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Title:
REAR AXLE OF A TWO-TRACK VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/124778
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rear axle of a two-track vehicle, comprising three control arms (5, 6, 7), which are articulated to a wheel carrier (3) and extend substantially in a transverse direction of the vehicle, and a trailing arm (4), which is rigidly connected to the wheel carrier (3) and has adequate flexibility in the transverse direction of the vehicle due to its structure or its mounting on the vehicle body, wherein a bearing spring (8) proportionately supporting the vehicle body with respect to the wheel and a vibration damper (9) connected effectively in parallel with the supporting spring are supported on the wheel carrier (3) without the intermediate arrangement of a control arm (5, 6, 7) articulated to the wheel carrier (3). The supporting spring (8) is supported in front of the wheel centre and below the wheel centre, as viewed in the direction of travel, on a cantilever (3a) protruding from the wheel carrier (3) toward the vehicle centre plane and the control arm (5) articulated to the wheel carrier (3) above the centre point of the driven wheel in the vertical direction is connected to the wheel carrier (3) behind the wheel centre as viewed in the direction of travel, the control arm (6) articulated to the wheel carrier (3) in front of the wheel centre as viewed in the direction of travel is connected to the wheel carrier (3) below the wheel centre in the vertical direction, and the control arm (7) arranged farthest to the rear as viewed in the direction of travel is connected to a steering actuator (11) for the wheel by means of the end of said control arm facing away from the wheel carrier (3).

Inventors:
KETTENBERGER JOHANN (DE)
STENZENBERGER ALFRED (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/050924
Publication Date:
August 21, 2014
Filing Date:
January 17, 2014
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B60G3/20; B60G3/28; B60G7/00; B60G11/14
Foreign References:
FR2914586A12008-10-10
JPS6218309A1987-01-27
EP0136563A21985-04-10
FR2832097A12003-05-16
EP1738939A22007-01-03
EP0277650B11990-08-16
EP0136563B11989-10-18
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Claims:
Patentansprüche

1. Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs mit drei gelenkig mit einem Radträger (3) verbundenen und sich im wesentlichen in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Querlenkern (5, 6, 7) sowie einem starr mit dem Radträger (3) verbundenen Längslenker (4), welcher durch seine Struktur oder seine fahrzeugaufbauseitige Lagerung eine ausreichende Flexibilität in Fahrzeug-Querrichtung besitzt, wobei eine den Fahrzeug-Aufbau gegenüber dem Rad anteilig abstützende Tragfeder (8) und ein dieser in der Wirkung parallel geschalteter Schwingungsdämpfer (9) ohne Zwischenschaltung eines gelenkig mit dem Radträger (3) verbundenen Lenkers (5, 6, 7) auf dem Radträger (3) abgestützt sind,

gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

• die Tragfeder (8) ist in Fahrtrichtung betrachtet vor Radmitte (M) sowie unterhalb Radmitte (M) auf einem vom Radträger (3) zur Fahrzeugmittenebene hin abragenden Ausleger (3a) abgestützt

• der in Vertikalrichtung oberhalb des Mittelpunktes (M) des angetriebenen Rades am Radträger (3) angelenkte Querlenker (5) ist in Fahrtrichtung (F) betrachtet hinter Radmitte (M) mit dem Radträger (3) verbunden

• der in Fahrtrichtung (F) betrachtet vor Radmitte (M) am Radträger (3) angelenkte Querlenker (6) ist in Vertikalrichtung unterhalb Radmitte (M) mit dem Radträger (3) verbunden

• der in Fahrtrichtung (F) betrachtet am weitesten hinten angeordnete Querlenker (7) ist mit seinem dem Radträger (3) abgewandten Ende mit einem Lenkaktuator (1 1 ) für das Rad verbunden.

2. Hinterachse nach Anspruch 1 , wobei auch der Schwingungs-Dämpfer (9) weiter außen als die Tragfeder (8) am besagten Ausleger (3a) abgestützt ist.

3. Hinterachse nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Längslenker (4) am besagten Ausleger (3a) befestigt ist.

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Description:
Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs mit drei gelenkig mit einem Radträger verbundenen und sich im wesentlichen in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Querlenkern sowie einem starr mit dem Radträger verbundenen Längslenker, welcher durch seine Struktur oder seine fahrzeugaufbauseitige Lagerung eine ausreichende Flexibilität in Fahrzeug-Querrichtung besitzt, wobei eine den Fahrzeug-Aufbau gegenüber dem Rad anteilig abstützende Tragfeder und ein dieser in der Wirkung parallel geschalteter Schwingungsdämpfer ohne Zwischenschaltung eines gelenkig mit dem Radträger verbundenen Lenkers auf dem Radträger abgestützt sind. Zum Stand der Technik wird neben der EP 0 277 650 B1 auf die EP 0 136 563 B2 verwiesen.

Insbesondere die in der letztgenannten Schrift gezeigte Achskonstruktion wird auch als Schwertlenkerachse bezeichnet, wobei diese gezeigte Konstruktion hinsichtlich der Kräfteverhältnisse im Rahmen der Abstützung des Fahrzeugaufbaus günstiger als manche heute in Serie befindlichen Schwertlenkerachsen ist, nachdem in diesem druckschriftlichen Stand der Technik sowohl die Tragfeder als auch der Schwingungsdämpfer direkt am Radträger abgestützt sind. Damit sind weder die Querlenker noch deren Gelenke mit dem Gewicht des Fahrzeug-Aufbaus belastet und es ist jedenfalls für den Dämpfer ein funktional günstiges Übersetzungsverhältnis darstellbar. Allerdings ist der Bauraumbedarf dieser bekannten Konstruktion insbesondere in Vertikalrichtung betrachtet relativ hoch, so dass nicht nur diesbezüglich eine Verbesserung erwünscht ist, sondern auch hinsichtlich einer günstigen Querlenker-Anordnung dahingehend, dass das Rad nicht nur angetrieben, sondern auch zumindest geringfügig gelenkt werden kann. Die Lösung dieser soeben formulierten Aufgabe ergibt sich für eine Fahrzeug-Hinterachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen dieses Anspruchs.

Demnach ist die Tragfeder ist in Fahrtrichtung betrachtet vor Radmitte sowie unterhalb Radmitte auf einem vom Radträger zur Fahrzeugmittenebene hin abragenden Ausleger abgestützt. Mit einer solchen tiefen Anordnung kann die Tragfeder in Verbindung mit einer kompakten Bauweise derselben, die sich aus einer darstellbaren Federübersetzung in der Größenordnung von 0,7 bis 0,8 - resultierend aus der Abstützung auf einem zur Fzg.- Mittenebene hin abragenden Ausleger - ergibt, praktisch vollständig unterhalb eines Karosserielängsträgers des Fzg.-Aufbaus angeordnet werden. Im Fall eines Personenkraftwagens ist damit ein äußerst breiter und tief liegender Kofferraumboden darstellbar.

Weiterhin ist der in Vertikalrichtung oberhalb des Mittelpunktes des angetriebenen Rades am Radträger angelenkte Querlenker in Fahrtrichtung betrachtet hinter Radmitte mit dem Radträger verbunden und es ist der in Fahrtrichtung betrachtet vor Radmitte am Radträger angelenkte Querlenker in Vertikalrichtung unterhalb Radmitte mit dem Radträger verbunden. Mit diesen Anlenkpunkten ist eine günstig verlaufende Lenkachse für das Rad beschrieben, so dass schließlich der in Fahrtrichtung betrachtet am weitesten hinten angeordnete Querlenker mit seinem dem Radträger abgewandten Ende mit einem Lenkaktuator für das Rad verbunden ist und damit als Spurlenker fungiert.

Im Sinne vorteilhafter Weiterbildungen kann auch der Schwingungsdämpfer weiter außen als die Tragfeder auf dem besagten Ausleger abgestützt und der Längslenker am besagten Ausleger befestigt sein. Damit ist nicht nur ein steifer Verbund, sondern auch eine günstige Einleitung der Zusatzfeder-Kraft aus dem Dämpfer darstellbar, wobei der Dämpfer in Seitenansicht vor oder hinter Radmitte am Ausleger bzw Radträger abgestützt sein kann. Die beigefügten Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und zwar zeigt Fig.1 eine räumliche Darstellung der Aufhängung des angetriebenen und geringfügig lenkbaren linken Hinterrads eines Personenkraftwagens, Fig.2 eine Seitenansicht von innen, Fig.3 eine Ansicht in Vertikalrichtung betrachtet von oben, Fig.4 die Ansicht von hinten in Fahrtrichtung betrachtet sowie Fig. 5 in der gleichen Ansicht nur die Anlenkung des Dämpfers am Radträger bzw. an dessen Ausleger.

Das nicht gezeigte linke Hinter-Rad mit dem Mittelpunkt M (vgl. Fig.2, 4) ist mittels einer in den Figuren nicht gezeigten und wie üblich im wesentlichen in Fzg.-Querrichtung horizontal liegenden Antriebswelle antreibbar und wird über seinen Radträger 3 durch insgesamt vier Lenker 4, 5, 6, 7 geführt, die mit ihrem dem Radträger 3 abgewandten Ende entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Hinterachsträgers indirekt mit dem (ebenfalls nicht gezeigten) Fahrzeug-Aufbau verbunden sind. Über eine Tragfeder 8, der wirkungsmäßig ein Schwingungs-Dämpfer 9 parallel geschaltet ist, ist der Fahrzeug-Aufbau anteilig auf dem Radträger 3 (bzw. dem an diesem drehbar gelagerten Rad) abgestützt.

Wie ersichtlich ist die Tragfeder 8 praktisch direkt auf dem Radträger 3 bzw. am mit diesem starr verbundenen Längslenker 4 abgestützt, indem dieser Längslenker von einem vom selbst annähernd scheibenförmigen Radträger 3 zur Fzg. -Mitte hin abragenden Ausleger 3a abgeht, auf dessen freiem Ende die Tragfeder 8 abgestützt ist, wie im folgenden noch weiterläutert wird und am besten aus Fig. 5 hervorgeht. Damit ist (abweichend von bekannten Bauarten) keiner der gelenkig mit dem Radträger 3 verbundenen Querlenker 5, 6, 7 durch die Kraft dieser Tragfeder 8 belastet. Vorteilhafterweise kann damit der in Fahrtrichtung F betrachtet am weitesten hinten angeordnete Querlenker 7 solchermaßen angeordnet werden, dass er sich in einer für einen die Spur und somit den Lenkwinkel des zumindest geringfügig lenkbaren Rades bestimmenden sog. Spurlenker günstigen Position befindet, nämlich mit möglichst großer Länge im wesentlichen in Höhe der Radmitte M im wesentlichen in Fzg.-Querrichtung verläuft. Damit kann ein nicht gezeigtes Achsgetriebe für die Antriebswelle günstig in einem bereits genannten Achsträger aufgehängt sein und es kann auch der den Spurlenker/Querlenker 7 betätigende Lenkaktuator 1 1 an diesem Achsträger angebunden werden.

Für die Abstützung der Tragfeder 8 am Radträger 3 ist ein von dessen „Grundstruktur" als im wesentlichen scheibenförmiges Gebilde mit einer relativ geringen Höhe in Fahrzeug-Querrichtung betrachtet zur Fahrzeug- Mittenebene hin abragender steifer Ausleger 3a vorgesehen, auf dessen freien Ende die Tragfeder 8 abgestützt ist. Indem die Abstützung der Tragfeder 8 somit ausreichend weit von der Radmitten-Ebene beabstandet ist, kann aufgrund der Federübersetzung im Bereich zwischen 0,7 und 0,8 eine äußerst kompakt bauende Tragfeder 8 mit geringer Bauhöhe eingesetzt werden. Und dadurch, dass der Ausleger 3a unter Berücksichtigung der erforderlichen Bodenfreiheit des Fahrzeugs möglichst weit unterhalb der Radmitte M (ca. 150mm über der Fahrbahn) vorgesehen ist, kann die Tragfeder 8 unterhalb eines nicht gezeigten Karosserielängsträgers zum Liegen kommen. Hierdurch ergeben sich Vorteile für die Fahrzeugtopologie und das Gepäckraumvolumen des Fahrzeugs. Die Wirklinie der Tragfeder 8 ist im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet und es ist dieser Ausleger 3a auch für die Anbindung des Längslenkers 4 und des Dämpfers 9 genutzt. Wie insbesondere aus Fig.3 hervorgeht geht nämlich der Längslenker 4 vom Ausleger 3a des Radträgers 3 (und somit nicht direkt vom annähernd scheibenförmigen Radträger 3 selbst) ab.

Ebenso wie die Tragfeder 8 ist auch der Schwingungs-Dämpfer 9 zur Entlastung der Querlenker 5 - 7 von dessen Kräften über den genannten Ausleger 3a letztendlich auf dem Radträger 3 abgestützt. Dabei ist neben einer alternativ möglichen Dämpferlage in Fahrtrichtung F hinter Radmitte M mit einer Übersetzung bspw. in der Größenordnung von 1 ,1 hier eine Anordnung mit Dämpferlage in Fahrtrichtung F betrachtet vor Radmitte M und einer Übersetzung von ca. 0,9 vorgeschlagen. Diese Anordnung bietet durch die geringere Übersetzung eine kürzere Dämpferlänge, was für diverse Karosseriekonzepte von Vorteil ist. Um dabei die durch die Kraft einer im Dämpfer 9 üblicherweise vorgesehenen Zusatzfeder entstehenden Sturzmomente bei höheren Einfederwegen gering zu halten, ist der Dämpfer 9 mit seinem oberen Ende mit leichter Neigung zur Fzg. -Mittenebene hin angeordnet (vgl. Fig.4) und dabei solchermaßen geneigt, dass dessen verlängerte Kraftlinie innerhalb des Radaufstandspunktes mit möglichst geringem Abstand (in der Größenordnung von 150 mm) von diesem auf der Fahrbahn auftrifft.

Am gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt ist eine kompakte zweischnittige Dämpferanbindung am Ausleger 3a des Radträgers, wie insbesondere aus Fig.5 hervorgeht. Dabei ist eine innere Aufnahme-Lasche 10 für das untere Dämpfer-Lager quasi als direkte den Ausleger 3a durchquerende Verlängerung des Längslenkers 4 angeordnet und bietet somit eine zusätzliche Versteifung dieses Verbundes von Längslenker 4 und Ausleger 3a bzw. Radträger 3.

Es wurde bereits erwähnt, dass der als Spurlenker fungierende Querlenker 7 möglichst lang (vorliegend in der Größenordnung von 500 mm) gestaltet ist, damit dessen insbesondere radträgerseitiges Lager möglichst gering auf Torsion belastet wird und damit eine möglichst geringe Querbewegung der Achse beim Ein- und Ausfedern erfolgt. Die Länge der weiteren Querlenker 5, 6 hängt von der Länge des Spurlenkers 7 ab. Bei der hier dargestellten Lenkeranordung ergibt ein Verhältnis von ca. 3 zu 5 einen günstigen Verlauf der Spurkurven über dem Radhub. Daraus ergibt sich für die beiden Querlenker 5, 6 eine Länge von ca. 300 mm und es sind der obere Querlen- ker 5 und der untere Querlenker 6 solchermaßen angeordnet, dass deren (im wesentlichen übliche) Funktionsziele bestmöglich erfüllt werden, nämlich dass sich eine gute Kinematik (als Verlauf der Spur- und Sturzkennlinien über dem Radhub) sowie eine gute Elastokinematik (Fahrstabilität bei Längsund Querdynamik) als auch vernünftige Lenkkräfte und Lenkwinkel für das geringfügige Lenken des Rades 1 einstellen. Dabei bildet die Verbindungslinie der beiden radträgerseitigen Gelenkpunkte der Querlenker 5, 6 die Lenkachse für die Hinterradlenkung. Der Abstand zum radträgerseitigen Spurlenker-Gelenkpunkt ergibt den Spurhebel, von dessen Länge die vom Lenkaktuator 1 1 zu erbringende Stellkraft und der benötigte Stellweg abhängen. Auch bewegen sich die durch die Radlasten in den Lagern aller Querlenker 5, 6, 7 hervorgerufenen Vorlasten durch die gewählte Lenker- Anordnung auf ein einem relativ niedrigen Niveau.

Konkret ist die Anordnung der Querlenker 5, 6 solchermaßen getroffen, dass der radträgerseitige Anlenkpunkt des oberen (= oberhalb Radmitte M liegenden) Querlenkers 5, der um ca. 3 Grad nach vorne gepfeilt verläuft, ca. 57 mm hinter Radmitte M liegt. Der radträgerseitige Anlenkpunkt des um ca. 12 Grad nach vorne gepfeilt verlaufenden unteren ((= unterhalb radmitte M liegenden) Querlenkers 6 liegt ca. 12mm vor Radmitte M. Die Höhenlage der Querlenker 5, 6 hängt insbesondere von den Bauraumverhältnissen in der Felgenschüssel des Rades ab. Für das hier gezeigte Ausführungsbeispiel ergibt sich für das radträgerseitige Gelenk des oberen Querlenkers 5 ein Abstand zur Radmitte M von ca. 1 18 mm und für dasjenige des unteren Querlenkers ein Radmittenabstand von ca. 135 mm, wobei der obere Querlenker um ca. 3 Grad nach unten gepfeilt verläuft und der untere Querlenker 6 um ca. 8 Grad nach oben gepfeilt ist.