-
Die
Erfindung betrifft eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere
eines Personenkraftfahrzeugs, mit je einer mit einem Rad verbindbaren Spurstange
und einer Lagerung zur Aufhängung der Hinterachse an einer
Karosserie.
-
Hinterachsen
der eingangs genannten Art werden in nahezu jedem Personenkraftfahrzeug
eingebaut. Auch wenn die Lenkung eines Kraftfahrzeugs in der Regel
im Wesentlichen über die Vorderachse geschieht, hat die
Hinterachse einen erheblichen Einfluss auf das Fahrverhalten des
jeweiligen Kraftfahrzeugs.
-
Die
Fahrstabilität eines Personenkraftfahrzeugs wird sehr stark
durch das Eigenlenkverhalten der Vorder- und der Hinterachse bestimmt.
Einen großen Einflussfaktor bilden dabei die Reifen, welche aufgrund
ihrer Bauhöhe und Elastizität in Kurven zu einer
in radialer Richtung wirkenden Deformation neigen. Diese sogenannte
Schräglaufsteifigkeit des Reifens bewirkt an der Vorderachse
in aller Regel ein untersteuerndes Verhalten. Der Vorderwagen des
Kraftfahrzeugs drängt während der Kurvenfahrt
durch die begrenzte Schräglaufsteifigkeit der Reifen nach
außen. An der Hinterachse bewirkt die begrenzte Schräglaufsteifigkeit
der Reifen jedoch regelmäßig ein Übersteuern.
-
Auch
die Auslegung und Geometrie der Hinterachse beeinflusst das Fahrverhalten
des Kraftfahrzeugs. Dieses sogenannte Eigenlenkverhalten kann bei
Hinterachsen, insbesondere bei Längslenker- und Verbundlenkerachsen,
ein zusätzliches Übersteuern bewirken.
-
Eine übersteuernde
Hinterachse kann zwar durch eine untersteuernde Vorderachse zum
Teil ausgeglichen werden, dies gilt jedoch nur für das
Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges.
-
Negativ
beeinflusst wird durch eine derartige Auslegung des Fahrzeuges jedoch
der sogenannte Schwimmwinkel, der bei einer größeren
Eigenlenkdynamik der Achsen insgesamt größer wird.
Diese Schwimmwinkel bewirken ein unpräzises Fahrverhalten,
größere Gierwinkel und damit auch größere Gierbeschleunigungen
beim Durchfahren von Wechselkurven und bei hohen Geschwindigkeiten
eine hohe Gierverstärkung, das heißt ein ungünstiges Verhältnis
zwischen Giergeschwindigkeit und Lenkwinkel. Dies führt
insgesamt zu einem unpräzisen, schwammigen Fahrempfinden
und ist darüber hinaus sicherheitsrelevant, da es insbesondere
bei Wechselkurven, wie sie bei schnellen Ausweichmanövern im
Notfall gefahren werden müssen, zu einem Ausbrechen des
Kraftfahrzeugs kommen kann. Die Gierverstärkungen kann
zwar durch eine indirekte Lenkübersetzung teilweise ausgeglichen
werden, dies führt jedoch zu einem unhandlichen Fahrverhalten.
-
Demnach
besteht in der Fachwelt seit langem der Wunsch nach einer möglichst
neutral ausgelegten oder sogar leicht untersteuernden Hinterachse,
durch die die zuvor beschriebenen, meist negativen Effekte vermeidbar
sind. Mithilfe solcher neutraler oder untersteuernder Hinterachsen
lässt sich ein präziseres, agileres und vor allem
sichereres Fahrverhalten einstellen.
-
Ein
bekannter Ansatz zur Erreichung dieses Ziels ist die Verwendung
einer aktiven Hinterachslenkung, bei der aktiv oder passiv ein Lenkwinkel
der Hinterachsräder einstellbar ist. Derartige aktive Hinterachslenkungen
sind jedoch sehr aufwendig und damit teuer und defektanfällig.
Zudem benötigen die dafür erforderlichen Bauteile
einen erheblichen Bauraum, sodass der übrige zur Verfügung
stehende Bauraum eingeschränkt ist.
-
Aus
der
DE 38 18 412 ist
darüber hinaus eine Kraftfahrzeug-Hinterachse mit über
gummielastische Lager schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkten radtragenden
starren Längslenkern und mit einer an diesen jeweils zwischen
den gummielastischen Lagern und den Radachsen angreifenden biegesteifen Querstrebe
bekannt, bei der die Querstrebe entweder in mindestens einem der
beiden Querlenker um die Querstrebenlängsachse drehbar
gelagert ist. Zur Verbesserung des Fahrverhaltens und des Eigenlenkverhaltens
sind die beiden aufbauseitigen gummielastischen Lenkerlager derart
schrägnachgiebig ausgebildet, dass durch die Lenkerlager
ein Richtung ihrer Schrägnachgiebigkeit gelegte Geraden
sich in der Draufsicht fahrzeugmittig und im Abstand zu einer durch
beide Lenkerlager gelegten Geraden schneiden und wobei die Querstrebe
gegen die Vorspannung einer Federvorrichtung teleskopartig zusammenschiebbar
sind.
-
Bei
Kurvenfahrt verdrehen sich bei der zuvor beschriebenen Art von Hinterachse
beide Räder der Hinterachsen zur Kurveninnenseite hin und
erzeugen damit ein untersteuerndes Fahrverhalten. Die Stärke des
Untersteuerns lässt sich durch die Elastizität oder
Nachgiebigkeit der jeweiligen Lenkerlager beeinflussen. Je weicher
das zuständige Lenkerlager ist, desto größer
ist das Untersteuern der Hinterachse.
-
Diese
ihrer Gattung nach auch als elastokinematisch seitenkraftuntersteuernd
bezeichneten Hinterachsen sind zwar wesentlich einfacher und billiger
als aktive Hinterachslenkungen und bewirken bei Querbeschleunigungen
ein sicheres und präzises Fahrverhalten, beim Bremsen und
Beschleunigen weisen sie jedoch Nachteile auf. Durch die Nachgiebigkeit
der Lager werden ungewollte Radwinkeländerungen beim Bremsen
(in Nachspur) und, insbesondere bei heckgetriebenen Fahrzeugen,
beim Beschleunigen (in Vorspur) erzeugt. Die Folge davon ist, dass
die Stabilität des Kraftfahrzeuges insbesondere beim starken
Bremsen eingeschränkt ist.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es damit, eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs
anzugeben, die ein sicheres Fahrverhalten bei Querbeschleunigungen
sowie in Wechselkurven mit einem dynamischen Fahrverhalten verbindet,
jedoch ein sicheres Brems- und Beschleunigungsverhalten als bekannte
elastokinematische Hinterachsen aufweist, wobei die Hinterachse
kostengünstig herstellbar sein soll.
-
Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs
gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Eine
erfindungsgemäße Hinterachse eines Kraftfahrzeuges,
insbesondere eines Personenkraftfahrzeuges weist je eine mit einem
Rad verbindbare Spurstange und eine Lagerung der Spurstange zur Aufhängung
der Spurstange an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs auf. Erfindungsgemäß ist
dabei vorgesehen, dass die Spurstangen mittels eines Koppelelements
miteinander gekoppelt sind.
-
Durch
das Koppelelement, mit Hilfe dessen die Spurstangen miteinander
gekoppelt sind, sind die Bewegungsfreiheitsgrade des kinematischen
Hinterachssystems gezielt eingeschränkt. Die Spurstangen können
sich nicht mehr beliebig zueinander bewegen, sondern nur so, wie
durch das Koppelelement zugelassen. Das Koppelelement führt
im kinematischen System der Hinterachse somit eine zusätzliche
Zwangsbedingung ein. Auf diese Weise lässt sich erreichen,
dass ein beliebiges Bewegen der Spurstangen relativ zueinander,
insbesondere im Brems- oder im Beschleunigungsfalle, unterbunden ist.
Die Fahrstabilität des Fahrzeugs beim Bremsen oder Beschleunigen
ist dadurch merklich erhöht.
-
Mit
besonderem Vorzug lässt sich die erfindungsgemäße
Hinterachse einsetzen, wenn die Lagerung gummielastische Lager aufweist.
Gummielastische Lager sind solche Lager, bei denen der Schwenkpunkt
der Spurstangen in dem Lager in einem Gummielement gelagert ist,
sodass der Schwenkpunkt bei einer Belastung des Lagers verschieblich
ist. Ein derartiges gummielastisches Lager kann zweidimensional
oder dreidimensional ausgebildet sein. Üblicherweise ist
dies zumindest zweidimensional ausgelegt, wobei die Ebene, in welcher sich
die Spurstangenlagerung bewegen kann, üblicherweise im
Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet
ist.
-
Gummielastisches
Lager im Sinne der Erfindung bedeutet bevorzugt nicht ausschließlich,
dass das Lager Gummi enthalten, sondern dass das Lager bevorzugt
eine elastisch reversible Verschiebung des Lagerpunktes zulässt.
Ob dies mittels Gummielementen oder anderer Elemente bewerkstelligt
wird, ist im Rahmen der Erfindung unerheblich.
-
Durch
die erfindungsgemäße Hinterachse sind die Spurstangen
mittels eines Koppelelements miteinander gekoppelt. Dies erlaubt
bei gummielastischen Lagern eine lediglich gleichsinnige elastokinematische
Bewegung der Spurstangen relativ zueinander, was ebenfalls zu einer
lediglich gleichsinnigen Bewegung der Räder führt.
Eine ungewünschte gegensinnige Bewegung der Räder
in Nach- bzw. Vorspur wird auf diese Weise unterdrückt.
Dies führt zu einer erheblichen Stabilisierung des Fahrverhaltens beim
Bremsen sowie beim Beschleunigen. Gleichzeitig wird jedoch eine
deutliche Erhöhung des Seitenkraftuntersteuerns der Hinterachse
beibehalten, sodass sich die Fahrstabilität in der gewünschten
Weise einstellen lässt.
-
Besonders
bevorzugt greift das Koppelelement an je einem Lagerelement der
Spurstangen an. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Koppelelement
eine relative Rotation der Spurstangen zueinander erlaubt, die Lagerelemente
jedoch relativ zueinander ortsfest hält.
-
Lagerelement
im Sinne der Erfindung ist bevorzugt ein Lagerzapfen oder eine Lagerbuchse.
Bei einem gummielastischen Lager ist der Lagerzapfen bevorzugt in
Gummi oder einem anderen elastischen Material in der Lagerbuchse
gelagert.
-
Bevorzugt
ist das Koppelelement des Weiteren als starre Koppelstange ausgebildet.
Eine derartige Koppelstange verbraucht einen geringen Bauraum und
ermöglicht dazu eine hinreichend starke Kopplung der Spurstangen
miteinander.
-
Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur ein Kraftfahrzeug 2 mit einer
erfindungsgemäßen Hinterachse 4.
-
Die
erfindungsgemäße Hinterachse 4 weist zwei
Spurstangen 6, 8 auf, die einen je Ends einen Lagerzapfen 6.1, 8.1 aufweisen,
zur Lagerung der Spurstange an dem Kraftfahrzeug 2 und
anderen Ends Lagerelemente 6.2, 8.2 zur Lagerung
zweier Räder 22, 24.
-
Die
Lagerzapfen 6.1, 8.1 sind unter Zwischenschaltung
gummielastischer Elemente in Lagerschalen 10, 12 gelagert,
welche ihrerseits an Vorsprüngen 14, 16 der
Karosserie 18 des Kraftfahrzeugs 2 befestigt sind.
-
Durch
die gummielastische Lagerung der Spurstangen 6, 8 in
den Aufnahmen 14, 16 lässt sich die Über-
oder Untersteuerneigung der erfindungsgemäßen
Hinterachse 4 gezielt einstellen. Die Härte der gummielastischen
Lager 10, 12 ist einer der Faktoren, über
die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs 2 einstellbar
ist.
-
Die
Spurstangen 6, 8 sind erfindungsgemäß mittels
einer Koppelstange 20 aneinander gekoppelt. Die Koppelstange 20 verbindet
die Spurstangen 6, 8 im Bereich der Lagerzapfen 6.1, 8.1 derart,
dass die Spurstangen 6, 8 frei um die Lagerzapfen 6.1, 8.1 schwenkbar
sind, die relative Lage der Lagerzapfen 6.1, 8.1 zueinander
jedoch festgelegt ist.
-
Die
Spurstangen 6, 8 können sich somit nur noch
gleichförmig in den gummielastischen Lagern 10, 12 bewegen,
was ein unkontrolliertes Bewegen der Spurstangen 6, 8 zueinander,
insbesondere im Brems- und Beschleunigungsfalle verhindert. Dies erhöht
die Fahrstabilität erheblich. Die beiden Räder 22, 24 können
somit keine ungewollten beliebigen Radwinkeländerungen
zueinander mehr durchführen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-