DE102018005047A1

DE102018005047A1 - Radaufhängung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018005047A1
Application number: DE102018005047.6A
Authority: DE
Inventors: Aditya Bangera; Christian Mosler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Vorderachse des Fahrzeugs mit einem Achsschenkel (12), an welchem ein Rad (14) drehbar gelagert ist, mit einem oberen Tragarm (18) und einem unteren Tragarm (16), die zusammen den Achsschenkel (12) um eine im Wesentlichen vertikale Lenkachse (20) drehbar lagern, mit einem Federbein (22), das einerseits an einem Fahrzeugaufbau abgestützt ist und andererseits mit dem oberen Tragarm (18) verbunden ist, mit einem Querlenker (24), der an dem Fahrzeugaufbau drehbar gehalten ist und der an einem dem Fahrzeugaufbau abgewandten Ende mit dem unteren Tragarm (16) gelenkig verbunden ist, mit einer Lenkstange (44), die gelenkig mit dem Achsschenkel (12) verbunden ist.Um ein die Neigung zum Untersteuern einstellbar zu machen wird vorgeschlagen, dass der untere Tragarm (16) über mindestens ein Elastomer-Lager (32) mit dem oberen Tragarm (18) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Vorderachse dieses Fahrzeugs.
Gegenüber herkömmlich durch Verbrennungsmotoren angetriebenen Fahrzeugen ist bei Elektrofahrzeugen die Gewichtsverteilung häufig anders, da meist die besonders schwere Batterie im Heck des Fahrzeugs angebracht wird. Dies führt zu einem anderen Fahrverhalten, insbesondere wird dadurch die Neigung zum Übersteuern des Fahrzeugs erhöht. Übersteuernde Fahrzeuge sind allerdings schwer zu beherrschen, so dass dadurch die Fahrsicherheit beeinträchtigt ist.
Radaufhängungen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2015 206 446 A1 bekannt sind, weisen üblicherweise einen Achsschenkel auf, an welchem ein Rad drehbar gelagert ist, einen Tragarm, der den Achsschenkel um eine im wesentlichen vertikale Längsachse drehbar lagert. Dieser Tragarm kann auch in einen oberen Tragarm und einen unteren Tragarm unterteilt sein. Des Weiteren ist üblicherweise ein Federbein vorgesehen, das einerseits an einem Fahrzeugaufbau abgestützt ist und andererseits mit dem oberen Tragarm verbunden ist. Üblicherweise ist auch ein Querlenker vorgesehen, der an dem Fahrzeugaufbau drehbar gehalten ist und der an einem dem Fahrzeugaufbau abgewandten Ende mit dem unteren Tragarm gelenkig verbunden ist. Schließlich ist noch eine Längsstange vorgesehen, die gelenkig mit dem Achsschenkel verbunden ist. Bei der Radaufhängung gemäß der DE 10 2015 026 446 A1 verläuft die Lenkachse etwa mittig im Rad, so dass antriebsbedingte Lenkkräfte verringert werden können. Eine gezielte Erhöhung des untersteuernden Fahrverhaltens, ist aus dieser Druckschrift allerdings nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform einer Radaufhängung bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine erhöhte Fahrsicherheit, beispielsweise durch Verstärkung des untersteuernden Verhaltens, auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung basiert auf der Grundidee, die Radaufhängung quernachgiebig auszugestalten, so dass bei anliegenden Seitenkräften, beispielsweise bei Kurvenfahrten, das kurvenäußere Rad sich nach außen neigt, das heißt, einen positiven Sturz erhält, was an der Vorderachse üblicherweise zu einem Untersteuern führt. Um dies zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der untere Tragarm über ein Elastomer-Lager mit dem oberen Tragarm verbunden ist. Durch die Verbindung des unteren Tragarms mit dem oberen Tragarm über ein Elastomer-Lager kann sehr gezielt die Steifigkeit des Verbunds aus unterem Tragarm und oberem Tragarm eingestellt werden. Dies ermöglicht eine gezielte und angepasste Erhöhung der Quernachgiebigkeit der Radaufhängung, so dass die seitenkraftabhängige Neigung zum Untersteuern eingestellt werden kann. Dadurch kann auch bei einem Elektrofahrzeug, welches eine ungünstige Gewichtsverteilung aufweist, dennoch ein sicheres Fahrwerk, das zum Untersteuern neigt, verwirklicht werden.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen heißt im Wesentlichen vertikal, dass in der vorgesehenen Einbaulage eine Abweichung von der Vertikalen von ± 20°, vorzugsweise von ± 10° erlaubt ist.
Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Achsschenkel über ein oberes Festlager-Kugelgelenk mit dem oberen Tragrahmen verbunden ist, und dass der Achsschenkel über ein unteres Festlager-Kugelgelenk mit dem unteren Tragrahmen verbunden ist. Üblicherweise ist nur das Gelenk zwischen dem Achsschenkel und dem oberen Tragarm ein Festlager-Kugelgelenk, während das Gelenk zwischen dem Achsschenkel und dem unteren Tragarm üblicherweise nur ein Losgelenk ist. Durch die Verwendung von Festlager-Kugelgelenken an beiden Gelenkstellen kann die Steifigkeit des unteren Tragarms reduziert werden, so dass dadurch eine zusätzliche Quernachgiebigkeit der Radaufhängung erreicht werden kann.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass ein Gelenkpunkt der Gelenkstange an dem Achsschenkel oberhalb des Querlenkers liegt, vorzugsweise ungefähr auf Höhe einer Rotationsachse des Rades. Dadurch kann zusätzlich ein sicheres Untersteuern erreicht werden. Wenn nun bei Kurvenfahrten Seitenkräfte auf das Rad ausgeübt werden und sich das Rad nach außen neigt (positiver Sturz), wird durch diese Lage des Gelenkpunktes der Lenkstange an dem Achsschenkel der Radeinschlag verringert, so dass das Auto einen geringeren Kurvenradius fährt, was üblicherweise als Untersteuern bezeichnet wird.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass der untere Tragarm quernachgiebig ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch eine gezielte Formgebung erreicht werden, welche in der Art einer Feder eine erhöhte Querelastizität ermöglicht. Darüber hinaus kann durch Reduzierung der Materialstärke die Quernachgiebigkeit erhöht werden. Alternativ kann auch durch eine geeignete Materialwahl für den unteren Tragarm eine erhöhte Quernachgiebigkeit erreicht werden. Des Weiteren kann durch Reduzierung einer Dicke des unteren Tragarms in Querrichtung die Querelastizität des unteren Tragarms erhöht werden.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Quernachgiebigkeit der Radaufhängung derart eingestellt ist, dass gegenüber einer Ruhelage sich eine Sturzänderung von 1° bis 3° einstellt, wenn eine Seitenkraft, die über die Radaufhängung übertragen wird, gleich einer Radaufstandskraft ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Sturzänderung die gewünschte Erhöhung des untersteuernden Fahrverhaltens bewirkt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:

1 eine perspektivische Ansicht auf eine Radaufhängung samt Rad von schräg hinten,
2 eine Frontalansicht auf eine Radaufhängung samt Rad,
3 eine perspektivische Ansicht von schräg vorne, ohne Rad.

Eine in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform einer Radaufhängung 10 für eine Fahrzeugvorderachse umfasst einen Achsschenkel 12, an welchem ein Rad 14 drehbar gehalten ist. Darüber hinaus umfasst die Radaufhängung einen unteren Tragarm 16 und einen oberen Tragarm 18, in welchem der Achsschenkel 12 um eine Lenkachse 20 drehbar gelagert ist, so dass das an dem Achsschenkel 12 gelagerte Rad 14 gelenkt werden kann. Über den oberen Tragarm 18 ist die Radaufhängung mit einem Federbein 22 elastisch mit einem Fahrzeugaufbau (nicht dargestellt) verbunden. Schließlich ist noch ein Querlenker 24 vorgesehen, welcher drehbar an dem Fahrzeugaufbau gehalten ist und an einem anderem, dem Fahrzeugaufbau abgewandten Ende, gelenkig mit dem unteren Tragarm 16 verbunden ist. Der Querlenker 24 und das Federbein 22 führen im Wesentlichen eine aus dem unteren Tragarm 16, dem oberen Tragarm 18 und dem Achsschenkel 12 gebildete Einheit entlang eines Federwegs und richten diese Einheit gegenüber dem Fahrzeugaufbau aus.
Wenn auf das Rad 14, beispielsweise beim Kurvenfahren, eine Seitenkraft 26 über die Straße auf das Fahrzeug übertragen wird, wird diese Seitenkraft im Wesentlichen durch den Querlenker 24 aufgenommen, welcher eine entsprechende Gegenkraft 28 auf den unteren Tragarm 16 und somit auf den Achsschenkel 12 überträgt. Wie beispielsweise in 2 erkennbar ist, wird dadurch ein Drehmoment auf das Rad 14 ausgeübt, welches das Rad 14 um eine horizontale, in Fahrtrichtung liegende Achse rotieren lässt, wie beispielsweise durch den Pfeil 30 angedeutet. Durch die grundsätzliche Flexibilität der Radaufhängung neigt sich somit das Rad 14 nach außen und erzeugt somit einen positiven Sturz, welcher wiederum zu einem Untersteuern des Fahrzeugs führt.
Um die Neigung zum Untersteuern durch Seitenkräfte der Radaufhängung zu erhöhen, ist vorgesehen, dass der untere Tragarm 16 und der obere Tragarm 18 über Elastomer-Lager 32 miteinander verbunden sind. Diese Elastomer-Lager 32 können eine einstellbare Steifigkeit aufweisen, so dass durch die Elastomer-Lager 32 eine gezielte Flexibilität, insbesondere Quernachgiebigkeit, der Radaufhängung 10 erreicht werden kann.
Damit sich das Rad 14 neigen kann, muss zum einen das Federbein 22 elastisch nach innen oder außen gebogen werden. Der Achsschenkel 12 samt unterem Tragarm 16 und oberem Tragarm 18 könnte sich theoretisch um das Gelenk, über welches es am Querlenker 24 gelagert ist, neigen. Allerdings würden dadurch ein oberes Ende 34 des unteren Tragarms 16 und ein unteres Endes 36 des Federbeins 22 gegenläufig rotieren, so dass durch die Verbindung des unteren Tragarms 16 über den oberen Tragarm 18 mit dem Federbein 22 eine Versteifung erfolgt. Dadurch, dass allerdings nun die Verbindung zwischen dem unteren Tragarm 16 und dem oberen Tragarm 18 über Elastomer-Lager 32 erfolgt, kann diese Versteifung gezielt abgeschwächt werden und somit die Nachgiebigkeit der Radaufhängung 10 erhöht werden.
Der Achsschenkel 12 ist über ein oberes Festlager-Kugelgelenk 38 mit dem oberen Tragarm 18 gelenkig verbunden und über ein unteres Festlager-Kugelgelenk 40 mit dem unteren Tragarm 16 verbunden. Dadurch, dass sowohl das obere Kugelgelenk 38 und das untere Kugelgelenk 40 Festlager-Kugelgelenke sind, kann zusätzlich die Steifigkeit des unteren Tragarms 16 reduziert werden, um die Quernachgiebigkeit der Radaufhängung 10 weiter zu erhöhen.
Der Querlenker 24 ist ebenfalls über ein Festlager-Kugelgelenk 42 mit dem unteren Tragarm 16 gelenkig verbunden.
Schließlich weist die Radaufhängung eine Lenkstange 44 auf, welche an einer Gelenkstelle 46 gelenkig mit dem Achsschenkel 12 verbunden ist. Die Gelenkstelle 46 zwischen der Lenkstange 44 und dem Achsschenkel 12 ist beabstandet zu der Lenkachse 20 angeordnet, so dass über die Lenkstange 44 der Achsschenkel 12 um die Lenkachse 20 gedreht werden kann.
Die Gelenkstelle 46 ist dabei etwa auf der Höhe einer Rotationsachse oder Antriebswelle 48 des Rades 14. Dadurch bewirkt die seitenkraftbedingte Neigung des Rades 14 und des Achsschenkels 12 ein Zurücklenken, da der Achsschenkel 12 um das Kugelgelenk 42 am Querlenker 24 kippt und somit durch die Neigung aufgrund der Seitenkräfte zusätzlich eine Lenkbewegung erreicht wird.
Durch all diese Maßnahmen wird erreicht, dass die Radaufhängung eine gezielt einstellbare seitenkraftbedingte Neigung zum Untersteuern aufweist. Dies ermöglicht es insgesamt auch bei einem hecklastigen Elektrofahrzeug ein untersteuerndes Fahrverhalten zu erzielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015206446 A1 [0003]
DE 102015026446 A1 [0003]

Claims

Radaufhängung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Vorderachse des Fahrzeugs, - mit einem Achsschenkel (12), an welchem ein Rad (14) drehbar gelagert ist, - mit einem oberen Tragarm (18) und einem unteren Tragarm (16), die zusammen den Achsschenkel (12) um eine im Wesentlichen vertikale Lenkachse (20) drehbar lagern, - mit einem Federbein (22), das einerseits an einem Fahrzeugaufbau abgestützt ist und andererseits mit dem oberen Tragarm (18) verbunden ist, - mit einem Querlenker (24), der an dem Fahrzeugaufbau drehbar gehalten ist und der an einem dem Fahrzeugaufbau abgewandten Ende mit dem unteren Tragarm (16) gelenkig verbunden ist, - mit einer Lenkstange (44), die gelenkig mit dem Achsschenkel (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der untere Tragarm (16) über mindestens ein Elastomer-Lager (32) mit dem oberen Tragarm (18) verbunden ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - dass der Achsschenkel (12) über ein oberes Festlager-Kugelgelenk (38) mit dem oberen Tragarm (18) verbunden ist, und - dass der Achsschenkel (12) über ein unteres Festlager-Kugelgelenk (40) mit dem unteren Tragarm (16) verbunden ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Gelenkpunkt (46) der Lenkstange (44) an dem Achsschenkel (12) oberhalb des Querlenkers (24) liegt, vorzugsweise ungefähr auf Höhe einer Rotationsachse (48) des Rades (14), und/oder - dass der untere Tragarm (16) quernachgiebig ausgebildet ist.