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Title:
TWIST-BEAM AXLE FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/153792
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a twist-beam axle (10) for a motor vehicle, wherein two longitudinal arms (12-1, 12-2), which are aligned in the longitudinal direction (FL) of the vehicle, are connected to each other via a transverse carrier (14) which is aligned in the transverse direction (FQ) of the vehicle, the longitudinal arms (12-1, 12-2) being mounted to the vehicle body by means of at least one bearing (18-1, 18-2). The invention is characterized in that the longitudinal arms (12-1, 12-2) are operatively connected to a stabilizer (100) that is active in the transverse direction (FL) of the vehicle.

Inventors:
SCHINDLER SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/053931
Publication Date:
August 30, 2018
Filing Date:
February 16, 2018
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (DE)
International Classes:
B60G21/05; B60G21/055
Foreign References:
DE19542107A11996-05-23
US20150123368A12015-05-07
DE102014214229A12016-01-28
US4429900A1984-02-07
US20150123372A12015-05-07
DE102014214229A12016-01-28
Other References:
JÖRNSEN REIMPELL: "Fahrwerktechnik: Radaufhängungen", 1 January 1988, VOGEL BUCHVERLAG, Würzburg, ISBN: 3-8023-0738-0, pages: 354 - 355, XP055469563
REIMPELL J ED - REIMPELL J: "FAHRWERKTECHNIK: RADAUFHANGUNGEN, PASSAGE TEXT", 1 January 1988, FAHRWERKTECHNIK : RADAUFHANGUNGEN. STARRACHSEN, EINZELRADAUFHANGUNGEN, VORZUGE, NACHTEILE, REIFENEINFLUSS KINEMATIK, ELASTOKINEMATIK, EINZELTEILE, WERKSTOFFE, KOSTEN, WUERZBURG, VOGEL, DE, PAGE(S) 189 - 204, XP000198128
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verbundlenkerachse (10) für ein Kraftfahrzeug, bei der zwei in Fahrzeuglängsrichtung (FL) ausgerichtete Längslenker (12-1 , 12-2) über einen sich in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Querträger (14) verbunden sind und bei der die Längslenker (12-1 , 12-2) über mindestens ein Lager (18-1 , 18-2) am Kraftfahrzeugaufbau gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längslenker (12-1 , 12-2) mit einem in Fahrzeuglängsrichtung (FL) wirksamen Stabilisator (100) in Wirkverbindung stehen.

Verbundlenkerachse (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator (100) einen in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Torsionsstab (1 10) und zwei in Fahrzeughochrichtung (FH) ausgerichtete Schenkel (120) umfasst.

3. Verbundlenkerachse (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Schenkel (120) des Stabilisators (100) jeweils über eine

Koppelstange (140) gelenkig mit den Längslenkern (12-1 , 12-2) verbunden sind, wobei die Koppelstangen (140) jeweils über ein lenker- seitiges Koppelstangenlager (140-1 ) mit den Längslenkern (12-1 , 12- 2) und ein schenkelseitiges Koppelstangenlager (140-2) mit den Schenkeln (120) des Stabilisators (100) verbunden sind.

4. Verbundlenkerachse (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lenkerseitigen Koppelstangenlager (140-1 ) der Koppelstangen (140), in Fahrzeuglängsrichtung (FL) betrachtet, jeweils zwischen dem Querträger (14) und den Lagern (18-1 , 18-2) der Längslenker (12-1 , 12-2) angeordnet sind.

5. Verbundlenkerachse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (1 10) des Stabilisators (100) über Stabilisatorlager (130) drehbar am Kraftfahrzeugaufbau gelagert ist.

6. Verbundlenkerachse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (1 10) des Stabilisators (100) über Stabilisatorlager (130) drehbar an der Verbundlenkerachse (10) gelagert ist.

7. Verbundlenkerachse (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisatorlager (1 30), in Fahrzeughochrichtung (FH) betrachtet, versetzt zu den schenkelseitigen Koppelstangenlagern (140-2) angeordnet sind.

8. Verbundlenkerachse (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, in Fahrzeuglängsrichtung (FL) betrachtet, im vorderen Bereich der Längslenker (12-1 , 12-2) jeweils ein Lagerauge (16-1 , 16-2) ausgebildet ist.

9. Verbundlenkerachse (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Längslenker (12-1 , 12-2) am

Kraftfahrzeugaufbau lagernden Lager (18-1 , 18-2) als Gummi-Metall- Lager ausgebildet sind.

10. Verbundlenkerachse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Längslenker (12-1 , 12-2) am Kraftfahr- zeugaufbau lagernden Lager (18-1 , 18-2) als passive hydraulische Lager ausgebildet sind. Verbundlenkerachse (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (14) einen V- oder U- förmigen Querschnitt aufweist.

Description:
Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Verbundlenkerachsen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und umfassen in der Regel zwei in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete biege- und torsionssteife Längslenker sowie einen in Kraftfahrzeugquerrichtung ausgerichteten biegesteifen und torsionsweichen Querträger, der die beiden Längslenker miteinander verbindet. Bei gleichzeitigem Ein- und Ausfedern verhält sich der Querträger wie eine Starrachse, bei einseitigem Ein- und Ausfedern verdreht er sich jedoch und wirkt zusätzlich wie ein Stabilisa- tor. Die Kraftfahrzeugräder sind von Radträgern aufgenommen, die üblicherweise an den hinteren Enden der Längslenker eingeschweißt sind. Über die vorderen Enden der Längslenker ist die Verbundlenkerachse mit dem Kraftfahrzeugaufbau verbunden, vgl. DE 10 2014 214 229 A1 . Ein bekanntes Problem bei Verbundlenkerachsen ist die elastokinematische Übersteuerneigung bei Längs- und Seitenkräften. Diese resultiert aus der relativen Beweglichkeit der Verbundlenkerachse gegenüber dem Kraftfahrzeugaufbau, welche wiederum im Wesentlichen auf die elastische Nachgiebigkeit der Lager, über die die Längslenker der Verbundlenkerachse am Kraftfahrzeugaufbau gelagert sind, zurückzuführen ist. Um den Effekt der Übersteuerneigung möglichst gering zu halten, werden üblicherweise die Steifigkeiten der Lager relativ groß gewählt. Hohe Lagersteifigkeiten wirken sich jedoch negativ auf den Fahrkomfort aus, da die hohen Lagersteifigkeiten neben einem erhöhten Geräuscheintrag in die Karosserie auch eine erhöhte Schlaghärte bei der Überfahrt von Hindernissen zur Folge hat. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbundienkerachse für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass bei reduzierter Übersteuerneigung ein hoher Fahrkomfort gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

In bekannter Art und Weise umfasst die Verbundienkerachse für ein Kraftfahrzeug zwei in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete radführende Längslenker sowie einen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten, die beiden Längslenker miteinander verbindenden Querträger. Hierbei sind die Längslenker biege- und torsionssteif ausgebildet, während der Querträger biegesteif und torsionsweich ausgebildet ist. An den in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vorderen Enden der Längslenker weisen die Längslenker mindestens ein Lager auf, über die die Längslenker und damit die Verbundlenker- achse am Kraftfahrzeugaufbau gelagert sind/ist. Zudem sind in bekannter Art und Weise zwischen den Längslenkern und dem Kraftfahrzeugaufbau Stoßdämpfer und Federn angeordnet und am, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, hinteren Ende der Längslenker ist weiterhin ein Radträger zur Lagerung eines Rades angeordnet.

Erfindungsgemäß weist die Verbundienkerachse zudem einen in Fahrzeuglängsrichtung wirksamen, mit den Längslenkern in Wirkverbindung stehenden Stabilisator auf. Die Formulierung in Fahrzeuglängsrichtung wirksamer Stabilisator ist dabei so zu verstehen, dass der Stabilisator derart ausgebildet und angeordnet ist, dass mittels des Stabilisators eine auf einen der beiden Längslenker in Fahrzeuglängsrichtung einwirkende Längskraft auf den gegenüberliegenden Längslenker übertragen wird.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Effekt, dass - da eine beispielsweise aus einer Seiten kraft resultierende, in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Verlagerung eines Längslenker-Lagers eine Parallelverlage- rung der gesamten Verbundlenkerachse in Fahrzeuglängsrichtung zur Folge hat - die Übersteuerneigung der Verbundlenkerachse wesentlich geringer ist. Aufgrund der nunmehr wesentlich geringeren Übersteuerneigung der Verbundlenkerachse können in vorteilhafter Weise die die Längslenker am Kraftfahrzeugaufbau lagernden Lager weicher ausgebildet werden, so dass aufgrund des durch die weicheren Lager bedingten geringeren Geräuscheintrags in die Karosserie und der durch die weicheren Lager bedingten geringeren Schlaghärte bei Überfahrt von Hindernissen ein höherer Fahrkomfort sichergestellt wird. Vorzugsweise ist dabei der Stabilisator als ein passiver Stabilisator ausgebildet und umfasst einen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten Torsionsstab und zwei - im montierten Zustand - in Fahrzeughochrichtung ausgerichtete Schenkel. Um eine einfache Befestigung des Stabilisators zu gewährleisten, sind vorzugsweise die in Fahrzeughochrichtung ausgerichteten Schenkel des Stabilisators jeweils über eine Koppelstange gelenkig mit den Längslenkern verbunden. Hierbei weisen die Koppelstangen jeweils zwei Lager auf, nämlich ein schenkelseitiges Koppelstangenlager zur Befestigung mit dem

Schenkel des Stabilisators sowie ein lenkerseitiges Koppelstangenlager zur Lagerung mit dem jeweiligen Längslänger. Alternativ kann der Stabilisator bzw. können die Schenkel des Stabilisators auch unmittelbar an den Lagern der Längslenker angreifen. Vorzugsweise sind dabei die lenkerseitigen Koppelstangenlager der Koppelstangen in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet jeweils zwischen dem Querträger und den Lagern der Längslenker angeordnet. Alternativ können die lenkerseitigen Koppelstangenlager, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, auch in gleicher Höhe zu den Lagern der Längslenker angeordnet sein.

Bevorzugt ist der Torsionsstab des Stabilisators über zwei Stabilisatorlager, die vorzugsweise als Gummi-Metall-Lager ausgebildet sind, drehbar am Kraftfahrzeugaufbau gelagert. Alternativ können dabei die Stabilisatorlager auch unmittelbar an der Verbundlenkerachse angeordnet sein.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Hebelwirkung sind dabei die Stabilisatorlager in Fahrzeughochrichtung betrachtet versetzt, vorzugsweise nach unten versetzt, zu den schenkelseitigen Koppelstangenlagern angeordnet. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, die Längslenker in ihrem vorderen Bereich jeweils ein Lagerauge aufweisen. Die Lageraugen sind dabei so angeordnet, dass durch die in den Lageraugen aufgenommenen Lager eine in Kraftfahrzeug-Querrichtung ausgerichtete Schwenkachse definiert ist, um welche die Längslenker und somit die gesamte Verbundlenkerachse verschwenkbar ist.

Vorzugsweise sind dabei die die Längslenker am Kraftfahrzeugaufbau lagernden Lager als Gummi-Metall-Lager ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, die Lager als hydraulische passive Lager auszubilden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Querträger der Verbundlenkerachse mit einem V-oder U-förmigen Querschnitt ausgebildet. Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel.

In den Figuren bedeutet:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Verbundlenkerachse, und Fig. 2 die Verbundlenkerachse aus Fig. 1 in einer Ansicht von vorne. Fig. 1 und 2 zeigen eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete

Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug. Die Verbundlenkerachse 10 ist im Wesentlichen H-förmig ausgebildet und umfasst zwei in Fahrzeuglängsrichtung FL ausgerichtete radführende Längslenker 12-1 , 12-2 und einen die beiden Längslenker 12-1 , 12-2 verbindenden Querträger 14. In bekannter Art und Weise sind dabei die Längslenker 12-1 , 12-2 biege- und torsionssteif und der Querlenker 14 beigesteif und torsionsweich ausgebildet.

An den, in Fahrzeuglängsrichtung FL betrachtet, vorderen Enden der Längslenker 12-1 , 12-2 ist jeweils ein Lagerauge 16-1 , 16-2 ausgebildet, in dem jeweils ein Gummi-Metall-Lager 18-1 , 18-2 eingepresst ist. Über die Gummi- Metall-Lager 18-1 , 18-2 ist die Verbundlenkerachse 10 an einem - hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugaufbau - gelagert.

An den, in Fahrzeuglängsrichtung FL betrachtet, hinteren Enden der Längs- lenker 12-1 , 12-2 ist ferner jeweils ein Stoßdämpfer 20, eine Tragfeder 22 sowie ein Radträger 24 zur Lagerung eines, hier nicht dargestellten, Rads angeordnet.

Wie Fig. 1 und Fig. 2 weiter zeigen, weist die Verbundlenkerachse 10 zudem einen insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichneten Stabilisator auf. Der Stabilisator 100 weist einen in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichteten Torsionsstab 1 10 sowie zwei - im verbauten Zustand - in Fahrzeughochrichtung FH ausgerichtete Schenkel 120 auf. Über zwei als Gummi-Metall-Lager ausgebildete Stabilisatorlager 130 ist der Torsionsstab 1 10 und damit der Stabilisator 100 drehbar am, hier nicht dargestellten, Kraftfahrzeugaufbau gelagert.

Wie insbesondere Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, sind die Schenkel 120 des Stabilisators 100 jeweils über eine Koppelstange 140 gelenkig mit dem zu- geordneten Längslenker 12-1 bzw. 12-2 verbunden. Hierzu weist die Koppelstange 140 jeweils ein lenkerseitiges Koppelstangenlager 140-1 zur

Befestigung mit dem zugeordneten Längslenker 12-1 bzw. 12-2 sowie ein schenkelseitiges Koppelstangenlager 140-2 zur Lagerung am zugeordneten Schenkel 120 des Stabilisators 100 auf. Dabei sind die lenkerseitigen Kop- pelstangenlager 140-1 , in Fahrzeuglängsrichtung FL betrachtet, zwischen Querträger 14 und Lagerauge 16 angeordnet und die schenkelseitigen Koppelstangenlager 140-2 sind, in Fahrzeughochrichtung FH betrachtet, nach oben versetzt zu den Stabilisatorlagern 130 angeordnet. Durch den erfindungsgemäßen Stabilisator 100 ist in vorteilhafter Weise die Übersteuerneigung der Verbundlenkerachse 10 deutlich reduziert, da mittels des Stabilisators 100 eine beispielsweise aus einer Seiten kraft resultierende, in Fahrzeuglängsrichtung FL ausgerichtete Verlagerung des linken Gummi- Metall-Lagers 18-2 auf den gegenüberliegenden Längslenker 12-1 und damit das zugeordnete rechte Gummi-Metall-Lager 18-1 übertragen wird, so dass als Reaktion eine Parallelverlagerung der gesamten Verbundlenkerachse 10 in Fahrzeuglängsrichtung FL auftritt. Aufgrund der reduzierten Übersteuerneigung können somit die Gummi-Metall-Lager 18-1 und 18-2 mit einer geringeren Lagersteifigkeit ausgeführt werden, mit dem Effekt, dass ein ge- ringerer Geräuscheintrag in die Karosserie als auch eine geringere Schlaghärte beim Überfahren von Hindernissen gewährleistet wird.