DE102015009311A1

DE102015009311A1 - Radaufhängung für eine Fahrzeugachse

Info

Publication number: DE102015009311A1
Application number: DE102015009311.8A
Authority: DE
Inventors: Dominik Mohrlock; Ruben Goldberg; Tobias Kramer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-07-18
Filing date: 2015-07-18
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-19
Also published as: US20180194183A1; DE102015009311B4; US10144258B2; WO2017012702A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für eine Fahrzeugachse, insbesondere eine Vorderachse, eines zweispurigen Fahrzeugs, mit einem ein Fahrzeugrad (1) tragenden Radträger (3), der über einen Lenkerverband an einem Fahrzeugaufbau (7) angelenkt ist, welcher Lenkerverband zumindest zwei Lenker (9, 11) aufweist, die an radträgerseitigen Lagerstellen (13) am Radträger (3) und an aufbauseitigen Lagerstellen (15) am Fahrzeugaufbau (7) angelenkt sind, wobei bei einer Frontalkollision (F), insbesondere mit geringer seitlicher Überdeckung, das Fahrzeugrad (1) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach hinten verlagerbar ist, und zwar unter einer Schwenkbewegung (S) des crashzugewandten ersten Lenkers (9) sowie unter Deformation des crashabgewandten zweiten Lenkers (11). Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten Lenker (9) und dem zweiten Lenker (11) zumindest ein Zusatzelement (25) angeordnet, das im Crashfall eine Blockbildung bewirkt, bei der die beiden Lenker (9, 11) und das Zusatzelement (25) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) kraftübertragend miteinander verbunden sind. Die Blockbildung wirkt der Schwenkbewegung (S) des crashzugewandten ersten Lenkers (9) und der Deformation des crashabgewandten zweiten Lenkers (11) entgegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für eine Fahrzeugachse, insbesondere eine Vorderachse, eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem Small-Overlap-Crashtest erfolgt die Kollision mit dem Kollisionshindernis mit geringer seitlicher Überdeckung. In diesem Fall werden die Aufprallkräfte in der Fahrzeugquerrichtung zumindest teilweise außerhalb des frontseitigen Querträgers des Fahrzeugs unmittelbar in das crashzugewandte Vorderrad eingeleitet. Die Radfelge des Vorderrads wird somit in der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten in Richtung des Fahrzeuginsassen-Fußraums verlagert, so dass die Gefahr einer Intrusion in den Fahrzeuginsassen-Fußraum besteht.
Aus der DE 10 2013 016 767 A1 ist eine gattungsgemäße Radaufhängung für eine Fahrzeug-Vorderachse bekannt. Diese setzt sich aus einem, ein Fahrzeugrad tragenden Radträger sowie einem Lenkerverband zusammen, der den Radträger mit dem Fahrzeugaufbau gelenkig verbindet. In einer unteren Lenkerebene des Lenkerverbands sind zwei in der Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Lenker angeordnet, nämlich ein im Crashfall crashzugewandter geradliniger Zweipunkt-Querlenker sowie ein hinterer crashabgewandter, sichelförmiger Zweipunkt-Längslenker. Im oben definierten Crashfall wird das Vorderrad in der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verlagert, und zwar unter einer Schwenkbewegung des crashzugewandten Querlenkers sowie unter Deformation des crashabgewandten Längslenkers. Der Querlenker ist so ausgelegt, dass er im weiteren Crashverlauf an seiner aufbauseitigen Lagerstelle abreißt. Dadurch wird bewirkt, dass im folgenden Crashverlauf der Radträger mitsamt Vorderrad um eine vorderseitige Lagerstelle des crashabgewandten Längslenkers geschwenkt wird, wodurch sich das Fahrzeugrad nach fahrzeugaußen verlagert. Auf diese Weise ist eine Intrusion der Vorderradfelge in den Fahrzeuginsassen-Fußraum vermieden.
Wie oben erwähnt, sind bei einem solchen aufgelösten Lenkerverband Zweipunktlenker im Einsatz. Diese bieten im Vergleich zu Dreipunktlenker mehr Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Kinematik der Radaufhängung. Im Unterschied zu den Zweipunktlenkern sind die Dreipunktlenker an zwei voneinander beabstandeten Lagerstellen aufbauseitig abgestützt. Aufgrund der im Vergleich zum Zweipunktlenker vergrößerten aufbauseitigen Abstützbasis ergibt sich ein verbessertes Crashverhalten. Jedoch sind solche Dreipunktlenker nachteilig im Hinblick auf die Gestaltung der Kinematik der Radaufhängung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Radaufhängung für eine Fahrzeugachse bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik in einfacher Weise eine verbesserte Crashperformance ermöglicht.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist zwischen dem ersten Lenker und dem zweiten Lenker zumindest ein Zusatzelement angeordnet, das im oben definierten Crashfall eine Blockbildung bewirkt, bei der die beiden Lenker und das Zusatzelement in der Fahrzeuglängsrichtung kraftübertragend miteinander verbunden sind. Auf diese Weise stützen sich die ersten und zweiten Lenker im Crashfall gegenseitig ab. Eine solche Blockbildung wirkt der crashbedingten Schwenkbewegung des crashzugewandten ersten Lenkers und der Deformation des crashabgewandten zweiten Lenkers entgegen. Dadurch kann im Vergleich zum obigen Stand der Technik ein wesentlich größerer Anteil von Crashenergie über den Lenkerverband in den Fahrzeugaufbau eingeleitet werden. Die im Crashfall auf Block zusammengeschobenen ersten und zweiten Lenker sowie das Zusatzelement wirken im Crashfall wie ein Dreipunktlenker, der im Vergleich zu einem Zweipunktlenker eine wesentlich größere aufbauseitige Abstützbasis aufweist, wodurch die Crashperformance im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist.
Das Zusatzelement kann beliebig am ersten Lenker und/oder am zweiten Lenker und/oder an einem angrenzenden Fahrwerksteil angebunden sein. Im normalen Fahrbetrieb kann das Zusatzelement funktionslos sein, das heißt keine kraftübertragende Verbindung zwischen dem ersten Lenker und dem zweiten Lenker ermöglichen. Das heißt, dass im normalen Fahrbetrieb das Zusatzelement bevorzugt um einen Freigang vom ersten Lenker und/oder vom zweiten Lenker beabstandet ist.
In einer technischen Umsetzung kann das Zusatzelement ein materialeinheitlicher und/oder einstückiger Bestandteil des ersten Lenkers oder des zweiten Lenkers sein. Beispielhaft kann das Zusatzelement aus Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff, angefertigt sein, das am ersten Lenker oder am zweiten Lenker angespritzt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die aufbauseitige oder radträgerseitige Lagerstelle des crashzugewandten ersten Lenkers so ausgelegt sein, dass diese nach erfolgter Blockbildung im weiteren Crashverlauf aufreißt. In diesem Fall ist die blockbildende Baueinheit, bestehend aus den beiden Lenkern und dem zwischengeschalteten Zusatzelement, um die aufbauseitige Lagerstelle des crashabgewandten Lenkers schwenkbar. Durch diese Schwenkbewegung entlang einer Kreisbahn ergibt sich eine im Hinblick auf die Insassensicherheit vorteilhafte Querverlagerung des Fahrzeugrads nach fahrzeugaußen.
Das Zusatzelement und der erste/zweite Lenker können einander zugewandte Kontaktflächen aufweisen, die im normalen Fahrbetrieb um den Freigang voneinander beabstandet sind und im Crashfall miteinander in Anlageverbindung sind. Im Hinblick auf eine im Crashfall einwandfrei Kraftübertragung können die einander zugewandten Kontaktflächen zusätzliche Formschlusskonturen aufweisen, die den Eingriff zwischen dem Zusatzelement und dem ersten/zweiten Lenker steigern.
Besonders bevorzugt sind der erste und zweite Lenker jeweils. als Zweipunktlenker ausgelegt. Auf diese Weise ergeben sich bei der Konstruktion der Radaufhängung zusätzliche Freiheitsgrade zur Auslegung der Kinematik der Radaufhängung. Andererseits wirken die beiden Zweipunktlenker im Crashfall zusammen mit dem Zusatzlenker wie ein Dreipunktlenker, der aufgrund der aufbauseitig vergrößerten Abstützbasis eine im Vergleich zu einem Zweipunktlenker verbesserte Crashperformance aufweist.
In einer konkreten technischen Ausführungsvariante kann der erste Lenker und der zweite Lenkerin einer unteren Lenkerebene des Lenkeraufbaus angeordnet sein. Der erste Lenker kann als ein im Wesentlichen in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichteter Querlenker eingesetzt sein. Der hintere zweite Lenker kann als ein Längslenker eingesetzt sein, der im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist.
Zudem kann der Lenkerverband in einer oberen Lenkerebene zwei weitere Lenker sowie eine Spurstange aufweisen, die mit einem Lenkgetriebe in Verbindung ist.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 in einer Teilansicht von oben eine Radaufhängung in einer Fahrzeug-Vorderachse;
2 und 3 jeweils Ansichten, die einen Crashverlauf in einer unteren Lenkerebene der in der 1 gezeigten Radaufhängung veranschaulichen; und
4 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der 1 ist in einer Ansicht von oben eine Radaufhängung gezeigt, die in einer Fahrzeug-Vorderachse für gelenkte Vorderräder 1 eines zweispurigen Kraftfahrzeugs verbaut ist. Die Radaufhängung ist mit Bezug auf eine Fahrzeuglängsmittelachse auf der gegenüberliegenden Seite in der Vorderachse spiegelbildlich verbaut.
Wie aus der 1 hervorgeht, weist die Radaufhängung einen, ein Vorderrad 1 tragenden Radträger 3 auf. Dieser ist über einen aufgelösten Lenkerverband an einem, dem Fahrzeugaufbau 7 zugeordneten Hilfsrahmen angebunden. In der 1 weist der Lenkerverband insgesamt fünf Lenker auf, die in einer oberen Lenkerebene und in einer unteren Lenkerebene angeordnet sind. In der unteren Lenkerebene ist ein in der Fahrtrichtung FR vorderer Zweipunkt-Querlenker 9 und ein hinterer Zweipunkt-Längslenker 11 angeordnet. Die beiden unteren Lenker 9, 11 sind an radträgerseitigen Lagerstellen 13 am Radträger 3 und an aufbauseitigen Lagerstellen 15 am Hilfsrahmen angelenkt, der Bestandteil des Fahrzeugaufbaus 7 ist. In seiner oberen Lenkerebene weist der Lenkerverband die Lenker 17, 19 sowie eine mit einem Lenkgetriebe gekoppelte Spurstange 21 auf, die an einer radträgerseitigen Lagerstelle 13 am Radträger 3 angebunden ist. In der 1 ist das Vorderrad 1 ohne Lenkeinschlag gezeigt und in einem angedeuteten karosserieseitigen Radhaus 23 des Fahrzeugs positioniert.
Der Querlenker 9 erstreckt sich im Wesentlichen in der Fahrzeugquerrichtung y geradlinig zwischen dem Fahrzeugaufbau 7 und dem Radträger 3. Demgegenüber ist der Längslenker 11 nicht geradlinig, sondern vielmehr abgewinkelt oder sichelförmig ausgebildet und im Vergleich zum Querlenker 9 in der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet.
Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist der Zweipunkt-Querlenker 9 mit einem als Schubfeld ausgebildeten großflächigen Zusatzelement 25 ausgeführt. Das Zusatzelement 25 bewirkt, wie später anhand der 2 und 3 beschrieben ist, im Crashfall eine Blockbildung, bei der die beiden Lenker 9, 11 und das zwischengeschaltete Zusatzelement 25 in der Fahrzeuglängsrichtung x kraftübertragend miteinander verbunden sind.
Wie aus der 1 weiter hervorgeht, erstreckt sich das Zusatzelement 25 bauraumgünstig innerhalb eines zwischen den beiden Lenkern 9, 11 aufgespannten Freiraums sowie in der unteren Lenkerebene. Im dargestellten normalen Fahrbetrieb ist das Zusatzelement 25 um einen Freigang f vom ersten Lenker 9 beabstandet, das heißt funktionslos geschaltet.
Das Zusatzelement 25 wird erst im Kollisionsfall aktiviert, wie es nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert ist, die die beiden unteren Quer- und Längslenker 9, 11 in einem stark vereinfachten Ersatzmodell zeigen: In der 2 ist eine Ausgangslage, das heißt ein normaler Fahrbetrieb, gezeigt, bei dem der Radträger 3 nicht eingeschlagen ist. Demzufolge ist das am Querlenker 9 ausgebildete Zusatzelement 25 über den Freigang f vom Querlenker 9 beabstandet. Bei einem Frontalcrash mit geringer seitlicher Überdeckung wirken die Aufprallkräfte F auf den Radträger 3. Dadurch wird der Radträger 3 nach hinten verlagert und es erfolgt eine Schwenkbewegung S des crashzugewandten Querträgers 9 bei gleichzeitiger Deformation des crashabgewandten Längslenkers 11.
Aufgrund der Schwenkbewegung S des Querlenkers 9 sowie der Deformation des Längslenkers 11 bewegen sich die beiden unteren Lenker 9, 11 unter Aufbrauch des Freigangs f aufeinander zu bis das Zusatzelement 25 in Anschlag mit dem Querlenker 9 kommt. Dies verursacht eine Blockbildung, bei der die beiden Lenker 9, 11 und das Zusatzelement 25 in der Fahrzeuglängsrichtung x kraftübertragend miteinander verbunden sind. Diese Blockbildung wirkt einer weiteren Schwenkbewegung S des Querlenkers 9 sowie einer weiteren Deformation des Längslenkers 11 entgegen. Dadurch ist eine weitere Verlagerung der Vorderradfelge nach hinten verhindert oder verzögert.
Die aufbauseitige Lagerstelle 15 des Querlenkers 9 ist gemäß der 3 so ausgelegt, dass sie nach erfolgter Blockbildung im weiteren Crashverlauf reißt. Dadurch wird der Querlenker 9 vom Fahrzeugaufbau 7 entkoppelt und zusammen mit dem Längslenker 11 und dem Radträger 3 um die aufbauseitige Lagerstelle 15 des Längslenkers 11 geschwenkt. Diese Schwenkbewegung S' erfolgt unter gleichzeitiger Querverlagerung des Vorderrads 1 nach fahrzeugaußen.
In der 2 weist das Zusatzelement 25 und der Querlenker 9 einander zugewandte Kontaktflächen 27 auf, die im normalen Fahrbetrieb über den Freigang f voneinander beabstandet sind. Gemäß der 4 sind die einander zugewandten Kontaktflächen 27 des Querlenkers 9 und des Zusatzelementes 25 mit einer Zackenkontur 28 ausgebildet, die jeweils zueinander komplementär strukturiert sind. Auf diese Weise ergibt sich im Crashfall zwischen den Kontaktflächen 27 ein Formschluss, mit dem der Eingriff zwischen dem Zusatzelement 25 und dem Querlenker 9 gesteigert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013016767 A1 [0003]

Claims

Radaufhängung für eine Fahrzeugachse, insbesondere eine Vorderachse, eines zweispurigen Fahrzeugs, mit einem ein Fahrzeugrad (1) tragenden Radträger (3), der über einen Lenkerverband an einem Fahrzeugaufbau (7) angelenkt ist, welcher Lenkerverband zumindest zwei Lenker (9, 11) aufweist, die an radträgerseitigen Lagerstellen (13) am Radträger (3) und an aufbauseitigen Lagerstellen (15) am Fahrzeugaufbau (7) angelenkt sind, wobei bei einer Frontalkollision, insbesondere mit geringer seitlicher Überdeckung, das Fahrzeugrad (1) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach hinten verlagerbar ist, und zwar unter einer Schwenkbewegung (S) des crashzugewandten ersten Lenkers (9) sowie unter Deformation des crashabgewandten zweiten Lenkers (11) dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Lenker (9) und dem zweiten Lenker (11) zumindest ein Zusatzelement (25) angeordnet ist, das im Crashfall eine Blockbildung bewirkt, bei der die beiden Lenker (9, 11) und das Zusatzelement (25) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) kraftübertragend miteinander verbunden sind, und dass die Blockbildung der Schwenkbewegung (S) des crashzugewandten ersten Lenkers (9) und der Deformation des crashabgewandten zweiten Lenkers (11) entgegenwirkt.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzelement (25) am ersten Lenker (9) und/oder am zweiten Lenker (11) und/oder an einem angrenzenden Fahrwerksteil oder fahrzeugfesten Bauteil angebunden ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im normalen Fahrbetrieb das Zusatzelement (25) funktionslos ist, das heißt keine kraftübertragende Verbindung zwischen den ersten und zweiten Lenkern (9, 11) ermöglicht, und/oder dass im normalen Fahrbetrieb das Zusatzelement (25) um einen Freigang (f) vom ersten und/oder zweiten Lenker (9, 11) beabstandet ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzelement (25) materialeinheitlicher und/oder einstückiger Bestandteil des ersten oder zweiten Lenkers (9, 11) ist, und/oder dass das Zusatzelement (25) aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundkunststoff angefertigt ist, das am ersten oder zweiten Lenker (9, 11) angespritzt ist.
Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radträgerseitige Lagerstelle (13) oder die aufbauseitige Lagerstelle (15) des crashzugewandten ersten Lenkers (9) so ausgelegt ist, dass sie nach der Blockbildung im weiteren Crashverlauf reißt, wodurch der Radträger (3) zusammen mit dem crashabgewandten zweiten Lenker (11) eine weitere Schwenkbewegung (S') um die aufbauseitige Lagerstelle (15) des crashabgewandten zweiten Lenkers (11) ausführt, und zwar unter Querverlagerung des Fahrzeugrads (1) nach fahrzeugaußen.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzelement (25) und der erste Lenker (9) oder der zweite Lenker (11) einander zugewandte Kontaktflächen (27) aufweisen, die im normalen Fahrbetrieb um den Freigang (f) voneinander beabstandet sind, und im Crashfall zueinander in Anlageverbindung sind, und dass die einander zugewandten Kontaktflächen (27) Formschlusskonturen (28) aufweisen, die den Eingriff zwischen dem Zusatzelement (25) und dem ersten/zweiten Lenker (9, 11) steigern.
Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lenker (9) und der zweite Lenker (11) Zweipunktlenker sind.
Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lenker (9) und der zweite Lenker (11) in einer unteren Lenkerebene des Lenkerverbands angeordnet sind, und dass der erste Lenker (9) als ein im Wesentlichen in der Fahrzeugquerrichtung (y) ausgerichteter, geradliniger Querlenker und der zweite Lenker (11) als ein sichelförmiger Längslenker eingesetzt ist, der im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x) ausgerichtet ist.
Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lenker (9) und der zweite Lenker (11) in einer oberen Lenkerebene des Lenkerverbands angeordnet sind, und dass sich der erste Lenker (9) in Fahrtrichtung (FR) vor dem zweiten Lenker (11) befindet, und diese Anordnung alleinig oder zusätzlich zu einer Blockbildung in der unteren Lenkerebene umgesetzt ist.
Radaufhängung nach Ansprüche 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Lenker (11) zusätzlich hinter der Radmitte befindet.