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Die
Erfindung betrifft eine Radaufhängung für einen
Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Radträger zum
Lagern eines Rads und einem Radsturzsystem, mittels welchem eine
Neigung des Rads in Bezug auf eine in Kraftwagenlängsrichtung
liegende Schwenkachse über
ein mit einer Antriebsenergie betätigbares Stellglied einstellbar
ist.
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Derartige
Radaufhängungen
für Kraftwägen, umfassend
Radsturzsysteme, sind bereits aus dem Stand der Technik in vielfacher
Ausgestaltung bekannt. Für
eine Radaufhängung,
insbesondere eine unabhängige
Radaufhängung
mit einem Radträger zum
Lagern eines Rads, ist in der Druckschrift
EP 0 979 769 A2 eine aktive
Einstellung einer Neigung des Rads vorgeschlagen, bei der zwischen
dem Radträger
und einer karosserieseitigen Radführung ein Zwischenträger angeordnet
ist, welcher an der karosserieseitigen Radführung angelenkt ist und den
Radträger über eine
in Fahrzeugslängsrichtung
verlaufende Schwenkachse trägt.
Die bei herkömmlichen
Radsturzsystemen zum Betätigen
der Stellglieder benötigte
hydraulische oder elektrische Antriebsenergie wird üblicherweise über einen
zentralen Generator oder Wandler – zum Beispiel Fahrzeugmotor – bereitgestellt.
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Als
nachteilig an den bekannten Radaufhängungen mit Radsturzsystemen
ist dabei der Umstand anzusehen, dass die für das Neigen der Räder benötigte Antriebsenergie
aufwendig gespeichert und zu den betreffenden Rädern zugeführt werden muss.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Radaufhängung der
eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die zum Neigen benötigte Antriebsenergie
einfacher bereitzustellen ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Radaufhängung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine
erfindungsgemäße Radaufhängung für einen
Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, umfasst einen
Radträger
zum Lagern eines Rads und ein Radsturzsystem, mittels welchem eine
Neigung des Rads in Bezug auf eine in Kraftwagenlängsrichtung
liegende Schwenkachse über
ein mit einer Antriebsenergie betätigbares Stellglied einstellbar
ist. Ein wesentlicher Erfindungsgedanke besteht darin, dass eine
Wandlereinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher eine Rotationsenergie
eines Rotors eines zum Antreiben des Rads ausgebildeten Radnabenantriebsmotors
oder eine Rotationsenergie des Rads in die Antriebsenergie des Stellglieds umwandelbar
und zum Betätigen
des Stellglieds verwendbar ist.
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Der
der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht mit anderen Worten
darin, die Radaufhängung
so auszugestalten, dass dem Stellglied eine über eine Rotationsenergie des
Rotors des Radnabenantriebsmotors oder eine Rotationsenergie des Rads
antreibbare Wandlereinrichtung zugeordnet ist, mittels welcher das
Stellglied zum Einstellen der Neigung des Rads betätigbar ist.
In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Radaufhängung erreicht,
dass eine Rotationsenergie des Rotors des Radnabenantriebsmotors
oder eine Rotationsenergie des Rads zum Antreiben des Radsturzsystems verwendet
wird, wodurch eine zentrale Erzeugung und Speicherung der für das Neigen
benötigten
Antriebsenergie sowie deren Zuführung
zu den betreffenden Rädern
entfällt.
Weil aufwändige
Zuführungen
für die
zum Einstellung der Neigung des Rads benötigte Antriebsenergie entfallen,
wird dadurch eine konstruktiv einfache, zuverlässige und bauraumsparende Radaufhängung erzielt.
Im Vergleich zu herkömmlichen
Zentralsystemen mit üblichen Pumpen-
bzw. Generatorleistungen wird zudem durch die Nutzung der Rotationsenergie
für die
Sturzverstellung kein Energiespeicher benötigt.
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Die
Wandlereinrichtung weist bevorzugt eine Abgriffeinheit, insbesondere
ein Zahnrad, auf, mittels welcher die Rotationsenergie abzugreifen
ist. Insbesondere durch ein Zahnrad kann die Rotationsenergie besonders
zuverlässig
abgegriffen werden, so dass insgesamt ein sehr hoher Wirkungsgrad
beim Einstellen der Neigung des Rads auf konstruktiv einfache Weise
erreicht wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der Rotor des Radnabenantriebsmotors zum Antreiben des Rades mit
dem Rad antriebsgekoppelt und insbesondere permanent mit dem Rad
antriebsgekoppelt. Der Rotor kann aber auch über eine Kopplungseinheit mit dem
Rad gekoppelt oder – wenn
keine Antriebsleitung am Rad erforderlich ist – vom Rad entkoppelt werden.
Somit kann sich der Rotor auch bei stillstehendem Rad drehen und
umgekehrt. Es können auch
mehrere Radnabenantriebsmotoren vorgesehen sein, die unabhängig voneinander
mit dem Rad antriebsgekoppelt oder vom Rad entkoppelt werden können.
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Der
Radträger
und das Radsturzsystem sind vorzugsweise über einen Nabenträger an dem
Kraftwagen gehalten, wobei der Radträger an dem Nabenträger bevorzugt über ein
Sturzgelenk schwenkbar gelagert ist, wodurch eine einfache Einstellbarkeit
der Neigung ermöglicht
wird.
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In
bevorzugter Weise umfasst die Wandlereinrichtung eine mit dem Stellglied
gekoppelte Getriebeeinheit. Durch die Getriebeeinheit wird eine
Anpassung der für
das Stellglied benötigten
Drehzahl erzielt, so dass das Neigen des Rads an die jeweilige Fahrsituation
anpassbar ist.
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In
einer weiteren günstigen
und vorteilhaften Ausführung
ist eine Kupplung vorgesehen, mittels welcher das Stellglied mit
der Abgriffeinheit koppelbar und/oder von dieser entkoppelbar ist.
Somit wird jederzeit ein einfaches Bereitstellen beziehungsweise
Abschalten der Antriebsenergie gewährleistet.
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Mittels
des Radsturzsystems ist bevorzugt eine positive und/oder negative
Neigung des Rads einstellbar. Dadurch kann beispielsweise das geneigte
Rad jederzeit in seine Normalstellung gebracht werden. Zudem ist
eine optimale Anpassbarkeit der Neigung an unterschiedlichste Fahrsituationen
ermöglicht.
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Das
Radsturzsystem ist in weiterer Ausgestaltung in einem Innenbereich
des Rads angeordnet. Durch diese Anordnung ist eine besonders bauraumsparende
Radaufhängung
geschaffen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche und funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Radaufhängung mit einem Radsturzsystem
gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
und
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2 eine
schematische Schnittansicht der in 1 gezeigten
Radaufhängung,
wobei eine Neigung eines Rads mittels des Radsturzsystems eingestellt
ist.
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Eine
in 1 wiedergegebene Radaufhängung 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist zum Lagern eines Rads 12 eines nicht dargestellten
Personenkraftwagens ausgebildet. Die Radaufhängung 10 umfasst einen
Nabenträger 14,
einen Radträger 16 sowie
ein Radsturzsystem 18. Dabei ist die Radaufhängung 10 an
dem Personenkraftwagen mittels zweier Lager 20 und 24 gehalten:
Sie weist einen von dem Nabenträger 14 abstehenden
oberen Querlenker 22 sowie einen sich ebenfalls von dem
Nabenträger 14 erstreckenden
unteren Querlenker 26 auf, die seitens des Personenkraftwagens
an den Lagern 20 und 24 gelagert sind. In diesem
Ausführungsbeispiel umfasst
die Radaufhängung 10 mit
anderen Worten eine an sich bekannte Doppelquerlenkeraufhängung, bei
der zwei übereinander
liegende Querlenker 22, 26 über je ein Lager 20, 24 mit
einem Achsschenkel (nicht dargestellt) des Personenkraftwagens verbunden
sind. Wie in 1 zu erkennen ist, sind die
Querlenker 22, 26 in diesem Ausführungsbeispiel
als Stablenker ausgebildet. Möglich
ist aber auch eine dreieckförmige
Ausgestaltung der Querlenker 22, 26.
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Vorliegend
richtet sich das Interesse auf das Radsturzsystem 18, das
zum aktiven Neigen des Rads 12 innerhalb eines Innenbereichs 30 des
Rads 12 angeordnet ist. Hierzu weist der Nabenträger 14 ein
Sturzgelenk 28 auf, an dem der Radträger 16 schwenkbar
gelagert ist, so dass eine Neigung des Rads 12 in Bezug
auf eine in Kraftwagenlängsrichtung
liegende, durch das Sturzgelenk 28 definierte Schwenkachse
S eingestellt werden kann. Das Radsturzsystem 18 umfasst
ein Stellglied 32, eine integrierte Kupplung/Getriebeeinheit 34,
sowie eine Abgriffeinheit 36, wobei die Kupplung/Getriebeeinheit 34 und
die Abgriffeinheit 36 gemeinsam als eine Wandlereinrichtung 52 betrachtet
werden. Das Stellglied 32 umfasst im vorliegenden Beispiel
einen mit dem Nabenträger 14 über ein
Lager 38 gekoppelten Bolzen 42, der an einem dem
Lager 38 gegenüberliegenden
Ende über
ein Gelenk 44 mit einem Gewindeelement 46 schwenkbar
verbunden ist. Das Gewindeelement 46 ist dabei drehbar
innerhalb eines Mutterelements 40 des Stellglieds 32 angeordnet. Somit
wandelt das Stellglied 32 eine drehende Bewegung des Mutterelements 40 in
eine lineare Bewegung des Gewindeelements 46 und damit
des Bolzens 42 um: Sowohl das Gewindeelement 46 als auch
das Mutterelement 40 weisen dabei miteinander korrespondierende
Gewinde auf.
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Ferner
umfasst die Kupplung/Getriebeeinheit 34 eine Kupplung,
die die Aufgabe hat, das Stellglied 32 wahlweise mit der
Abgriffeinheit 36 zu koppeln beziehungsweise von dieser
zu entkoppeln, sowie ein Getriebe, das zum Anpassen einer Drehzahl des
Stellglieds 32 ausgebildet ist.
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Zum
Antreiben des Rads 12 wird in dem Ausführungsbeispiel ein Radnabenantriebsmotor 54 verwendet,
der einen Rotor 48 sowie einen Stator 50 umfasst.
Der Rotor 48 ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel mit dem Rad 12 drehfest
gekoppelt, so dass durch Drehen des Rotors 48 das Rad 12 angetrieben
wird. Hingegen ist der Stator 50 drehfest mit dem Radträger 16 verbunden.
In Abwandlung hierzu wäre
es auch denkbar, eine Kopplungseinheit vorzusehen, die den Rotor 48 mit
dem Rad 12 antriebswirksam koppeln und auch vom Rad entkoppeln kann,
so dass sich Rotor 48 und Rad 12 im entkoppelten
Zustand unabhängig
voneinander drehen können.
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Die
Abgriffeinheit 36, welche in dem vorliegenden Beispiel
als Zahnrad ausgebildet ist, ist beispielsgemäß derart ausgestaltet, dass
sie mit dem Rotor 48 des Radnabenantriebsmotors in Wirkverbindung
steht und um eine Drehachse D gedreht wird, während sich das Rad 12 bewegt.
Dadurch wird eine Rotationsenergie des Rotors 48 des Radnabenantriebsmotors 54 oder
eine Rotationsenergie des Rads 12 von der Abgriffeinheit 36 abgegriffen" und ein Drehmoment über die
Wandlereinrichtung 52 auf das Stellglied 32 ausgeübt: Ist
ein Neigen des Rads 12 aufgefordert, so wird die Abgriffeinheit 36 über die Kupplung
und das Getriebe mit dem Mutterelement 40 des Stellglieds 32 gekoppelt,
so dass die Drehbewegung des Mutterelements 40 in eine
lineare Bewegung des Bolzens 42 umgewandelt und das Neigen des
Rads 12 durchgeführt
wird. Offensichtlich ist das Getriebe der Kupplung/Getriebeeinheit 34 so
ausgestaltet, dass es eine Richtungsumkehrfunktion aufweist, wodurch
das Stellglied 32 in beiden Richtungen verstellt und das
Rad 12 in seine Normalstellung gebracht werden können.
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2 gibt
die Radaufhängung 10 gemäß 1 wieder,
wobei eine Neigung des Rads 12 durch das Radsturzsystem 18 eingestellt
ist. Zu erkennen ist, dass der Bolzen 42 des Stellglieds 32 und
ein Teil des Gewindeelements 46 aus dem Mutterelement 40 herausragen,
wobei der Bolzen 42 aufgrund der schwenkbaren Lagerung
an dem Gelenk 44 nunmehr gewinkelt zu dem Mutterelement 40 angeordnet
ist. Durch das Herausragen des Bolzens 42 aus dem Mutterelement 40 wird
das über
den Radträger 16 an dem
Sturzgelenk 28 schwenkbar angeordnete Rad 12 geneigt.
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Im
Lichte obiger Ausführungen
ist zum Neigen des Rads 12 kein zusätzlicher elektrischer Antrieb
notwendig, da die Rotationsenergie des Rotors 48 des Radnabenantriebsmotors 54 oder
eine Rotationsenergie des Rads 12 in eine Antriebsenergie
des Stellglieds 32 umwandelbar ist und zum Neigen des Rads 12 verwendet
werden kann. An dieser Stelle sei angemerkt, dass ein Abgreifen
der Rotationsenergie ebenfalls unmittelbar an dem Rad 12 möglich ist, wenn
beispielsweise kein Radnabenantriebsmotor zum Antreiben des Rads 12 vorgesehen
ist.
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Wie
oben ausgeführt
nutzt das Radsturzsystem 18 in vorteilhafter Weise die
Leistung der fahrzeugkonzeptbedingt vorhandenen Radnabenantriebsmotoren
in Verbindung mit der integrierten Kupplung/Getriebeeinheit 34 und
dem Stellglied 32, sowie der Abgriffeinheit 36 zur
direkten, im Kraftwagen dezentralen Versorgung des Radsturzsystems 18 mit
Antriebsenergie. Als Alternativen zu dem oben dargestellten Stellglied 32 können auch
hydraulische beziehungsweise pneumatische Systeme, bei denen das
Neigen durch Verschiebung eines hydraulischen Volumens erzielt wird,
vorteilhaft eingesetzt werden.