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Die
Erfindung betrifft eine Radaufhängung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Die
Radaufhängung
ist eine für
die Erfüllung der
Sicherheits- und Komfortanforderungen maßgebliche Baueinheit eines
Kraftfahrzeuges. Deshalb müssen
auf die Radaufhängung
einwirkende Störeinflüsse optimal
ausgeglichen werden. Zum Beispiel verändert sich durch Seitenkrafteinflüsse auf
die Fahrzeugräder
wie sie beim Durchfahren einer Kurve entstehen oder das Wanken des
Fahrzeugaufbaus die Neigung eines Fahrzeugrades relativ zur Straßenoberfläche. Der
sich damit am Fahrzeugrad einstellende Sturz führt zu einer Veränderung
der Reifenaufstandsfläche,
sodass das Fahrzeugrad wertvolle Haftung auf dem Untergrund verliert.
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Bisher
bekannte Doppelquerlenkerachsen gleichen diese Neigung zum Sturz
durch eine gezielte Beeinflussung der Radstellung aus, indem ein
entgegen gerichteter, negativer Sturz erzeugt wird, der durch unterschiedliche
Längen
und/oder Ausrichtungen der Querlenker erreicht werden kann. Dies
führt aber
zu Nachteilen während
des Geradeauslaufens des Kraftfahrzeuges, nämlich dann, wenn einzelne Fahrzeugräder einseitig
einfedern, wie es zum Beispiel beim Überfahren von Bodenunebenheiten
vorkommt. Ferner ergibt sich bei derartigen Doppelquerlenkerradaufhängungen
ein nicht erwünschter
Reifenverschleiß und
es geht wertvolles Seitenkraftpotential des Reifens verloren.
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Die
EP 1 070 609 B1 beschreibt
eine Radaufhängung,
die als Doppelquerlenkerachse ausgeführt ist. Die Besonderheit dieser
Lösung
besteht darin, dass ein Ausgleichsmittel in Form einer Lenkwippe
verwendet wird, die eine gelenkige Verbindung der fahrzeugaufbauseitigen
Enden eines oberen und eines unteren Lenkers herstellt. Dabei sind
beide Lenkerenden an einer gemeinsamen Lenkwippe angeordnet. Die
gegenüberliegenden, also
radseitigen Enden dieser Querlenker sind jeweils an einem Radträger befestigt.
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Eine
weitere Radaufhängung
für ein
Kraftfahrzeug ist aus der
US
6,929,271 B2 bekannt. Diese Radaufhängung verfügt über Stabilisatoren als Ausgleichsmittel
zur Korrektur von Radstellungen wie zum Beispiel des Radsturzes,
wobei sowohl eine Verbindung von zwei einander gegenüberliegenden
Rädern,
also den Rädern
beider Fahrzeugseiten, als auch eine Kopplung vorderer mit hinteren
Rädern vorgesehen
ist. Als Ausgleichsmittel kommen bei dieser Lösung in den Stabilisator des
Kraftfahrzeuges integrierte, doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheiten
zum Einsatz, die beispielsweise bei einer Kurvendurchfahrt einen
Ausgleich unerwünschter
Radbewegungen bewirken. Die aus der
US 6,929,271 B2 bekannte Radaufhängung verfügt über einen
Querlenker, der gelenkig mit einem ein Fahrzeugrad tragenden Radträger gekoppelt
ist.
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Gemein
ist diesen bekannten Lösungen, dass
die auf die Fahrzeugräder
einwirkenden Kräfte und
die daraus resultierenden Verlagerungen der Fahrzeugräder durch
eine Kopplung mehrerer Fahrzeugräder
untereinander ausgeglichen werden, wobei hierfür geeignete Ausgleichsmittel
zum Einsatz kommen.
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Aus
der
DE 10 2006
006 513 A1 geht ferner eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug hervor,
bei der zumindest ein erster und wenigstens ein zweiter Lenker jeweils
gelenkig mit einem ein Fahrzeugrad tragenden Radträger gekoppelt
sind. Die Radaufhängung
weist Ausgleichsmittel zur Korrektur von Radstellungen auf, wobei
jeder der Lenker ein Ausgleichsmittel aufweist oder mit einem Ausgleichsmittel
verbunden ist und die Ausgleichsmittel eines Fahrzeugrades jeweils
durch wenigstens ein Kopplungsglied miteinander verbunden sind.
Diese Lösung sieht
eine kraftgeregelte, passive Sturzverstellung
der Fahrzeugräder vor.
Dabei ist je nach Auslegung der Konstruktion auch das Spurverhalten
des Fahrzeugrades unter dem Einfluss einer Seitenkraft passiv regelbar.
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Darüber hinaus
ist aus der gattungsbildenden
US 2005/0236797 A1 eine Radaufhängung mit einem
ein Fahrzeugrad tragenden, zweiteilig ausgeführten Radträger, wobei ein erster Teil des
Radträgers
gelenkig mit einem zweiten Teil des Radträgers verbunden ist, bekannt.
Zur Verbindung des ersten Teils des Radträgers mit dem zweiten Teil des
Radträgers
sind aufwendig gestaltete Ausgleichsmittel vorgesehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug
zu schaffen, mit der eine Sturz- und/oder Spurverstellung der einzelnen
Fahrzeugräder
mit einfachen Mitteln möglich
ist.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den sich anschließenden Unteransprüchen wiedergegeben.
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Eine
Radaufhängung
mit einem ein Fahrzeugrad tragenden, zweiteilig ausgebildeten Radträger, bei
dem ein erster Teil des Radträgers
gelenkig mit einem zweiten Teil des Radträgers verbunden ist, wurde dahingehend
weiterentwickelt, dass zur Verbindung des ersten Teiles des Radträgers mit
dem zweiten Teil des Radträgers
Ausgleichsmittel zum Einsatz kommen.
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Unter
Ausgleichsmitteln sind dabei Bauelemente oder Baugruppen zu verstehen,
die Bewegungen ausgleichen, übertragen
oder kompensieren.
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In
gewissem Sinne kann bei der Lösung
von einer „kraftgeregelten" oder besser: „kraftgesteuerten" Ausführung gesprochen
werden, was bedeutet, dass eine auf das Fahrzeugrad einwirkende
Seitenkraft den Sturz und/oder die Spur des Fahrzeugrades ändert und
dieser Änderung
ein entgegengesetzt gerichteter Ausgleich von Sturz und/oder Spur
erfolgt.
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Mit
einer derartigen Lösung
ist es nunmehr auch möglich,
das Prinzip einer passiven Sturz- und Spurverstellung
nicht nur auf eine begrenzte Zahl von Radaufhängungen anzuwenden, sondern
diese für sämtliche
bislang bekannte Radaufhängungen
einzusetzen, wobei der Begriff „passiv" dahingehend zu verstehen ist, dass
hier keine „aktiven" Elemente zum Einsatz
kommen, die den Sturz oder die Spur des Fahrzeugrades durch Zuführung externer
Energie beeinflussen. Dabei ist die passive Sturzverstellung in
den Radträger
selbst integriert.
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Dieser
besteht erfindungsgemäß aus zwei Teilen.
Durch die Aufteilung des Radträgers
in zwei einzelne Bauteile können
die Radträgerteile
relativ zueinander bewegt werden. Spur- und Sturzkorrekturen sind damit optimal
umsetzbar. Mit der Erfindung kann eine erhebliche Steigerung der
Sicherheit eines Kraftfahrzeuges erreicht werden. Der Radträger nach der
hier vorgestellten Lösung
kann sowohl für
gelenkte als auch für
ungelenkte Radaufhängungen
zum Einsatz kommen.
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Durch
diese Anordnung ist es ferner möglich, einen
zusätzlichen
negativen Sturz des Fahrzeugrades in Bezug zum Fahrzeugaufbau (Karosserie)
zu erzeugen, der das Seitenkraftpotential des Reifens signifikant
erhöht.
Anders ausgedrückt
wird die Haftung zwischen Fahrbahn und Reifen bei einer Kurvenfahrt
verbessert. Die Erfindung gestattet damit, dass die erforderlichen
Bewegungen der Bauteile ausschließlich in dem „System
Radträger" stattfinden, weshalb
sie in unterschiedlichen Achssystemen einsetzbar ist. Neben dem
erhöhten
Seitenkraftpotential kann in vorteilhafter Weise auch eine Reduzierung
des Reifenverschleißes
erreicht werden.
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Als
Ausgleichsmittel sind Drehlenker einsetzbar, wobei unter einem Drehlenker
entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise wenigstens
drei Gelenke aufweisende Dreiecklenker verstanden werden können. Durch
die Verbindung der beiden Radträgerteile über die
genannten Ausgleichsmittel weisen diese eine mittelbare Kopplung miteinander
auf. Die Dreiecklenker haben sich insbesondere als Ausgleichsmittel
bewährt,
weil sie über drei
Gelenkpunkte verfügen.
Dadurch kann nicht nur eine mittelbare Kopplung der beiden Radträgerteile erreicht
werden, es steht ferner ein weiterer Gelenkpunkt an jedem der Dreiecklenker
zur Verfügung,
mittels dessen erfindungsgemäß eine Kopplung
der Dreiecklenker untereinander durch ein hierzu geeignetes Kopplungsglied
erfolgt.
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Entsprechend
einer Weiterbildung der Erfindung wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass
die Gelenke, Kugelgelenke, Drehgelenke oder Elastomerlager sein
können.
Unter Elastomerlagern werden dabei Gelenke mit mindestens einer
elastomeren Schicht verstanden. Derartige Elastomerlager haben den
Vorteil, dass sie, je nach Aufbau, ein bestimmtes Rückstellmoment
erzeugen können,
das auf den elastischen Eigenschaften des Elastomerwerkstoffes basiert.
Die Elastomerlager können
im einfachsten Fall Scharniergelenke mit Dämpfungseigenschaften sein.
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Eine
unterschiedliche Dimensionierung der Drehlenker liegt im Erfindungsbereich.
Dabei kann die Dimensionierung der Drehlenker derart gewählt werden,
dass eine am Radaufstandspunkt auftretende Seitenkraft zunächst eine
Bewegung des unteren Drehpunktes des ersten, also radseitigen Teiles
des Radträgers
im Sinne der Seitenkraft bewirkt. Diese Bewegung wird über die
Drehlenker und mindestens ein Kopplungsglied auf den oberen Drehpunkt
des Radträgers übertragen.
Dabei stellt sich zur Erzeugung eines negativen Sturzes eine größere Bewegung
des oberen Drehpunktes im Sinne der Seitenkraft ein.
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Eine
erste bevorzugte geometrische Auslegung der Drehlenker kann beispielsweise
darin gesehen werden, dass auf der Seite eines Fahrzeugrades der
Abstand zwischen dem fahrzeugradseitigen, auf das Kraftfahrzeug
bezogen oberen Anbindungspunkt und dem unteren Anbindungspunkt eines
oberen Drehlenkers größer als
der Abstand zwischen den fahrzeugradseitigen oberen Anbindungspunkten
und den zugehörigen
unteren Anbindungspunkten der übrigen,
unteren Drehlenker ist.
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Ebenso
kann das Verhältnis
des Abstandes des fahrzeugradseitigen, auf das Kraftfahrzeug bezogen
oberen Anbindungspunktes eines oberen Drehlenkers zum Abstand des
fahrzeugaufbauseitigen, oberen Anbindungspunkt desselben oberen
Drehlenkers größer als
das Verhältnis
des Abstandes der fahrzeugradseitigen, oberen Anbindungspunkte zum Abstand
der fahrzeugaufbauseitigen, oberen Anbindungspunkte der übrigen,
unteren Drehlenker sein.
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Derartige
Auslegungsvarianten können selbstverständlich auch
in Kombination miteinander zum Einsatz kommen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die
gezeigten Ausführungsbeispiele
stellen keine Einschränkung
auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der
Erläuterung
einiger Prinzipien erfindungsgemäßer Radaufhängungen.
Dabei sind gleiche oder gleichartige Bauteile mit denselben Bezugsziffern
bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise
veranschaulichen zu können,
sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen
gezeigt, bei denen auf die für
die Erfindung nicht wesentlichen Bestandteile verzichtet wurde.
Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Radaufhängung nicht
vorhanden sind.
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Es
zeigen:
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1:
Eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Lösung anhand
eines nicht ausgelenkten Fahrzeugrades,
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2:
die Radaufhängung
gemäß 1 mit einem
ausgelenkten Fahrzeugrad,
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3:
eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer zweiten Variante einer
erfindungsgemäßen Radaufhängung anhand
eines nicht ausgelenkten Fahrzeugrades,
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4:
die Darstellung gemäß 3 mit
einem ausgelenkten Fahrzeugrad und
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5:
eine vereinfachte Prinzipdarstellung eines dritten Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemäßen Radaufhängung mit
einer teilweise räumlichen
Ansicht dieser Radaufhängung.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte erste Variante einer
erfindungsgemäßen Lösung weist
ein Fahrzeugrad 1 auf, das an einem insgesamt mit 2 bezeichneten
Radträger
drehbar befestigt ist. Der Unterschied zwischen den Darstellungen
in 1 und 2 besteht lediglich darin, dass
in der 1 ein nicht ausgelenktes Fahrzeugrad 1 und
in der 2 ein ausgelenktes Fahrzeugrad 1 dargestellt
ist.
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Der
Radträger 2 besteht
aus einem ersten Teil 3 und einem mit diesem verbundenen
zweiten Teil 4. Die Verbindung zwischen den Teilen 3 und 4 des
Radträgers 2 wird über zwei
als Dreiecklenker ausgeführte
Drehlenker 5 und 6 hergestellt. Die Dreiecklenker 5 und 6 weisen
jeweils drei Gelenkpunkte 5a, 5b, 5c beziehungsweise 6a, 6b und 6c auf.
Wenigstens einer der genannten Gelenkpunkte 5a, 5b, 5c beziehungsweise 6a, 6b und 6c weist
ein Elastomerlager auf beziehungsweise besteht insgesamt aus einem
derartigen Elastomerlager.
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Der
erste Teil 3 des Radträgers 2 ist
jeweils über
ein Gelenk 5b, 6b mit den Dreiecklenkern 5 und 6 verbunden.
Der zweite Teil 4 des Radträgers 2 weist hingegen
eine Verbindung mit den Dreiecklenkern 5 und 6 über die
Gelenkpunkte 5a und 6a auf. Die Dreiecklenker 5 und 6 sind
ferner über
die Gelenkpunkte 5c und 6c durch ein als Pendelstütze ausgeführtes Kopplungsglied 11 miteinander
verbunden. Durch die Pendelstütze 11 vollziehen
die Dreiecklenker 5 und 6 eine gleichsinnige Bewegung.
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Die
dargestellte Radaufhängung
für ein Kraftfahrzeug
ist sowohl für
ein lenkbares Fahrzeugrad als auch für ein nicht lenkbares Fahrzeugrad einsetzbar.
Bei einem lenkbaren Fahrzeugrad wäre die Lenkung an dem zweiten
Teil 4 des Radträgers 2 angebracht.
Wie aus den Darstellungen in den 1 und 2 erkennbar
ist, weisen die Dreiecklenker 5 und 6 unterschiedliche
Geometrien auf. Durch diese unterschiedliche geometrische Auslegung
der Dreiecklenker 5 und 6 ist der Bewegungsablauf
zwischen den relativ zueinander bewegbaren Teilen 3 und 4 des
Radträgers 2 gezielt
steuerbar. So kann die in den 1 und 2 dargestellte
Radaufhängung für eine kraftgeregelte
beziehungsweise kraftgesteuerte, mechanische, passive Sturzverstellung
zum Einsatz kommen. Zur Verbindung des Radträgers 2 und damit zur
Verbindung des Fahrzeugrades 1 mit dem Fahrzeugaufbau 8 dienen
Lenker 9 und 10. Diese Lenker 9 und 10,
welche vorliegend als Querlenker gestaltet sind, werden mit den
Gelenkpunkten 5a beziehungsweise 6a verbunden.
Bei einer Auslenkung des Fahrzeugrades 1 beispielsweise
infolge einer auf dieses einwirkenden Seitenkraft Fs, wie sie in der 2 dargestellt
ist, wird der untere Dreiecklenker 6 in Richtung des Pfeils
A in 2 verschwenkt. Die Drehbewegung des Dreiecklenkers 6 erfolgt
dabei um den Gelenkpunkt 6b. Durch das als Pendelstütze ausgeführte Kopplungsglied 11 wird
diese Bewegung gemäß dem Pfeil
A in 2 auf den oberen Dreiecklenker 5 übertragen,
so dass auch dieser zwangsweise um den Gelenkpunkt 5b in
Richtung des Pfeils A verschwenkt. Wie dies deutlich aus der Darstellung
in der 2 erkennbar wird, weisen die Teile 3 und 4 des
Radträgers 2 in
einer ausgelenkten Stellung des Fahrzeugrades 1 unterschiedliche
Winkelstellungen im Raum auf. Somit wird der gewünschte zusätzliche negative Sturz bei
Kurvenfahrt zur Verfügung
gestellt. Durch die damit einhergehende erhöhte Haftung zwischen Reifen
und Fahrbahn wird auch die Fahrzeugsicherheit gesteigert.
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Zur
Erzeugung einer Rückstellkraft
sind die Teile 3 und 4 des Radträgers 2 durch
eine Feder 13 miteinander gekoppelt. Die Feder 13 stellt
dabei nur symbolisch ein Element dar, dass diese Rückstellkraft
ermöglicht.
Es können
hier ebenso äquivalente Mittel
wie Feder-Dämpfer-Einheiten
oder andere Bauteile zum Einsatz kommen.
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In
den 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsvariante
der Erfindung dargestellt. Auch hierbei wird das Fahrzeugrad 1 von
einem Radträger 2 gehalten.
Dieser Radträger 2 besteht
wie zuvor aus zwei Teilen 3 und 4. Der erste Teil 3 des
Radträgers 2 ist
in den Gelenkpunkten 5b und 6b mit jeweils einem
Dreiecklenker 5 beziehungsweise 6 verbunden. Die
Gelenkpunkte 5a und 6a der Dreiecklenker 5 und 6 stellen
eine Anknüpfung
für den
zweiten Teil 4 des Radträgers 2 und dem Lenker 9 dar.
Der Lenker 9 ist als Querlenker ausgeführt.
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Auch
diese Variante einer erfindungsgemäßen Radaufhängung verfügt über eine Pendelstütze 11 als
Kopplungsglied, welches die Gelenkpunkte 5c und 6c der
Dreiecklenker 5 und 6 verbindet.
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In
der 3 ist eine McPherson-Radaufhängung mit einer Feder-Dämpfer-Einheit 12 für ein nicht ausgelenktes
Fahrzeugrad dargestellt. In Unterschied zu der 3 zeigt
die 4 die ansonsten identische Radaufhängung aus 3 für ein ausgelenktes
Fahrzeugrad. Hier wirkt auf das Fahrzeugrad 1 eine Seitenkraft
Fs, so dass dieses eine Auslenkung erfährt. Das Fahrzeugrad 1 neigt
sich um einen bestimmten Winkel, was zur Folge hat, dass der untere
Dreiecklenker 6 um das Gelenk 6b in Richtung des
Pfeils B in 4 verschwenkt wird. Infolge
der vorhandenen Kopplung der Dreiecklenker 5 und 6 über die
Pendelstütze 11 wird
die auf den Dreiecklenker 6 eingeleitete Bewegung unmittelbar
auf den darüber
befindlichen, oberen Dreiecklenker 5 übertragen. Dieser verschwenkt
um den Gelenkpunkt 5b ebenfalls in Richtung des Pfeils
B in 4.
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Eine
andere Variante einer Radaufhängung nach
der hier vorgestellten Erfindung zeigt die 5. Mit einer
derartigen Radaufhängung
lässt sich
passiv sowohl der Sturz als auch die Spur verstellen. Die Verstellung
erfolgt mechanisch und kraftgeregelt beziehungsweise kraftgesteuert.
Hierzu ist ein zusätzlicher
Dreiecklenker 7 vorhanden. Wie bereits im Zusammenhang
mit den Darstellungen in den 1 und 2 erläutert, weist
auch diese Radaufhängung
einen oberen Dreiecklenker 5 und einen unteren Dreiecklenker 6 auf.
Zwei Querlenker 9 und 10 verbinden den Dreiecklenker 5 beziehungsweise 6 ausgehend
von den Gelenkpunkten 5a beziehungsweise 6a mit
dem Fahrzeugaufbau 8. Der erste Teil 3 des Radträgers 2 ist
in den Gelenkpunkten 5b und 6b mit dem jeweils
zugeordneten Dreiecklenker 5 beziehungsweise 6 gekoppelt.
Die Anbindung des zweiten Teiles 4 des Radträgers 2 erfolgt
in den Gelenkpunkten 5a und 6a der Dreiecklenker 5 und 6.
Zwischen den Dreiecklenkern 5 und 6 besteht eine
Kopplungsverbindung aus einer Pendelstütze 11. Diese greift
an den Gelenkpunkten 5c und 6c der Dreiecklenker 5 und 6 an.
Insoweit ist die hier in 5 gezeigte Ausführungsform
identisch mit der Variante der 1 und 2.
Der Unterschied besteht nun in dem zusätzlich vorhandenen Dreiecklenker 7,
der ebenfalls drei Gelenkpunkte 7a, 7b und 7c aufweist.
Dieser ist seitlich neben und in der Höhenlage abweichend zu dem unteren
Dreiecklenker 6 sowie zu dem oberen Dreiecklenker 5 angeordnet.
In dem Gelenkpunkt 7a besteht hier eine Kopplung zu dem
zweiten Teil 4 des Radträgers 2. Im Gelenkpunkt 7b ist
der dritte Dreiecklenker 7 mit dem ersten Teil 3 des
Radträgers 2 verbunden.
Das Gelenk 7c dient der Anbindung eines Kopplungsgliedes 14,
welches auch bei dieser Radaufhängung
aus einer Pendelstütze
besteht, deren gegenüberliegendes
Ende an dem Gelenkpunkt 6c des unteren Dreiecklenkers 6 angreift.
Durch die Kopplung des Dreiecklenkers 6 mit dem Dreiecklenker 5 und
dem Dreiecklenker 7 über
die jeweilige Pendelstütze 11 beziehungsweise 14 wird
eine synchrone Bewegung der Dreiecklenker 5 und 7 bewirkt, sofern
bei einer Auslenkung des Fahrzeugrades 1 der Dreiecklenker 6 um
den Gelenkpunkt 6b verschwenkt wird. Wie bereits zuvor
erwähnt,
wird auch bei dieser Ausführung
zumindest eines der Gelenke als Elastomerlager ausgeführt beziehungsweise weist
dieses ein Elastomerlager auf.
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- 1
- Fahrzeugrad
- 2
- Radträger
- 3
- Erster
Teil des Radträgers
- 4
- Zweiter
Teil des Radträgers
- 5
- Ausgleichsmittel
(Drehlenker)
- 6
- Ausgleichsmittel
(Drehlenker)
- 7
- Ausgleichsmittel
(Drehlenker)
- 8
- Fahrzeugaufbau
- 9
- Lenker
- 10
- Lenker
- 11
- Kopplungsglied
(Pendelstütze)
- 12
- Feder-Dämpfer-Einheit
- 13
- Feder
- 14
- Kopplungsglied
(Pendelstütze)