DE2726097A1

DE2726097A1 - Hinterachse fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2726097A1
Application number: DE19772726097
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Bufler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2726097C2

Description

Hinterachse für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Bekannte Hinterachsen (z.B. DT-OS 2 519 17£3), bei denen die Lage den Roll- beziehnungsweise Momentanzentrums der Hinterachse selbsttätig über das konventionellen Fahrzeugen übliche Maß hinaus lastabhängig verändert wird, und zwar derart, daß es bei Vollast wesentlich tiefer und bei Leerlast wesentlich höher als bei konventionellen Kraftfahrzeugen zu liegen kommt, wurden entwickelt, um die Wirkung der Beladung des Fahrzeuges auf dessen Eigenlenkverhalten möglichst auszuschalten.
Bekanntlich werden die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeuges durch scine Beladung nicht unwesentlich vermindert. Unter anderem tritt IXei Belastung dcu Fahrzeughecks - insbesondere bei Fahrzeu-£en mit Frontmotor - infolge der dabei stattfindendeii Verlagerung des Fahrzeugschwerpunktes eine sich mit zunehmender Belastung verstärkende Neigung zum Übersteuern auf, so daß ein beispielsweise bei Leerlast neutral- oder untersteuerndes Kraftfahrzeug bei Volllast plötzlich übersteuert beziehungsweise ein ansich nur leicht übersteuerndes Kraftfahrzeug bei Vollast plötzlich stark übersteuert. Solche Veränderungen im Fahrverhalten sind unerwünscht, weil sie ein erhöhtes Unfallrisiko in sich bergen, denn nicht je der Fahrzeuglenker kann sich auf solche Veränderungen rechtzeitig und richtig einstellen. Durch die erwähnte lastabhängige Veränderung des Roll- beziehungsweise Momentanzentrums der Hinterachse werden solche unangenehmen lastabhängigen Änderungen im Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges weitgehend vermieden. Durch diese lastabhängige Veränderung des Momentanzentrums wird die in Fahrzeuglängsrichtung weisende (gedachte) Rollachse, um welche sich der Achskörper der Hinterachse beim Durchfilren von Kurven bewegt, mit zunehmender Beladung des Fahrzeuges immer stärker nach vorn abfallend geneigt. Eine nach vorn abfallende Rollachse führt bei Rollneigung des Fahrzeuges, das heißt beim Durchfahren von Kurven, zu einem Gegenlenken beziehungsweise zu einer Verkleinerung des Schräglaufwinkels der Hinterachse, wobei dieser Effekt um so größer wird, je stärker die Rollachse nach vorn geneigt ist. Durch diese kinematisch erzwungene Verringerung des Achsschräglaufwinkels wird der infolge der Beladung des Fahrzeuges ansich auftretenden Vergrößerung des Achsschräglaufwinkels entgegengewirkt. Durch entsprechende Abstimmung der einzelnen Bauelemente kann die Hinterachse so bemessen werden, daß das Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges bei Vollast und bei Leerlast weitgehend übereinstimmt, das heißt nahezu beladungsunabhängig ist.
Um die aufbauseitigen Anlenklager der Längslenker oder der Seitenführungslenker wunschgemäß belastungsabhängig verstellen zu können, ist eine Verstellvorrichtung sowie eine zugeordnete, den Deladungszustand erfassende Steuer- oder Regelvorrichtung für diese Verstellvorrichtung erforderlich. Im allgemeinen wird eine druckmediumbetätigte Verstellvorrichtung verwendet werden, so daß eine besondere Druckmedium-Quelle sowie ein Regelventil o. Ii. zur Einstellung des belastungsabhängigen Druckes erforderlich sind.
Um den Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugesweitgehend unabhängig von der Fahrzeugbelastung in eine gewünschte Lage, insbesondere eine Horizontallage mit etwa konstantem Abstand des Fahrzeugbodens von der Fahrbahn zu bringen, ist es üblich, zur Abfederung entweder nur einer oder aber beider Fahrzeugachsen niveaugeregelte Federn zu verwenden (z.B. DT-AS 1 505 454, DT-OS 2 305 037, DT-OS 2 364 339).
Dabei wird mittels eines zwischen Fahrzeugaufbau und Achse angeordneten Niveau- oder öhenreglers,der da belastungsabhngige Absenken des Fahrzeugaufbaus erfaßt, die wirksame Länge der niveaugeregelten Federn ausgesteuert. Die niveaugeregelten Federn enthalten hydraulische oder hydro-pneumatische Glieder, welche - ausgesteuert durch den Niveauregler - aus einer zugeordneten Druckmedium-Quelle gespeist werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand für die Steuerung und Regelung einer Hinterachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art eines niveaugeregelten Kraftfahrzeuges ohne Beeinträchtigung ihrer Funktionsweise zu senken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
In einfacher Weise wird also zum Betätigen der absenkenden oder anhebenden druckmediumbetätigten Verstellvorrichtung unmittelbar der Druck des Druckmediums der niveaugeregelten Fahrzeugfederung herangezogen. Eine besondere Druckmedium-Quelle sowie eine besondere Regeleinrichtung für diese Verstellvorrichtung ist somit nicht erforderlich, so daß sich der ganze Aufwand für die gewünschte Absenkung oder Anhebung der Hinterachsen.ullenkung im wesentlichen auf die Bereitstellung einer druckmediumbetätigten Verstellvorrichtung beschränkt.
Anhand einiger Ausführungsbeispiele werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
In der Zeichnung zeigen in schematiscer Darstellung Figur 1 die niveaugeregelte Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit einer Verstellvorrichtung zum Absenken und Anheben des Momentanzentrums dieser Achse, Figur 2 die Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Hinterachse und Figur 3 eine andere Variante einer niveaugeregelten Hinterachse gemäß der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine nicht angetriebene Hinterachse 3 eines Kraftfahrzeuges in Form einer Verbundlenkerachse mit zwei biege- und drehsteifen Längslenkern 3.1, welche durch eine formsteif an ihnen befestigte biegesteife und drehweiche Querstrebe 3.2 miteinander verbunden sind. Die gezeigte räumliche Lage der Querstrebe 3.2 ist illkürlich gewählt. Abweichend von der Darstellung könnte sie auch weiter zu den aufbauseitigen Anlenklagern 6 gerückt sein, in Höhe der nicht weiter bezifferteii Radachse oder sogar auch hinter den Radachsen angeordnet werden, wodurch sich zum Beispiel bezüglich Sturz und Vorspur jeweils typische Eigenschaften ergeben. Die Abfederung der llinterachse erfolgt mit Hilfe von niveaugeregelten Federn, welche im Bereich der nicht weiter bezifferten Achsen der Fahrzeugräder 8 an den Längslenkern 3.1 angreifen. Im Prinzip kann jede Art von niveaugeregelten Federn verwendet werden. Insbesondere ist auch eine KOL1-bination von nicht geregelten Federn, beispielsweise Schraubenfedern, und geregelten Federn möglich. Im Ausführungsbeispiel sind die die Niveauregelung übernehmenden druckmediumbetätigten Vorrichtungen der niveaugeregelten Federn mit 9 und die Druckmediumanschlüsse dieter Vorrichtungen mit 9.1 beziffert. Ein achsmittig zwischen Fahrzeugaufbau 2 und Achse 3 - im Ausführungsbeispiel Querstrebe 3.2 - a'It:eordneter niveauregler 1 steuert auf bekannte Weise die Versorgung der beiden druckmediumbetätigten Vorrichtungen 9 mit der für die gewunschte Niveaulage erforderlichen Druckmediummenge. Der Niveauregler 1 besitzt zu diesem Zweck eine von einer nicht weiter dargestellten Druckmediumquelle kommende erste Druckmediumleitung 1.4, eine zu einem ebenfalls nicht dargestellten Druckmediumbehälter führende zweite Druckmediumleitung 1.5 sowie eine dritte Druckmediumleitung 1.3, an welcher die Druckmediumanschlüsse 9.1 der druckmediumbetätigten Vorrichtungen 9 angeschlo en sind. Dies ist in Figur 1 nur schematisch angedeutet. Der sich dabei einstellende Druck des Druckmediums der druckmediumbetätigten Vorrichtungen 9 ist bei Volllast groß und bei Leerlast klein. In der Erkenntnis, daß der sich einstellende Druck dieses Druckmediums ein I4aß für die Belastung des Fahrzeuges darstellt,wird der Druck des DruckmeKiums der druckmediumbetätigten Vorrichtungen erfindungsgemäß dazu genutzt, die Anlenklager der beiden Längslenker 3.1 lastabhängig anzuheben oder abzusenken.
Die beiden Längslenker 3.1 sind daher nicht direkt, sondern unter Z'iischenschaltung eines steifen querträger 5 am Fahrzeugaufbau 2 angeenkt. Der "uertrager ist urn seine Längsachse drehbar am Faiirzeugaufbau gelagert. Er weist zwei starr daran befestigte Schwenkhebel 6 auf, die als Anlenklager für die beiden Längslenker 3.1 dienen.
Je nach Drehrichtung des Querträgers 5 werden diese Schwenkhebel nach oben oder nach unten geschwenkt, so daß sich - wie in Figur 2 zu erkennen ist - der Abstand a der Anlenklager 6 von der Fahrbahn entsprechend vergrößert oder verkleinert. Das Verdrehen des Querträgers 5 erfolgt über einen starr daran befestigten Hebel 7, an welchem eine als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildete druckmediumbetätigte Verstellvorrichtung 4 angreift. Wie in Figur 1 scllematisch angedeutet ist, steht diese Verstellvorrichtung mit dem Druckmedium der Vorrichtungen 9 in Verbindung, so daß der Hebel 7 je nach lIölle des Drucks in den druckmediumbetätigten Vorrichtungen 9, das heißt je nach Höhe der Belastung des Fahrzeuges, mehr oder weniger weit geschwenkt wird. Im Ausführungsbeispiel enthält die Verstellvorrichtung 4 eine nicht weiter bezifferte Druckfeder. Es ist leicht zu erkennen, daß die in der Verstellvorrichtung angeordnete Feder bei Leerlast aufgrund des relativ geringen Druckes von zum Beispiel 40 bar nur wenig und bei Vollast aufgrund des sehr viel höheren Druckes von zum Beispiel 100 bar erheblich stärker zusammengdrückt wird. Demzufolge werden die am Querträger 5 befestigten Schwenkhebel 6 mit zunehmender Beladung des Fahrzeuges immer weiter nach unten geschwenkt.
I*ie in Figur 2 gezeigt ist, wird die Hinterachse so abgestimmt, daß die Längslenker bei Leerlast die gestrichelte und mit 3.1' bezeichnete Lage und bei Vollast die voll ausgezeichnete und mit 3.1 bezeichnete Lage einnehmen. Die in Fahrzeuglängsrichtung weisende (gedachte) Rollachse, um die sich der Achskörper der Hinterachse bei Rollneigung des Fahrzeuges bewegt, ist in Figur 2 gestrichelt eingezeichnct und für die bei Leerlast vorliegenden Verhältnisse mit Y und für die bei Vollast herrschenden Verhältnisse mit % bezeichnet.
Sie ist durch die Lage der Anlenklager 6 einerseits und durch den Schnittpunkt der durch die Torsionsachse der querstrebe 3.2 gelegten llorizontalebene mit der durch die Radachsen der Fahrzeugräder 8 gelegten Vertikalebene definiert. Ilan erkennt, daß bei Vollast, wo die Anlenklager einen nur geringen Abstand a von der Fahrbahn besitzen, eine verhältnismäßige stark nach vorn abfallende Rollachse Y vorliegt, was bei Hollneigung des Fahrzeuges, zum Beispiel beim Durchfahren von Kurven, zum gewünschten Gegenlenken der Hinterachse beziehungsweise zu einer Verkleinerung des mit der Belastung ansic1i zunehmenden Achsschräglaufwinkels verführt. Da die Anlenklager bei Leerlast einen größeren Abstand von der Fahrbahn aufweisen, verläuft die Rollachse Y bei Leerlast weniger stark nach vorn abfallend. Im geeigten Ausführungsbeispiel ist sie sogar leicht nach hinten geneigt, so daß die Achse bei Rollneigung nicht gegen- sondern mitlenkt. Wie stark die Rollachse Y bei Leerlast zweckmäßigerweise geneigt ist, hängt letztli<:1 von der Gesamtauslegung des Fahrzeuges ab. Wesentlich ist jedoch, daß sie mit zunehmender Beladung stärker nach vorn abfallend geneigt wird.
Die mit zunehmender Belastung des Fahrzeuges zunehmende Vergrößerung des Gegenlenkens wird unter anderem auch durch die Entfernung der Querstrebe 3.2 von den Anlenklagern 6 beeinflußt, da die belastungsabhängige Veränderung der Neigung der Rollachse 7 beziehungsweise Y um so größer ist je größer diese Entfernung ist. Wenn die Querstrebe 3.2 also in Höhe der lladac1ien angeordnet ist, wie es bei einigen bekannten Fahrzeugtypen der Fall ist, dann wird die belastungsabhängige Beeinflussung des Eigenlenkverhaltens - gleiche Schwenkbewegung der Anlenklager 6 vorausgesetzt - ausgeprägter sein als bei der in Figur 1 gezeigten Hinterachse mit zwischen den nlenk lagern und den Radachsen angeordneter Querstrebe.
Figur 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer bekannten leichten,nicht angetriebenen Starrachse. Hier sind die Längslenker 310 drehweich, beispielsweise in Form eines Hochkantfederblatts, ausgebildet und formsteif mit der sie verbindenden Querstrebe 520, relche in Höhe der Radachsen liegt, verbunden. Die Querstrebe 320 ist biegesteif und drehweich, zum Beispiel als geschlitztes Rohr, ausgebildet. Je nach räumlicher Anordnung der Querstrebe 320 können die die Fahrzeugräder 8 tragenden, nicht weiter gezeigten Radträger entweder Bestandteil der Längslenker 310 oder der Querstrebe 320 sein. Für die Abstützung der auftretenden Seitenkräfte i:t in diesem Ausführungsbeispiel ein dreieckförmiger Seitenführungslenker vjO vorgesehen, der mit seiner Basis an der Querstrebe 320 angreift. Das nach vorne weisende freie Ende dieses Seitenführungslenkers ist in seitlicher lliclitung durch einen Stab 70 fixiert, welcher (luer oder schräg zur Fahrzeuglängsachse verläuft und mit seinem einen Ende gelenkig am freien Ende des Seitenführungslenkers 330 und mit seinem anderen Ende gelenkig am Fahrzeugaufbau 2 angelenkt ist. Die ul den Fahrzeugrädern U greifenden Seitenkräfte werden somit über den Seitenführungslenker 330 und den Stab in den Fahrzeugaufbau eingeleitet. Die niveaugeregelten Federn sowie der zugehörige zwischen Fahrzeugaufbau und Achse angeordnete Niveauregler sind in diesem Ausführungsbeispiel zur Erhöhung der Übersichtlicilkeit nicht weiter dargestellt. Sie können mit dessen der Figuren 1 und 2 übereinstimmen. Zur Belastungsabhängigen Absenkung und Anhebung des Momentanzentrums werden bei diesem Achstyp nicht die Anlenklager GO der beiden Längslenker, sondern das Anlenklager 61 des Seitenführungslenkers 330 abgesenkt beziehungsweise angehoben. Dies geschieht mit Hilfe einer nur sctiematisch gezeigten druckmediumbetätigten Verstellvorrichtung .10, die wiederum als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet sein kann. Si ist zumindest annähernd vertikal ausgerichtet und mit ihrem einen Ende am Fahrzeugaufbau 2 und mit ihrem anderen Ende am Seitenführungslenker 330 angelenkt. Im Ausführungsbeispiel greift diese Verstellvorrichtung an einer im Abstand zur Basis des Seitenführungslenkers angeordnete Verbindungsstrebe 340 des Seitenführungslenkers an. Da die druckmediumbetätigte Verstellvorichtung 40 entsprechend dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Druckmedium der niveaugeregelten Federung des Fahrzeuges in Verbindung steht, wird die wirksame Länge dieser Verstelleinrichtung mit steigendem Druck des Druckmediums, das heißt mit zwiehmender Belastung des Fahrzeuges, großer, so daß das Anlenklager 61 des Seitenführungslenkers in gewünschter Weise selbsttätig lastabhängig abgesenkt wird.
In den Ausführungsbeispielen sind nur die für das Verständnis der Erfindung esentlichen Einzelheiten dargestellt. Übliche, zur Erläuterung der Erfindung jedoch unwichtige Bauelemente, wie zum Beispiel Verzögerungssysteme für die Unterbindung von Achslager-Verstellungen infolge dynamischer Ein- und Ausfederwege der Räder, sind fortgelassen.
Die Erfindung ist sowohl bei Kraftfahrzeugen mit einer Allradniveauregelung als auch bei Kraftfahrzeugen mit einer reinen Hinterachse-Niveausregelung anzuwenden. Der Aufwand für die gewünschte lastabhängige Korrektur des Eigenlenkverhaltens solcher niveaugeregelter Fahrzeuge wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen stark reduziert.
L e e r s e i t e

Claims

A tr S P R Ü C II E 1. Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit am Fahrzeugaufbau angelenkten Längslenkern und mit einer die beiden Radträger oder -Abstand von den Anlenklagern - die beiden Längslenker miteinander verbindenden und formsteif an diesen befestigten Querstrebe, bei der die Lage des Roll- beziehungsweise Momentanzentrums durch Veränuerung des Abstandes der aufbauseitigen Anlenklager von Längslenkern oder Seitonführungslenkern zu der Fahrbahn selbsttätig lastabhängig veränderbar ist, derart, daß es bei Vollast abgesenkt und bei Leerlast angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastabhängige Veränderung des Abstandes (a) der aufbauseitigen Anlenklager (6; 61) von der Fahrbahn bei Kraftfahrzeugen, in denen zumindest die Hjnterachse mittels druckmediuinbetätigter Vorrichtungen (9) und eines deren Aussteuerung bestimmenden, zwischen Fahrzeugaufbau (2) und Achse angeordneten Niveaureglers (1) im Niveau geregelt ist, durch eine mit dem Druckmedium der Vorrichtungen (9) in Verbindung stehende druckmediumbetätigte Verstellvorrichtung (4; 40) bewirkt wird.
2. Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbauseitigen Anlenklager (6) der Lingslenker (3.1) an einem sich quer zur Fahrzeuglängsachse erstreckenden drehbar gelagerten steifen Querträger (5) o. L. befestigt sind und ihr Abstand (a) zur Fahrbahn durch Verdrehen des Querträgers (5) um dessen Längsachse veränderbar ist.
3. Hinterachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmediumbetätigte Verstellvorrichtung (4) als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet ist und am Querträger (5) über einen starr daran befestigten Hebel (7) angreift.
4. Hinterachse nach Anspruch 1, mit einem dreieckförmigen Seitenführungslenker, dessen Basis an der Querstrebe und dessen freie Ende über einen quer oder schräg zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Stab am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmediumbetätigte Verstellvorrichtung (40) als zumindest annähernd vertikal ausgerichtete Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet ist, welche mit ihrem einen Ende am Fahrzeugaufbau (2) und mit ihrem anderen Ende am Seitenführungslenker (330) - im Abstand zu dessen Basis - angelenkt ist, wobei die wirksame Länge der Kolben/Zylinder-Einheit (40) mit steigendem Druck des Druckmediums größer wird.