DE102017202803B4 - Torsion beam axle for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
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, wobei die Längslenker (12-1, 12-2) mit einem in Fahrzeuglängsrichtung (FL) wirksamen Stabilisator (100) in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator (100) einen in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Torsionsstab (110) und zwei in Fahrzeughochrichtung (FH) ausgerichtete Schenkel (120) umfasst. Twist-beam axle (10) for a motor vehicle, in which two trailing arms (12-1, 12-2) aligned in the vehicle longitudinal direction (FL) are connected via a cross member (14) aligned in the vehicle transverse direction (FQ) and in which the trailing arms (12- 1, 12-2) are mounted on the motor vehicle body via at least one bearing (18-1, 18-2), the trailing arms (12-1, 12-2) being operatively connected to a stabilizer (100) effective in the longitudinal direction (FL) of the vehicle standing, characterized in that the stabilizer (100) comprises a torsion bar (110) aligned in the vehicle transverse direction (FQ) and two legs (120) aligned in the vehicle vertical direction (FH).
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.The invention relates to a torsion beam axle for a motor vehicle according to the type specified in the preamble of patent claim 1.
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 Stabilisator. 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.
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.A well-known problem with torsion beam axles is the elastokinematic tendency to oversteer with longitudinal and lateral forces. This results from the relative mobility of the twist beam axle in relation to the motor vehicle body, which in turn is essentially due to the elastic resilience of the bearings via which the trailing arms of the twist beam axle are mounted on the motor vehicle body. In order to keep the effect of the tendency to oversteer as low as possible, the rigidity of the bearings is usually selected to be relatively large. However, high bearing stiffnesses have a negative effect on driving comfort, since the high bearing stiffnesses result not only in increased noise input into the body but also in increased impact hardness when driving over obstacles.
Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweisende Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug ist in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass bei reduzierter Übersteuerneigung ein hoher Fahrkomfort gewährleistet ist.The invention is based on the object of further developing a torsion beam axle for a motor vehicle according to the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that a high level of driving comfort is ensured with a reduced tendency to oversteer.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved by the characterizing features of patent claim 1 in conjunction with its preamble features.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims form advantageous developments of the invention.
In bekannter Art und Weise umfasst die Verbundlenkerachse 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 Verbundlenkerachse 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. Weiterhin weist die Verbundlenkerachse zudem einen in Fahrzeuglängsrichtung wirksamen, mit den Längslenkern in Wirkverbindung stehenden Stabilisator auf.In a known manner, the torsion beam axle for a motor vehicle comprises two wheel-guiding trailing arms aligned in the vehicle longitudinal direction and a cross member aligned in the vehicle transverse direction and connecting the two trailing arms to one another. Here, the trailing arms are designed to be rigid and torsionally rigid, while the cross member is designed to be rigid and torsionally flexible. At the front ends of the trailing arms viewed in the longitudinal direction of the vehicle, the trailing arms have at least one bearing via which the trailing arms and thus the torsion beam axle are/is mounted on the motor vehicle body. In addition, shock absorbers and springs are arranged in a known manner between the trailing arms and the motor vehicle body, and at the rear end of the trailing arm, viewed in the longitudinal direction of the vehicle, a wheel carrier for mounting a wheel is also arranged. Furthermore, the torsion beam axle also has a stabilizer which is effective in the longitudinal direction of the vehicle and is operatively connected to the trailing arms.
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.The wording “anti-roll bar effective in the longitudinal direction of the vehicle” is to be understood in such a way that the stabilizer is designed and arranged in such a way that a longitudinal force acting on one of the two longitudinal links in the longitudinal direction of the vehicle is transmitted to the opposite longitudinal link by means of the stabilizer.
Erfindungsgemäß 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.According to the invention, the stabilizer is designed as a passive stabilizer and includes a torsion bar aligned in the vehicle transverse direction and two—in the assembled state—aligned in the vehicle vertical direction.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Effekt, dass - da eine beispielsweise aus einer Seitenkraft resultierende, in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Verlagerung eines Längslenker-Lagers eine Parallelverlagerung 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.The configuration according to the invention has the effect that - since a displacement of a trailing arm bearing aligned in the vehicle longitudinal direction resulting from a lateral force, for example, results in a parallel displacement of the entire twist beam axle in the vehicle longitudinal direction - the tendency of the twist beam axle to oversteer is significantly lower. Due to the significantly lower oversteer tendency of the torsion beam axle, the bearings supporting the trailing arms on the motor vehicle body can advantageously be made softer, so that due to the lower noise input into the body caused by the softer bearings and the lower impact hardness caused by the softer bearings when driving over obstacles greater driving comfort is ensured.
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.In order to ensure easy attachment of the stabilizer, preferably the ones in Fahr each leg of the stabilizer, which is aligned in the vertical direction, is articulated to the trailing arms via a coupling rod. Here, the coupling rods each have two bearings, namely a leg-side coupling rod bearing for attachment to the leg of the stabilizer and a handlebar-side coupling rod bearing for mounting with the respective longitudinal lengthener. Alternatively, the stabilizer or the legs of the stabilizer can also act directly on the bearings of the trailing arm.
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.Preferably, the link-side coupling rod bearings of the coupling rods viewed in the longitudinal direction of the vehicle are each arranged between the cross member and the bearings of the trailing arms. Alternatively, the link-side coupling rod bearings, viewed in the longitudinal direction of the vehicle, can also be arranged at the same height as the bearings of the trailing arms.
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.The torsion bar of the stabilizer is preferably rotatably mounted on the motor vehicle body via two stabilizer bearings, which are preferably designed as rubber-metal bearings. Alternatively, the stabilizer mounts can also be arranged directly on the torsion beam axle.
Zur Gewährleistung einer ausreichenden Hebelwirkung sind dabei die Stabilisatorlager in Fahrzeughochrichtung betrachtet versetzt, vorzugsweise nach unten versetzt, zu den schenkelseitigen Koppelstangenlagern angeordnet.To ensure sufficient leverage, the stabilizer bearings are offset, preferably offset downwards, as viewed in the vertical direction of the vehicle, relative to the coupling rod bearings on the leg side.
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. A further preferred embodiment of the invention provides that, viewed in the longitudinal direction of the vehicle, the trailing arms each have a bearing eye in their front area. The bearing eyes are arranged in such a way that the bearings accommodated in the bearing eyes define a pivot axis which is aligned in the transverse direction of the motor vehicle and about which the trailing arm and thus the entire torsion beam axis can be pivoted.
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.The bearings supporting the trailing arms on the motor vehicle body are preferably designed as rubber-metal bearings. Alternatively, it is conceivable to design the bearings as hydraulic passive bearings.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Querträger der Verbundlenkerachse mit einem V-oder U-förmigen Querschnitt ausgebildet.According to a further preferred embodiment of the invention, the cross member of the torsion beam axle is designed with a V-shaped or U-shaped cross section.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel.Further advantages and application possibilities of the present invention result from the following description in connection with the exemplary embodiment illustrated in the figures.
In den Figuren bedeutet:
-
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Verbundlenkerachse, und -
2 die Verbundlenkerachse aus1 in einer Ansicht von vorne.
-
1 a plan view of a torsion beam axle according to the invention, and -
2 the torsion beam axle1 in a front view.
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.A bearing eye 16-1, 16-2 is formed on the front ends of the trailing arms 12-1, 12-2, viewed in the vehicle longitudinal direction FL, in each case a rubber-metal bearing 18-1, 18-2 is pressed . About the rubber-metal bearings 18-1, 18-2 is the
An den, in Fahrzeuglängsrichtung FL betrachtet, hinteren Enden der Längslenker 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.A shock absorber 20, a
Wie
Wie insbesondere
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 Seitenkraft 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 geringerer Geräuscheintrag in die Karosserie als auch eine geringere Schlaghärte beim Überfahren von Hindernissen gewährleistet wird.The
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