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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrlenkerhinterachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend je Radseite einen Radträger zur Lagerung eines Fahrzeugrads, einen ersten Querlenker, der mit einem radseitigen Endabschnitt unterhalb und bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Mitte des Fahrzeugrads an dem Radträger angreift, und einen zweiten Querlenker mit einem radseitigen Endabschnitt und einem aufbauseitigen Endabschnitt, der mit seinem radseitigen Endabschnitt unterhalb und bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hinter der Mitte des Fahrzeugrads an dem Radträger angreift.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen, welche es gestatten, bei einer Mehrlenkerhinterachse der eingangs genannten Art das Fahrverhalten zu verbessern.
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Diese Aufgabe wirft durch eine Mehrlenkerhinterachse gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Achse zeichnet sich dadurch aus, dass die zweiten Querlenker an ihren aufbauseitigen Endabschnitten durch einen Koppelglied miteinander verbunden sind, welches aufbauseitig derart bewegbar abgestützt ist, dass bei einer Verlagerung des Koppelglieds eine gleichsinnige Verlagerung der aufbauseitigen Endabschnitte der zweiten Querlenker in Fahrzeugquerrichtung erfolgt, und ein Aktuator zur Verlagerung des Koppelglieds an dem Koppelglied angreift.
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Hierdurch ist es möglich, den Wendekreisdurchmesser zu verringern und die Fahrstabilität zu erhöhen.
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So kann beispielsweise durch ein in 5 beispielhaft dargestelltes gegensinniges Lenken der Vorder- und Hinterräder der Wendekreis verringert werden. Dies kann insbesondere bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten von Vorteil sein. Ferner kann durch ein in 6 beispielhaft dargestelltes gleichsinniges Lenken der Vorder- und Hinterräder insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten der Schwimmwinkel reduziert werden, um die Fahrstabilität zu verbessern.
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Lenkbare Hinterachsen sind bisher lediglich für andere Achstypen bekannt. So wird beispielsweise in
DE 10 2011 082 768 A1 eine Verbundlenkerachse beschrieben, bei der eine Lenkbewegung über in Vorwärtsfahrtrichtung vor der Radmitte liegende Spurstangen veranlasst wird. Aufgrund der anderen Kinematik ist dieser Ansatz unter Berücksichtigung der räumlichen Gegebenheiten jedoch nicht auf eine Mehrlenkerhinterachse übertragbar.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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So kann beispielsweise ein dritter Querlenker mit einem radseitigen Endabschnitt oberhalb und in Vorwärtsfahrtrichtung vor der Radmitte an dem Radträger angreifen. Jedoch kann eine Abstützung des Radträgers in Fahrzeugquerrichtung oberhalb der Radmitte auch auf andere Art und Weise erfolgen.
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Im Hinblick auf einen kompakten Aufbau kann auf dem zweiten Querlenker eine Feder zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus abgestützt sein. Etwaige Schwingungsdämpfer können separat angeordnet und an ihren oberen Endabschnitten schlank ausgeführt werden, um eine große Laderaumbreite zwischen den Hinterrädern zu erzielen.
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Weiterhin weist das jeweilige Fahrzeugrad eine Lenkachse auf, welche in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Radaufstandspunkt die Radaufstandsebene durchdringt und auf Höhe der Radmitte (M) vor derselben verläuft. Dies begünstigt das Lenken über die zweiten Querlenker.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Anbindungspunkte der radseitigen Endabschnitte des ersten und dritten Querlenkers am Radträger maximal 45mm voneinander beabstandet. Aus vorgenannten Gründen kann es von Vorteil sein, diesen Abstand noch kleiner zu wählen oder sogar auf 0mm zu reduzieren.
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Ferner kann die Lenkachse in Richtung zur Fahrzeuglängsmittelachse hin geneigt sein. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erzielen, dass der radseitige Endabschnitt des dritten Querlenkers in Fahrzeugquerrichtung näher zur Fahrzeuglängsmittelachse liegt als der radseitige Endabschnitt des ersten Querlenkers.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Koppelglied aufbauseitig drehbar gelagert, wodurch der Aufwand zur Führung des Koppelglieds besonders gering bleibt. Hierdurch ergibt sich bei einer Verlagerung der zweiten Querlenker in Fahrzeugquerrichtung auch eine Komponente in Vertikalrichtung, welche jedoch gering gehalten werden kann. Anstelle einer drehbaren Abstützung des Koppelglieds kann jedoch beispielsweise auch eine Linearführung oder dergleichen vorgesehen werden.
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Das Koppelglied kann beispielsweise als Dreieckscheibe ausgebildet werden, so dass der diesbezügliche Herstellungsaufwand gering bleibt. Gleiches gilt für den Platzbedarf in Fahrzeuglängsrichtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Koppelglied mit einem ersten Gelenk an einem Hilfsrahmen gelagert und über zwei weitere Gelenke mit den zweiten Querlenkern verbunden, wobei die zwei weiteren Gelenke unterhalb des ersten Gelenks liegen. Durch Integration in den Hilfsrahmen kann die Hinterradlenkung zusammen mit der Achseinheit vormontiert und mit geringem Aufwand platzsparend in derselben untergebracht werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Mehrlenkerhinterachse eines Personenkraftfahrzeugs,
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2 eine räumliche Ansicht der Mehrlenkerhinterachse ohne Koppelglied und Hilfsrahmen,
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3 eine schematische Darstellung des Koppelglieds mit anschließenden Komponenten,
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4 eine Darstellung der radseitigen Anbindungspunkte am Radträger sowie der Lenkachse,
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5 eine schematische Darstellung des Lenkeinschlags der Fahrzeugräder für eine gegensinnig gelenkte Rechtskurve, und in
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6 eine schematische Darstellung des Lenkeinschlags der Fahrzeugräder für eine gleichsinnig gelenkte Rechtskurve.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Mehrlenkerhinterachse 1 für ein Personenkraftfahrzeug, welche eine Allradlenkung ermöglicht.
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Diese Hinterachse 1 umfasst je Radseite einen Radträger 10 zur Lagerung eines Fahrzeugrads 11 sowie ferner zumindest einen ersten Querlenker 12 und einen zweiten Querlenker 13, welche den Radträger 10 überwiegend in Fahrzeugquerrichtung gegen einen Fahrzeugaufbau 14 und/oder einen an diesem angebrachten Hilfsrahmen 15 oder dergleichen abstützen.
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Weiterhin kann die Mehrlenkerhinterachse 1 je Radseite einen sich überwiegend in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Längslenker 16 aufweisen, der an dem Radträger 10 angreift. Ferner kann oberhalb der ersten und zweiten Querlenker 12 und 13 eine weitere Struktur zur Abstützung in Fahrzeugquerrichtung, beispielsweise ein dritter Querlenker 17, vorgesehen sein, über welche eine weitere aufbauseitige Abstützung des Radträgers 10 vorgenommen ist.
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Bei der Mehrlenkerhinterachse 1 des Ausführungsbeispiels, welche vorliegend beispielhaft zum Zweck der Erläuterung als Vierlenker-Hinterachse dargestellt ist, nehmen drei Querlenker 12, 13 und 17 und ein Längslenker 16 je Fahrzeugrad 11 jeweils unterschiedliche Kräfte auf. Dadurch können Längs- und Querdynamik gezielt und nahezu unabhängig voneinander abgestimmt und ein Höchstmaß an Fahrstabilität und Komfort erreicht werden. Bei nur kleinen baulichen Modifikationen ist die Mehrlenkerhinterachse 1 sowohl für den Einsatz in frontgetriebenen Fahrzeugen als auch bei Allradfahrzeugen geeignet.
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Erfindungsgemäß ist zur Verbesserung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs zusätzlich eine Lenkfunktion für die Fahrzeugräder der Hinterachse vorgesehen, so dass sich eine Allradlenkung ergibt. Die Lenkung der Vorderräder erfolgt in herkömmlicher Art und Weise.
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Zur Darstellung einer Lenkfunktion an der Hinterachse sind die zweiten Querlenker 13 an ihren aufbauseitigen Endabschnitten 13a durch ein Koppelglied 18 miteinander verbunden. Dieses Koppelglied 18 ist aufbauseitig derart bewegbar abgestützt, dass bei Verlagerung des Koppelglieds 18 eine gleichsinnige Verlagerung der aufbauseitigen Endabschnitte 13a der zweiten Querlenker 13 in Fahrzeugquerrichtung erfolgt.
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Die zweiten Querlenker 13 verlaufen überwiegend in Fahrzeugquerrichtung und weisen ferner jeweils einen radseitigen Endabschnitt 13b auf, welcher über ein Gelenk an den jeweiligen Radträger 10 angeschlossen ist. Die Anbindung des zweiten Querlenkers 13 am zugehörigen Radträger 10 erfolgt unterhalb und bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung V des Kraftfahrzeugs hinter der Mitte M des Fahrzeugrads. Bei einer Verlagerung des Koppelglieds 18 bewegen sich dementsprechend die radseitigen Endabschnitte 13b gleichsinnig in Fahrzeugquerrichtung und bewirken eine Spurwinkelveränderung am jeweiligen Fahrzeugrad 11.
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Wie insbesondere 4 entnommen werden kann, weisen das jeweilige Fahrzeugrad 11 sowie der zugehörige Radträger 10 eine Lenkachse L auf, welche in Vorwärtsfahrtrichtung V vor dem Radaufstandspunkt P die Radaufstandsebene E durchdringt. Die Lenkachse L kann vertikal verlaufen oder um bis zu 15° zur Vertikalen entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung V geneigt sein. Sie verläuft vorzugsweise in Vorwärtsfahrtrichtung V vor der Radmitte M. Weiterhin kann die Lenkachse L in Richtung zur Fahrzeuglängsmittelachse hin geneigt sein.
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In 4 sind ferner die Anbindungspunkte der drei Querlenker 12, 13 und 17 am Radträger 10 dargestellt. Der bereits erwähnte Anbindungspunkt U4 des zweiten Querlenkers 13 liegt unterhalb sowie in Bezug auf die Vorwärtsfahrtrichtung hinter der Radmitte M. Der erste Querlenker 12 ist mit seinen radseitigen Endabschnitt 12b unterhalb und vor der Radmitte M im Anbindungspunkt S2 am Radträger 10 gelenkig angekoppelt. Weiterhin ist bei dem Bezugszeichen O2 der gelenkige Anbindungspunkt des radseitigen Endabschnitts 17b des dritten Querlenkers 17 am Radträger 10 zu erkennen.
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Vorzugsweise sind die Anbindungspunkte S2 und O2 der radseitigen Endabschnitte 12b und 17b des ersten und dritten Querlenkers 12 und 17 in Fahrzeuglängsrichtung maximal 45mm voneinander beabstandet. Dabei sind tendenziell kleinere Werte oder sogar ein Abstand von 0mm von Vorteil.
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In Querrichtung sollte der Abstand zwischen den Anbindungspunkten S2 und O2 möglichst nicht größer als 60mm sein.
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Die radseitige Anbindung des Längslenkers 16 am Radträger 10 erfolgt bevorzugt unterhalb der Radmitte M. Im Unterscheid zu den Querlenkern 12, 13, 17 ist kann hier eine starre, d.h. nicht gelenkige Ankopplung vorgesehen werden. Dann ist es ferner möglich, den Radträger 10 und den Längslenker 16 in einem Bauteil integral zu vereinen.
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Während der Längslenker 16 mit seinem aufbauseitigen Endabschnitt 16a unmittelbar am Fahrzeugaufbau 14 angeschlossen werden kann, stützen sich die Querlenker 12, 13 und 17 mit ihren aufbauseitigen Endabschnitten 12a, 13a und 17a über entsprechende Gelenke bevorzugt über den Hilfsrahmen 15 ab. Bei den zweiten Querlenkern 13 ist hierzu zusätzlich das Koppelglied 18 zwischengeschaltet.
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Letzteres ist vorliegend aufbauseitig drehbar gelagert. Alternativ ist auch eine Linearführung in Fahrzeugquerrichtung möglich. Auch ein Viergelenk kann hierzu vorgesehen werden.
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Das Koppelglied 18 kann als einfache Dreieckscheibe ausgeführt werden, wie dies in 3 dargestellt ist. Diese ist mit einem ersten oberen Gelenk 18a schwenkbar am Aufbau oder bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel am Hilfsrahmen 15 drehbar gelagert. Die zugehörige Drehachse A kann bevorzugt in der Fahrzeuglängsmittelebene verlaufen. Die Drehachse A kann auch parallel zu oder in der Fahrzeuglängsrichtung A verlaufen. Ferner ist ein Verlauf in Vertikalrichtung oder in einer Winkelstellung zwischen der Fahrzeuglängsrichtung und der Vertikalrichtung möglich.
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Über zwei weitere Gelenke 18b sind die zweiten Querlenker 13 angeschlossen. Dabei liegen die zwei weiteren Gelenke 18b unterhalb des ersten oberen Gelenks 18a. Die Dreieckscheibe überträgt die Lenkbewegung auf die zweiten Querlenker 13. Zusätzlich nimmt sie auch die auf die zweiten Querlenker 13 wirkenden Vertikalkräfte auf und überträgt diese auf den Hilfsrahmen 15. Es ist jedoch auch möglich, das Koppelglied 18 unmittelbar am Fahrzeugaufbau 14 abzustützen. Gleiches gilt für die Querlenker 12, 13 und 17.
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An dem Koppelglied 18 greift ein Aktuator 19 zur Verlagerung desselben an. Der Aktuator 18 kann elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgeführt sein. Er wird durch ein Steuergerät angesteuert. Diese Ansteuerung kann beispielsweise geschwindigkeitsanhängig erfolgen, um bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten ein gegensinniges Lenken zu ermöglichen, wie dies in 5 dargestellt ist, und bei höheren Fahrgeschwindigkeiten ein gleichsinniges Lenken zu ermöglichen, wie dies in 6 dargestellt ist.
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Vorzugsweise ist der Aktuator 19 ebenfalls am Hilfsrahmen 15 untergebracht. 1 zeigt lediglich beispielhaft eine Zylinder-Kolben-Anordnung 20, welche über ein Gelenkgestänge 21 an dem Koppelglied 18 angreift, um das Koppelglied 18 um die Achse A zu schwenken. Die Zylinder-Kolben-Anordnung 20 und das Gelenkgestänge 21 sind bevorzugt längs zu einem in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden hinteren Querträger 22 angeordnet. Anstelle einer Zylinder-Kolben-Anordnung 20 kann beispielsweise auch ein Linearmotor zum Einsatz kommen.
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Die Anbindung des Aktuators 19 am Kopplungsglied 18 erfolgt über ein weiteres Gelenk 18c, das zwischen dem ersten Gelenk 18a und einem der weiteren Gelenke 18b liegen kann.
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Im Sinne einer kompakten Unterbringung erstreckt sich das Koppelglied 19 in Vertikalrichtung durch den hinteren Querträger 22 des Hilfsrahmens 15. Auf diesem kann gegebenenfalls eine Konsole 23 angebracht sein, welches es ermöglich, das obere Gelenk 18a einer Dreieckscheibe oder dergleichen möglichst hoch anzuordnen. Die weiteren Gelenke 18b zur Ankopplung der zweiten Querträger 13 können unterhalb des hinteren Querträger 22 liegen oder in diesen hineinreichen.
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Die zweiten Querlenker 13 können Federlenker ausgebildet sein, an denen sich jeweils eine Fahrzeugfeder 24 abstützt. Ein Fahrzeugdämpfer 25 kann ebenfalls an dem zweiten Querlenker 13 oder aber am Radträger 10 abgestützt sein. Alternativ kann auch eine kombinierte Feder-Dämpfer-Anordnung vorgesehen werden, die sich am zweiten Querlenker 13 oder am Radträger 10 abstützt.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie weiterer Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Insbesondere können beschriebene Merkmale auch dann untereinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich ausgeführt ist, solange dies technisch möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mehrlenkerhinterachse
- 10
- Radträger
- 11
- Fahrzeugrad
- 12
- erster Querlenker
- 12a
- aufbauseitiger Endabschnitt
- 12b
- radseitiger Endabschnitt
- 13
- zweiter Querlenker
- 13a
- aufbauseitiger Endabschnitt
- 13b
- radseitiger Endabschnitt
- 14
- Fahrzeugaufbau
- 15
- Hilfsrahmen
- 16
- Längslenker
- 16a
- aufbauseitiger Endabschnitt
- 16b
- radseitiger Endabschnitt
- 17
- dritter Querlenker
- 17a
- aufbauseitiger Endabschnitt
- 17b
- radseitiger Endabschnitt
- 18
- Koppelglied
- 18a
- erstes Gelenk
- 18b
- weiteres Gelenk
- 18c
- Gelenk
- 19
- Aktuator
- 20
- Zylinder-Kolben-Anordnung
- 21
- Koppelgestänge
- 22
- hinterer Querträger
- 24
- Fahrzeugfeder
- 25
- Fahrzeugdämpfer
- A
- Drehachse des Koppelglieds
- E
- Radaufstandsebene
- L
- Lenkachse
- M
- Radmitte
- P
- Radaufstandspunkt
- V
- Vorwärtsfahrtrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19737715 A1 [0002]
- DE 102004003149 A1 [0002]
- DE 102004024899 A1 [0002]
- DE 102011082768 A1 [0007]
