DE4417075A1 - Fahrzeugachse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Fahrzeugachse ist aus Reimpell, Band 1, 4. Aufla­ ge, Seite 429, bekannt und wird vorwiegend bei Fahrzeugen der Kompaktklasse verwendet. Diese Achskonstruktion benötigt zwar einen geringen Bauaufwand im Innenkotflügelbereich und verfügt auch über eine Anti-Dive-Funktion, d. h., daß das Fahrzeugheck beim Bremsvorgang durch die Abstützung des Bremsmomentes und infolge dessen durch eine im wesentlichen abwärtsgerichteten Kraft nicht oder nur begrenzt ausfedert.

Ein entscheidender Nachteil der Verbundlenkerachse ist jedoch die Einlenkwirkung bei Kurvenfahrt. Die an den Rädern angrei­ fenden Radseitenkräfte bewirken, daß der Radträger bzw. das Rad relativ zur Fahrzeuglenksachse eine Winkelbewegung aus­ führt, die dazu führt, daß auch die Hinterachse einen Ein­ lenkwinkel ausführt, der entgegen dem Einlenkwinkel der Vor­ derachse ausgerichtet ist und bei dem Fahrzeug ein Übersteu­ erverhalten wirksam werden läßt. Dieser negative Effekt wird bei einigen wenigen größeren Fahrzeugen durch eine aktive Verstellung der Räder an der Hinterachse korrigiert. Bei Kleinwagen besteht nur die Möglichkeit durch eine Versteifung der Gelenkgummiträger, die die Verbundlenkerachse führen, die Winkelbewegung zu minimieren. Dabei wird jedoch das Abrollge­ räusch des Rades negativ beeinflußt.

Als weiterer Nachteil ist bei der Verbundlenkerachse die durch den Verbundlenker notwendige Gestaltung des Fahrzeugbodens zu nennen. Der notwendige Freiraum für die Fahrzeugachse steht im Widerstreit mit den Bauraumbedürfnissen für den Fahrzeugtank mit Einfüllstutzen, Auspuffanlage und Ersatzradmulde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Anti- Dive-Funktion zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem, der der Längslenker mit dem Radführungslenker bei einer Vorwärtsfahrt bezüglich des Radträgers hinter dem Radträger angeordnet ist. Die am Rad angreifenden Seitenkräfte, die vom Radträger auf den Längslenker übertragen werden, bewirken eine Winkelbewe­ gung des Rades unter einem Einstellwinkel, der dieselbe Aus­ richtung aufweist, wie der Einstellwinkel an der Vorderachse bezüglich der Fahrzeuglängsachse. Das Fahrzeug dreht sich nicht mehr in die Kurve ein, was von einem Durchschnittsfahrer als sehr angenehm empfunden wird. Der Einbauraum vor dem Rad­ führungslenker steht für den Fahrzeugtank usw. zur Verfügung. Die Anbindung des Radführungslenkers erfolgt im Bereich der Heckschürze, so daß der Kofferraumboden nicht zerklüftet wird.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist der Längslenker drehbar mit einer Zugstange verbunden ist, wobei die Zugstange über ein Drehlager gegenüber dem Fahrzeugaufbau geführt ist. Die Zugstange und der Längslenker befinden sich in einer Rei­ henanordnung. Bei einer Schwingbewegung führt die Zugstange das Rad, so daß die die Schwingbewegung auslösende Kraft von der Zugstange und dem Längslenker in eine resultierende Kraft verändert wird, die der Achskinematik des schwingenden Rades entspricht, also in etwa eine vertikale Ausrichtung aufweist. Die Krafteinleitung in die Lager, die die Anbindung der Fahr­ zeugachse zum Fahrzeugaufbau bilden, wird nachhaltig verbes­ sert, womit eine Geräuschreduzierung verbunden ist.

Des weiteren ist vorgesehen, daß die Zugstange in der Einbau­ lage ein Profil aufweist, daß gegen Seitenkräfte ein geringeres Widerstandsmoment besitzt als gegen Kräfte inner­ halb der Drehebene des Drehlagers. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung des Zugstangenprofils wird sichergestellt, daß die Kraftübertragung in Zugrichtung zuverlässig erfolgt, je­ doch keine Versteifung des Längslenkers eintritt, die der Winkelbewegung des Längslenkers entgegensteht.

Des weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Rei­ henanordnung aus Zugstange, Längslenker und Radführungslenker eine Doppelschwinge aufweist, so daß Längsbewegungen innerhalb der Reihenanordnung bezüglich eines der Bauteile bzw. des Fahrzeugaufbaus bei einer Schwingbewegung des Radträgers aus­ geführt werden können. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der Radführungslenker aus mindestens zwei Einzelradführungslenkern, wobei ein erster Einzelradfüh­ rungslenker gegenüber dem Fahrzeugaufbau und ein zweiter Ein­ zelradführungslenker mit dem ersten verbunden und drehbar ge­ lagert, so daß eine Doppelschwinge vorliegt. Die Doppel­ schwinge ermöglicht eine Längsbewegung des Radträgers, wobei Grundradeinstellwinkel des Radträgers nicht verändert werden. Alternativ ist die Doppelschwinge zwischen dem Längslenker und der Zugstange angeordnet ist. Ein zum Radträger gehörendes Radlager wird ausgenutzt, um die Verdrehbarkeit des Radträgers gegenüber dem Längslenker zu realisieren. Des weiteren wird der Längslenker von der Längsbewegung bei der Schwingbewegung des Radträgers abgekoppelt, mit der Folge, daß die Kraftrich­ tung eines mit dem Längslenker verbundenen Schwingungsdämpfers keine Änderungen ausführt und sich die Anbindung des Schwin­ gungsdämpfers optimieren läßt.

Diese Längsbewegungsmöglichkeit reduziert nachhaltig die Ab­ rollgeräusche. In diesem Zusammenhang weist das Drehlager für die Zugstange ein elastisches Glied auf, daß zumindest eine Bewegung der Zugstange in ihrer Achsrichtung ermöglicht.

Nach einem weiteren Merkmal kann der Längslenker gegenüber dem Radträger eine Drehwinkelbewegung ausführen kann, wobei die Drehwinkelbewegung der Schwingbewegung des Radträgers ent­ spricht. Diese Entkoppelung der Schwingbewegung von dem Rad­ träger verhindert, daß das Fahrzeug beim Bremsen, insbesondere an der Hinterachse, ausfedert.

Neben der Möglichkeit einer einteiligen Radführungslenkeran­ ordnung für ein Radpaar einer Fahrzeugachse besteht die Mög­ lichkeit, daß jeder der Radträger eine von einem weiteren Radträger unabhängige Lenker- und Zugstangenanordnung auf­ weist.

Zur Verbesserung des Eigenlenkverhaltens weist das elastische Glied des Drehlagers der Zugstange eine geringere Federstei­ figkeit auf als eine Lagerung des Radführungslenkers gegenüber dem Fahrzeugaufbau. Die Einstellwinkel des Radträgers werden von der Anbindung der Zugstange abgekoppelt. Nur die Lager des Radführungslenkers bestimmen die Radeinstellung.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Prinzipdarstellung der Achse innerhalb eines Fahrzeuges;

Fig. 2 Prinzipdarstellung des Fahrverhaltens eines Fahrzeuges;

Fig. 3 Ausführungsbeispiel der Fahrzeugachse;

Fig. 4 Prinzipdarstellung einer Achse mit Doppelschwinge am Radträger.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt eines Kraftfahrzeug­ aufbaus 1 mit einer Fahrzeugachse 3, die u. a. eine Zugstan­ ge 5 umfaßt, die über ein Drehlager 7 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Der Zugstange 5 schließt sich ein Radträger 9 an, wobei die Verbindung zwischen der Zugstange 5 und dem Radträger 9, der auch eine Bremsankerplatte 11 aufweist, drehfest ausgeführt ist. Mit dem Radträger 9 ist ein Längs­ lenker 13 verbunden, der wiederum mit einem Radführungslen­ ker 15 gekoppelt ist. Eine Verbindung 13a zwischen dem Längs­ lenker 13 und dem Radträger 9 ist winkelbeweglich ausgeführt, so daß eine Schwingbewegung des Radträgers 9 ausgeglichen werden kann und beim Bremsen kein Drehmoment auf den Längs­ lenker 13 übertragen wird, das eine Ausfederungsbewegung nach sich ziehen würde. Eine winkelstarre Verbindung 9a zwischen dem Radträger 9 und der Zugstange 5 sorgt dafür, daß das Bremsmoment eine Vertikalkraftkomponente auf die Zugstange 5 in ihrer Schwingebene wirksam werden läßt, die der Ausfede­ rungsbewegung des Fahrzeugaufbaus entgegen wirkt.

Der Radführungslenker 15 besteht aus zwei beabstandeten Ein­ zelradführungslenkern 15a/15b, die über Drehlager 17 eine Re­ lativbewegung zueinander ausführen können, aber über Streben miteinander gekoppelt sind, so daß über Anbindungslager 19 des zweiten Einzelradführungslenkers 15a eine Doppelschwinge ge­ genüber dem Fahrzeugaufbau 1 vorliegt.

Bei einer Federungsbewegung kann der Längslenker 13 eine Drehbewegung über die Lager 17/19 ausführen, die die Zugstange über das Drehlager 7 gleichzeitig mitausführt. Dabei verhin­ dert die Zugstange, daß bei einer Einfederungsbewegung die auf den Radträger 9 einwirkende Kraft in Achsrichtung des Längs­ lenkers 13 wirksam werden kann. Die einwirkende resultierende Kraft wird in die Einfederungsrichtung der Achskinematik um­ gelenkt.

Auch bei kleinen Federungsbewegungen wird die Wirkung des als Doppelschwinge ausgeführten Radführungslenkers 15 genutzt. Der Radträger 9 kann eine Längsbewegung in der Achse der Verbin­ dung von Zugstange 5 und Längslenker 13 ausführen, wobei ein elastisches Glied 21 im Drehlager 7, symbolisiert durch die Federdarstellung, den Längenausgleich für die Schwingbewegung der Doppelschwinge 15 herstellt und somit Abrollgeräusche mi­ nimiert.

Während einer Kurvenfahrt greifen Seitenkräfte Fs über die Fahrzeugreifen 23 am Radträger 9 an. Diese Seitenkräfte be­ wirken ein Biegemoment auf den Längslenker 13, wobei sich durch die Anordnung des Längslenkers 13 als eine Schubstange ein Einstellwinkel β1 einstellt, der bezogen auf die Fahr­ zeuglängsachse dieselbe Ausrichtung wie ein Einstellwinkel β2 an einer Vorderachse (s. Fig. 2) aufweist.

Zur Unterstützung der Winkelbewegung des Radträgers 9 ist die Zugstange 5 mit einem Profil ausgeführt, das den Seitenfüh­ rungskräften nur ein geringes Widerstandsmoment entgegensetzt, aber innerhalb ihrer Drehebene besonders steif ausgebildet ist.

In Fig. 2 ist ein halbes Kfz in einer Prinzipskizze mit der Fahrzeugachse für einen Radträger 9 dargestellt. Die angrei­ fenden Seitenkräfte Fs üben ein Biegemoment auf den Längslen­ ker 13 aus, so daß sich die Winkelbewegung unter dem Ein­ stellwinkel β1 einstellt, der dieselbe Ausrichtung bzgl. der Fahrzeuglängsachse aufweist, wie der Einstellwinkel β2, so daß der Eindreheffekt wirksam verhindert, ohne daß dafür eine ak­ tive Ansteuerung des Radträgers 9 erfolgen muß.

Die Fig. 3 zeigt eine konkrete Ausführungsform der Fahrzeug­ achse 3 für einen Radträger 9. Der Radführungslenker bzw. die Doppelschwinge 15 ist über winkelbewegliche Stiftgelenke ent­ sprechend den Anbindungslagern 19 an dem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau verbunden. Der zweite Radführungslenker 15b ist einteilig mit dem Längslenker 13 ausgeführt. An dem Ende des Längslenkers 13 ist ein Schwingungsdämpfer 25, beispielsweise auf einem verlängerten Zapfen, angeordnet. Es sind deshalb relativ geringe Dämpf- bzw. Federkräfte notwendig. Des weiteren wird die Fahrzeugtragfeder 27 aufgrund der großen Hebellänge des Längslenkers einem zu vernachlässigen Krümmungswinkel bei einer Schwingbewegung unterworfen. Die Zugstange 5 ist aus einem Flachmaterial hergestellt, daß ei­ nerseits die Zugkräfte zuverlässig überträgt, aber den Seitenkräften Fs nur wenig Biegewiderstand entgegensetzt.

Die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht und Seitenansicht einer Al­ ternativausführung zu den Fig. 1 und 3. Die wesentliche Funk­ tion ist identisch. Abweichungen liegen in der Anordnung der Doppelschwinge vor, die innerhalb der Reihenanordnung aus Zugstange 5, Radträger 9 und Längslenker 13 zwischen der Zug­ stange 5 und dem Längslenker 13 ausgeführt ist. Die Doppel­ schwinge besteht aus einem dem Längslenker 13 beigeordneten Schwingungslager 29, das über eine kurze Zwischenschwinge 31 mit einer Nabe 33 des Radträgers 9 über Radlager 35a/b ver­ bunden ist. Das Bremsmoment wird vom Radträger 9 über die winkelstarre Verbindung 9a direkt in die Bremsankerplatte 11 übertragen, wobei das Radlager 35a den Längslenker 13 vom Bremsmoment abkoppelt. Der Schwingungsdämpfer 25 bzw. die Tragfeder 27 können am Längslenker in die jeweiligen optimierten Einbaulagen angeordneten werden, da der Längslen­ ker 13 nur Schwenkbewegungen um das Anbindungslager 19 aus­ führen kann. Zur Darstellung des elastischen Gliedes 21 in­ nerhalb des Drehlagers 7 dient das Federsymbol.

Claims (10)

1. Fahrzeugachse, umfassend jeweils mindestens einen drehbar gelagerten Längslenker, der mit einem Radträger verbunden ist, mindestens einen mit dem Längslenker gekoppelten Radführungslenker, wobei der Längslenker gegenüber der Fahrzeuglängssachse eine Winkelbewegung ausführen kann, wobei des weiteren mindestens ein Radführungslenker eine Anbindung an einen Fahrzeugaufbau aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Längslenker (13) mit dem Radfüh­ rungslenker (15) bei einer Vorwärtsfahrt bezüglich des Radträgers (9) hinter dem Radträger angeordnet ist.

2. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (13) drehbar mit einer Zugstange (5) verbunden ist, wobei die Zugstange über ein Drehlager (7) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (1) geführt ist.

3. Fahrzeugachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (5) in der Einbaulage ein Profil auf­ weist, daß gegen Seitenkräfte ein geringeres Wider­ standsmoment besitzt als gegen Kräfte innerhalb der Drehebene des Drehlagers (7).

4. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenanordnung aus Zugstange (5), Längslen­ ker (13) und Radführungslenker (15) eine Doppelschwinge aufweist, so daß Längsbewegungen innerhalb der Reihenan­ ordnung bezüglich eines der Bauteile bzw. des Fahrzeug­ aufbaus (1) bei einer Schwingbewegung des Radträgers (9) ausgeführt werden können.

5. Fahrzeugachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radführungslenker (15) aus mindestens zwei Ein­ zelradführungslenkern (15a, 15b) besteht, wobei ein erster Einzelradführungslenker (15b) gegenüber dem Fahrzeugauf­ bau (1) und dem zweiten Einzelradführungslenker (15a) drehbar gelagert und verbunden ist, so daß eine Doppel­ schwinge vorliegt.

6. Fahrzeugachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelschwinge zwischen dem Längslenker (13) und der Zugstange (5) angeordnet ist.

7. Fahrzeugachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehlager (7) für die Zugstange (5) ein ela­ stisches Glied (21) aufweist, daß zumindest eine Längs­ bewegung der Zugstange in ihrer Achsrichtung ermöglicht.

8. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (13) gegenüber dem Radträger (9) eine Drehwinkelbewegung ausführen kann, wobei die Drehwinkel­ bewegung der Schwingbewegung des Radträgers (9) ent­ spricht.

9. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Radträger (9) eine von einem weiteren Rad­ träger unabhängige Lenker- und Zugstangenanordnung auf­ weist.

10. Fahrzeugachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied (21) des Drehlagers (7) der Zugstange (5) eine geringere Federsteifigkeit aufweist als eine Lagerung (17, 19) des Radführungslenkers (15) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (1).