DE69904387T2 - Verdrehbare Verbundlenkerachse - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Fahrzeugaufhängungen. Die Erfindung bezieht sich genauer auf eine Achse, die zwei Räder verbindet und dabei gleichzeitig eine Anti-Rollfunktion (auch Anti-Schräglage-Funktion genannt) aufweist. Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf die Kategorie der Achsen, die zwei Aufhängungsarme aufweisen, von denen ein Ende dazu bestimmt ist, ein Rad abzustützen, und von denen das andere Ende gelenkig am Fahrzeugaufbau angebracht ist, und die außerdem eine Traverse aufweisen, die die beiden Aufhängungsarme verbindet.
• Man kennt mehrere Varianten dieser Achsen. Die Traverse ist entweder in der Anlenkungsachse der Arme am Aufbau angebracht, oder in einer Zwischenlage zwischen der Achse der Achsschenkel und der Achse der Anlenkungen der Arme am Aufbau angebracht, oder in der Achse der Achsschenkel angebracht, sogar leicht jenseits der Achsschenkel angebracht, und dies, indem man eine Gerade schneidet oder nicht, die die Achse des Achsschenkels und die Achse des Anlenkung schneidet, besonders entsprechend den elasto-kinematischen Eigenschaften, die man der Achse zu verleihen wünscht. Man trifft diese Art von Achse häufig an der Hinterseite von Pkws. Man weiß, daß die Lage der Traverse, das heißt, ihre Entfernung von der Achse der Anlenkung am Aufbau, die Kinematik des Radsturzes und der Parallelität bestimmt, das heißt, die Veränderung des Radsturzes und der Parallelität in Funktion des Rollwinkels. Bei einem anfänglichen Radsturz und einer anfänglichen Schränkung von Null gibt es keinerlei kinematische Veränderung des Radsturzes und der Parallelität, wenn die Achse der relativen Drehung der Arme zueinander (das heißt, im allgemeinen die Achse der Traverse) die Achse der Anlenkung an den Aufbau ist. Demnach wird das Verhalten des Fahrzeugs durch die Lage der Traverse beeinflußt.
• Man behandelt hier nicht unabhängige Radaufhängungen, die in ihren Varianten mit geschleppten Armen manchmal eine Art völlig starrer Traverse aufweisen, das heißt, die unter der Wirkung der Betriebsspannungen unverformbar ist. Eine solche Traverse ist ständig in der Achse der Anlenkung der Arme am Aufbau angeordnet, und die Arme sind bezüglich der Traverse drehbar angebracht. Eine solche Traverse greift nicht in die Anti-Roll-Eigenschaften der Aufhängung ein, und die fragliche Achse kann nicht als verwindbar eingestuft werden.
• Die Erfindung betrifft die verwindbaren Achsen, das heißt verformbaren Achsen, und deren Verformung oder allgemeiner die Belastung der Traverse zur Verwindung bzw. die Torsionsbelastung der Traverse nimmt an den Merkmalen der Anti-Roll-Steifigkeit des betreffenden Radsatzes teil. In diesem Fall erfährt die Traverse insgesamt eine Relativdrehung ihrer axialen Enden um eine Querachse.
• Eine solche Traverse ist so bemessen, daß sie sehr biegesteif ist. Sie nimmt teil am sehr strikten Beibehalten der Radebene, wenn der Aufhängungsarm seinerseits auf Biegung und Torsion durch die Übertragungen von Lasten in Querrichtung belastet ist. Solche Belastungen erfolgen aufgrund der Querhaftung des Reifens auf der Straße, und sie können in flott gefahrenen Kurven sehr hoch werden. Anders gesagt, die Traverse trägt dazu bei, den Einschlag und die unerwünschte Änderung des Radsturzes zu vermeiden, oder trägt zumindest dazu bei, sie strikt zu kontrollieren, damit sie innerhalb annehmbarer Grenzen verbleiben oder damit sie kontrolliert erfolgen und nicht hingenommen werden müssen. Eine solche Traverse weist, wenn sie mit der einzigen Sorge konzipiert wurde, den Einschlag und den Sturz der Räder korrekt zu beherrschen, auch eine stark erhöhte, spezielle Steifigkeit gegenüber Torsion auf. Deshalb wirkt man der übermäßigen Torsionssteifigkeit im allgemeinen dadurch entgegen, daß man eine Traverse mit offenem Profil heranzieht.
• Man kennt eine andere Lösung, um eine solche Traverse weniger torsionssteif zu machen, während man gleichzeitig ihre Biegesteifigkeit auf einem erhöhten Niveau hält. Zu diesem Zweck kann man das US-Patent 4 787 680 heranziehen. Unglücklicherweise ist ein solches Konzept nur zufriedenstellend, wenn man über eine ausreichende Länge verfügt, um die spezielle Zone der Traverse einzusetzen, deren Querschnitt dazu eingerichtet ist, die Torsionssteifigkeit zu verringern. In der Praxis scheint dies außerhalb gewaltiger Fahrzeuge unmöglich zu sein. Tatsächlich zieht das Einsetzen der Aufhängungsarme mit ihren Anlenkungen am Aufbau einen Raumbedarf in Querrichtung nach sich, der von der Größe des Fahrzeugs praktisch unabhängig ist. Demnach verringert sich der Raum, der für die genannte spezielle Zone zur Verfügung steht, schneller als mit der Spur des Fahrzeugs.
• In anderen, sehr geläufigen Ausführungsformen ist die Traverse durch ein offenes Profil gebildet, dessen Torsionssteifigkeit sehr viel schwächer ist. Man stellt jedoch fest, daß die Verbindung einer solchen Traverse mit den Armen zahlreiche Festigkeitsprobleme aufwirft. Die Verbindungszone ist der Sitz einer starken Spannungskonzentration, was dazu führt, daß man sie verstärkt, indem man zum Beispiel zusätzliche Verbindungsplatten aufschweißt oder man an den Enden der Traverse das Beharrungsvermögen erhöht. In diesem Fall verringert sich der Teil der Traverse, der tatsächlich verwendet wird, um das Rollen zu kontrollieren, auf einen Abschnitt, der im wesentlichen zwischen den zusätzlichen Verstärkungs platten oder Verstärkungselementen liegt.
• Aus diesem Grund werden sehr häufig die Führung der Räder (geometrischer Aspekt) und die Kontrolle der Bewegungen des Aufbaus (Aspekt der Flexibilität, des Einfederns der Räder in Funktion von dem Übertragungen von Lasten) gesondert behandelt. Sehr häufig verleiht eine Anti-Roll- Stange, die von den Führungsorganen des Rades oder der Räder getrennt ist, der Achse eine Rollsteifigkeit, die zu der noch hinzukommt, die von den Aufhängungsfedern kommt, und zu der, die von einer Traverse herkommt, die starr mit den Aufhängungsarmen verbunden ist.
• Man beobachtet im gegenwärtigen Stand der Technik, daß die Wahl zwischen unabhängigen Rädern und einer torsionsfähigen Achse einige schlecht gelöste Schwierigkeiten bietet. Der Kompromiß der Merkmale von Torsion und Biegung, der dies auferlegt, ist schwierig zu beherrschen.
• Wenn man beschließt, einen Radsatz heranzuziehen, der der Art nach mit torsionsfähiger Achse statt mit unabhängigen Rädern versehen ist, dann muß das Konzept einer solchen Achse recht widersprüchlichen Forderungen genügen. Man muß bei der Achse für eine ausreichende Biegesteifigkeit sorgen, sowie für das Erreichen eines guten Beibehalts der Ebenen der Räder, bei denen man während starker Querbelastungen zu erhebliche oder in unerwünschter Weise auftretende Einschläge vermeidet. Gleichzeitig ist es aber erforderlich, daß die Radarme verhältnismässig unabhängig voneinander einfedern können, während man bevorzugt eine elastische Rückstellung in die Lage hat, in der die Arme zueinander parallel sind. Es ist die eigentliche Anti-Roll-Funktion bei der Achse, von der hier unten gesprochen werden soll.
• Im größten Teil der bekannten Lösungen einer torsionsfähigen Achse ist die torsionsfähige, biegesteife Traverse mit den Armen durch Einbau, zum Beispiel unter Schweißung, verbunden, um den Halt der Räder zu sichern.
• Diese Art einer torsionsfähigen Achse muß, zum Beispiel für kleine Limousinen, eine ausreichende Steifigkeit bieten (mindestens 45000 mN/rad/m für einen Arm von 250 mm Länge zwischen der Anlenkungsachse an den Aufbau und der Achse des Achsschenkels unter konvergierenden Kräften), vereint mit einer ausreichenden Fähigkeit zur elastischen Verformung bei Torsion (die Steifigkeit liegt zwischen 250 und 500 mN/rad/m für einen Arm mit der oben angegebenen Länge), wobei die Werte nur Angaben sind und tatsächlich vom Fahrzeug, von der Höhe seines Schwerpunktes, von der Spur und von der Art des Verhaltens abhängen, das der Konstrukteur dem Fahrzeug zu geben wünscht.
• Diese Arten von Lösungen bieten eine große Schwierigkeit, was den Kompromiß und die Einstellung der Biegesteifigkeiten bezüglich der Torsionssteifigkeiten angeht. Tatsächlich zwingen die Spannungskonzentrationen auf Höhe der Befestigung zwischen Traverse und Arm, um ein tragbares Niveau aufrechtzuerhalten, nicht nur dazu, den Arm zu verlängern und so die Winkel der Torsionsbelastung der Traverse zu mindern, sondern zwingen auch dazu, die Befestigung durch angesetzte Verstärkungen zu verstärken. Diese letztgenannten erhöhen künstlich die Torsionssteifigkeit des Profiles.
• Eine torsionsfähige Achse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist im Dokument JP-A-04 22 44 13 beschrieben.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, diese widersprüchlichen Anforderungen besser in Einklang zu bringen, das heißt, der Achse eine beträchtliche Biegesteifigkeit zu verleihen, während man ihr eine ausgeprägte Anti-Roll-Funktion überträgt, deren Höhe man so leicht wie möglich einstellen kann, besonders derart, daß man leichter die Verwendung eine solchen Achse bei einem sehr großen Umfang von Fahrzeugen gestattet. Die Erfindung hat besonders zum Gegenstand, die Verwendung einer Anti-Roll-Stange gegebenenfalls überflüssig zu machen, indem deren unabhängige Anti-Roll-Funktion übernommen wird, für die die Aufhängungselemente eines jeden Rades einer Achse sorgen.
• Die Erfindung schlägt eine verwindbare Achse für ein Fahrzeug vor, wobei die genannte Achse zwei gezogene Arme und eine langgliedrige, querverlaufende Traverse aufweist, mit einer zur Querrichtung parallelen Traversenachse, wobei die genannte Traverse an jeder ihrer seitlichen Enden einen freien Rand hat, die genannten Arme mit jedem der Enden der Traverse verbunden sind, die genannten Arme dazu bestimmt sind, jeweils an den Aufbau durch eine Anlenkung am Aufbau angekoppelt zu werden, um auf diese Weise für jeden eine Anlenkungsachse der Arme bezüglich des Aufbaus zu definieren, die genannte Anlenkung es gestattet, die genannten Anlenkungsachsen zueinander außer Ausrichtung zu bringen, die genannten Arme jeweils dazu bestimmt sind, ein Rad zu tragen, die genannte Traverse eine Torsionsachse festlegt, rund um welche die Arme zueinander oszillieren, und die Traverse an jedem der Arme mit ihren seitlichen Enden durch mindestens drei Verbindungsmittel angebracht ist, die ein Gelenk bilden und eine Schrägstellung des genannten freien Randes gestatten.
• Es soll hier vermerkt werden, daß man unter "Querrichtung" eine Richtung parallel zur Breite des Fahrzeugs versteht, das heißt parallel zur Hauptabmessung der Traverse. Die Achse der Traverse verläuft parallel zu dieser Querrichtung. In der vorliegenden Ausführung bezeichnet man mit "Torsionsachse" eine virtuelle Achse der Rad- bzw. Fahrzeugachse, die im wesentlichen parallel zur Traversenachse verläuft und rund um welche die Aufhängungsarme eine relative Einfederung aufweisen, die spezifisch ist für eine Belastung während des Rollens bzw. Schwankens des Fahrzeugs, oder allgemeiner spezifisch für eine nicht identische Belastung, wenn zum Beispiel ein einziges Rad geradlinig ein Hindernis überfährt. Unter "Gelenk" versteht man ein Element, das eine feste Verbindung zweier Teile sicherstellt, aber gleichzeitig es ihnen gestattet, in allen Richtungen rund um eine Mitte relativer Drehung zu schwenken, und zwar mindestens für geringe, relative Schwenkwinkel. Hiervon kennt man zwei große Familien. Es gibt "mechanische Gelenke", die achssymmetrisch sind und recht große, relative Winkel erlauben, wobei außer dem Freiheitsgrad der Schwenkbewegung/Drehung zwischen den verbundenen Teilen keinerlei Spiel auftritt. Besonders speziell auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugaufhängungen kennt man aber auch Elastomer-Gelenke, die vielmehr Pseudo-Anlenkungen bilden und im Gegensatz zu den ersten ohne Reibung zu sind, mit einer derartigen, nicht endlosen Steifigkeit, so daß sie auf diese Weise außer der ins Auge gefaßten relativen Schwenkbewegung ein gewisses Spiel in der relativen Positionierung gestatten, wobei das genannte Spiel von der genannten Steifigkeit abhängig sein und nicht-isotrop sein kann. Man kann auch andere Arten von Pseudo-Anlenkungen verwenden, wie eine schlanke Stange mit einer örtlichen Verjüngung, um den Anlenkungspunkt zu definieren.
• Die Erfindung wird durch die nun folgende Beschreibung unterschiedlicher Varianten und unterschiedlicher Einzelheiten in der Ausführung einer Hinterachse für Pkws noch besser verständlich. Diese Beispiele sind nichteinschränkend vorgelegt und sind durch die beigefügte Zeichnung dargestellt, in der:
• Fig. 1 eine Darstellung einer ersten Variante der Achse ist,
• Fig. 2 ein Detail einer der Verbindungen zwischen Traverse und Arm ist,
• Fig. 3 ein Detail einer Ausführungsvariante einer der Verbindungen zwischen Traverse und Arm ist,
• Fig. 4 ein Detail einer Ausführungsvariante einer der Verbindungen zwischen Traverse und Arm ist,
• Fig. 5 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante ist,
• Fig. 6 das Einsetzen der Verbindungsmittel zwischen Traverse und Arm darstellt,
• Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer anderen Variante der Achse ist,
• Fig. 8 eine andere Variante einer Traverse darstellt,
• Fig. 9A und 9B die Herstellung einer anderen Variante der Traverse darstellen,
• Fig. 10A und 10B die Verformung einer erfindungsgemäßen Achse bei Torsion darstellen, und
• Fig. 11A und 11B die Verformung einer Achse nach dem Stand der Technik darstellen.
• In den verschiedenen Figuren verwendet man dieselben Bezugszeichen, um Teile zu bezeichnen, die gleichartig sind oder im wesentlichen dieselbe Funktion erfüllen. Die Bezugszeichen sind mit einem Suffix "-x" vervollständigt, wenn man in allgemeiner Weise auf alle Ausführungsformen abzielt, und sie können mit einem Suffix "-A" oder "-B" oder "-C" (usw.) vervollständigt werden, wenn man spezieller auf die eine oder andere der Ausführungsformen abzielt.
• Man erkennt eine Hinterachse 1x mit geschleppten Armen 2 und verbunden mit einer Traverse 3x. Jeder Arm 2 der Aufhängung ist mit dem Aufbau mit einer Anlenkung 4 verbunden, die eine elastische Verbindung bildet. Diese Anlenkung, die an sich durchaus bekannt ist, definiert für jeden Arm eine Anlenkungsachse L&sub1;, L&sub2; (das heißt eine Durchfederungsachse des Armes 2, bezüglich des Aufbaus betrachtet). Um die Verformungen zu gestatten, die die Torsion der Achse herbeiführt, müssen diese Anlenkungen einen Fluchtfehler der Anlenkungsachsen L&sub1; und L&sub2; gestatten. Anlenkungen aus Elastomer eignen sich ganz besonders gut. Die Aufhängungsarme 4 tragen auf der Seite, die der Verbindung mit dem Aufbau entgegengesetzt ist, einen Achsschenkel. Jeder Achsschenkel ist dazu bestimmt, ein Rad 5 aufzunehmen. Die Traverse 3x erfüllt eine Anti-Roll-Funktion.
• Die Verbindung der Traverse mit jedem der Arme der Aufhängung ist durch Verbindungsmittel 6x sichergestellt, die Gelenke bilden. In Fig. 1 sieht man drei Gelenke 6 beiderseits einer V-förmigen Traverse 3, wobei jedes Gelenk an den Enden des "V" und in dessen Mitte liegt.
• Dank der Gelenke ist eine Verwindung bzw. Schrägstellung der Traverse möglich. Die Koppelungsstücke (hier aus Elastomer) haben die Aufgabe, sich vom Problem der Spannungskonzentration freizusetzen, die oben angesprochen wurde, indem sie eine relative Versetzung des Endes der Traverse und des Armes ermöglichen. Die Koppelungsstücke ermöglichen besonders eine relative Gleitbewegung der Ränder 31B des Profils im Fall eines Trägers, der von einem offenen Profil gebildet wird. Die durch die Gelenke ermöglichte und gesteuerte Schrägstellung bzw. Verwindung trägt dazu bei, in hohem Maße die Dauerhaftigkeit der Verbindung der Traverse mit den Armen zu verbessern, bezogen auf die üblicherweise angetroffenen, eingelassenen Befestigungen, die im übrigen häufig den Zusatz von Verstärkungsstücken 99 (siehe die Achse 9, die in den Fig. 11A und 11B den Stand der Technik darstellt) längs der Befestigung erfordern, besonders für Traversen, die von der Achse der Anlenkung der Achse am Aufbau weit entfernt sind.
• In einem Beispiel, das die vorliegende Erfindung darstellt, sind die Gelenke 6x der Art nach reibungslos; dies sind Ankoppelungsstücke, für deren Freiheitsgrad vom Elastomer gesorgt wird. Außer der Abwesenheit der Reibung bietet diese Art von Gelenk den Vorteil, die Steifigkeit des Elastomers modifizieren zu können, und demnach die Steifigkeit, die sich der Relativbewegung der angekoppelten Stücke entgegensetzt. Die Fig. 2 und 3 stellen im Detail zwei Varianten dar. In den Fig. 2 und 3 sieht man Ringe 60A, 60B aus einem Elastomer (hier Rotationskörper), die an Metallbüchsen 61A, 61B und 62A, 62B zum Beispiel im Augenblick der Vulkanisation der Elastomerringe zum Haften gebracht sind. Die Varianten unterscheiden sich im wesentlichen durch die Ausrichtung der Mittelachse 63A, 63B der Gelenke 6A, 6B in Bezug auf die Achse der Traverse 3x: das Gelenk 6A ist an der Achse 63A angebracht, die parallel zur Ach se der Traverse 3 verläuft, während das Gelenk 6B an der Achse 63B angebracht ist, die senkrecht zur Achse der Traverse 3 verläuft. Die Wahl der einen oder anderen Lage hängt ab von den Merkmalen des Widerstandes und der Steifigkeit, die man mitzuteilen wünscht, und beeinflußt die Kontrolle über die Anordnung der Ebene des Rades, wie dies in der Folge noch besser verstanden werden wird.
• In Fig. 4 sieht man, daß das Verbindungsmittel 6 an der Traverse durch zwei Gewindestäbe 73 mit gegenläufigem Gewinde angebracht ist, die durch eine Büchse 70 und Kontermuttern 71, 72 verbunden sind. So kann man eine Achse verwirklichen, bei der mindestens eines der Verbindungsmittel mindestens einer der Seiten mittels eines Regulierungsmittels angebracht ist, um die relative Positionierung in Querrichtung des Armes oder der Arme bezüglich der Traverse einregulieren zu können, um auf diese Weise die Anordnung der Ebene eines jeden Rades einzuregulieren. Die Regulierung erfolgt in derselben Weise, wie es zum Beispiel dadurch bekannt ist, Lenkzapfen einzuregulieren.
• Die Elastomer-Anlenkungen können entsprechend ihren Richtungen, die zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Traverse gehören, variable Steifigkeiten aufweisen. Es genügt zum Beispiel, Hohlräume im Inneren des Elastomers einzuformen, wobei die geeigneten, unterschiedlichen Mittel dem Fachmann wohlbekannt sind.
• In Fig. 5 sieht man eine Traverse 3B, die im wesentlichen aus einem kreuzförmigen Profil gebildet ist. Man kann sie mit dem Arm auf jeder Seite zum Beispiel durch drei Gelenke 6B und ein Gelenk 6A verbinden. Diese Art von Traverse, deren Profil geschlossen ist, verwindet sich unter der Wirkung einer Torsion. Man benutzt diese Art von Traverse, wenn man vor allem danach trachtet, die Achse leichter zu machen, ohne daß man wesentliche Änderungen der Radebene an strebt.
• Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit Hilfe der Fig. 6 dargestellt ist, sind die genannten Anlenkungen aus Elastomer derart ausgerichtet, daß sie ihre Achsen mit geringerer Spannung zueinander in Richtungen versetzen lassen, die durch Gerade verkörpert sind, die sie in einer Ebene senkrecht zur Achse der Traverse verbinden. Wenn man eine Anlenkung des Typs 6B heranzieht, wird ihre Achse 63B bevorzugt gemäß einer Geraden angeordnet sein, die in Fig. 6 gestrichelt dargestellt ist. Wenn man eine Anlenkung des Typs 6A heranzieht, dann ist sie bevorzugt nicht-isotrop, und ihre Richtung geringer radialer Steifigkeit (radial ist in Bezug auf die Achse 63A angesehen) ist bevorzugt längs einer Geraden angeordnet, die in Fig. 6 in Achslinien dargestellt ist. Auf diese Weise erhält man besonders vorteilhafte Verwindungen bzw. Schrägstellungen des freien Randes der Traverse.
• Man sieht, daß die Traversen 3A, 3C, 3D, 3E und 3F im wesentlichen aus einem offenen Profil derart geformt sind, daß jede dieser Traversen, gesehen in einer Ebene senkrecht zu ihrer Achse, einen Schlitz darbietet, der einen bestimmten Azimut rund um ihre Achse in der Verbindung der genannten Traverse mit den genannten Armen festlegt. Die Ausrichtung der Traverse und die relative Lage der Gelenke bezüglich der Traverse und der Arme werden experimentell derart gewählt, daß man die Breite der Änderung des Sturzes (Veränderung der Radebene) einstellt, die sich aus der Verwindung bzw. Schrägstellung infolge der Torsion der Traverse ergibt.
• Man hat festgestellt, daß nach einer der Möglichkeiten es dafür, daß der Reifen im wesentlichen senkrecht zum Boden verbleibt, vorteilhaft ist, unter Betrachtung der Ausrichtungen nach vorne und nach hinten bezüglich des Fahrzeugs sowie zum Boden und nach oben bezüglich des Fahrzeugs, den Schlitz zum Boden zu richten und zwei Verbindungsmittel oben anzuordnen, während ein Verbindungsmittel zum Boden und nach hinten gewandt ist. So ist dies in Fig. 7 dargestellt.
• In Fig. 8 sieht man ein offenes Profil 3E, das aus mehreren, geschlossenen Profilen gebildet ist, die miteinander durch Zungen 32E verbunden sind. Es ist zweckmäßig, eine solche Traverse aus stranggepreßtem Aluminium herzustellen. In Fig. 9A sieht man, daß man von einem Rohr 31F ausgehen kann und es in jeder geeigneten Weise verformt, um es abzuflachen und so ein geeignetes, offenes Profil 3F zu erzeugen.
• Wenn man besonders auf die Kontrolle der Ebene des Rades einwirken will, das heißt, den Sturz des Rades in Bezug auf den Boden kontrollieren will, dann ist bevorzugt die Traverse in Bezug auf die Gelenke der Verbindung der Arme mit dem Aufbau versetzt. Dies ist besonders in Fig. 10 und 11 dargestellt. Wir wollen vermerken, daß in diesem Fall die Arme 2 dazu bestimmt sind, am Aufbau jeweils durch eine Anlenkung 4 am Aufbau angekoppelt zu sein, die einen Fluchtfehler der genannten Anlenkungsachsen zueinander ermöglicht. Die Fig. 11A und 11B zeigen eine Achse nach dem Stand der Technik, in Fig. 11A in Draufsicht gezeigt, wobei der Pfeil in Fig. 11A zur Vorderseite des Fahrzeugs weist. Gemäß der Versetzung der Traverse 93 bezüglich der Achse 94 der Verbindung mit dem Aufbau kann sich hieraus eine Bewegung der Ebene des Rades θ&sub2; ergeben, und zwar infolge der Torsion der Traverse 93, die hervorgerufen ist durch einen Rollvorgang α. Indessen genügt dies nie, um die Ebenen der Räder daran zu hindern, sich zur Außenseite der Kurve zu neigen, also in einer für die Arbeit des Reifens ungünstigen Richtung. Dies sieht man in Fig. 11B, die zeigt, daß die Räder 95 sich zur Außenseite der Kurve hin neigen.
• In den Fig. 10 hat man die Funktion einer Achse nach der Erfindung während einer vergleichbaren Belastung dargestellt. Für eine Traverse des Typs 3E, deren Schlitz und deren Verbindung so angeordnet sind, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, erreicht man eine Bewegung θ&sub1; mit viel größerer Amplitude und in entgegengesetzter Richtung, bezogen auf dies, was man für 82 (siehe Fig. 11) für ein und denselben Winkel α erhält. Dies gestattet es, die Position der Ebene des Rades 5 zu korrigieren, um einen Sturz Null in allen Augenblicken aufrechtzuerhalten. Es ist ebenso möglich, Neigungen zur Innenseite der Kurve hin zu erreichen, wie es in Fig. 10B dargestellt ist. Die Erfindung gestattet es den Reifen, in einer viel günstigeren Anordnung zu funktionieren. Indem man eine Traverse benutzt, deren Profil offen ist, kann man so die Ausrichtung der Traverse und die Lage der Gelenke auswählen, die die Traverse mit den Armen verbinden, und zwar derart, daß man die Änderung des Sturzes bezüglich eines mit der Traverse verbundenen Bezuges erhöht, bezogen auf dies, was man mit einer unmittelbar vergleichbaren, torsionsfähigen Achse und so, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, erreicht.
• Nun kommt man dazu, die Vorzüge der Erfindung in einer Anwendung zu erläutern, in der man hauptsächlich nach der Kontrolle der Ebene des Rades trachtet. Die Auswirkungen sind um so größer, je mehr die Traverse bezüglich der Anlenkungsachse der Arme in Bezug auf den Aufbau versetzt ist (in H tordierbare Achse). Die Erfindung ist aber auch ebenso für andere Verwendungen von Interesse, wenn man zum Beispiel nach Gewichtsvorteilen einer Achse trachtet. Man kann leichter als im üblichen Fall der Einsatz-Befestigungen, gleichgültig, welches Material für die Achse herangezogen wird, eine Traverse entwerfen, deren Querschnittsform es gestattet. Torsions- und Biegeeigenschaften zu erreichen, nach denen man trachtet. In diesem Hinblick ist die Erfindung in gleicher Weise für versetzte wie für nicht versetzte Achsen von Interesse (U-förmige, tordierbare Achse, in welcher die Achse der Traverse im wesentlichen mit der Achse der Anlenkung der Arme bezüglich des Aufbaus zusammenfällt).
• Ein Vorzug der Erfindung betrifft die Tatsachen, daß sie größere Winkel des Durchfederns eines Armes in Bezug auf den anderen ermöglicht, weil sie größere Torsionen der Traverse gestattet, ohne Probleme mit der Befestigung zu machen. Bei vorgegebenen Verlauf der Bewegung der Aufhängung der Räder bezüglich des Aufbaus eines Fahrzeugs können die Arme der Aufhängung kürzer sein, und zwar viel kürzer, als man dies üblicherweise im Fall torsibler Achsen trifft. Man kann im allgemeinen dieselbe Länge der Arme heranziehen wie im Fall von Aufhängungen mit unabhängigen Rädern und mit geschleppten Armen.
• Indem man am Übergang zwischen der Traverse und den Armen mindestens drei gelankartige Verbindungen vorsieht, vermeidet man vorteilhafterweise die Spannungskonzentrationen, und man kann insbesondere die Verschränkung der Geometrie des Profils nutzen, um in linearer oder nichtlinearer Weise die Eigen-Torsionssteifigkeit des Profils zu erhöhen. Die Biegesteifigkeit ihrerseits hängt nur von der Struktur des Profils ab: sie ist von der Torsion in einer viel vorteilhafteren Weise abgekoppelt. Für die Traverse kann man ein rohrförmiges Profil mit konstanter oder nichtkonstanter Dicke benutzen, das der Art nach geschlossen oder offen ist, und man beherrscht durch die Geometrie des Profils wunschgemäß die Torsions- und Biegesteifigkeit, während im Stand der Technik die genannten Steifigkeiten von Torsion und Biegung auch von der Anwesenheit von Verstärkungen an der Befestigung abhängen. Die Gelenke können entweder mechanischer Art sein oder der Art nach elastische Anlenkungen sein. Ihre Lagen können ebenfalls zur Elasto-Kinematik der Ebenen der Räder beitragen. Im Fall elastischer Anlenkungen können die Steifigkeiten eingestellt werden, um vorteilhafte, nicht-lineare Wirkungen zu erzielen.
• Außerdem gestattet die Aufhebung des Biegemoments an der Verbindung zwischen Traverse und Arm infolge der Gelenke eine wesentliche Verringerung der Spannungskonzentrationen und erleichtert die Verwendung kürzerer Arme, was in diesem Maße den Raumbedarf der Achse und ihre Masse verringert. Die Verteilung der Spannungen über die gesamte Länge des Profils ermöglicht auch die Verwendung anderer Materialien als Stahl (Leichtmetall-Legierungen, Verbundmaterialien ...), um die Masse der Baugruppe noch weiter zu verringern. Man kann zum Beispiel das Strangpressen von Aluminium verwenden, das es gestattet, vorteilhafterweise vielfache Formen und eine optimierte Materialverteilung zu erreichen.
• Die Eigen-Torsionssteifigkeit des offenen oder geschlossenen Profils kann durch seine Merkmale des Querschnitts und der Länge und durch die Materialwahl modifiziert und eingestellt werden. Viele, unterschiedliche Formen für das Profil der Traverse können ins Auge gefaßt werden. Man hat die Erfindung durch ein V-Profil, ein U-Profil, ein Kreuzprofil und ein C-Profil dargestellt. Man kann einen geschlossenen Zylinder mit geringer Dicke verwenden, bezogen auf den Raumbedarf einer ebenen Erzeugungskurve. Die Torsionssteifigkeit des offenen oder geschlossenen Profils kann auch durch die zweckmäßige Wahl der Steifigkeit eines oder mehrerer Gelenke der Verbindung zwischen der Traverse und dem Arm modifiziert und eingestellt werden. Die Steifigkeiten der Gelenke können nicht-linear sein, mit dem Zweck, eine nicht-lineare Elasto-Kinematik der Ebenen der Räder zu haben. Diese Nicht-Linearität der Steifigkeiten kann durch geometrische Wahl, durch Wahl der Formfaktoren und durch Wahl der Moduln der Materialien erhalten werden. Die Anordnungsstelle der Gelenke auf dem offenen oder geschlossenen Rohrprofil hat auch einen Einfluß auf die Elasto-Kinematik der Ebenen der Räder und bietet so dem Konstrukteur eine Möglichkeit, die Eigenschaften der Achse einzustellen.
• Dank der Erfindung können die Ebene der Radarme und die Veränderungen ihrer Anordnung in Funktion der dynamischen Spannungen korrekt beherrscht werden, was es gestattet, die Ebenen der Hinterräder zur Kurven-Innenseite hin einschlagen und/oder neigen zu lassen (Sturzwinkel), indem man korrekt die Befestigung der Gelenke und die Positionierung des Profils der Traverse in Bezug auf den Arm der Aufhängung auswählt.
• Die Erfindung findet ihre besondere Anwendung als hinterer Antriebssatz eines Tourenfahrzeugs bzw. Pkws. Sie kann aber breitere Anwendung in jeder Fahrzeugkategorie finden, denn man kann die angestrebten Eigenschaften der Torsion und die Genauigkeit der Führung der Radebenen selektiv und gesondert einregulieren.

Claims (11)

1. Verwindbare Achse (1A, 1B, 1C) für ein Fahrzeug, wobei die genannte Achse (1A, 1B, 1C) zwei gezogene Arme (2) und eine langgliedrige Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) aufweist, die eine zur Querrichtung parallele Traversenachse aufweist, die genannte Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) an jeder ihrer seitlichen Enden einen freien Rand (31A, 31B, 31E, 31F) hat, die genannten Arme (2) dazu bestimmt sind, jeweils an den Aufbau durch eine Anlenkung (4) am Aufbau angekoppelt zu werden, um auf diese Weise für jeden eine Anlenkungsachse (L&sub1;, L&sub2;) der Arme bezüglich des Aufbaus zu definieren, und die genannten Arme (2) jeweils dazu bestimmt sind, ein Rad (5) zu tragen, die genannte Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) eine Torsionsachse festlegt, rund um welche die Arme (2) zueinander oszillieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) an jedem der Arme (2) mit ihren seitlichen Enden durch mindestens drei Verbindungsmittel angebracht ist, die ein Gelenk (6, 6A, 6B) bilden und eine Schrägstellung des genannten freien Randes gestatten.

2. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verbindungsmittel mechanische Gelenke aufweisen.

3. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verbindungsmittel (6, 6A, 6B) der Art nach reibungslose Gelenke auf der Grundlage von Elastomer-Anlenkungen aufweisen.

4. Achse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elastomer-Anlenkungen entsprechend ihren Richtungen, die zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) gehören, variable Steifigkeiten aufweisen.

5. Achse nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elastomer-Anlenkungen derart orientiert sind, daß sie mit geringerer Spannung ihre Achsen längs Richtungen versetzen lassen, die durch die Geraden gebildet sind, die sie in einer zur Achse der Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) senkrechten Ebene verbinden.

6. Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Verbindungsmittel mindestens einer der Seiten mittels eines Regulierungsmittels (70, 71, 72, 73) angebracht ist, um die relative Positionierung in Querrichtung des Armes oder der Arme in Bezug auf die Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) derart zu regulieren, daß man die Anordnung der Ebene eines jeden Rades (5) einregulieren kann.

7. Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) im wesentlichen aus einem offenen Profil (4) derart gebildet ist, daß die genannte Traverse, in einer Ebene senkrecht zu ihrer Achse gesehen, einen Schlitz aufweist, der einen bestimmten Azimut der Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) rund um ihre Achse der Verbindung der genannten Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) mit den genannten Armen festlegt.

8. Achse nach Anspruch 7, worin, wenn man die Ausrichtungen nach vom und nach hinten bezüglich des Fahrzeuges in Betracht zieht, sowie zum Boden und nach oben bezüglich des Fahrzeuges, der Schlitz dem Boden zugewandt ist, zwei Verbindungsmittel oben angeordnet sind und ein Verbindungsmittel zum Boden und nach hinten angeordnet ist.

9. Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Profil (3E) aus mehreren Profilen gebildet ist, die miteinander verbunden sind.

10. Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Profil (3F) aus einem abgeflachten und verformten Rohr gebildet ist.

11. Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F), bezogen auf die Anlenkungen der Arme an den Aufbau, versetzt ist.