DE3818412C2 - Kraftfahrzeug-Hinterachse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Hinterachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE 23 61 009 C2 bekannt ist.

Eine solche bekannte Kraftfahrzeug-Hinterachse besitzt im Gegensatz zu den in der Praxis bewährten üblichen Verbund- und Koppellenkerachsen, bei denen die radtragenden starren Längslenker miteinander durch eine an ihnen angeschweißte biegesteife, jedoch torsionsweiche Querstrebe verbunden sind, von Natur aus zwar keine Stabilisatorwirkung, weist diesen gegenüber andererseits jedoch den großen Vorteil auf, daß die Längslenker vergleichsweise kurz bemessen werden können, weil beim Ein- und Ausfedern der Fahrzeugräder selbst bei größeren Ver­ schränkungen der Längslenker zwischen der Querstrebe und den Längslenkern keinerlei Wölbspannungen auftreten können.

Bei der bekannten Kraftfahrzeug-Hinterachse ist die geradlinig verlaufende Querstrebe in mindestens einem der beiden Längslenker drehbar gelagert. Sie kann aber auch mit einem Ende an dem einen Längslenker durch Schweißen o. ä. formschlüssig befestigt sein, während das rohrförmig ausgebil­ dete andere Ende der Querstrebe dagegen in ein am anderen Längslenker form­ schlüssig befestigtes Führungsrohr gesteckt und in diesem in Lagern drehbar gelagert ist. Bei einem unterschiedlich großen oder sogar gegensinnigen Ein- und Ausfedern der Hinterräder kann sich die Querstrebe frei im Führungsrohr verdrehen; eine Stabilisatorwirkung tritt dabei nicht auf.

Bei einer anderen bekannten Kraftfahrzeug-Hinterachse dieser Art (DE 30 16 248 C2) ist die Querstrebe nicht geradlinig, sondern bogenförmig mit nach vorn abgebogenen, geraden Endabschnitten ausgebildet, wobei die Endabschnitte in den Längslenkern unter Bildung von jeweils schräg zu den Längslenkern liegenden Drehachsen unter Einfügung von elastischen Büchsen drehbar gelagert sind. Auch bei dieser bekannten Hinterachse können die Längslenker vergleichsweise kurz bemessen werden, da beim wechselseitigen bzw. ungleichmäßigen Ein- und Ausfedern der Räder ebenfalls keine Wölbspannungen zwischen Querstrebe und Längslenkern auftreten können. Soweit eine Stabilisatorwirkung vorhanden ist, wird sie durch die auf Schub beanspruchten gummielastischen Büchsen bewirkt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das allgemeine Fahrverhalten und das Eigenlenkverhalten einer Kraftfahrzeug-Hinterachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß werden die beiden aufbauseitigen gummielastischen Lenkerlager also derart schrägnachgiebig ausgebildet, daß durch sie in Richtung ihrer Schräg­ nachgiebigkeit gelegte Geraden sich in der Fahrzeugdraufsicht fahrzeugmittig und im Abstand zu einer durch beide Lenkerlager gelegten Geraden schneiden, und die Querstrebe ist gegen die Vorspannung einer Federvorrichtung teleskopartig zusammenschiebbar.

Durch die Teleskopierbarkeit der Querstrebe und die spezielle schrägnachgiebige Ausbildung der Lenkerlager wird einerseits ein den Fahrkomfort erhöhender Längs­ federeffekt erzielt und andererseits ein das Eigenlenkverhalten verbesserndes Seitenkraftlenken in Richtung Untersteuern, wobei der Vorteil, die Längslenker kurz bemessen zu können, voll erhalten bleibt. Grundsätzlich ist es für sich bereits bekannt (z. B. DE 35 21 361 A1), die aufbauseitigen Lenkerlager einer Verbund- oder Koppellenker-Hinterachse in dieser Weise schrägnachgiebig auszubil­ den, um dadurch vorhandene Übersteuerungstendenzen des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt gezielt abzubauen.

Hierbei handelt es sich jedoch um Achsen mit an den Längslenkern angeschweißten torsionsweichen biegesteifen Querstreben, deren Längslenker somit nur im beschränk­ ten Umfang gegeneinander verschränkt werden können und demzufolge eine gewisse Mindestlänge besitzen müssen. Bei diesen bekannten Achsen wird bei Kurvenfahrt der ganze Lenkerverbund in den Lenkerlagern verschoben, was mit einer entsprechen­ den Spuränderung verbunden ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 die Draufsicht einer Kfz-Hinterachse gemäß der Erfindung bei Geradeausfahrt und

Fig. 2 die gleiche Hinterachse beim Durchfahren einer Linkskurve.

Die beiden Räder 1 dieser Verbund- oder Koppellenker-Hinterachse sind über einen Lenkerverbund 2 schwenkbar am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 6 angelenkt. Der Lenkerverbund besteht aus zwei die Räder 1 tragenden starren Längslenkern 21, die jeweils über ein gummielastisches Lenkerlager 4 schwenkbar am Fahrzeugauf­ bau 6 angelenkt sind, und einer die beiden Längslenker miteinander verbindenden biegesteifen Querstrebe 3, welche an diesen jeweils zwischen den Radachsen 8 und den gummielastischen Lagern 4 angreift.

Die Querstrebe 3 und ihre Verbindung mit den beiden Längslenkern 21 ist so gestal­ tet, daß sie beim ungleichmäßigen oder gegensinnigen Ein- und Ausfedern der Räder 1 nicht auf Torsion beansprucht wird.

Im Ausführungsbeispiel besteht sie aus zwei ineinandergesteckten und über La­ ger 9, 10 dreh- und verschiebbar aufeinander abstützenden Rohren 31 und 32, von denen das eine am linken und das andere am rechten Längslenker 21 angeschweißt ist.

Durch eine zwischen den beiden rohrförmigen Teilstreben 31 und 32 wirksame Feder­ vorrichtung in Form einer axial federnden Gummifeder 7 sind beide Rohre 31 und 32 axial vorgespannt, und zwar derart, daß auf sie eine sie axial auseinanderdrückende Kraft wirkt. Die beiden Längslenker 21 werden somit in ihren Lenkerlagern 4 - bei Geradeausfahrt - an deren außenseitigen Lagerwangen o. ä. zur Anlage gezwun­ gen, wie dies in Fig. 1 erkennbar ist.

Die beiden aufbauseitigen gummielastischen Lenkerlager 4 sind in bekannter Weise schrägnachgiebig ausgebildet, und zwar derart, daß durch die Lenkerlager 4 in Richtung der Lenker-Schrägnachgiebigkeit gelegte Geraden A und B sich - in Fahr­ zeugdraufsicht - fahrzeugmittig schneiden und zwar im Abstand zu einer durch beide Lenkerlager 4 gelegten Geraden C. Im Ausführungsbeispiel wird die gewünschte Schrägnachgiebigkeit der Lenkerlager durch Schrägstellung der Lagerachsen 5 der Lenkerlager und durch eine entsprechende Bemessung der Axialnachgiebigkeit der in den Lenkerlagern 4 verwendeten, nicht weiter dargestellten gummielastischen Elemente erreicht. Es ist aber auch möglich, als Lenkerlager bekannte spurkorri­ gierende Gummimetall-Lager (z. B. DE 28 38 391 C2) oder Lager der aus der DE 31 33 312 A1 oder DE 35 21 361 A1 bekannten Art einzusetzen.

Die beiden Lenkerlager 4 sind bezüglich ihrer Schrägnachgiebigkeit asymmetrisch ausgebildet, und zwar derart, daß die in ihnen gelagerten Längslenker 21 im wesentlichen jeweils nur zur Fahrzeugmitte hin auslenkbar sind, wie dies z. B. auch aus der DE 23 62 199 A1 bekannt ist. Bei Geradeausfahrt werden die Längs­ lenker, wie oben ausgeführt, durch die axial federnde Gummifeder 7 an den außen­ seitigen Lagerwangen der Lager zur Anlage gebracht.

Wenn die beiden Hinterräder 1 gleichsinnig und gleichmäßig ein- bzw. ausfedern, werden die beiden Längslenker 21 wie üblich ohne gegenseitige Verschränkung um ihre Lenkerlager 4 verschwenkt, ohne daß es dabei zu spürbaren Relativbewe­ gungen zwischen den beiden rohrförmigen Strebenteilen 31 und 32 kommt. Bei einem ungleichmäßigen oder sogar gegensinnigen Ein- und Ausfedern der beiden Räder werden die beiden rohrförmigen Teilstreben 31 und 32 dagegen problemlos relativ zueinander verdreht; im Gegensatz zu üblichen Verbund- und Koppellenkerachsen mit einstückigen torsionsweichen Querstreben treten dabei in den vorhandenen Schweißverbindungen zwischen den beiden Längslenkern 21 und den jeweiligen Teil­ streben 31, 32 keine Wölbspannungen auf. Die Längslenker 21 können deshalb ver­ gleichsweise kurz bemessen werden, weil ihre dabei einhergehende größere Verschrän­ kung zu keinen überhöhten Materialbeanspruchungen mehr führt. Eine kürzere Bauweise der Längslenker hat zur Folge, daß diese bei Kurvenfahrt aufgrund ihrer nunmehr geringeren Eigenelastizität sowie des geringeren wirksamen Hebelarms seitlich weniger nachgeben als sonst üblich; das bedeutet aber unter anderem, daß diese Hinterachse von vornherein eine geringere Übersteuerungsneigung besitzt als übliche Verbund- und Koppellenkerachsen.

Im Gegensatz zu bekannten Verbund- und Koppellenkerachsen mit relativ zueinander verdrehbaren Teil-Querstreben sind die beiden rohrförmigen Teilstreben 31 und 32 nicht nur relativ zueinander verdrehbar, sondern auch in axialer Richtung federvor­ gespannt relativ zueinander verschiebbar ineinander gelagert.

Durch diese Anordnung wird einerseits erreicht, daß die Längslenker beim Überfahren von Hindernissen bzw. beim Durchfahren von Schlaglöchern o. ä. fahrkomforterhöhend in Fahrzeuglängsrichtung federnd nachgeben können. Dieser Längsfedereffekt kann gezielt so ausgebildet werden, daß er entgegen der Fahrtrichtung, d. h. nach hinten, etwas härter ist, weil u. a. der Rollwiderstand aufgenommen werden muß, und in Fahrtrichtung, d. h. nach vorn etwas weicher. Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Längsfedereffekt nach hinten vergleichsweise gering, weil die Lenkerlager und die Längslenker so ausgebildet sind, daß die Längslenker bei Geradeausfahrt etwa an den außenseitigen Lagerwangen der Lenkerlager anliegen.

Von besonderer Bedeutung ist jedoch, daß mit der vorgeschlagenen Anordnung ein ausgeprägtes Seitenkraftlenken erzielt wird, welches jeweils durch das kurvenäußere Rad der Achse eingeleitet bzw. ausgelöst wird.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, in der das Durchfahren einer Linkskurve dargestellt ist, wird jeweils der kurvenäußere Längslenker durch die am kurvenäußeren Rad 1 angreifende Seitenkraft S_a aus seiner bei Geradeausfahrt (Fig. 1) eingenommenen Lage im zugehörigen Lenkerlager 4 gegen die wirksame Federkraft dieses gummi­ elastischen Lagers 4 und gegen die Wirkung der axial federnden Gummifeder 7 bzw. 7′ schräg nach vorn zur Fahrzeugmitte hin verlagert, wobei die beiden rohr­ förmigen Teilstreben 31 und 32 teleskopartig ineinandergeschoben werden. Der kurveninnere, hier der linke Längslenker 21, behält unter der Wirkung der am kurveninneren Rad angreifenden Seitenkraft S_i seine zuvor eingenommene Lage im zugehörigen Lenkerlager, d. h. seine Anlage an der außenseitigen Lagerwange, bei. Während der kurveninnere linke Längslenker 1 sich im wesentlichen kaum bewegt, wird der kurvenäußere rechte Längslenker wegen der Schrägnachgiebigkeit des Lenkerlagers schräg nach vorne gezogen, was eine entsprechende Lenkbewegung des zugehörigen Hinterrades 1, d. h. ein Seitenkraftlenken der Achse bedeutet.

Im Gegensatz zu üblichen Achslenkprinzipien, bei denen jeweils der komplette Lenkerverbund verschoben wird, wird hier nur das kurvenäußere Rad zum Lenkvorgang seitlich bewegt, wohingegen das kurveninnere Rad praktisch die Spur behält, was für die Spurhaltung der Achse günstig ist.

Da, wie bereits erwähnt wurde, bei kurzbemessenen Längslenkern die Übersteuerungs­ neigung der Achse von vornherein geringer ist als bei vergleichbaren Achsen sonst üblich, ist der zu treibende Aufwand zur weiteren Reduzierung der Über­ steuerungstendenz, d. h. der Aufwand für die Schrägnachgiebigkeit der Lenkerlager etc. vergleichsweise gering.

Es ist leicht erkennbar, daß das vorgeschlagene Konstruktionsprinzip, d. h. das besondere Zusammenwirken von schrägnachgiebigen Lenkerlagern mit einer vorge­ spannten teleskopischen Querstrebe der Verbundlenkerachse sinngemäß auch einge­ setzt werden kann, wenn der Verbundlenker-Hinterachse - aus welchen Gründen auch immer - eine gewisse Tendenz zum Übersteuern verliehen werden soll. In diesem Falle müßten die gummielastischen Lenkerlager 4 lediglich derart ausgebildet und angeordnet werden, daß die Längslenker unter der Einwirkung von Seitenkräften nicht schräg nach vorn, sondern schräg nach hinten zur Fahrzeugmitte hin ausgelenkt würden.

Claims (3)

1. Kraftfahrzeug-Hinterachse mit über gummielastische Lager schwenkbar am Fahr­ zeugaufbau angelenkten radtragenden starren Längslenkern und mit einer an diesen jeweils zwischen den gummielastischen Lagern und den Radachsen angrei­ fenden biegesteifen Querstrebe, wobei die Querstrebe entweder in mindestens einem der beiden Längslenker um die Querstrebenlängsachse drehbar gelagert ist oder aus zwei axial ineinandergesteckten und gegeneinander drehbaren Teilstreben besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden aufbauseitigen gummielastischen Lenker­ lager (4) derart schrägnachgiebig ausgebildet sind, daß durch die Lenkerlager (4) in Richtung ihrer Schrägnachgiebigkeit gelegte Geraden (A, B) sich in der Draufsicht fahrzeugmittig und im Abstand zu einer durch beide Lenkerlager (4) gelegten Geraden (C) schneiden, und daß die Querstrebe (3) gegen die Vorspannung einer Federvorrichtung (7) teleskopartig zusammenschiebbar ist.

2. Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Federvorrichtung eine zwischen den beiden Teilstreben (31, 32) bzw. zwischen dem Längslenker (21) und der in diesem drehbar gelagerten Querstrebe wirksame axial federnde Gummifeder (7) vorge­ sehen ist.

3. Kraftfahrzeug-Hinterachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkerlager (4) in an sich bekannter Weise in der Weise asymmetrisch schrägnachgiebig ausgebildet sind, daß die in ihnen angelenkten Längslenker (21) im wesentlichen jeweils nur zur Fahrzeug­ mitte hin auslenkbar sind.