DE102008000492A1

DE102008000492A1 - Radaufhängung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008000492A1
Application number: DE102008000492A
Authority: DE
Inventors: Metin Ersoy; Bernd Grannemann; Marc Wiesenthal
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-10-15

Abstract

Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem sich zwischen einm Achsschenkel (2) und einer Karosserie (6) des Fahrzeugs erstreckenden und sowohl mit dem Achsschenkel (2) als auch mit der Karosserie (6) verbundenen Fahrwerksteller (3), an dem ein Verstellmittel (27) vorgesehen ist, mittels welchem die Länge des Fahrwerkstellers (3) und dadurch der Sturz und/oder die Spur eines drehbar an dem Achsschenkel (2) gelagerten Fahrzeugrads (15) variiert werden kann, wobei das Verstellmittel (27) ein in den Fahrwerksteller (3) integriertes Federbandgetriebe aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem sich zwischen einem Achsschenkel und einer Karosserie des Fahrzeugs erstreckenden und sowohl mit dem Achsschenkel als auch mit der Karosserie verbundenen Fahrwerksteller, an dem ein Verstellmittel vorgesehen ist, mittels welchem die Länge des Fahrwerkstellers und dadurch der Sturz und/oder die Spur eines drehbar an dem Achsschenkel gelagerten Fahrzeugrads variiert werden kann.
Aus der DE 10 2006 001 575 A1 ist eine Vorrichtung zur Federung und Niveaueinstellung bei Kraftfahrzeugen bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Anschlusselement zum Verbinden mit mindestens einem Fahrzeugrad und ein zweites Anschlusselement zum Verbinden mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs, wenigstens eine Fahrwerksfeder und eine Verstelleinrichtung, die zwei mittels eines Antriebsmotors antreibbaren Getriebes in ihrem Abstand zueinander verstellbare Wiederlagerstellen aufweist, von denen eine erste Wiederlagestelle mit dem einen Anschlusselement verbunden oder an diesem angeordnet ist und eine zweite Wiederlagerstelle über die Fahrwerksfeder gegen das andere Anschlusselement abgestützt ist. Das Getriebe umfasst eine Windungen aufweisende Feder und zumindest ein zwischen mindestens zwei zueinander benachbarte Windungen eingreifendes Eingriffsmittel, wobei die Getriebefeder der einen Wiederlagerstelle und das Eingriffsmittel der anderen Wiederlagerstelle zugeordnet ist, und wobei die Getriebefeder und das Eingriffsmittel relativ zueinander verdrehbar gelagert und zum Verstellen des Abstands der Wiederlagerstelle mit Hilfe des Antriebsmotors drehantreibbar sind.
In elektromechanischen Fahrwerkstellern kommen Getriebekomponenten wie z. B. Spindelantriebe und stark untersetzende Getriebe zum Einsatz, welche zur Anpassung an hochdrehende Elektromotoren dienen. Diese Lösungen weisen aber mehrere Nachteile auf. Bei Kugelumlaufspindeln ist z. B. die Übersetzung nach unten begrenzt und eine unerwünschte Geräuschentwicklung vorhanden etc. Bei hochuntersetzenden Getrieben sind die Kosten hoch (z. B. Harmonic Drive), das Gewicht und der Bauraum groß (Kombination mehrerer Planetensätze) und der Wirkungsgrad gering (Schneckengetriebe, Trapezgewindespindel). Eine Selbsthemmung fehlt bei nahezu allen Getrieben oder ist mit einem schlechten Wirkungsgrad verbunden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass zumindest ein Teil dieser Nachteile vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Radaufhängung nach Anspruch 1 und mit einer Verwendung nach Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
Die erfindungsgemäße Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, weist wenigstens einen sich zwischen einem Achsschenkel (Radträger) und einer Karosserie des Fahrzeugs erstreckenden und sowohl mit dem Achsschenkel als auch mit der Karosserie verbundenen Fahrwerksteller auf, an dem ein Verstellmittel vorgesehen ist, mittels welchem die Länge des Fahrwerkstellers und dadurch der Sturz und/oder die Spur eines drehbar an dem Achsschenkel gelagerten Fahrzeugrads variiert werden können, wobei das Verstellmittel ein in den Fahrwerksteller integriertes Federbandgetriebe aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Radaufhängung ist eine gute Selbsthemmung des Verstellmittels erzielbar. Insbesondere ist der Wirkungsgrad vergleichsweise hoch. Ferner wandelt das Federbandgetriebe eine rotatorische in eine translatorische Bewegung um und kann dabei eine hohe Übersetzung aufweisen. Die Erfindung ersetzt somit ein herkömmliches Verstellmittel, wie Spindelantrieb, Getriebe und Bremse bzw. Hemmung, durch ein Federbandgetriebe.
Der Fahrwerksteller ist bevorzugt eine Spurstange oder ein Radführungslenker, insbesondere ein Querlenker. Ist der Fahrwerksteller eine Spurstange, so lässt sich mittels des Federbandgetriebes insbesondere die Spur und/oder Vorspur des Fahrzeugrads einstellen. Ist der Fahrwerksteller ein Querlenker, so lässt sich mittels des Federbandgetriebes insbesondere der Sturz des Fahrzeugrads einstellen.
Vorzugsweise ist der Fahrwerksteller durch ein erstes Gelenk mit dem Achsschenkel und durch ein zweites Gelenk mit der Karosserie verbunden, wobei als Gelenke z. B. Gummilager und/oder Kugelgelenke eingesetzt werden können. Bevorzugt ist der Fahrwerksteller aber mittels eines Gummilagers an der Karosserie und mittels eines Kugelgelenks an dem Achsschenkel angelenkt.
Das Verstellmittel weist bevorzugt einen Antrieb auf, der insbesondere als elektrischer Antrieb ausgebildet ist, wobei das Federbandgetriebe von dem Antrieb angetrieben wird oder werden kann. Der Antrieb ist bevorzugt ein rotatorischer Antrieb, der eine Rotationsbewegung an das Federbandgetriebe abgibt oder abgeben kann.
Das Federbandgetriebe weist bevorzugt eine mehrere Windungen aufweisende Feder (Getriebefeder), die insbesondere eine Schraubenfeder ist, und ein zwischen benachbarten der Windungen eingreifendes Eingriffsmittel auf, welches mit dem Antrieb verbunden ist, mittels welchem das Eingriffsmittel gedreht werden kann. Das Eingriffsmittel wird mittels des Antriebs insbesondere um die Längsachse der Getriebefeder und bevorzugt relativ zu dieser gedreht. Dies hat eine relative Linearbewegung zwischen Eingriffsmittel und Getriebefeder zur Folge, wobei diese Linearbewegung zur Längenänderung des Fahrwerkstellers und somit zur Einstellung des Sturzes und/oder der Spur des Fahrzeugrads genutzt wird. Der Fahrwerksteller umfasst insbesondere zwei teleskopartig ineinandergreifende Bauteile, die mittels des Federbandgetriebes relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Getriebefeder an einem ersten der Bauteile und das Eingriffsmittel an einem zweiten der Bauteile axial festgelegt ist. Die Getriebefeder sitzt bevorzugt in einer Ausnehmung des ersten Bauteils und greift zusammen mit diesem in eine Ausnehmung des zweiten Bauteils ein. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauweise erzielt.
Die Getriebefeder besteht bevorzugt aus einem metallischen Federband, das insbesondere spiralförmig aufgewickelt ist. Ferner kann der Antrieb, zumindest teilweise, in einem Innenraum der Getriebefeder sitzen, was zu einer platzsparenden Anordnung führt.
Wenn das Federbandgetriebe nicht betätigt wird, weist der Fahrwerksteller bevorzugt eine konstante Länge auf, sodass der Fahrwerksteller entlang seiner Längsachse und/oder in seiner Längsrichtung das Fahrzeugrad in einem konstanten Abstand zur Karosserie hält. Somit bildet der Fahrwerksteller in seiner Längsrichtung insbesondere eine starre Verbindung zwischen dem Achsschenkel und der Karosserie. Abstandsänderungen aufgrund von Verformungen von Gummilagern etc. können dabei natürlich dennoch auftreten.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Radaufhängung eine Fahrzeugfeder und/oder einen Dämpfer auf, die bzw. der einerseits mit der Karosserie und andererseits mit dem Achsschenkel oder mit einem Radführungslenker verbunden ist. Das Fahrzeugrad ist durch die Fahrzeugfeder und/oder den Dämpfer gegenüber der Karosserie abgestützt.
Insbesondere kombiniert das Federbandgetriebe die folgenden Funktionen: Umsetzung einer rotatorischen in eine transtatorische Bewegung, hohes rotatorisches Übersetzungsverhältnis, Selbsthemmung. All diese Funktionen werden in elektromechanischen Fahrwerkstellern gebraucht. Ferner ist durch die Integration des elektromotorischen Antriebs eine sehr kompakte Bauweise möglich. Durch den Einsatz des Federbandgetriebes können wesentlich aufwendigere Lösungen entfallen.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines in einem Fahrwerksteller integrierten Federbandgetriebes zur Verstellung der Spur und/oder des Sturzes eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs. Der Fahrwerksteller kann gemäß allen genannten Ausgestaltungen weitergebildet sein. Insbesondere wird als Fahrwerksteller eine Spurstange oder ein Radführungslenker, bevorzugt ein Querlenker eingesetzt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Radaufhängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine Seitenansicht eines Querlenkers aus 1 und
3 eine teilweise geschnittene Ansicht des Querlenkers nach 2.
Aus 1 ist eine schematische Ansicht einer Radaufhängung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei ein Radträger (Achsschenkel) 2 über einen oberen Querlenker 3, einen unteren Querlenker 4 und eine Sputstange 5 mit einer Karosserie 6 eines teilweise dargestellten Fahrzeugs 7 verbunden ist. Der obere Querlenker 3 ist über ein Kugelgelenk 8 mit dem Radträger 2 und über ein Gummilager 9 mit der Karosserie 6 verbunden. Der untere Querlenker 4 ist über ein Kugelgelenk 10 mit dem Radträger 2 und über ein Gummilager 11 mit der Karosserie 6 verbunden. Ferner ist die Spurstange 5 über ein Kugelgelenk 12 mit dem Radträger 2 und über ein schematisch dargestelltes Lenkgetriebe 13 mit der Karosserie 6 verbunden, wobei mittels des Lenkgetriebes 13 die Spurstange 5 in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist. Eine solche Verschiebung der Spurstange 5 bewirkt eine Verschwenkung des Radträgers 2 um eine Lenkachse 14.
An dem Radträger 2 ist ein Reifen bzw. ein Rad 15 drehbar gelagert, welches in einem Radaufstandspunkt 16 in Kontakt mit einer schematisch dargestellten Fahrbahn 17 steht. Ferner ist der Radträger 2 mit der Karosserie 6 über einen Führungslenker 18 verbunden, welcher über ein Kugelgelenk 19 an dem Radträger 2 und über ein Gummilager 20 an der Karosserie 6 angelenkt bzw. angebunden ist. Die Radaufhängung 1 ist Teil einer schematisch dargestellten, lenkbaren Vorderachse 21, die als Vierlenker-Vorderachse ausgebildet ist.
Der untere Querlenker 4 ist zusätzlich über eine Fahrzeugfeder 22 und einen Stoßdämpfer 23 mit der Karosserie 6 verbunden, wobei die Feder 22 und der Stoßdämpfer 23 zusammen eine Federdämpfereinheit 24 bilden, die über ein Gelenk 25 an dem unteren Querlenker 4 und über ein Gelenk 26 an der Karosserie 6 befestigt ist.
Aus 2 ist eine schematische Seitenansicht des Querlenkers 3 ersichtlich, der ein Verstellmittel 27 umfasst, welches ein mit dem Kugelgelenk 8 verbundenes erstes Bauteil 28 und ein mit dem Gummilager 9 verbundenes zweites Bauteil 29 aufweist. Das Verstellmittel 27 wird über eine elektrische Leitung 30 mit elektrischer Energie versorgt und gesteuert. Durch Betätigen des Verstellmittels 27 kann das erste Bauteil 28 in Längsrichtung 31 des Lenkers 3 relativ zu dem zweiten Bauteil 29 bewegt werden, was zu einer Längenänderung des Querlenkers 3 führt. Je nach Ansteuerung des Verstellmittels 27 kann der Querlenkers 3 verlängert und/oder verkürzt werden, was durch den Pfeil 32 angedeutet ist. Bei einer Verlängerung des Querlenkers 3 wird der Abstand zwischen dem Kugelgelenk 8 und dem Gummilager 9 vergrößert und bei einer Verkürzung des Querlenkers 3 wird der Abstand zwischen dem Kugelgelenk 8 und dem Gummilager 9 verkleinert. Das Fahrzeugrad 15 schwenkt dabei um die Gerade 44, was eine Änderung des Radsturzes zur Folge hat.
Aus 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des Verstellmittels 27 ersichtlich, wobei in dem ersten Bauteil 28 eine Ausnehmung 33 vorgesehen ist, in der eine Schraubenfeder 34 sitzt. An der dem zweiten Bauteil 29 zugewandten Stirnfläche des ersten Bauteils 28 ist ein Ring 35 befestigt, an dem die Schraubenfeder 34 axial abgestützt ist.
Das zweite Bauteil 29 weist eine Ausnehmung 36 auf, in welche das erste Bauteil 28 in Längsrichtung 31 verschiebbar eintaucht. Ferner ist an dem zweiten Bauteil 29 ein in der Ausnehmung 36 sitzender und als Elektromotor ausgebildeter Antrieb 37 befestigt, mittels welchem ein Eingriffsmittel 38 um die Längsachse 31 gedreht werden kann. Das Eingriffsmittel 38 sitzt zwischen zwei benachbarten Windungen 39, 40 der Schraubenfeder 34, sodass durch eine Drehbewegung des Eingriffsmittels 38 um die Längsachse 31 die Schraubenfeder 34 zusammen mit dem ersten Bauteil 28 relativ zu dem zweiten Bauteil 29 in Längsrichtung 31 bewegt wird. Das Eingriffsmittel 38 ist hier durch eine Rolle gebildet, die drehbar an einem Rotor 41 sitzt, der mit dem Antrieb 37 verbunden ist und von diesem um die Längsachse 31 gedreht werden kann. Die Ausbildung des Eingriffsmittels 38 als drehbare Rolle reduziert die Reibung zwischen der Schraubenfeder 34 und dem Eingriffsmittel 38 während der Verstellbewegung, wobei die Drehachse der Rolle insbesondere radial oder im Wesentlichen radial zur Längsrichtung 31 verläuft. Ferner sind an dem Rotor 41 rings der Längsachse 31 mehrere andere Eingriffsmittel 42 vorgesehen, die gleichartig zu dem Eingriffsmittel 38 ausgebildet sind. Die Außenfläche des ersten Bauteils 28 ist gegenüber der die Ausnehmung 36 begrenzenden Wandung des zweiten Bauteils 29 mittels einer Dichtung 43 abgedichtet.
Obwohl lediglich anhand des Querlenkers 3 beschrieben, können auch andere Lenker und/oder die Spurstange 5 mit einem Verstellmittel ausgestattet sein, das entsprechend dem Verstellmittel 27 ausgebildet ist. Ist die Spurstange 5 mit einem solchen Verstellmittel ausgestattet, so kann damit die Spur oder Vorspur durch Drehung des Rads 15 um die Gerade 14 eingestellt werden.

1: Radaufhängung
2: Radträger/Achsschenkel
3: oberer Querlenker
4: unterer Querlenker
5: Spurstange
6: Karosserie
7: Fahrzeug
8: Kugelgelenk
9: Gummilager
10: Kugelgelenk
11: Gummilager
12: Kugelgelenk
13: Lenkgetriebe
14: Lenkachse
15: Rad
16: Radaufstandspunkt
17: Fahrbahn
18: Führungslenker
19: Kugelgelenk
20: Gummilager
21: Fahrzeugachse
22: Fahrzeugfeder
23: Stoßdämpfer
24: Federdämpfereinheit
25: Gelenk
26: Gelenk
27: Verstellmittel
28: erstes Bauteil
29: zweites Bauteil
30: elektrische Leitung
31: Längsrichtung des oberen Querlenkers
32: Pfeil
33: Ausnehmung im ersten Bauteil
34: Schraubenfeder
35: Ring
36: Ausnehmung im zweiten Bauteil
37: Antrieb
38: Eingriffsmittel
39: Windung der Schraubenfeder
40: Windung der Schraubenfeder
41: Rotor
42: Eingriffsmittel
43: Dichtung
44: Gerade

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006001575 A1 [0002]

Claims

Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem sich zwischen einem Achsschenkel (2) und einer Karosserie (6) des Fahrzeugs erstreckenden und sowohl mit dem Achsschenkel (2) als auch mit der Karosserie (6) verbundenen Fahrwerksteller (3), an dem ein Verstellmittel (27) vorgesehen ist, mittels welchem die Länge des Fahrwerkstellers (3) und dadurch der Sturz und/oder die Spur eines drehbar an dem Achsschenkel (2) gelagerten Fahrzeugrads (15) variiert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellmittel (27) ein in den Fahrwerksteller (3) integriertes Federbandgetriebe aufweist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerksteller (3) ein Radführungslenker ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerksteller (3) mittels eines Gummilagers (9) an der Karosserie (6) und mittels eines Kugelgelenks (8) an dem Achsschenkel (2) angelenkt ist.
Radaufhängung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federbandgetriebe (27) eine Schraubenfeder (34) mit mehreren Windungen und ein zwischen benachbarten der Windungen (39, 40) eingreifendes Eingriffsmittel (38) aufweist, welches mit einem Antrieb (37) verbunden ist, mittels welchem das Eingriffsmittel (38) um die Längsachse (31) der Schraubenfeder (34) gedreht werden kann.
Radaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerksteller (3) zwei teleskopartig ineinandergreifende Bauteile (28, 29) umfasst, die mittels des Federbandgetriebes (27) relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Schraubenfeder (34) an einem ersten der Bauteile (28) und das Eingriffsmittel (38) an einem zweiten der Bauteile (29) axial festgelegt ist.
Radaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (34) in einer Ausnehmung (33) des ersten Bauteils (28) sitzt und zusammen mit diesem in eine Ausnehmung (36) des zweiten Bauteils (29) eingreift.
Radaufhängung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im nicht betätigten Zustand des Federbandgetriebes (27) der Fahrwerksteller (3) entlang seiner Längsachse (31) das Fahrzeugrad (15) in einem konstanten Abstand zur Karosserie (6) hält.
Radaufhängung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fahrzeugfeder (22), mittels welcher das Fahrzeugrad (15) an der Karosserie (6) abgestützt ist.
Verwendung eines in einem Fahrwerksteller (3) integrierten Federbandgetriebes (27) zur Verstellung der Spur und/oder des Sturzes eines Fahrzeugrads (15) eines Kraftfahrzeugs (7).
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrwerksteller (3) ein Querlenker (3) eingesetzt wird.