DE102009027349A1

DE102009027349A1 - Mechanisches Hub- und Wank-Feder-Dämpfersystem

Info

Publication number: DE102009027349A1
Application number: DE102009027349A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. David; Michael Johannes Frantzen; Friedrich Wolf-Monheim
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-05
Also published as: CN101934697A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse (11) bzw. Radaufhängung, welche ein Wattsches Gelenk (12) aufweist, dessen mittleres Gelenk (3a) mit einem Feder-Dämpfersystem (9, 10) verbunden ist, wobei das mittlere Gelenk (3a) des Wattschen Gelenkes (12) in Fahrzeugquerrichtung verlagerbar ist.
Die Erfindung zeichnet sich dadruch aus, dass das Wattsche Gelenk (12) mit seiner in einer Ruheposition vertikal angeordneten Wattkoppel (4) mit ihrem mittleren Gelenk (3a) an einem Gleitschlitten (5) angeordnet ist, der in einer Gleitführung (6) aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs, welche ein Watt'sches Gelenk aufweist, dessen mittleres Gelenk mit einem Feder-Dämpfersystem verbunden ist, wobei das mittlere Gelenk des Watt'schen Gelenkes in Fahrzeugquerrichtung verlagerbar ist.
Bekannt sind Fahrzeugachsen, oder auch Radaufhängungen, welche Feder-, Dämpfer- und Stabilisatorsysteme aufweisen, um die Belastungen des Kraftfahrzeugaufbaus durch Straßenanregungen aufzunehmen, also um Energie zu speichern, freizugeben oder zu vernichten, aber auch um der Wankbewegung des Kraftfahrzeug bei Kurvenfahrt entgegenzuwirken. Als ein Hauptnachteil der bekannten Fahrzeugachsen bzw. Radaufhängungen ist anzusehen, dass jeweils separate Komponenten für die Federsysteme, die Dämpfersysteme und die Stabilisatorsysteme vorzusehen sind, welche mit ihren Kraftelementen nachteiliger Weise dezentral angeordnet sind. Diese dezentrale Anordnung wirkt sich nachteilig auf die Einstellung des gesamt zu betrachtenden Aufhängungssystems aus. Dieser Nachteil wird dadurch verstärkt, als die einzelnen Komponenten bei unterschiedlichen Zulieferern hergestellt sowie bereits eingestellt bzw. voreingestellt werden.
Die DE 197 56 066 A1 betrifft eine Fahrzeugachse, die ein Wattkoppelgetriebe hat. Die DE 197 56 066 A1 geht von dem Problem aus, dass sich durch die Anordnung von Federn und Dämpfern zwischen anderen Elementen der Radaufhängung und dem Aufbau eine Kopplung der Hub- und Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus ergibt. Eine konstruktive Änderung der Federsteifigkeit und/oder der Dämpfung wirke sich demnach bei einem fahrenden Fahrzeug sowohl auf die vertikale Hubbewegung als auch auf die Wank- bzw. Rollbewegung aus. Mittels des Einsatzes von Stabilisatoren wird bei einer Rollbewegung die Federsteifigkeit vergrößert, wodurch sich die Wankneigung des Fahrzeuges vermindert. Allerdings wird gleichzeitig auch die Wankdämpfung des Fahrzeugaufbaus reduziert.
Die DE 197 56 066 A1 schlägt vor, dass die Wattkoppel des Wattkoppelgetriebes an ihrer mittleren Gelenkstelle in einer quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegenden Horizontalebene im Bereich zwischen den äußeren Gelenkstellen des Wattkoppelgetriebes geführt und über ein Feder-Dämpfersystem am Fahrzeugaufbau abgestützt wird. Über die mittlere Gelenkstelle ist die Wattkoppel an der Wankfeder-Dämpfereinheit schwenkbar gelagert. Durch einen z. B. nach links wankenden Fahrzeugaufbau wird die Wankfeder-Dämpfereinheit um ein bestimmtes Maß zusammen geschoben. Dadurch, dass die mittlere Gelenkstelle der Wattkoppel mit der Kolbenstange der Wankfeder-Dämpfereinheit starr, also fest und unbeweglich, verbunden ist, wird die mittlere Gelenkstelle quasi zwangsgeführt entsprechend dem bestimmten Maß des Zusammenschiebens der Wankfeder-Dämpfereinheit mitgenommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugachse bzw. eine Radaufhängung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass Bauraumvorteile und Gewichtersparnisse erreichbar sind. Darüber hinaus soll eine kompakte Einheit vorgeschlagen werden, in welcher die Feder- und Dämpferfunktionalitäten für Hub- und Wankbewegungen integriert sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Fahrzeugachse bzw. mit einer Radaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei das Watt'sche Gelenk mit seiner in einer Ruheposition vertikal angeordneten Wattkoppel über ihr mittleres Gelenk an einem Gleitschlitten angeordnet ist, welcher in einer Gleitführung aufgenommen ist.
Vorteilhaft basiert die Erfindung auf dem Watt'schen Gelenk, welches die linke und rechte Radaufhängung über zwei horizontal ausgerichtete Elemente an jeder Seite mit dem Fahrzeugaufbau verbindet. Die Befestigungspunkte können z. B. der rechte und linke Querlenker sein. Gelenkpunkte zwischen den jeweiligen Komponenten sind so ausgeführt, dass diese in einer Vertikalebene drehbar sind. Falls die Querlenker nicht parallel zur Fahrzeuglängsachse drehbar gelagert sind, können die Gelenke der Koppelstangen beispielsweise als Kugel- und/oder Kardangelenke ausgeführt werden.
Wesentlich im Sinne der Erfindung ist, dass die Wattkoppel indirekt über das mittlere Gelenk und den Gleitschlitten, der in der Gleitführung aufgenommen ist, mit Federelementen und/oder Dämpferelementen verbunden ist, welche einseitig mit dem Fahrzeugaufbau und anderseitig mit dem Gleitschlitten verbunden sind. Diese Feder- und/oder Dämpferelemente werden bei reiner Wankbewegung ausgelenkt und sind bei reiner Hubbewegung inaktiv. Dadurch kann die Wattkoppel bzw. das Watt'sche Gelenk quer zur Fahrzeuglängsachse entsprechend der Gleitbewegung des Gleitschlittens in der Gleitführung je nach vorliegender Belastung bevorzugt in Horizontalebene nach rechts oder links bezogen auf die mittige Fahrzeuglängsachse verlagert werden.
Wesentlich ist weiter, dass die Verbindung des mittleren Gelenks der Wattkoppel zum Gleitschlitten mit einem oder mehreren Federelementen (z. B. Spiralfedern) und/oder mit einem oder mehreren Dämpferelementen verstärkt ausführbar ist. Diese Feder- und/oder Dämpferelemente werden bei reiner Hubbewegung ausgelenkt und sind bei reiner Wankbewegung inaktiv.
Der Gleitschlitten ist bevorzugt in einer entsprechenden Aufnahme aufgenommen, welche am Fahrzeugaufbau angeordnet ist. Die Aufnahme ist gleichzeitig als Gleitführung ausgeführt, wobei der Gleitschlitten mit seinen dimensionalen Erstreckungen an die Gleitführung angepaßt ist.
In bevorzugter Ausgestaltung hat die Aufnahme bzw. die Gleitführung eine rechteckige Ausführung, mit im Verhältnis zu im Querschnitt gesehen längeren Querseiten als Hochseiten. Entsprechend ist der Gleitschlitten ausgeführt, welcher aber im Querschnitt gesehen kürzer sein muß als die Gleitführung, um so eine Bewegung zu den jeweiligen Seiten des Kraftfahrzeuges zu erreichen. Die Feder- und/oder Dämpferelemente können bevorzugt jeweils stirnseitig an dem Gleitschlitten befestigt sein, wobei die Elemente natürlich anderendig bevorzugt innerhalb der Aufnahme bzw. innerhalb der Gleitführung mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind. In bevorzugter Ausgestaltung ist im Querschnitt gesehen jeweils beidseitig des Gleitschlittens, also an seinen jeweiligen Stirnseiten jeweils ein Federelement und jeweils ein Dämpferelement angeordnet.
Das Watt'sche Gelenk bzw. die Wattkoppel ist in günstiger Ausführung genau mittig zwischen den beidseitigen Radaufhängungskomponenten bzw. Rädern angeordnet. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass das erfindungsgemäße System die Funktionen der Federsysteme, der Dämpfersysteme und der Stabilisatorsysteme in einem System zusammenführt, so dass die Einstellung der Radaufhängung vereinfacht ist. Vorteilhaft ist weiter, dass die Bauraumerfordernisse reduziert sind, wobei zudem noch eine gewichtsreduzierte Lösung erreicht wird.
Insofern wird erfindungsgemäß ein mechanisches Wank- und Hub-Feder-Dämpfersystem vorgeschlagen, welches den gesamten Bereich der Feder- und Dämpferfunktionalitäten während des Einfederns, des Wankens und auch während der Nickbewegungen des Fahrzeuges übernehmen kann, da die Feder- und Dämpferelemente zur Verbindung des Fahrzeugaufbaus mit dem Gleitschlitten und die Feder- und Dämpferelemente zur Verbindung der Wattkoppel mit dem Gleitschlitten diese Aufgaben zum einen in Horizontalrichtung und zum anderen in Vertikalrichtung übernehmen. Darüber hinaus wird eine kompakte Einheit vorgeschlagen, in welcher die Feder- und Dämpferfunktionalitäten für Hub- und Wankbewegungen integriert sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart, es zeigt die einzige
1 eine Fahrzeugachse bzw. Radaufhängung als Prinzipskizze in einem Querschnitt mit einem mittig angeordneten Watt'schen Gelenk.
1 zeigt eine Fahrzeugachse 11. Die Fahrzeugachse 11 weist ein Watt'sches Gelenk 12 auf. Das Watt'sche Gelenk 12 weist eine Wattkoppel 4 auf, an der Verbindungsstäbe 1 in der Zeichnungsebene gesehen an einem oberen und unteren Ende über Gelenke 3 angeordnet sind. Die Verbindungsstäbe 1 bzw. Koppelstangen 1 sind in der rechten und linken Zeichnungsebene jeweils über Gelenke 3 beispielhaft mit einem rechten bzw. linken Querlenker 2 verbunden. Räder und weitere Komponenten wie zum Beispiel Radträger sind in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt.
Die Wattkoppel 4 ist in dem beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt gesehen als mehreckige, ebene Platte, zum Beispiel als sechseckige Platte ausgeführt, wobei sich gegenüberliegende Querseiten im Querschnitt gesehen kürzer ausgeführt sind als sich jeweils daran anschließende Hochseiten.
Alle Gelenke 3 sind so ausgeführt, dass die damit jeweils verbundenen Komponenten in der Vertikalebene drehbar sind. Falls die Querlenker 2 nicht parallel zur Fahrzeuglängsachse drehbar gelagert sind, können die Gelenke 3 der Koppelstangen 1 beispielsweise als Kugel- und/oder Kardangelenke ausgeführt werden.
Die Wattkoppel 4 weist weiter ein mittleres Gelenk 3a auf, welches in der Zeichnungsebene mittig zwischen den jeweils gegenüberliegenden Gelenken 3 zur Verbindung der Wattkoppel 4 mit dem jeweiligen Verbindungsstab 1 angeordnet ist.
Wesentlich ist, dass das mittlere Gelenk 3a an einem Gleitschlitten 5 angeordnet ist, welcher in einer Gleitführung 6 aufgenommen ist.
Die Gleitführung 6 ist im Querschnitt gesehen rechteckig mit im Verhältnis zu den Querseiten kürzeren Hochseiten ausgeführt. Entsprechend ist der Gleitschlitten 5 rechteckig ausgeführt. Der Gleitschlitten 5 ist aber in seiner Längserstreckung, also parallel zur Blattebene kürzer als die Gleitführung 6 ausgeführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gleitschlitten 5 beispielhaft halb so lang wie die Gleitführung 6 ausgeführt, wobei dieser beispielhaft genannte Längenbetrag nicht beschränkend sein soll.
Wesentlich ist auch, dass dem mittleren Gelenk 3a der Wattkoppel 4 zur Verstärkung ein oder mehrere Federelemente 7 und/oder ein oder mehrere Dämpferelemente 8 zugeordnet sind. In dem Ausführungsbeispiel sind lediglich beispielhaft eine Spiralfeder 7 (Spiralfederelement 7) und ein Dämpferelement 8 gezeigt.
Der Gleitschlitten, welcher als Translationsverbindung ausgeführt ist, ist mit dem Fahrzeugaufbau 13 über ein oder mehrere Federelemente 9 und/oder ein oder mehrere Dämpferelemente 10 verbunden. Wie dargestellt sind an jeder Stirnseite des Gleitschlittens 5 jeweils eine Feder 9 bzw. ein Federelement 9 und jeweils ein Dämpfer 10 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungsstab/Koppelstange
2: Querlenker
3: Gelenk
3a: mittleres Gelenk von 4
4: Wattkoppel
5: Gleitschlitten
6: Gleitführung
7: Spiralfederelement
8: Dämpferelement
9: Federelement
10: Dämpferelement
11: Fahrzeugachse
12: Watt'sches Gelenk
13: Fahrzeugaufbau

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19756066 A1 [0003, 0003, 0004]

Claims

Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs, welche ein Watt'sches Gelenk (12) aufweist, dessen mittleres Gelenk (3a) mit einem Feder-Dämpfersystem (9, 10) verbunden ist, wobei das mittlere Gelenk (3a) des Watt'schen Gelenkes (12) in Fahrzeugquerrichtung verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Watt'sche Gelenk (12) mit seiner in einer Ruheposition vertikal angeordneten Wattkoppel (4) mit ihrem mittleren Gelenk (3a) an einem Gleitschlitten (5) angeordnet ist, der in einer Gleitführung (6) aufgenommen ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des mittleren Gelenks (3a) der Wattkoppel (4) zum Gleitschlitten (5) mit einem oder mehreren Federelementen (7) und/oder mit einem oder mehreren Dämpferelementen (8) verstärkt ausführbar ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitführung (6) eine rechteckige Ausführung mit im Verhältnis zu im Querschnitt gesehen längeren Querseiten als Hochseiten hat.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschlitten (5) im Querschnitt gesehen kürzer als die Gleitführung (6) ausgeführt ist.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Feder- und/oder Dämpferelemente (9, 10) bevorzugt jeweils stirnseitig an dem Gleitschlitten (5) befestigt sind, wobei die Elemente (9, 10) anderendig innerhalb der Gleitführung (6) mit dem Fahrzeugaufbau (13) verbunden sind.
Fahrzeugachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt gesehen jeweils beidseitig des Gleitschlittens (5), also an seinen jeweiligen Stirnseiten jeweils ein Federelement (9) und ein Dämpferelement (10) angeordnet ist.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Watt'sche Gelenk (12) bzw. die Wattkoppel (4) genau mittig zwischen beidseitigen Radaufhängungskomponenten bzw. Rädern angeordnet ist.