WO2024041806A1 - Achsanordnung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2024041806A1
WO2024041806A1 PCT/EP2023/069559 EP2023069559W WO2024041806A1 WO 2024041806 A1 WO2024041806 A1 WO 2024041806A1 EP 2023069559 W EP2023069559 W EP 2023069559W WO 2024041806 A1 WO2024041806 A1 WO 2024041806A1
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ball joint
axle
axle arrangement
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vehicle
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PCT/EP2023/069559
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Moritz Stemmer
Sinisa Mandich
Michael Klein
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Mercedes-Benz Group AG
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Definitions

  • the invention relates to an axle arrangement for a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • DE 41 29 643 A1 discloses an independent wheel suspension for non-steered wheels of motor vehicles, in which the side member is connected to the vehicle body via an elastic bearing on the vehicle body that has different spring rates.
  • the longitudinal member is attached to a wheel carrier between two wishbones.
  • a lower end of a suspension strut unit is attached to the side member, the upper end of which is fixed to the vehicle body. This causes the suspension strut unit to be tilted.
  • a suspension for a rear driven wheel which comprises a wheel carrier which supports the wheel and which is connected to a vehicle body via a longitudinal arm on the articulation side.
  • Three wishbones are attached to a subframe on the body side. Two wishbones are arranged above the center of the wheel and the wishbone is below the center of the wheel.
  • the lower wishbone supports a unit consisting of a suspension spring and damper.
  • the unit consisting of a suspension spring and damper, which forms a suspension strut, is arranged upright in order to be easily guided past the drive shaft and the upper wishbone.
  • the DE 10 2015 221 598 A1 discloses a wheel suspension for a vehicle, which has a wheel carrier for rotatably receiving a wheel, a wishbone attached to the wheel carrier, a strut designed as a tension or compression strut, a leg with a spring and / or damper, and a has a common bearing, the wishbone, the strut and the leg being attached to the common bearing.
  • a holder for a handlebar of a wheel suspension of a vehicle that can be pivoted about a pivot axis on a lower one Handlebar mount of a shock absorber via an elastic bearing is known.
  • a bolt of the lower steering mount runs in the damping direction of the shock absorber and is intended to absorb an axial force.
  • the lower handlebar mount can also be a suspension strut or another chassis element suitable for supporting the rotatable handlebar.
  • a double wishbone axle of the single-joint type is known.
  • an upper wishbone is articulated, which surrounds a spring-damper leg like a horseshoe and is attached to the vehicle body with its two free ends.
  • the spring-damper leg is supported upright on a lower wishbone.
  • the object of the invention is to provide an axle arrangement for a vehicle which improves the known solution.
  • axle arrangement for a vehicle comprising a plurality of links for guiding a wheel attached to the axle, a spring strut being attached at one end to one of the links and at the other end to a vehicle body and the axle being designed as a steered axle, in which the links are mounted on the body side on a subframe which can be fastened in the bodyshell of the vehicle, the orientation of the shock absorber is selected to be at an angle between a lower link and the vehicle body, so that the horizontal force components of the body-side force introduction of the shock absorber are greater than the vertical force introductions , and a steering actuator unit is attached to the subframe.
  • This makes it easy to create a steered multi-link axle, which, due to its flat design, has a low loading floor in the vehicle enables, which is advantageously suitable for a rear axle driven by an electric motor, in which rear axle steering is also integrated.
  • a compression and camber strut is advantageously formed in the upper handlebar level.
  • This compression and camber strut formed by two struts on an upper level, replaces the usual tension and camber strut due to the change in the installation space conditions due to the inclined arrangement of the spring strut.
  • the spring strut is rotatably mounted at at least one end to compensate for gimbal angles. This not only avoids cardanic angles but also torsion angles in the air or steel spring of the shock absorber. At the same time, an elastic decoupling of the shock absorber is made possible, even if it is kept as short as possible.
  • a ball joint designed as a ball joint engages in the spring strut at the upper end for elastic decoupling.
  • This ball joint designed as a ball joint, enables pivoting movements of the shock absorber relative to the vehicle body.
  • the ball joint can be mounted in the housing of the shock absorber in a force-fitting and/or form-fitting manner, for example by being screwed to it or pressed into it.
  • a housing is formed at the upper end of the spring strut, into which the ball joint designed as a ball joint engages, with a seal of an air spring being integrated into the connection of the ball joint to the housing. This seal ensures that the housing is reliably sealed against atmospheric pressure.
  • a bearing of the shock absorber is arranged in the housing of the shock absorber, which is axially clamped by the ball joint designed as a ball joint. This means that additional fastening devices for the bearing of the shock absorber can be dispensed with, which results in further space advantages. Since only damping forces are introduced into the vehicle body via the damper bearing, this can be optimized in terms of comfort and NVH behavior (noise, vibration, harshness).
  • the ball joint with the side facing away from the joint is non-positively connected to the vehicle body via a console, whereby the Console is held on the subframe. This ensures reliable fastening of the support element while the vehicle is moving.
  • the ball joint is connected directly to the vehicle body.
  • the handlebars are elastically mounted on both sides. This enables elastic decoupling on both the wheel carrier and the subframe.
  • At least one upper link is designed to be slightly offset. This is possible because the shell structure is located further inside at the end of the shock absorber. Such straight handlebars with less bend are cheaper, lighter and stiffer.
  • Fig. 2 shows an exemplary embodiment of a spring strut connection.
  • FIG. 1 an embodiment of the axle arrangement according to the invention is shown in a perspective (Fig. 1a) and a top view (Fig. 1b).
  • This axle arrangement 1 is a steered multi-link rear axle, which is designed as a multi-link axle and represents a type of independent wheel suspension in a vehicle.
  • Each wheel on the rear axle is guided by five links 3, 5, 7, 9, 11 in order to achieve the greatest possible scope for a targeted design of kinematics and elastokinematics.
  • Two of the handlebars 5, 7 are guided in an upper handlebar level, with the two handlebars 5, 7 are slightly cranked.
  • two further handlebars 3, 9 are provided in a lower handlebar level and a handlebar 11 which is not assigned to any level and is designed as a tie rod, with all handlebars 3, 5, 7, 9, 11 being connected at one end to a wheel carrier 13.
  • the other end of the links 3, 5, 7, 9, 11 is articulated on a subframe 15.
  • the subframe 15 represents an auxiliary frame on which, in addition to the links 3, 5, 7, 9, 11, the engine and the transmission are also fixed.
  • Between the links 3, 5, 7, 9, 11 extends an inclined spring strut 17, which is fixed with one end 19 on a lower link 11 and with its upper end also on the subframe 15.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment of the connection of the shock absorber 17 to the subframe 15 is shown in FIG. 2.
  • the spring strut 17 has a housing 19 in which a ball joint 21 designed as a ball joint is screwed in to avoid cardanic angles in the spring strut 17.
  • a seal of an air spring 31 is integrated into the connection between the ball joint 21 and the housing 19.
  • the ball joint 21 is fastened with the side facing away from the joint in a console 23 which is held on the subframe 15.
  • a bearing 25 of the spring strut 17 is provided in the housing 19, which is axially clamped by the ball joint 21.
  • an additional spring can be provided in the housing 19, which rests on the bearing of the spring strut 17 and is pressed against the bearing 25 by the ball joint 21.
  • an actuator unit 29 of a steering system is attached to the subframe 15.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achsanordnung für ein Fahrzeug, umfassend mehrere Lenker (3, 5, 7, 9, 11) zur Führung eines an der Achse (27) befestigten Rades, wobei ein Federbein (17) mit einem Ende an einem der Lenker (11) und mit dem anderen Ende an einer Fahrzeugkarosserie (15) befestigt ist und die Ausrichtung des Federbeins (17) so gewählt ist, dass die horizontalen Kraftkomponenten der karosserieseitigen Krafteinleitung des Federbeins (17) mindestens im Wesentlichen ähnlich groß oder größer als die vertikalen Krafteinleitungen sind. Bei einer Achsanordnung ist die Achse als gelenkte Achse (27) ausgebildet, bei der die Lenker (3, 5, 7, 9, 11) karosserieseitig an einem Fahrschemel (15) gelagert sind, der im Rohbau des Fahrzeuges befestigbar ist, wobei am Fahrschemel (15) eine Aktuatoreinheit (29) einer Lenkung oder ein Lenkgetriebe befestigt ist.

Description

Achsanordnung für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Achsanordnung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die DE 41 29 643 A1 offenbart eine Einzelradaufhängung für nichtgelenkte Räder von Kraftfahrzeugen, bei der der Längsträger über ein unterschiedliche Federraten aufweisendes elastisches Lager an der Fahrzeugkarosserie mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Der Längsträger ist zwischen zwei Querlenkern an einem Radträger befestigt. Am Längsträger ist ein unteres Ende einer Federbeineinheit befestigt, deren oberes Ende am Fahrzeugaufbau fixiert ist. Dadurch ist die Federbeineinheit schräggestellt.
Aus der DE 37 29238 A1 ist eine Aufhängung für ein hinteres angetriebenes Rad offenbart, welche einen das Rad lagernden Radträger umfasst, der gelenkseitig über einen Längsarm mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Drei Querlenker sind aufbauseitig an einem Hilfsrahmen angelenkt. Zwei Querlenker sind oberhalb der Radmitte angeordnet und der Querlenker liegt unterhalb der Radmitte. Der untere Querlenker stützt eine Einheit aus Tragfeder und Dämpfer ab. Die ein Federbein bildende Einheit aus Tragfeder und Dämpfer ist stehend angeordnet, um gut an der Antriebswelle und an dem oberen Querlenker vorbeigeführt zu werden.
Die DE 10 2015 221 598 A1 offenbart eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, welche einen Radträger zur drehbeweglichen Aufnahme eines Rades, einen am Radträger befestigten Querlenker, eine Strebe, ausgebildet als Zug- oder Druckstrebe, ein Bein mit Feder und/oder Dämpfer, und ein gemeinsames Lager aufweist, wobei an dem gemeinsamen Lager der Querlenker, die Strebe und das Bein befestigt sind.
Aus der DE 10 2005 013 374 B4 ist eine Halterung für einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Lenker einer Radaufhängung eines Fahrzeuges an einer unteren Lenkeraufnahme eines Stoßdämpfers über ein elastisches Lager bekannt. In Dämpfungsrichtung des Stoßdämpfers verläuft ein Bolzen der unteren Lenkungsaufnahme, der zur Aufnahme einer Axialkraft vorgesehen ist. Die untere Lenkeraufnahme kann dabei auch ein Federbein oder ein anderes zur Abstützung des verdrehbaren Lenkers geeignetes Fahrwerkselement sein.
Gemäß der DE 10 2013 203 479 A1 ist eine Doppelquerlenker-Achse der Eingelenk- Bauart bekannt. An einem oberen Ende eines sich oberhalb des Rades erstreckenden Schwenklagers ist ein oberer Querlenker angelenkt, welcher hufeisenartig ein Feder- Dämpfer-Bein umgreift, und mit seinen beiden freien Enden am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Das Feder-Dämpfer-Bein ist stehend auf einem unteren Querlenker abgestützt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Achsanordnung für ein Fahrzeug anzugeben, durch welche die bekannte Lösung verbessert wird.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der Eingangs erläuterte Achsanordnung für ein Fahrzeug, umfassend mehrere Lenker zur Führung eines an der Achse befestigten Rades, wobei ein Federbein mit einem Ende an einem der Lenker und mit dem anderen Ende an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist und die Achse als gelenkte Achse ausgebildet ist, bei der die Lenker karosserieseitig an einem Fahrschemel gelagert sind, der im Rohbau des Fahrzeuges befestigbar ist, ist die Ausrichtung des Federbeins schrägliegend zwischen einem unteren Lenker und der Fahrzeugkarosserie gewählt, so dass die horizontalen Kraftkomponenten der karosserieseitigen Krafteinleitung des Federbeins größer als die vertikalen Krafteinleitungen sind, und am Fahrschemel eine Aktuatoreinheit einer Lenkung befestigt ist. So lässt sich einfach eine gelenkte Mehrlenkerachse ausbilden, die auf Grund ihrer flachen Ausgestaltung einen niedrigen Ladeboden im Fahrzeug ermöglicht, die vorteilhaft für eine durch einen Elektromotor angetriebene Hinterachse geeignet ist, in welche gleichzeitig eine Hinterachslenkung integriert ist.
Vorteilhafterweise ist in der oberen Lenkerebene eine Druck- und Sturzstrebe ausgebildet. Diese Druck- und Sturzstrebe, gebildet von zwei Streben einer oberen Ebene, ersetzt die an sich üblichen Zug- und Sturzstrebe auf Grund der Änderung der Bauraumverhältnisse durch die geneigte Anordnung des Federbeines.
In einer Ausgestaltung ist das Federbein an mindestens einem Ende zum Ausgleich von Kardanikwinkeln drehbar gelagert. Dadurch werden nicht nur Kardanikwinkel sondern auch Torsionswinkel in der Luft- oder Stahlfeder des Federbeins vermieden. Gleichzeitig wird eine elastische Abkopplung des Federbeins ermöglicht, auch wenn dieses möglichst kurz gehalten wird.
In einer Variante greift ein als Kugelgelenk ausgebildetes Traggelenk zur elastischen Abkopplung am oberen Ende in das Federbein ein. Dieses als Kugelgelenk ausgebildetes Traggelenk ermöglicht Schwenkbewegungen des Federbeins gegenüber der Fahrzeugkarosserie. Das Traggelenk kann in dem Gehäuse des Federbeins kraft- und/oder formschlüssig gelagert sein, indem es beispielsweise mit diesem verschraubt oder in dieses eingepresst ist.
In einer Ausführungsform ist am oberen Ende des Federbeins ein Gehäuse ausgebildet, in welches das als Kugelgelenk ausgebildete Traggelenk eingreift, wobei in die Verbindung des Traggelenkes mit dem Gehäuse eine Dichtung einer Luftfeder integriert ist. Diese Dichtung sichert eine zuverlässige Abdichtung des Gehäuses gegen den Atmosphärendruck.
Es ist von Vorteil, wenn in dem Gehäuse des Federbeins ein Lager des Federbeins angeordnet ist, welches durch das als Kugelgelenk ausgebildete Traggelenk axial geklemmt ist. Dadurch kann auf zusätzliche Befestigungsvorrichtungen für das Lager des Federbeins verzichtet werden, was weitere Bauraumvorteile nach sich zieht. Da über das Dämpferlager nur Dämpferkräfte in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet werden, kann dieses hinsichtlich Komfort und NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) optimiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Traggelenk mit der gelenkabgewandten Seite über eine Konsole kraftschlüssig mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, wobei die Konsole an dem Fahrschemel gehalten ist. Dadurch wird eine zuverlässige Befestigung des Tragelementes während der Bewegung des Fahrzeuges gewährleistet.
In einer Alternative ist das Traggelenk direkt mit der Fahrzeugkarosserie verbunden.
In einer weiteren Variante sind die Lenker beidseitig elastisch gelagert. Dies ermöglicht eine elastische Abkopplung sowohl am Radträger als auch am Fahrschemel.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein oberer Lenker leicht gekröpft ausgeführt. Dies wird möglich, da die Rohbaustruktur weiter innen am Ende des Federbeins liegt. Solche geraden Lenker mit weniger Kröpfung sind kostengünstiger, leichter und steifer.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Achsanordnung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Federbeinanbindung.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Achsanordnung in einer Perspektive (Fig. 1a) und einer Draufsicht (Fig. 1b) dargestellt. Bei dieser Achsanordnung 1 handelt es sich um eine gelenkte Raumlenker-Hinterachse, die als Mehrlenker-Achse ausgebildet ist und eine Bauart der Einzelradaufhängung in einem Fahrzeug darstellt. Dabei wird jedes Rad der Hinterachse mit Hilfe von fünf Lenkern 3, 5, 7, 9, 11 geführt, um den größtmöglichen Gestaltungsspielraum für eine gezielte Auslegung von Kinematik und Elastokinematik zu erreichen.
Zwei der Lenker 5, 7 sind in einer oberen Lenkerebene geführt, wobei die beiden Lenker 5, 7 leicht gekröpft ausgebildet sind. Darunter sind zwei weitere Lenker 3, 9 in einer unteren Lenkerebene und ein keiner Ebene zugeordneter, als Spurstange ausgebildeter Lenker 11 vorgesehen, wobei alle Lenker 3, 5, 7, 9, 11 mit einem Ende an einem Radträger 13 angebunden sind. Das andere Ende der Lenker 3, 5, 7, 9, 11 ist an einem Fahrschemel 15 angelenkt. Der Fahrschemel 15 stellt dabei einen Hilfsrahmen dar, an welchem außer den Lenkern 3, 5, 7, 9, 11 auch der Motor und das Getriebe fixiert sind. Zwischen den Lenkern 3, 5, 7, 9, 11 erstreckt sich ein schrägliegendes Federbein 17, welches mit einem Ende 19 an einem unteren Lenker 11 und mit seinem oberen Ende ebenfalls am Fahrschemel 15 fixiert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Anbindung des Federbeins 17 an den Fahrschemel 15 ist in Fig. 2 gezeigt. Das Federbein 17 weist ein Gehäuse 19 auf, in welchem ein als Kugelgelenk ausgebildetes Traggelenk 21 zur Vermeidung von Kardanikwinkeln im Federbein 17 eingeschraubt ist. In die Verbindung zwischen dem Traggelenk 21 und dem Gehäuses 19 ist eine Dichtung einer Luftfeder 31 integriert. Das Traggelenk 21 ist mit der gelenkabgewandten Seite in einer Konsole 23 befestigt, die an dem Fahrschemel 15 gehalten ist. Direkt unter dem Traggelenk 21 ist in dem Gehäuse 19 ein Lager 25 des Federbeins 17 vorgesehen, welches von dem Traggelenk 21 axial verklemmt wird. Zu diesem Zweck kann in dem Gehäuse 19 eine Zusatzfeder vorgesehen sein, die auf dem Lager des Federbeins 17 aufsitzt und von dem Traggelenk 21 gegen das Lager 25 gepresst wird. Zur Lenkung der Achse ist an dem Fahrschemel 15 eine Aktuatoreinheit 29 einer Lenkung befestigt.

Claims

Patentansprüche Achsanordnung für ein Fahrzeug, umfassend mehrere Lenker (3, 5, 7, 9, 11) zur Führung eines an der Achse (27) befestigten Rades, wobei ein Federbein (17) mit einem Ende an einem der Lenker (11) und mit dem anderen Ende an einer Fahrzeugkarosserie (15) befestigt ist und, die Achse als gelenkte Achse (27) ausgebildet ist, bei der die Lenker (3, 5, 7, 9, 11) karosserieseitig an einem Fahrschemel (15) gelagert sind, der im Rohbau des Fahrzeuges befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Federbeins (17) schrägliegend zwischen einem unteren Lenker (11) und der Fahrzeugkarosserie gewählt ist, so dass die horizontalen Kraftkomponenten der karosserieseitigen Krafteinleitungen des Federbeins (17) größer als die vertikalen Krafteinleitungen sind, wobei am Fahrschemel (15) eine Aktuatoreinheit (29) einer Lenkung befestigt ist. Achsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der oberen Lenkerebene eine Druck- und Sturzstrebe ausgebildet ist. Achsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federbein (17) an mindestens einem Ende zum Ausgleich von Kardanikwinkeln drehbar gelagert ist. Achsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Kugelgelenk ausgebildetes Traggelenk (21) zur elastischen Abkopplung am oberen Ende in das Federbein (17) eingreift. Achsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des Federbeins (17) ein Gehäuse (19) ausgebildet ist, in welches das als Kugelgelenk ausgebildete Traggelenk (21) eingreift, wobei in die Verbindung des Traggelenks (21) mit dem Gehäuse (19) eine Dichtung einer Luftfeder (31) integriert ist. Achsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (19) ein Lager (25) des Federbeins (17) angeordnet ist, welches durch das als Kugelgelenk ausgebildete Traggelenk (21) axial geklemmt ist. Achsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Traggelenk (21) mit der gelenkabgewandten Seite über eine Konsole (23) kraftschlüssig mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, wobei die Konsole (23) an dem Fahrschemel (15) gehalten ist. Achsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Traggelenk (21) direkt mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist Achsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (3, 5, 7, 9, 11) beidseitig elastisch gelagert sind. Achsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein oberer Lenker (3, 7) gekröpft ausgeführt ist.
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