WO2017137186A1 - Lenkbare verbundlenkerachse - Google Patents

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WO2017137186A1
WO2017137186A1 PCT/EP2017/050296 EP2017050296W WO2017137186A1 WO 2017137186 A1 WO2017137186 A1 WO 2017137186A1 EP 2017050296 W EP2017050296 W EP 2017050296W WO 2017137186 A1 WO2017137186 A1 WO 2017137186A1
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WO
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cross member
actuator
trailing arm
torsion beam
beam axle
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PCT/EP2017/050296
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Bäumer
Knut Heidsieck
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G21/00—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces
    • B60G21/02—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected
    • B60G21/04—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically
    • B60G21/05—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically between wheels on the same axle but on different sides of the vehicle, i.e. the left and right wheel suspensions being interconnected
    • B60G21/051—Trailing arm twist beam axles
    • B60G21/052—Mounting means therefor
    • B60G21/053—Mounting means therefor adjustable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/18—Steering knuckles; King pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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    • B60G2200/20—Semi-rigid axle suspensions
    • B60G2200/21—Trailing arms connected by a torsional beam, i.e. twist-beam axles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G2202/1362—Twist-beam type arrangement including a second torsional element, e.g. second beam, stabiliser bar or tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/20—Constructional features of semi-rigid axles, e.g. twist beam type axles

Definitions

  • the invention relates to a steerable beam axle for a motor vehicle with a twistable cross member, which at its two ends in each case one
  • Trailing arm wherein with each trailing arm, a suspension is connected, which is mounted in each case about a steering axis pivotally mounted on the respective trailing arm, wherein the suspension is a wheel and a in
  • a rigid, but torsionally soft design of the cross member ensures that a mutual entanglement of the wheel carrier receiving trailing arm is defined allows.
  • the torsionally soft cross member assumes the function of a roll stabilizer with which a high roll stability, ie a desired inclination of the vehicle body when cornering, can be achieved.
  • Other advantages of the joint handlebar axle are a good straight-ahead and a slight toe-in changes during compression and rebound of the axle.
  • Twist-beam axles are the wheel carrier rigidly connected to the trailing arms, for example, welded.
  • motor vehicles are provided with active rear wheel steering, with which but also the maneuverability of the motor vehicle can be increased.
  • the rear-wheel steering based on the front-wheel steering with the same or gegensinnigem steering angle can be actuated.
  • WO 2013/037652 A1 is a steerable torsion beam axle for a
  • the steerable torsion beam axle has two trailing arms arranged at a distance from each other, one each with a steering lever provided wheel carrier is arranged pivotably about a respective steering axis.
  • An actuator is attached to one of the trailing arms and engages over
  • the tie rod is designed as a pendulum support
  • Coupling arrangement connected to the cross member. With the trailing arms flange-like links are formed together with which in turn upper and lower bearing elements are screwed to guide a steering knuckle.
  • a torsion beam axle with a decoupled wheel carrier is known from "Fahrwerkhandbuch” 3rd, revised and expanded edition 2011, pages 427 and 428.
  • This non-steerable torsion beam axle which is described on page 428 in Figure 4-27 as "Multi Compliance Twist Beam Axis" is to be replaced by three the steering wheel and the trailing arm arranged hinge points with rubber bearings the self-steering behavior can be improved.
  • This arrangement causes the corresponding wheel carrier to be subject to both longitudinal and lateral forces, e.g. when braking, can go into toe.
  • An object of the invention is to develop a steerable twist beam axle in such a way that the ride comfort is improved.
  • a steerable torsion beam axle according to the invention for a motor vehicle with a twistable cross member has provided at both ends
  • Trailing arm wherein with each of the trailing arm, a suspension is connected, which is mounted in each case about a longitudinal axis pivotally mounted on the respective trailing arm.
  • the suspension has a wheel and a in
  • the suspension of the wheel carrier and handlebar is preferably formed in one piece.
  • the steerable beam axle has an at least indirectly with the
  • Cross member connected actuator which pivotable by means of tie rods the wheel carrier serves around the steering axles.
  • the actuator acts in other words on the coupling links tie rods on the wheel.
  • each wheel suspension is articulated to the trailing arm via at least two bearings, preferably elastomer bearings, so that the steering axle, for example in the vehicle vertical direction, runs through the two bearings.
  • At least one bearing has in the vehicle longitudinal direction at least in comparison to the vehicle vertical direction different, preferably lower, stiffness.
  • the at least one bearing may preferably be softer than in the vehicle vertical direction. This results in an advantageous manner a defined compliance in the vehicle longitudinal direction, said connection of the respective arm to the trailing arm in the vertical direction should be relatively stiff.
  • At least one bearing should be designed as a sleeve bearing. It is further provided that the sleeve bearing in at least one, substantially horizontally emanating from the trailing arm, preferably in
  • Vehicle vertical direction projecting, receiving lug is received and the suspension has at least two each of the bearings, preferably an outer sleeve of the sleeve bearing, receiving support arms.
  • an elastic preferably made of a rubber, composite element arranged with respect to the axial stiffness higher radial stiffness.
  • the inner sleeve is positively connected to the receiving lugs, preferably screwed by aligned by one another
  • the outer sleeve is at its two end faces to the
  • the outer sleeves can be integrally formed with the support arms. Alternatively, the outer sleeves may be pressed into hollow cylindrical receptacles of the support arms, so that the
  • Elastomeric bearings are generally easy to assemble and can be exchanged.
  • the actuator may preferably be arranged centrally on the transverse profile.
  • the actuator is directly connected to two tie rods, so this can be moved linearly in the vehicle transverse direction.
  • the actuator can be designed as an electric motor with a gear, so that a spindle nut with a motor moves a linearly displaceable spindle. This results in a double-acting actuator, which is articulated directly to each of the tie rods. This allows both suspensions simultaneously and
  • Coupling elements in the form of levers, handlebars or the like must be used. For a direct and high positioning accuracy is achieved as possible, which is subject to lower tolerances due to the small number of components.
  • the actuator can in the case of a hydraulic actuation with a
  • Hydraulic cylinder housing provided, wherein in the hydraulic cylinder, a double-acting piston provided with two piston rods is arranged.
  • the two tie rods are each articulated at the end of one of the piston rods.
  • a further advantageous embodiment provides that the cross member is formed by a along its longitudinal extent inwardly formed tube and at least partially in cross-section U-shaped, wherein the actuator is attached via at least one fastening unit to the cross member having a shaped profile section of the cross member encloses and has a shape that is adapted to a shape of the deformed profile section.
  • the fastening unit encloses the profile section of the cross member Outside.
  • the fact that the shape of the fastening unit is adapted to the shape of the deformed profile section may mean that a cross-section of the fastening unit is an essentially to scale enlargement of the cross section of the deformed profile section.
  • the fastening unit can have two fastening elements that can be positively, positively and / or materially connected to one another.
  • the actuator may also be attached via two or more corresponding fastening units on the transverse profile, the
  • the fastening elements may be arranged immediately adjacent or spaced from each other. In order to influence the torsional rigidity of the transverse profile only minimally, the distance of the fastening elements is chosen as small as possible.
  • At least one, preferably elastomeric, damping element is arranged between the fastening unit and the deformed profile section.
  • the damping element may have a shape in cross section, which is also adapted to the shape of the cross section of the cross member and the fastening unit.
  • the damping element can form-fit the profile section in the region of the fastening unit, for example by means of clamps.
  • Damping elements thus results in a further advantage of a decoupling from the cross member, so that the actuator does not have to absorb torsional forces of the cross profile.
  • the actuator e.g. its housing, are not adapted to a torsional stress or does not affect the torsional stiffness of the cross member.
  • the cross member is at least partially V-shaped in cross-section, is opening in the direction of the actuator and has two in cross-section at an angle to each other arranged and interconnected legs, wherein the actuator via at least one fastening element attached to the thighs. Due to the at least partially V-shaped configuration of the transverse profile, the cross member has good torsional properties and a suitable flexural rigidity. Each fastener may be bolted to the respective leg, for example. The actuator may also be attached to at least one of the legs via two or more corresponding fastening elements.
  • At least one fastening element is supported at least partially via at least one elastic, preferably elastomeric,
  • the damping element can form a bearing point on the respective leg, so that the respective fastening element is mounted in a floating manner on the respective leg via the damping element.
  • Fig. 1 is a schematic representation in perspective view of a first
  • FIG. 2 shows a side view of the steerable beam axle shown in FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a sleeve bearing
  • Fig. 4 is a schematic partial view in perspective view of a second
  • Embodiment of a steerable trained twist beam axle 5 is a partial view of a torsion beam axle with double-walled cross member
  • Fig. 6 is a partial view of a torsion beam axle with open cross member.
  • a steerable torsion beam axle 1 is designated for a motor vehicle not shown in detail, which can be used as a steerable rear axle of the same.
  • the steerable torsion beam axle 1 has two spaced apart trailing arms 2, 3, which are each connected to the ends of a cross member 4 to form a torsion beam. At the respective trailing arm 2, 3 each have a suspension 8a and 10a pivotally mounted.
  • Wheel suspension 8a, 10a has an integrally from a wheel 8, 10 and in the vehicle longitudinal direction adjoining the handlebar 5, 6.
  • a steering axle 7, 9 is provided for the pivotable articulation of the wheel suspension 8a, 10a or ultimately of the wheel carrier 8, 10 with the handlebar 5, 6 on the trailing arm 2, 3.
  • the two steering axles 7, 9 have a spread at an angle to
  • the suspension 8a, 10a is articulated to the trailing arms 2 and 3 respectively via two elastomeric bearings, of which in FIG. 2, which, viewed in the direction of travel, shows the right end of the torsion beam axle 1, an upper elastomeric bearing 11 and a lower elastomeric bearing 12 are visible.
  • FIG. 2 which, viewed in the direction of travel, shows the right end of the torsion beam axle 1, an upper elastomeric bearing 11 and a lower elastomeric bearing 12 are visible.
  • the wheel carrier 8 and 10 are shown, so that the upper elastomeric bearings 11 and 13 can be seen.
  • the elastomeric bearings 11, 12 and 13 are on the one hand via fastening screws 14 in fork-shaped
  • each suspension 8a, 10a protrudes from each suspension 8a, 10a from a support arm 17 and 18, in which the respective sleeve-shaped elastomeric bearings 11, 12 and 13 is pressed to fix it.
  • the steerable torsion beam axle 1 according to FIG. 1 has a twistable connecting the two trailing arms 2, 3
  • Cross member 4 which also takes over the function of a roll stabilizer.
  • part of the steerable steering axle joint 1 is a with the
  • Wheel support 8, 10 about the steering axles 7, 9.
  • An unspecified actuator of the actuator 19 engages via tie rod joints on two tie rods 20, 21, whose other ends via tie rod ends 22 and 23 each articulated to the handlebars 5, 6 in the form of Steering levers 24 and 25 of the two wheel carrier 8, 10 are connected.
  • the actuator 19 is mounted centrally on the cross member 4.
  • the actuator 19 is attached via two fastening elements 26, 27 on the cross member 4, which enclose a deformed profile section of the cross member 4.
  • a pivot bearing 28 and 29 is provided, via which the torsion beam axle 1 is articulated to a vehicle body of the motor vehicle.
  • spring plate 30 and 31 are formed, by means of which the torsion beam axle 1 is supported via abutment springs, not shown, to abutments of the vehicle body.
  • Elastomeric bearings 11, 12 shown which are fixed on the fastening straps 15, 16 and the fastening screws 14 on the trailing arm 2.
  • the upper support arm 17 and a lower support arm 32 of the suspension 8a, 10a respectively engage the circumference of the elastomeric bearings 11 and 12.
  • the steering axis 7, 9 respectively passes through the upper and lower sleeve bearings 11, 12, so that by means of the tie rods 20, 21 and the steering lever 24, 25 ultimately the wheel carrier 8, 10 are pivotable.
  • FIG. 3 shows one of the elastomer bearings 11, 12 or 13, which is embodied as a sleeve bearing 33 designed as a rubber-metal composite component.
  • An inner sleeve 34 of this sleeve bearing 33 has a longitudinal bore 35 for one of the fastening screws 14 and is connected via a rubber element 36 with a Outer sleeve 37 connected.
  • This rubber element 36 can make a precise vote of the radial and axial stiffnesses to each other. in the
  • the sleeve bearing 33 should, with a corresponding arrangement according to FIGS. 1 and 2, have a lower axial rigidity than the radial rigidity.
  • the rubber element 36 may also project axially beyond the outer sleeve 37 and thus form an axial abutment ring on both sides.
  • the outer sleeve 37 may be conically formed on its outer shell and thereby fixed in correspondingly formed receiving bores of the support arms 17 and 18.
  • a cross member 43 at least in this section, seen in cross-section, designed as a one-sided in the direction of the wheel open V-shaped profile with a longitudinal opening 38.
  • the cross member 4 has two, seen in cross section, at an angle to each other
  • Flange sections running fasteners 41 and 42 are bolted to the legs 39 and 40.
  • Fig. 5 shows a further embodiment example with a central region of a cross member 4, wherein the attachment of the actuator 19 to the
  • Embodiment corresponds to FIG. 1.
  • the cross section of the cross member 4 is U-shaped. As can be seen from the illustration, a tube is at least partially pressed radially for this purpose, so that a doubled wall 48 is formed on the cross member 4.
  • the actuator 19 is secured by means of damping elements 44 and 45 by means of clamps 46 and 47, which enclose the cross member 4.
  • FIG. 6 shows, as a further exemplary embodiment, a middle region of a cross member 43.
  • the cross member 43 is designed as a V profile open on one side.
  • the actuator 19 is disposed away from the longitudinal opening 38.
  • On the legs 39 and 40 are secured by screws 49 and 50 holding elements 51 and 52, in which the actuator 19 via the
  • Fixing elements 41 and 42 is fixed.

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Abstract

Lenkbare Verbundlenkerachse (1 ) für ein Kraftfahrzeug mit einem tordierbaren Querträger (4, 43), der an seinen beiden Enden jeweils einen Längslenker (2, 3) aufweist, wobei mit jedem Längslenker (2, 3) eine Radaufhängung (8a, 10a) verbunden ist, die jeweils um eine Lenkachse (7, 9) schwenkbar an dem jeweiligen Längslenker gelagert ist, wobei die Radaufhängung einen Radträger (8, 10) sowie einen sich daran in Fahrzeuglängsrichtung anschließenden Lenker (5, 6) aufweist. Dabei ist jede Radaufhängung (8a, 10a) über zumindest zwei Lager (11, 12, 13), vorzugsweise Elastomerlager, an dem jeweiligen Längslenker (2, 3) angelenkt, wobei zumindest ein Lager (11, 12, 13) in Fahrzeuglängsrichtung eine zumindest im Vergleich zur Fahrzeughochrichtung unterschiedliche, vorzugsweise geringere, Steifigkeit aufweist.

Description

Lenkbare Verbundlenkerachse
Die Erfindung betrifft eine lenkbare Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug mit einem tordierbaren Querträger, der an seinen beiden Enden jeweils einen
Längslenker aufweist, wobei mit jedem Längslenker eine Radaufhängung verbunden ist, die jeweils um eine Lenkachse schwenkbar an dem jeweiligen Längslenker gelagert ist, wobei die Radaufhängung einen Radträger und einen sich in
Fahrzeuglängsrichtung an dem Radträger anschließenden Lenker aufweist.
An Klein- und Mittelklassefahrzeugen mit Vorderradantrieb werden als Hinterachse vorwiegend Verbundlenkerachsen verwendet. Es handelt sich dabei um eine kostengünstige und raumsparende Konstruktion, die einfach am Fahrzeug zu montieren ist.
Eine biegesteife, aber torsionsweiche Gestaltung des Querträgers sorgt dafür, dass eine gegenseitige Verschränkung der die Radträger aufnehmenden Längslenker definiert ermöglicht wird. Im Übrigen übernimmt der torsionsweiche Querträger die Funktion eines Wankstabilisators, mit dem eine hohe Wankstabilität, also eine gewünschte Neigung des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt, erzielbar ist. Weitere Vorteile der Verbund lenkerachse sind ein guter Geradeauslauf und eine geringe Vorspuränderungen beim Ein- und Ausfedern der Achse. Bei nicht lenkbaren
Verbundlenkerachsen sind die Radträger mit den Längslenkern starr verbunden, beispielsweise verschweißt.
Unter dem Hauptaspekt, die Fahrstabilität zu verbessern, werden Kraftfahrzeuge mit aktiven Hinterradlenkungen versehen, mit welchen aber auch die Wendigkeit des Kraftfahrzeugs erhöht werden kann. Dabei kann die Hinterradlenkung, bezogen auf die Vorderradlenkung mit gleich- oder gegensinnigem Lenkeinschlag betätigt werden.
Aus der WO 2013/037652 A1 ist eine lenkbare Verbundlenkerachse für ein
Kraftfahrzeug bekannt. Die lenkbare Verbundlenkerachse weist zwei beabstandet zueinander angeordnete Längslenker auf, an denen jeweils ein mit einem Lenkhebel versehener Radträger um jeweils eine Lenkachse schwenkbar angeordnet ist. Ein Aktuator ist an einem der beiden Längslenker befestigt und greift über ein
Stellelement an ein mittig der Spurstange vorgesehenes Gelenk an. In diesem Bereich ist die Spurstange über eine als Pendelstütze ausgebildete
Koppelanordnung mit dem Querträger verbunden. Mit den Längslenkern sind gemeinsam flanschartige Lenker ausgebildet, mit denen wiederum obere und untere Lagerelemente zur Führung eines Achsschenkels verschraubt sind.
Aus der Veröffentlichung Bernd Heißing, Metin Ersoy, Stefan Gies,
„Fahrwerkhandbuch" 3., überarbeitete und erweiterte Auflage 2011 , Seiten 427 und 428 ist eine Verbundlenkerachse mit entkoppeltem Radträger bekannt. Bei dieser auf Seite 428 im Bild 4-27 als„Multi Compliance Twist Beam Achse" bezeichneten nicht lenkbaren Verbundlenkerachse soll mittels drei zwischen dem Radträger und dem Längslenker angeordneten Gelenkpunkten mit Gummilagern das Eigenlenkverhalten verbessert werden. Diese Anordnung bewirkt, dass der entsprechende Radträger sowohl bei Längs- als auch Querkräften, z.B. beim Bremsen, in Vorspur gehen kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine lenkbare Verbundlenkerachse derart weiterzubilden, dass der Fahrkomfort verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße lenkbare Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug mit einem tordierbaren Querträger weist an seinen beiden Enden vorgesehene
Längslenker auf, wobei mit jedem der Längslenker eine Radaufhängung verbunden ist, die jeweils um eine Längsachse schwenkbar an dem jeweiligen Längslenker gelagert ist. Die Radaufhängung weist einen Radträger sowie einen sich in
Fahrzeuglängsrichtung an diesen anschließenden Lenker auf. Die Radaufhängung aus Radträger und Lenker ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Vorzugsweise weist die lenkbare Verbundlenkerachse einen zumindest mittelbar mit dem
Querträger verbundenen Aktuator auf, der mittels Spurstangen zum Verschwenken der Radträger um die Lenkachsen dient. Der Aktuator wirkt mit anderen Worten über die Koppelglieder Spurstangen auf den Radträger.
Bei der lenkbaren Verbundlenkerachse ist jede Radaufhängung über zumindest zwei Lager, vorzugsweise Elastomerlager, an dem Längslenker angelenkt, so dass die Lenkachse, etwa in Fahrzeughochrichtung, durch die beiden Lager verläuft.
Zumindest ein Lager weist in Fahrzeuglängsrichtung eine zumindest im Vergleich zur Fahrzeughochrichtung unterschiedliche, vorzugsweise geringere, Steifigkeit auf. In Fahrzeuglängsrichtung kann das zumindest eine Lager vorzugsweise weicher als in Fahrzeughochrichtung ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine definierte Nachgiebigkeit in Fahrzeuglängsrichtung, wobei diese Anbindung des jeweiligen Lenkers an den Längslenker in vertikaler Richtung relativ steif sein soll.
In einer weiteren Ausgestaltung soll zumindest ein Lager als Hülsenlager ausgebildet sein. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass das Hülsenlager in zumindest einer, im Wesentlichen horizontal vom Längslenker ausgehenden, vorzugsweise in
Fahrzeughochrichtung abragenden, Aufnahmelasche aufgenommen ist und die Radaufhängung zumindest zwei jeweils die Lager, vorzugsweise eine Außenhülse des Hülsenlagers, aufnehmende Tragarme aufweist. Zwischen der Außenhülse und einer Innenhülse ist ein elastisches, vorzugsweise aus einem Gummi gefertigtes, Verbundelement mit gegenüber der Axialsteifigkeit höherer Radialsteifigkeit angeordnet. Dabei ist die Innenhülse mit den Aufnahmelaschen formschlüssig verbunden, vorzugsweise verschraubt, indem durch miteinander fluchtende
Bohrungen der Aufnahmelaschen jeweils eine die Innenhülse aufnehmende
Schraube verläuft. Die Außenhülse ist an ihren beiden Stirnseiten zu den
Aufnahmelaschen beabstandet, so dass sie gegenüber diesen Bewegungen in Längsrichtung ausführen kann. Dabei können die Außenhülsen einteilig mit den Tragarmen ausgebildet sein. Alternativ dazu können die Außenhülsen auch in hohlzylindrische Aufnahmen der Tragarme eingepresst sein, so dass die
Elastomerlager insgesamt einfach montierbar sowie austauschbar sind.
Außerdem kann der Aktuator bevorzugt mittig an dem Querprofil angeordnet sein. Der Aktuator ist dabei unmittelbar mit zwei Spurstangen verbunden, so dass diese etwa in Fahrzeugquerrichtung linear bewegt werden können. Der Aktuator kann als Elektromotor mit einem Getriebe ausgebildet sein, so dass eine Spindelmutter mit einem Motor eine linear verschiebbare Spindel bewegt. Es ergibt sich somit ein doppeltwirkendes Stellelement, welches unmittelbar an jeder der Spurstangen angelenkt ist. Dadurch können beide Radaufhängungen gleichzeitig und
gleichermaßen bewegt werden und es wird vermieden, dass zur Kraftübertragung von dem Aktuator auf die Spurstangen weitere beweglich angeordnete
Koppelelemente in Form von Hebeln, Lenkern oder dergleichen verwendet werden müssen. Damit wird eine möglichst direkte und hohe Stellgenauigkeit erreicht, die aufgrund der geringen Bauteilanzahl geringeren Toleranzeinflüssen unterworfen ist.
Der Aktuator kann im Falle einer hydraulischen Betätigung ein mit einem
Hydraulikzylinder versehenes Gehäuse aufweisen, wobei in dem Hydraulikzylinder ein doppeltwirkender mit zwei Kolbenstangen versehener Kolben angeordnet ist. Dabei sind die beiden Spurstangen jeweils an dem Ende von jeweils einer der Kolbenstangen angelenkt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Querträger durch ein entlang seiner Längserstreckung nach innen umgeformtes Rohr gebildet und zumindest teilweise im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, wobei der Aktuator über wenigstens eine Befestigungseinheit an dem Querträger befestigt ist, die einen umgeformten Profilabschnitt des Querträgers umschließt und eine Formgebung aufweist, die an eine Formgebung des umgeformten Profilabschnitts angepasst ist. Durch diese Art der Befestigung des Aktuators an dem Querträger werden die Eigenschaften, insbesondere Torsionseigenschaften, des Querträgers weitestgehend nicht beeinträchtigt.
Durch die teilweise U-förmige Ausbildung des Querschnitts des Querträgers, die zu einer doppelten Wandung des Profils führt, werden die Torsionseigenschaften des Querträgers verbessert, ohne dessen erforderliche Biegesteifigkeit zu verringern. Insbesondere ist der Querträger durch die teilweise U-förmige Ausbildung des Querschnitts des Querprofils torsionsweicher als ein herkömmliches rohrförmiges Profil. Die Befestigungseinheit umschließt den Profilabschnitt des Querträgers außen. Dass die Formgebung der Befestigungseinheit an die Formgebung des umgeformten Profilabschnitts angepasst ist, kann bedeuten, dass ein Querschnitt der Befestigungseinheit eine im Wesentlichen maßstabsgetreue Vergrößerung des Querschnitts des umgeformten Profilabschnitts ist. Die Befestigungseinheit kann beispielsweise zwei form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbindbare Befestigungselemente aufweisen. Der Aktuator kann auch über zwei oder mehrere entsprechende Befestigungseinheiten an dem Querprofil befestigt sein, die
unmittelbar benachbart oder beabstandet zueinander angeordnet sein können. Um die Torsionssteifigkeit des Querprofils nur minimal zu beeinflussen wird der Abstand der Befestigungselemente möglichst gering gewählt.
In vorteilhafter Weise ist zwischen der Befestigungseinheit und dem umgeformten Profilabschnitt wenigstens ein, vorzugsweise elastomeres, Dämpfungselement angeordnet. Hierdurch werden mechanische Schwingungen des Querträgers optimal gedämpft auf den Aktuator übertragen - umgekehrt werden keine Laufgeräusche des Akuators in das Fahrzeug bzw. das Fahrwerk übertragen. Das Dämpfungselement kann im Querschnitt eine Formgebung aufweisen, die ebenfalls an die Formgebung des Querschnitts des Querträgers bzw. der Befestigungseinheit angepasst ist. Das Dämpfungselement kann den Profilabschnitt im Bereich der Befestigungseinheit formschlüssig, beispielsweise mittels Schellen umschließen. Durch die
Dämpfungselemente ergibt sich somit ein weiterer Vorteil einer Entkopplung vom Querträger, so dass der Aktuator keine Torsionskräfte des Querprofil aufnehmen muss. Damit muss der Aktuator, z.B. dessen Gehäuse, nicht an eine torsionale Beanspruchung angepasst werden bzw. beeinflusst nicht die Torsionssteifigkeit des Querträgers.
Gemäß einer alternativen und vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Querträger im Querschnitt zumindest teilweise V-förmig ausgebildet ist, in Richtung des Aktuators öffnend ausgebildet ist und zwei im Querschnitt winklig zueinander angeordnete und miteinander verbundene Schenkel aufweist, wobei der Aktuator über jeweils wenigstens ein Befestigungselement an den Schenkeln befestigt ist. Durch die zumindest teilweise V-förmige Ausbildung des Querprofils weist der Querträger gute Torsionseigenschaften und eine geeignete Biegesteifigkeit auf. Jedes Befestigungselement kann beispielsweise mit dem jeweiligen Schenkel verschraubt sein. Der Aktuator kann auch über zwei oder mehrere entsprechende Befestigungselemente an wenigstens einem der Schenkel befestigt sein.
In vorteilhafter Weise stützt sich wenigstens ein Befestigungselement zumindest teilweise über wenigstens ein elastisches, vorzugsweise elastomeres,
Dämpfungselement an dem jeweiligen Schenkel ab. Hierdurch werden mechanische Schwingungen des Querträgers optimal gedämpft auf den Aktuator übertragen. Eine Übertragung von Schwingungen oder Laufgeräuschen des Aktuators in das
Fahrwerk wird auf der anderen ebenso vermieden. Das Dämpfungselement kann eine Lagerstelle an dem jeweiligen Schenkel ausbilden, so dass das jeweilige Befestigungselement über das Dämpfungselement schwimmend an dem jeweiligen Schenkel gelagert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs und der abhängigen Patentansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder aus den Figuren, miteinander zu kombinieren.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 als schematische Darstellung in perspektivischer Ansicht eine erste
Ausführungsform einer lenkbar ausgebildeten Verbundlenkerachse,
Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten lenkbaren Verbundlenkerachse,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Hülsenlagers,
Fig. 4 als schematische Teilansicht in perspektivischer Ansicht eine zweite
Ausführungsform einer lenkbar ausgebildeten Verbundlenkerachse, Fig. 5 eine Teilansicht einer Verbundlenkerachse mit doppelwandigem Querträger,
und
Fig. 6 eine Teilansicht einer Verbundlenkerachse mit offenem Querträger.
In der Fig. 1 ist eine lenkbare Verbundlenkerachse 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug bezeichnet, die als lenkbare Hinterachse desselben verwendet werden kann. Die lenkbare Verbundlenkerachse 1 weist zwei beabstandet zueinander angeordnete Längslenker 2, 3 auf, die jeweils mit den Enden eines Querträgers 4 zu einem Verbundlenker verbunden sind. An dem jeweiligen Längslenker 2, 3 ist jeweils eine Radaufhängung 8a und 10a schwenkbeweglich angeordnet. Die
Radaufhängung 8a, 10a weist einen einstückig aus einem Radträger 8, 10 sowie einem sich in Fahrzeuglängsrichtung daran anschließenden Lenker 5, 6 auf. Eine Lenkachse 7, 9 ist zur schwenkbaren Anlenkung der Radaufhängung 8a, 10a bzw. letztlich des Radträgers 8, 10 mit dem Lenker 5, 6 an dem Längslenker 2, 3 vorgesehen.
Die beiden Lenkachsen 7, 9 weisen eine Spreizung unter einem Winkel zur
Hochachse auf. Die Radaufhängung 8a, 10a ist an den Längslenkern 2 bzw. 3 über jeweils zwei Elastomerlager gelenkig gelagert, von denen in der Figur 2, die ein, in Fahrtrichtung gesehen, rechtes Ende der Verbundlenkerachse 1 zeigt, ein oberes Elastomerlager 11 und ein unteres Elastomerlager 12 sichtbar sind. In der perspektivischen Darstellung der Figur 1 werden die Radträger 8 und 10 gezeigt, so dass die oberen Elastomerlager 11 und 13 erkennbar sind. Die Elastomerlager 11 , 12 und 13 sind zum einen über Befestigungsschrauben 14 in gabelförmig
verlaufenden Befestigungslaschen 15 bzw. 16 der Längslenker 2 und 3 befestigt. Andererseits ragt von jeder Radaufhängung 8a, 10a ein Tragarm 17 bzw. 18 ab, in den das jeweilige hülsenförmige Elastomerlager 11 , 12 und 13 zu dessen Fixierung eingepresst ist.
Wie bereits dargelegt, weist die lenkbare Verbundlenkerachse 1 gemäß der Figur 1 einen die beiden Längslenker 2, 3 miteinander verbindenden, tordierbaren
Querträger 4 auf, der auch die Funktion eines Wankstabilisators übernimmt. Außerdem ist Bestandteil der lenkbaren Verbund lenkerachse 1 ein mit den
Radaufhängungen 8a, 10a verbundener Aktuator 19 zum Verschwenken der
Radträger 8, 10 um die Lenkachsen 7, 9. Ein nicht näher dargestelltes Stellelement des Aktuators 19 greift über Spurstangengelenke an zwei Spurstangen 20, 21 an, deren andere Enden über Spurstangenköpfe 22 bzw. 23 jeweils gelenkig mit dem Lenker 5, 6 in Form von Lenkhebeln 24 bzw. 25 der beiden Radträger 8, 10 verbunden sind.
Der Aktuator 19 ist mittig an dem Querträger 4 befestigt. Dabei ist der Aktuator 19 über zwei Befestigungselemente 26, 27 an dem Querträger 4 befestigt, die einen umgeformten Profilabschnitt des Querträgers 4 umschließen. Außerdem geht aus der Figur 1 hervor, dass an jedem der Längslenker 2, 3 an deren in Fahrtrichtung gesehen vorderen Enden ein Schwenklager 28 bzw. 29 vorgesehen ist, über die die Verbundlenkerachse 1 an einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs angelenkt ist. An den hinteren Enden der Längslenker 2, 3 sind Federteller 30 bzw. 31 ausgebildet, mittels welcher die Verbundlenkerachse 1 über nicht dargestellte Schraubenfedern an Widerlagern des Fahrzeugaufbaus abgestützt ist.
Aus der Figur 2, die eine rechte Seitenansicht der Verbundlenkerachse 1 nach Figur 1 zeigt, geht die Radaufhängung 8a und somit die Anordnung des Lenkers 5 an dem Radträger 8 hervor, wobei der Lenker 5 einen Lenkhebel 24 bildet und über den Spurstangenkopf 22 mit der Spurstange 20 verbunden ist. Weiterhin sind die
Elastomerlager 11 , 12 dargestellt, die über die Befestigungslaschen 15, 16 sowie die Befestigungsschrauben 14 am Längslenker 2 fixiert sind. Der obere Tragarm 17 und ein unterer Tragarm 32 der Radaufhängung 8a, 10a greifen jeweils am Umfang der Elastomerlager 11 und 12 an. Die Lenkachse 7, 9 verläuft jeweils durch das obere und untere Hülsenlager 11 , 12, so dass mittels der Spurstangen 20, 21 sowie der Lenkhebel 24, 25 letztlich die Radträger 8, 10 verschwenkbar sind.
In der Figur 3 ist eines der Elastomerlager 11 , 12 oder 13 dargestellt, welches als ein Gummi-Metall-Verbundbauteil ausgebildetes Hülsenlager 33 ausgeführt ist. Eine Innenhülse 34 dieses Hülsenlagers 33 weist eine Längsbohrung 35 für eine der Befestigungsschrauben 14 auf und ist über ein Gummielement 36 mit einer Außenhülse 37 verbunden. Über dieses Gummielement 36 lässt sich eine genaue Abstimmung der Radial- und Axialsteifigkeiten zueinander vornehmen. Im
vorliegenden Fall soll das Hülsenlager 33 bei entsprechender Anordnung gemäß den Figuren 1 und 2 eine im Vergleich zur Radialsteifigkeit niedrigere Axialsteifigkeit aufweisen.
Das Gummielement 36 kann auch axial über die Außenhülse 37 vorstehen und somit beidseitig einen axialen Anlagering bilden. Außerdem kann die Außenhülse 37 an ihrem Außenmantel konisch ausgebildet sein und dadurch in entsprechend ausgebildeten Aufnahmebohrungen der Tragarme 17 und 18 fixiert werden. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, auf die Außenhülsen 37 zu verzichten und das Gummielement in die Aufnahmebohrungen einzuvulkanisieren.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht einer lenkbaren
Verbundlenkerachse 1. Dabei ist ein Querträger 43 zumindest in diesem Abschnitt, im Querschnitt gesehen, als einseitig in Richtung der Radträger geöffnetes V- förmiges Profil mit einer Längsöffnung 38 ausgebildet.
Der Querträger 4 weist zwei, im Querschnitt gesehen, winklig zueinander
angeordnete und miteinander verbundene Schenkel 39 und 40 auf, wobei der Aktuator 19 über jeweils wenigstens ein Befestigungselement 41 bzw. 42 an den Schenkeln 39 bzw. 40 befestigt ist. Die als Schraubverbindungen und
Flanschabschnitte ausgeführten Befestigungselemente 41 und 42 sind mit den Schenkeln 39 und 40 verschraubt.
Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel mit einem mittleren Bereich eines Querträgers 4, wobei die Befestigung des Aktuators 19 dem
Ausführungsbeispiel nach Figur 1 entspricht. Der Querschnitt des Querträgers 4 ist U-förmig ausgebildet. Wie der Darstellung entnommen werden kann, wird zu diesem Zweck ein Rohr zumindest teilweise radial eingedrückt, so dass eine gedoppelte Wandung 48 an dem Querträger 4 entsteht. An diesem Profil ist der Aktuator 19 unter Verwendung von Dämpfungselementen 44 und 45 mittels Schellen 46 und 47 befestigt, die den Querträger 4 umschließen. Die Figur 6 zeigt als weiteres Ausgestaltungsbeispiel einen mittleren Bereich eines Querträgers 43. In Übereinstimmung mit der Figur 4 ist der Querträger 43 als einseitig offenes V-Profil ausgeführt. Der Aktuator 19 ist von der Längsöffnung 38 abgewandt angeordnet. An den Schenkeln 39 und 40 sind über Schrauben 49 und 50 Halteelemente 51 und 52 befestigt, an denen der Aktuator 19 über die
Befestigungselemente 41 und 42 fixiert ist.
Bezuaszeichen lenkbare Verbundlenkerachse
Längslenker
Längslenker
Querträger
Lenker
Lenker
Lenkachse
Radträger
a Radaufhängung
Lenkachse
0 Radträger
0a Radaufhängung
1 oberes Elastomerlager
2 unteres Elastomerlager
3 oberes Elastomerlager
4 Befestigungsschraube
5 Befestigungslasche
6 Befestigungslasche
7 Tragarm
8 Tragarm
9 Aktuator
0 Spurstange
1 Spurstange
2 Spurstangenkopf
3 Spurstangenkopf
4 Lenkhebel
5 Lenkhebel
6 Befestigungselement
7 Befestigungselement
8 Schwenklager
9 Schwenklager Federteller
Federteller unterer Tragarm Hülsenlager
Innenhülse
Längsbohrung Gummielement Außenhülse
Längsöffnung Schenkel
Schenkel
Befestigungselement Befestigungselement Querträger
Dämpfungselement Dämpfungselement Schelle
Schelle
Wandung
Schraube
Schraube
Halteelement Halteelement

Claims

Patentansprüche
1. Lenkbare Verbundlenkerachse (1 ) für ein Kraftfahrzeug mit einem tordierbaren Querträger (4, 43), der an seinen beiden Enden jeweils einen Längslenker (2, 3) aufweist, wobei mit jedem Längslenker (2, 3) eine Radaufhängung (8a, 10a) verbunden ist, die jeweils um eine Lenkachse (7, 9) schwenkbar an dem jeweiligen Längslenker gelagert ist, wobei die Radaufhängung einen Radträger (8, 10) sowie einen sich daran in Fahrzeuglängsrichtung anschließenden Lenker (5, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
jede Radaufhängung (8a, 10a) über zumindest zwei Lager (11 , 12, 13),
vorzugsweise Elastomerlager, an dem jeweiligen Längslenker (2, 3) angelenkt ist, wobei zumindest ein Lager (11 , 12, 13) in Fahrzeuglängsrichtung eine zumindest im Vergleich zur Fahrzeughochrichtung unterschiedliche, vorzugsweise geringere, Steifigkeit aufweist.
2. Lenkbare Verbundlenkerachse (1) nach Patentanspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lager (11 , 12, 13) als Hülsenlager (33) ausgebildet ist, wobei das Hülsenlager (33) an zumindest einer, im Wesentlichen horizontal vom Längslenker (2, 3) ausgehenden Befestigungslasche (15, 16) aufgenommen ist, wobei die Radaufhängung (8a, 10a) zumindest zwei jeweils eine Außenhülse (37) des Hülsenlagers (33) aufnehmende Tragarme (17 und 18) aufweist, wobei zwischen der Außenhülse (37) und einer Innenhülse (34) ein elastisches Element (36) mit gegenüber der Axialsteifigkeit höherer Radialsteifigkeit angeordnet ist und dass die Innenhülse (34) mit den Befestigungslaschen (15, 16) form- und/oder stoffschlüssig gekoppelt ist.
3. Lenkbare Verbundlenkerachse (1) nach Patentanspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Außenhülse (37) einteilig mit dem zumindest einen
Tragarm (17, 18) ausgebildet ist.
4. Lenkbare Verbundlenkerachse (1 ) nach Patentanspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein, vorzugsweise doppelt wirkender, Aktuator (19) etwa, vorzugsweise genau, mittig an dem Querträger (4, 43) angeordnet ist, wobei der Aktuator zum Ausführen einer Lenkbewegung um die Lenkachsen (7, 9) mit der jeweiligen Radaufhängung (8a, 10a), vorzugsweise den Lenkern (5, 6) gekoppelt ist.
5. Lenkbare Verbundlenkerachse (1 ) nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (4) durch ein zumindest zum Teil entlang seiner Längserstreckung nach innen umgeformtes Rohr gebildet ist und zumindest über einen Teilbereich, im Querschnitt gesehen, U-förmig ausgebildet ist, wobei der Aktuator (19) über wenigstens ein Befestigungselement (46, 47) an dem Querträger (4) befestigt ist, welches einen Profilabschnitt des Querträgers (4) umschließt und eine Formgebung aufweist, die an eine Formgebung des Profilabschnitts angepasst ist.
6. Lenkbare Verbundlenkerachse (1) nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querprofil des Querträgers (43), im Querschnitt gesehen, zumindest über einen Teilbereich, V-förmig ausgebildet ist, mit in Richtung des Aktuators (19) offenem Längsprofil, und dass der Aktuator (19) über jeweils wenigstens ein Befestigungselement (41 , 42) an Schenkeln (39, 40) des Querträgers (43) befestigt ist.
7. Lenkbare Verbundlenkerachse (1 ) nach einem der Patentansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Befestigungselement (41 , 42) zumindest teilweise über wenigstens ein elastisches Dämpfungselement (44, 45) an dem Querträger (4, 43) oder dem Befestigungselement (46, 47) abstützt.
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