DE102004020073B4

DE102004020073B4 - Fahrzeug-Vorderachse mit aufgelöster unterer Lenkerebene

Info

Publication number: DE102004020073B4
Application number: DE200410020073
Authority: DE
Inventors: Kai-Uwe Stoerk; Andreas Egger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-04-24
Filing date: 2004-04-24
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2024-04-25
Also published as: DE102004020073A1

Abstract

Zweigelenk-Federbeinachse oder Doppelquerlenkerachse für lenkbare Räder (1) eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit den Radträger (2) führender, aufgelöster unterer Lenkerebene, die durch einen Querlenker (4), eine Spurstange (5) sowie einen im Wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker (6) gebildet ist, an dessen im Wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufenden radträgerseitiger Abschnitt sich ein im Wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeugs nach innen zur Fahrzeug-Mitte hin gekrümmter Abschnitt anschließt, mit dessen Ende über ein Drehgelenk (8) ein den beiden Rädern (1) zugeordneter Drehstab-Stabilisator (9), der mit seinem Querrohr am Fahrzeugaufbau um eine in Fahrzeug-Querrichtung verlaufende Drehachse (9a) verdrehbar abgestützt und nur durch dieses gerade Querrohr gebildet ist, verbunden ist, wobei die Drehachse (8a) des besagten Drehgelenks (8) winkelig zur Drehachse (9a) des Stabilisators (9) verläuft und mit der Spreizachse (10) des zugehörigen Rads (1) in Konstruktionslage eine gemeinsame Ebene beschreibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweigelenk-Federbeinachse oder Doppelquerlenkerachse für lenkbare Räder, insbesondere Vorderräder, eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit den Radträger führender, aufgelöster unterer Lenkerebene, die durch einen Querlenker, eine Spurstange sowie einen im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker gebildet ist, an dessen im Wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufenden radträgerseitigen Abschnitt sich ein im Wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeugs nach innen zur Fahrzeug-Mitte hin gekrümmter Abschnitt anschließt, sowie mit einem jeweils an einem der unteren Lenker der beiden lenkbaren Räder abgestützten Drehstab-Stabilisator, der mit seinem Querrohr am Fahrzeugaufbau um eine in Fahrzeug-Querrichtung verlaufende Drehachse verdrehbar abgestützt ist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 43 13 978 C2 auf die DE 40 17 210 C1 und die DE 40 21 157 A1 verwiesen.
Die am weitesten verbreitete Bauart von gelenkten und gegebenenfalls auch angetriebenen Fzg.-Achsen mit lenkbaren Rädern, insbesondere Vorderachsen, in Doppelquerlenkerausführung insbesondere mit einer sog. aufgelösten unteren Lenkerebene mit einem im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker in Form einer sog. Zugstrebe oder Druckstrebe besitzt einen Drehstab-Stabilisator, der zumeist am unteren Querlenker, alternativ auch an einem oberen Querlenker abgestützt ist. Bei den grundsätzlich bekannten Zweigelenk-Federbeinachsen kann der Stabilisator aber auch am Federbein abgestützt bzw. angebunden sein. Die Anbindung bzw. Abstützung erfolgt dabei üblicherweise über eine Pendelstütze, welche mit zwei Kugelgelenken, Gummigelenken oder einer Kombination aus beidem an einem Ende am bekanntermaßen in seinen Endabschnitten abgebogene Schenkel aufweisenden Stabilisator und am anderen Ende an einem der genannten Fahrwerksteile bzw. Lenker befestigt ist. Die mit dieser bekannten, üblichen Anordnung realisierbare Stabilisatorübersetzung liegt dabei maximal in der Größenordnung von „0,7”.
Je geringer die realisierte Stabilisator-Übersetzung ist, desto steifer muss der Stabilisator ausgebildet werden, d. h. desto größer werden der Durchmesser und somit das Gewicht des Stabilisators bei gegebenem Fahrzeug mit gegebener Stabilisierung. Gleichzeitig muss dann die Steifigkeit der Stabilisatorlager deutlich größer gewählt werden, was nicht nur zu einer schlechteren akustischen Entkopplung, sondern auch zu einer größeren Krafteinleitung in den Fahrzeugaufbau, d. h. in die Karosserie führt. Verschärft macht sich diese Problematik bemerkbar, wenn eine sog. Wankstabilisierung über einen geteilten Stabilisator, dessen Hälften bspw. mittels eines Schwenkmotors gegeneinander verdreht werden, verbaut werden soll.
Zwar ist bei Federbein-Achsen und Doppelquerlenker-Achsen grundsätzlich auch die Realisierung einer Stabilisatorübersetzung in der Größenordnung von nahezu „1” möglich, jedoch stellen sich mit den dafür erforderlichen Anordnungen oftmals praktisch unlösbare Bauraumprobleme ein.
Üblicherweise weisen die bekannten Achsen bauraumbedingt sehr kurze Pendelstützen auf, was zur Folge hat, dass diese während Lenkvorgängen und Einfederungsvorgängen verschwenken, so dass die Wirkungslinie der Pendelstützenkraft einen beim Lenken und Federn zunehmenden Hebelarm um die Spreizachse (= Lenkachse) des lenkbaren Rades erhält. Nachteiligerweise wird die Lenkung somit durch die Stabilisatorkräfte beeinflusst, was sich auf die Lenkungsrückstellung negativ auswirken und auch bei Geradeausfahrt bei einseitigem Einfedern zu Komforteinbußen führen kann.
Bei den beiden eingangs genannten Schriften DE 43 13 978 A1 und DE 40 17 210 C1 ist der Stabilisator über eine Stange oder einen Verbindungsarm am Radträger, genauer an dessen zu einer oberen Lenkerebene führenden Hals abgestützt, während bei der eingangs weiterhin genannten DE 40 21 157 A1 ein abweichend vom üblichen Stand der Technik schenkelloser Dreh-Stabilisator gezeigt ist, der somit keine abgewinkelten Arme aufweist und endseitig über jeweils eine winkelausgleichende und drehmomentübertragende Lageranordnung an den beiden unteren radführenden Dreieckslenkern, deren aufbauseitige Schwenkachsen schräg zur Fahrzeug-Längsachse verlaufen, gekoppelt ist. Die in dieser letztgenannten Schrift gezeigte Einzelrad-Aufhängung ist dabei an der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, deren Räder nicht lenkbar sind, wobei diese besondere Stabilisator-Gestaltung und -Anordnung zu einer leichten und kompakten Bauform führen soll.
Vorliegend soll nun für eine Zweigelenk-Federbeinachse oder eine Doppelquerlenkerachse mit lenkbaren Rädern eine Stabilisator-Anordnung aufgezeigt werden, die sich (ebenfalls) durch eine leichte und kompakte Bauform auszeichnet (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des einzigen Patentanspruchs.
Vorgeschlagen wird, den im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker des unteren aufgelösten Lenkerverbunds nicht wie bislang üblich über ein Gummilager, welches üblicherweise drei Drehfreiheitsgrade aufweist, am Fzg.-Aufbau zu lagern, sondern direkt am Drehstab-Stabilisator mit nur einem einzigen Dreh-Freiheitsgrad, wobei die Drehachse dieses Dreh-Freiheitsgrades nicht mit derjenigen des Stabilisators zusammenfällt. Dieser „eine” Dreh-Freiheitsgrad wird (selbstverständlich) für die gewünschte Freigängigkeit des Rades benötigt. Mit dieser direkten Anbindung des Stabilisators am im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker, der mit seinem dem Radträger zugewandten Abschnitt im wesentlichen in Fzg.-Längsrichtung verläuft, sind nun Stabilisator-Übersetzungen in der Größenordnung von nahezu „1” erzielbar, so dass bei ansonsten unveränderten Randbedingungen ein kleinerer bzw. dünnerer und somit vorteilhafterweise leichterer Stabilisator zum Einsatz kommen kann als im bekannten Stand der Technik.
Indem der Stabilisator nur durch sein gerades Querrohr gebildet ist, werden quasi die bislang üblichen Schenkel des bislang üblicherweise in seinen Endbereichen abgewinkelt ausgebildeten Stabilisators in den jeweiligen, im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker integriert, d. h. dieser übernimmt im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung eine Teilfunktion des Drehstab-Stabilisators, nämlich die Übertragung des Torsions- oder Stabilisierungsmomentes vom Radträger zum die eigentliche Stabilisierungsfunktion ausführenden Stabilisator-Querrohr. Ferner resultiert hieraus – ebenso wie durch den Entfall der Pendelstütze – ein geringerer Bauraumbedarf.
Indem die Drehachse des genannten Drehgelenks zwischen dem im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker und dem Drehstab-Stabilisator mit der Spreizachse (oder Lenkachse) des zugehörigen lenkbaren Rades in Konstruktionslage des Fahrzeugs (jedenfalls im wesentlichen) eine gemeinsame Ebene beschreibt, ist zumindest in Konstruktionslage des Fahrzeugs (d. h. mit einer bestimmten Nennbeladung und somit einer gewissen Einfederung) das Moment aus den Stabilisatorkräften um die Spreizachse des lenkbaren Rades gleich „Null”, d. h. dass hiermit eine unerwünschte Beeinflussung der Lenkung durch den Stabilisator praktisch ausgeschlossen ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter erläutert, von dem die beigefügte einzige Figur eine räumliche Darstellung nur eines der beiden lenkbaren Räder eines zweispurigen Kraftfahrzeugs zeigt.
Mit der Bezugsziffer 1 ist das rechte Vorderrad als lenkbares Rad eines Personenkraftwagens gekennzeichnet, der mit einer erfindungsgemäßen Vorderachse ausgerüstet ist. Der Radträger 2 dieses Rads 2 wird durch einen oberen Lenkerverbund 3 sowie durch eine untere Lenkerebene geführt, die durch einen Querlenker 4, eine Spurstange 5 sowie eine sog. Zugstrebe 6 gebildet wird, wobei diese sog. Zugstrebe 6 ein Lenker ist, der im wesentlichen zur Aufnahme der Rad-Längskräfte dient. Daher verläuft dieser im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmende Lenker 6 mit seinem radträgerseitigen Abschnitt im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung. Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei diesem Lenker 6 anstelle einer Zugstrebe (wie dargestellt) auch um eine Druckstrebe handeln kann. Am anderen, im wesentlichen in Fzg.-Querrichtung verlaufenden sog. Querlenker 4 ist ein Federbein 7 abgestützt, dessen Federbeinachse mit der Bezugsziffer 7a gekennzeichnet ist.
Die Zugstrebe 6 bzw. der im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmende Lenker 6 verläuft – funktionsbedingt und wie üblich – im Gegensatz bspw. zum Querlenker 4 – zumindest abschnittsweise zumindest teilweise in Fahrzeug-Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten und ist anschließend hieran im wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeugs nach innen zur Fahrzeug-Mitte hin gekrümmt. An diesem entsprechend ausgerichteten, dem Radträger 2 abgewandten Ende dieses Lenkers 6 bzw. der Zugstrebe 6 ist ein Drehgelenk 8 vorgesehen bzw. ausgebildet, über das ein im wesentlichen nur durch ein Querrohr, d. h. ein in Fzg.-Querrichtung verlaufendes Rohr gebildeter Stabilisator 9 mit dem im wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker 6 schwenkbar verbunden ist. Diese Schwenkachse oder Drehachse des genannten Drehgelenks 8 trägt die Bezugsziffer 8a und verläuft winkelig zur Drehachse 9a des Drehstab-Stabilisators 9 und es beschreibt diese Drehachse 8a in Konstruktionslage des Fahrwerks zusammen mit der Spreizachse 10 (= Lenkachse) des lenkbaren Vorderrads 1 eine gemeinsame Ebene.