 are over
  • Ball joints 12, 13 connected to a tie rod 14, which by means of a
  • Actuator 15 along the direction of the arrow 1 6 back and forth is movable.
  • the actuator 15 is attached to the drawing-related right trailing arm 3, in order in this way adverse effects of occurring during operation of the torsion beam axle
  • the torsion beam axle has a here as
  • Pendulum support 17 trained coupling arrangement.
  • the pendulum support 17 inhibits the vertical movement of the tie rod 14 along the direction of the arrow 18 (which is a direction tangential to the imaginary rotation of the tie rod about the through the
  • Ball joints 12 and 13 defined axis of rotation corresponds).
  • Pendulum support 17 with her drawing related lower end of the tie rod 14, and is connected at its subscription-related upper end by means of a support bracket 19 with the transverse profile 1 of the torsion beam axle.
  • the actuator 15 engages - as well as the pendulum support 17 - in the middle of the
  • Tie rod 14 so that in this respect a symmetrical steering behavior of the torsion beam axle is ensured both in both sides as well as unilateral compression.
  • the imaginary instantaneous axes of the compression movement of the torsion beam axis are indicated, as they result in each unilateral compression of the trailing arm 2, 3 with the wheel carriers 8, 9 arranged thereon.
  • the drawing related left trailing arm 2 pivots with the wheel carrier 8 disposed thereon approximately on the instantaneous axis 20, while the drawing related right trailing arm 3 with the wheel carrier 9 arranged thereon in turn at one-sided compression
  • One-sided compression movements are similar in the illustrated torsion beam axle (in which the transverse profile approximately in the middle of the trailing arm 2, 3) thus the compression movement of a trailing arm axis, which is advantageous in terms of the self-steering behavior and the toe angle in one-sided compression.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Die Verbundlenkerachse umfasst ein tordierbares Querprofil (1) und an jedem der Enden des Querprofils (1) einen mit dem Querprofil (1) verbundenen Längslenker (2, 3). Dabei trägt jeder Längslenker (2, 3) einen um eine Lenkachse (10, 11) schwenkbaren Radträger (8, 9), wobei die Radträger (8, 9) über Kugelgelenke (12, 13) mittels einer Spurstange (14) miteinander verbunden, sowie mit einer Aktuatoreinrichtung (15) zur Erzeugung einer Lenkbewegung der Radträger um deren jeweilige Lenkachse (10, 11) gekoppelt sind. Die Verbundlenkerachse zeichnet sich durch eine an der Spurstange (14) angreifende kinematische Koppelanordnung (17) aus, wobei die Koppelanordnung (17) zur Festlegung des rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrads (18) der Spurstange (14) eingerichtet ist. Mit der Erfindung wird eine Verbundlenkerachse geschaffen, bei der Spurstange und Aktuatoreinrichtung - im Hinblick auf die Minimierung von Spurdifferenzwinkeln bzw. unsymmetrischem Einfederungsverhalten - unter allen Betriebsbedingungen eine optimale kinematische Bestimmung beibehalten.

Description

Lenkbare Verbundlenkerachse
Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Gattungsgemäße Verbundlenkerachsen weisen Merkmale sowohl der
Längslenker- als auch der konventionellen Starrachse auf. Sie sind üblicherweise einfach aufgebaut und bestehen im Wesentlichen aus zwei verdreh- und biegesteifen Längsträgern, die über einen ebenfalls biegesteifen, aber torsionsweichen Querträger miteinander verbunden sind. Durch die torsionsweiche Ausführung des Querträgers wird ein gegenseitiges Verschränken der die Räder tragenden Längslenker ermöglicht. Gleichzeitig übernimmt der Querträger der Verbundlenkerachse die Aufgabe eines Wankstabilisators für das Fahrzeug. Die Verbundlenkerachse ermöglicht generell einen guten Geradeauslauf, der dadurch gewährleistet wird, dass beide Längsträger ihr Rad in Längsrichtung starr führen. Die Längslenker schwenken bei gleichseitigem Ein- und Ausfedern mit dem Querträger wie ein horizontales Pendel um die Anlenkpunkte am Fahrzeugboden, so dass sich die Radspur nur sehr gering ändert. Bei wechselseitigem Einfedern verdreht sich der Querträger und gleicht Höhendifferenzen zwischen den beiden Rädern aus.
Für die Hinterachse eines Fahrzeugs gelten Verbundlenkerachsen als kostengünstige Lösung, da sie weitgehend nur aus einer Schweißbaugruppe mit zwei
Gummilagern bestehen. Diese Achsengattung ist ferner einfach zu montieren und am Kraftfahrzeug platzsparend anzuordnen, sodass viele Personenkraftwagen bis zur Kompaktklasse diesen Achsentyp aufweisen.
Einschränkungen sind jedoch bei der Fahrdynamik der Verbundlenkerachse bekannt, insbesondere durch konzeptbedingt ungünstige Seitenkraftabstützung, woraus eine Tendenz zum Seitenkraftübersteuern und eine erschwerte Entkopplung von Schwingungen resultieren. Eine gattungsgemäße Verbundlenkerachse ist aus der DE 10 2008 002 639 A1 für ein Kraftfahrzeug bekannt. Diese Verbundlenkerachse weist einen Querträger auf, der die Einfederung der Hinterräder des Kraftfahrzeugs über Längsträger torsionsweich miteinander koppelt. Der Querträger ist endseitig auf jeder Fahrzeugseite mit einem Längslenker verbunden, an dem jeweils ein Fahrzeugrad befestigt ist. Zur Aufnahme des jeweiligen Fahrzeugrades und zur Verbindung zwischen Längslenker und Fahrzeugrad dient bei diesem Stand der Technik ein Radträger, der mittels einer schwenkbaren Verbindung mit dem Längslenker eine Lenkbewegung des jeweiligen Fahrzeugrads erlaubt. Zur Erzeugung der zugehörigen Lenkbewegung dient eine Aktuatoreinrichtung, die über eine Spurstange mit den Radträgern verbunden ist.
Die aus dieser Druckschrift bekannte Verbundlenkerachse ermöglicht somit eine aktive Beeinflussung des Spurwinkels der Hinterräder, um auf diese Weise
insbesondere die Fahrdynamik der Verbundlenkerachse zu verbessern. Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Verbundlenkerachse kann sich jedoch - je nach
Positionierung und Anlenkung der Spurstange - eine kinematische Unterbestimmung der Anordnung aus Spurstange und Aktuatoreinrichtung ergeben, was in Abhängigkeit der (ggf. einseitigen) Einfederung der Verbundlenkerachse insbesondere zu
Spurdifferenzwinkeln, also zu Fehlern bezüglich des Lenkeinschlags der gelenkten Hinterräder führen kann.
Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Verbundlenkerachse bereitzustellen, bei der Spurstange und Aktuatoreinrichtung eine im Hinblick auf die Minimierung von Spurdifferenzwinkeln optimierte kinematische Auslegung aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbundlenkerachse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für die Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Verbundlenkerachse ein tordierbares Querprofil und jeweils einen mit dem Querprofil verbundenen Längslenker an jedem der beiden Enden des Querprofils aufweist. Das Querprofil wird auch als Querträger bezeichnet und kann im Querschnitt die Form eines gerundeten oder eckigen U oder V oder einer Kombination aufweisen. Auch kann das Querprofil aus einer Kombination der genannten Formen und sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. Das Querprofil kann als Pressteil z. B. aus einem Rohr gefertigt sein oder als Innenhochdruckumgeformtes Bauteil gefertigt sein. Jeder Längslenker trägt einen um eine Lenkachse schwenkbaren
Radträger, wobei die Radträger mittels einer Spurstange über Kugelgelenke
miteinander verbunden sowie mit einer Aktuatoreinrichtung gekoppelt sind. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit zur aktuatorischen Erzeugung einer Lenkbewegung der Radträger und damit der mit den Radträgern verbindbaren Fahrzeugräder.
Die gattungsgemäße Verbundlenkerachse wird durch die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass an der Spurstange eine kinematische Koppelanordnung angreift, wobei die Koppelanordnung zur Einschränkung des rotatorischen
Bewegungsfreiheitsgrads der Spurstange eingerichtet ist.
Wenn vorstehend oder nachfolgend von einem Fahrzeug die Rede ist, so kann damit sowohl ein mit einem Antrieb ausgestattetes Kraftfahrzeug, als auch ein nicht angetriebenes Fahrzeug wie beispielsweise ein Anhänger gemeint sein, an dem eine Verbundlenkerachse vorhanden ist. Der Begriff "rotatorischer Bewegungsfreiheitsgrad der Spurstange" ist im Sinne der Erfindung dahingehend zu verstehen, dass damit die Rotation um die durch die beiden Kugelgelenke definierte Achse gemeint ist, über welche die Spurstange üblicherweise mit den Radträgern verbunden ist. Ist die
Spurstange nicht gekröpft sondern gerade wie bei einem Rohr ausgeführt, so ist die Rotation der Spurstange um ihre Längsachse gemeint.
Bei der Verbundlenkerachse gemäß der Erfindung ist - anhand der
kinematischen Koppelanordnung - der rotatorische Bewegungsfreiheitsgrad der Spurstange eingeschränkt bzw. blockiert. Ohne die Koppeleinrichtung weist die
Spurstange einer gattungsgemäßen Verbundlenkerachse - aufgrund ihrer Verbindung mit den Radträgern, die typischerweise über Kugelgelenke erfolgt - einen rotatorischen Freiheitsgrad auf und kann sich um die durch die Kugelgelenke definierte Achse drehen bzw. um diese schwenken. Dies bedeutet, dass sowohl die Spurstange als auch die an der Spurstange angreifende Aktuatoreinrichtung einer gattungsgemäßen
Verbundlenkerachse eine kinematische Unterbestimmung aufweisen kann. Dies kann, wie eingangs dargelegt, zu unerwünschten Betriebszuständen, insbesondere zu Spurfehlern bzw. Spurdifferenzwinkeln beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, beim einseitigen Einfedern der Verbundlenkerachse führen.
Aufgrund der mit der Erfindung gegebenen kinematischen Koppelung durch die Koppelanordnung wird der rotatorische Bewegungsfreiheitsgrad der Spurstange durch das Zusammenwirken der Koppelanordnung mit den weiteren Befestigungspunkten der Spurstange in Form der Kugelgelenke an den Radträgern und eingeschränkt. Die Spurstange kann somit nicht mehr frei um ihre Längsachse bzw. um die durch die beiden Kugelgelenke der Radträger definierte Achse rotieren bzw. geschwenkt werden, wodurch sich vorteilhaft die kinematische bestimmte Position der Spurstange ergibt.
Die Spurstange kann demzufolge nur noch die vorgesehenen, im Wesentlichen translatorischen Bewegungen annähernd quer zur Fahrtrichtung bzw. annähernd parallel zum Querprofil der Verbundlenkerachse ausführen. So wird durch die
Spurstange der Betätigungsweg der Aktuatoreinrichtung auf die Radträger übertragen, wodurch sich wiederum der gewünschte Lenkeinschlag der Radträger bzw.
Fahrzeugräder ergibt.
Aufgrund des somit gegebenen eingeschränkten Freiheitsgrads der Spurstange und damit auch der an die Spurstange gekoppelten Aktuatoreinrichtung ergibt sich ein sicherer Betriebszustand in Bezug auf die durch Aktuatoreinrichtung, Spurstange und Radträger gebildete Ansteuerung bzw. Anlenkung der Hinterräder. Damit werden Spurfehler bzw. Spurdifferenzwinkel vermieden bzw. minimiert, insbesondere beim einseitigen Einfedern der Verbundlenkerachse.
Die Erfindung wird zunächst unabhängig davon verwirklicht, wo und wie die Koppelanordnung befestigt ist, solange damit die Einschränkung des rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrads der Spurstange gegeben ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Koppelanordnung am Querprofil der Verbundlenkerachse befestigt. Auf diese Weise ergibt sich eine platzsparende Unterbringung der Koppelanordnung an der Verbundlenkerachse, und die Spurstange kann den
Einfederungsbewegungen der Verbundlenkerachse folgen, wodurch Spurdifferenzwinkel beim gegensinnigen Einfedern minimiert bzw. unterbunden werden. Vorzugsweise erfolgt die Einschränkung des rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrads der Spurstange des Weiteren dadurch, dass die Koppelanordnung die Spurstange annähernd parallel zur Fahrzeughochachse, insbesondere parallel zur Fahrzeughochachse. Alternativ kann die Anbindung der Koppelanordnung aber auch entlang einer Richtung tangential zur Rotationsachse der Spurstange erfolgen. So ist z. B. auch eine Anbindung annähernd parallel zur Fahrzeuglängsachse oder parallel zur Fahrzeuglängsachse möglich.
Unter dem Ausdruck "entlang einer Richtung tangential zur Rotationsachse der Spurstange" ist im Sinne der Erfindung diejenige Richtung zu verstehen, die sich - bei einer gedachten Rotationsbewegung der Spurstange um die durch die Kugelgelenke der Radträger definierte Längsachse - am Angriffspunkt der Koppelanordnung an der Spurstange ergibt. Erfolgt mit anderen Worten eine Anlenkung der Spurstange im Angriffspunkt der Koppelanordnung an der Spurstange entlang der Vertikalrichtung bzw. Fahrzeughochachse bzw. entlang der genannten Richtung, so wird damit die Einschränkung des rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad der Spurstange erreicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Koppelanordnung eine Pendelstütze. Dabei koppelt die Pendelstütze - bezüglich des rotatorischen Freiheitsgrads der Spurstange - das Querprofil der Verbundlenkerachse kinematisch mit der Spurstange. Die Ausgestaltung der Koppelanordnung in Form einer Pendelstütze lässt sich kostengünstig realisieren, nimmt wenig Bauraum in Anspruch und kann zudem schwingungsdämpfend ausgeführt werden, beispielsweise durch den Einsatz von Elastomerlagern für die Pendelstütze. Vorzugsweise verläuft dabei die Längsachse der Pendelstütze annähernd parallel oder parallel zur Fahrzeughochachse, oder parallel zu einer Richtung tangential zur Rotationsachse der Spurstange. Auf diese Weise lässt sich die Spurstange bezüglich Rotation effektiv abstützen, da der Verlauf des (ohne die Pendelstütze) verbleibenden Freiheitsgrads der Spurstange auf diese Weise mit der Längsachse der Pendelstütze zusammenfällt. Gleichzeitig bleibt der zur Übertragung der Lenkbewegungen notwendige translatorische Bewegungsfreiheitsgrad der Spurstange erhalten. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Angriff der Pendelstütze an der Spurstange etwa Mitte der Spurstange, insbesondere in der Mitte der Spurstange erfolgt. Vorzugsweise ist dabei das spurstangenseitige Gelenk der Pendelstütze im Schubmittelpunkt des Querprofils der Verbundlenkerachse angeordnet.
Der Schubmittelpunkt des Querprofils ist derjenige gedachte Punkt am
Querprofil, an dem die Momentachse einer einseitigen Einfederungsbewegung das Querprofil näherungsweise trifft bzw. schneidet. Denn bei einer einseitigen
Einfederungsbewegung der Verbundlenkerachse ähnelt die Kinematik der Verbundlenkerachse - aufgrund der Tordierung des Querprofils - der Kinematik einer Schräglenkerachse, und es ergibt sich eine Momentachse der Einfederungsbewegung, die durch das jeweilige Lager des einfedernden Längslenkers einerseits, sowie durch den gedachten Schubmittelpunkt des Querprofils andererseits verläuft.
Mit anderen Worten bringt es diese Ausführungsform mit sich, dass der
Schubmittelpunkt des Querprofils - ebenso wie der gemäß dieser Ausführungsform dort angeordnete Angriffspunkt der Pendelstütze - bei einer Einfederungsbewegung keine oder allenfalls eine sehr geringe Bewegung in Einfederungsrichtung erfährt. Dies kommt mit Vorteil (wie auch generell die mittige Anordnung des Angriffspunkts der Pendelstütze an Querprofil bzw. Spurstange) ebenfalls der Minimierung des
Spurdifferenzwinkels sowie der Minimierung von Abweichungen des Radträger- Lenkwinkels von der Sollgröße zugute.
Die Erfindung wird zunächst unabhängig davon verwirklicht, wie die Anbindung des Aktuators an die Spurstange der Verbundlenkerachse erfolgt. Wiederum im Hinblick auf eine Minimierung von Spurdifferenzwinkeln bzw. eine Eliminierung jeglichen unsymmetrischen Verhaltens bei einseitiger Einfederung ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindung zwischen Aktuator und Spurstange mittels eines in Fahrzeugquerrichtung mittig der Spurstange
angeordneten Gelenks erfolgt.
Zum Ausgleich von Relativbewegungen zwischen den miteinander korrespondierenden Bauteilen der Verbundlenkerachse, insbesondere zur Schwingungsdämpfung, ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn die gelenkige Verbindung zwischen Aktuator und Spurstange über zwei Freiheitsgrade verfügt, wobei es sich folglich vorzugsweise um ein Kugelgelenk, ein Hülsengelenk oder um ein Elastomerlager handelt, welches Drehbewegungen und in begrenztem Umfang auch kardanische Auslenkungen gestattet. Insbesondere beim Einsatz eines Elastomerlagers erfolgt nicht nur eine Komfortverbesserung, sondern auch eine Reduzierung der Verschleißanfälligkeit der Einzelteile, und damit eine Erhöhung der Lebensdauer der lenkbaren Verbundlenkerachse insgesamt.
Ein weiterer vorteilhafter Lösungsgedanke der Erfindung besteht darin, dass der Aktuator ein elektromotorisches, ein hydraulisches oder ein pneumatisches Stellglied ist, in Abhängigkeit davon, welche Hilfsenergie im Kraftfahrzeug vorhanden oder auf einfache Weise als Antrieb des Aktuators genutzt werden kann, so dass zusätzlicher baulicher oder konstruktiver Aufwand weitgehend vermeidbar ist. Unter Berücksichtigung dieser Randbedingungen lässt sich der Aktuator gemäß dieser Ausführungsform optimal in das System integrieren.
Bevorzugt ist der Aktuator dabei an einem der Längslenker befestigt. Dies hat den Vorteil, dass an den Längslenkern jeweils ein Bereich hoher Stabilität der
Verbundlenkerachse vorliegt. Insbesondere sind dort nahezu keine durch
Verwindungen oder Verformungen der Verbundlenkerachse hervorgerufenen
Beeinflussungen der Arbeitsweise des Aktuators zu befürchten, wodurch die
Verbundlenkerachse auf diese Weise störungsfrei funktionieren kann. Die Anbringung des Aktuators ist dabei nach wie vor in Grenzen variabel, sodass eine Anpassung an den im Fahrzeug vorhandenen Bauraum möglich ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt die einzige:
Fig. : in isometrischer Darstellung eine lenkbare Verbundlenkerachse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. zeigt eine lenkbare Verbundlenkerachse, beispielsweise für die
Hinterradaufhängung eines Kraftfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Man erkennt den Achskörper, der den torsionsweichen
Querträger 1 sowie zwei mit dem Querträger 1 verbundene Längslenker 2, 3 umfasst. An den Längslenkern 2, 3 sind jeweils Elastomerlager 4, 5 zur Anbindung an ein (nicht dargestelltes) Fahrzeugchassis angeordnet. Die Längslenker 2, 3 weisen jeweils Federteller 6, 7 zur Aufnahme der (ebenfalls nicht dargestellten) Fahrwerksfedern auf.
Ferner trägt jeder Längslenker 2, 3 einen Radträger 8, 9, welcher jeweils um eine fahrzeugbezogen (näherungsweise, bis auf Spreizung und Nachlauf) vertikal verlaufende Lenkachse 10, 1 1 schwenkbar ist. Die Radträger 8, 9 sind über
Kugelgelenke 12, 13 mit einer Spurstange 14 verbunden, welche mittels eines
Aktuators 15 entlang der Pfeilrichtung 1 6 hin und her bewegbar ist. Der Aktuator 15 ist dabei am zeichnungsbezogen rechten Längslenker 3 befestigt, um auf diese Weise nachteilige Auswirkungen der im Betrieb der Verbundlenkerachse auftretenden
Tordierungen des Querprofils 1 auf den Betrieb des Aktuators 15 zu umgehen.
Um eine unerwünschte Rotation 18 der Spurstange 14 um die durch die beiden Kugelgelenke 12, 13 definierte, gedachte Achse zu unterbinden, die ansonsten zu Undefinierten Betriebszuständen und/oder zu Spurfehlern des Lenkeinschlags der Radträger 8, 9 führen könnte, weist die Verbundlenkerachse eine hier als
Pendelstütze 17 ausgebildete Koppelanordnung auf. Die Pendelstütze 17 unterbindet die vertikale Bewegung der Spurstange 14 entlang der Pfeilrichtung 18 (welche einer Richtung tangential der gedachten Rotation der Spurstange um die durch die
Kugelgelenke 12 und 13 definierte Rotationsachse entspricht). Hierzu greift die
Pendelstütze 17 mit ihrem zeichnungsbezogen unteren Ende an der Spurstange 14 an, und ist an ihrem zeichnungsbezogen oberen Ende mittels eines Stützbeschlags 19 mit dem Querprofil 1 der Verbundlenkerachse verbunden.
Durch die Pendelstütze 17 wird die Spurstange 14 somit bezüglich ihrer
Rotation 18 um die durch die Kugelgelenke 12 und 13 definierte Rotationsachse kinematisch festgelegt, so dass die Spurstange wie vorgesehen lediglich noch die translatorischen Bewegungen 1 6 zur Ansteuerung des Lenkeinschlagwinkels der Radträger 8, 9 ausführen kann. Geringfügige durch die seitlichen Ausschläge der Pendelstütze 17 induzierte Bewegungen der Spurstange 14 entlang der Vertikal- bzw. Tangentialrichtung 18 können aufgrund der üblicherweise geringen Lenkeinschlagwinkel von gelenkten Hinterachsen vernachlässigt werden. Zudem kann deren Einfluss auf die Lenkeinschlagwinkel bei der geometrischen Auslegung der Radträger 6 berücksichtigt und somit weitgehend eliminiert werden.
Der Aktuator 15 greift - ebenso wie die Pendelstütze 17 - mittig an der
Spurstange 14 an, so dass auch diesbezüglich ein symmetrisches Lenkverhalten der Verbundlenkerachse sowohl bei beidseitigem als auch bei einseitigem Einfedern gewährleistet ist.
Mit den strichlierten Linien 20, 21 sind die gedachten Momentanachsen der Einfederungsbewegung der Verbundlenkerachse angedeutet, wie sie sich beim jeweils einseitigen Einfedern der Längslenker 2, 3 mit den daran angeordneten Radträgern 8, 9 ergeben. So schwenkt beispielsweise der zeichnungsbezogen linke Längslenker 2 mit dem daran angeordneten Radträger 8 beim einseitigen Einfedern näherungsweise um die Momentanachse 20, während der zeichnungsbezogen rechte Längslenker 3 mit dem daran angeordneten Radträger 9 seinerseits beim einseitigen Einfedern
näherungsweise um die Momentanachse 21 schwenkt. Einseitige Einfederungs- bewegungen ähneln bei der dargestellten Verbundlenkerachse (bei der das Querprofil etwa in der Mitte der Längslenker 2, 3 angreift) somit der Einfederungsbewegung einer Schräglenkerachse, was bezüglich des Eigenlenkverhalten und des Spurwinkels beim einseitigen Einfedern vorteilhaft ist.
Man erkennt, dass sich die beiden Momentanachsen 20, 21 bei der dargestellten Ausführungsform im Angriffspunkt der Pendelstütze 17 an der Spurstange 14 schneiden. Auf diese Weise werden die Einflüsse der Tordierung des Querprofils 1 der Verbundlenkerachse - beim einseitigen Einfedern - auf Lenkeinschlag und
Spurdifferenzwinkel weiter minimiert, was ebenfalls zu einer sicheren und zuverlässigen Spurführung der Verbundlenkerachse beiträgt. Bezuqszeichen
Querprofil
, 3 Längslenker
, 5 Elastomerlager
, 7 Federteller
, 9 Radträger
0, 1 1 Lenkachse
2, 13 Spurstangen-Kugelgelenk
4 Spurstange
5 Aktuator
6 Lenkbewegung
7 Koppelanordnung, Pendelstütze
8 Spurstangen-Rotationsbewegung, rotatorischer Freiheitsgrad9 Stützbeschlag
0, 21 Momentanachse bei einseitiger Einfederung

Claims

Patentansprüche
1 . Verbundlenkerachse für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, die Verbundlenkerachse umfassend ein tordierbares Querprofil (1 ) und jeweils einen mit dem Querprofil (1 ) verbundenen Längslenker (2, 3) an jedem der beiden Enden des Querprofils (1 ), jeder Längslenker (2, 3) umfassend einen um eine Lenkachse (10, 1 1 ) schwenkbaren Radträger (8, 9), wobei die Radträger (8, 9) über Kugelgelenke (12, 13) mittels einer Spurstange (14) miteinander verbunden und mit einer Aktuator- einrichtung (15) zur Erzeugung einer Lenkbewegung der Radträger (8, 9) um deren jeweilige Lenkachse (10, 1 1 ) gekoppelt sind, gekennzeichnet durch eine an der Spurstange (14) angreifende Koppelanordnung (17), die zur Einschränkung des rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrads (18) der Spurstange (14) eingerichtet ist.
2. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelanordnung (17) am Querprofil (1 ) der Verbundlenkerachse befestigt ist.
3. Verbundlenkerachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelanordnung (17) annähernd parallel zur
Fahrzeughochachse oder entlang einer Richtung tangential zur Rotationsachse der Spurstange (14) angeordnet ist.
4. Verbundlenkerachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelanordnung eine Pendelstütze (17) umfasst, die das Querprofil (1 ) bezüglich des rotatorischen Freiheitsgrads (18) der Spurstange (14) kinematisch mit der
Spurstange (14) koppelt.
5. Verbundlenkerachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der Pendelstütze (17) annähernd parallel zur Fahrzeuglängsachse oder entlang einer Richtung tangential zur Rotationsachse der Spurstange (14) verläuft.
6. Verbundlenkerachse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriff der Pendelstütze (17) an der Spurstange (14) annähernd mittig der
Spurstange (14) erfolgt.
7. Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das spurstangenseitige Gelenk der Pendelstütze (17) im
Schubmittelpunkt des Querprofils (1 ) der Verbundlenkerachse angeordnet ist.
8. Verbundlenkerachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Aktuator (15) und Spurstange (14) ein in Fahrzeugquerrichtung mittig der Spurstange (14) angeordnetes Gelenk umfasst.
9. Verbundlenkerachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mittig angeordnete Gelenk zwei Freiheitsgrade aufweist und ein Kugelgelenk oder ein Hülsengelenk ist.
10. Verbundlenkerachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (15) ein elektromotorisches, ein hydraulisches oder ein pneumatisches Stellglied ist.
1 1 . Verbundlenkerachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (15) an einem Längslenker (3) der
Verbundlenkerachse befestigt ist.
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