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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radführungslenker für eine Einzelradaufhängung eines Straßenfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens. Die Erfindung betrifft außerdem eine Einzelradaufhängung mit einem derartigen Radführungslenker sowie einen Fahrschemel mit zwei derartigen Einzelradaufhängungen.
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Ein Fahrschemel für ein Straßenfahrzeug umfasst üblicherweise einen Tragrahmen, der zur Befestigung des Fahrschemels an einer Karosserie des Fahrzeugs dient. Am Tragrahmen ist dann auf jeder Fahrzeugseite je eine Einzelradaufhängung gelenkig angeordnet. Die jeweilige Einzelradaufhängung umfasst einen Radträger, der eine Nabe zur drehbaren Befestigung eines Fahrzeugrads und einer Bremsscheibe trägt, sowie einen Radführungslenker zum gelenkigen Verbinden des Radträgers mit dem Tragrahmen. Hierzu besitzt der jeweilige Radführungslenker einen ersten Endabschnitt, mit dem der Radführungslenker mit dem Radträger der Einzelradaufhängung gelenkig verbunden ist, sowie einen vom ersten Endabschnitt entfernten zweiten Endabschnitt, mit dem der Radführungslenker mit dem Tragrahmen des Fahrschemels gelenkig verbunden ist. Der Radführungslenker kann dazu genutzt werden, eine Federeinrichtung der Einzelradaufhängung abzustützen. Hierzu kann der jeweilige Radführungslenker zwischen seinen Endabschnitten an einer Oberseite einen Abstützabschnitt aufweisen, an dem besagte Federeinrichtung abgestützt ist. Die Federeinrichtung ist dann zweckmäßig außerdem an der Fahrzeugkarosserie abgestützt.
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Aus versicherungstechnischer Sicht besteht für Straßenfahrzeuge der Wunsch, im Falle einer Kollision mit einem Hindernis oder mit einem anderen Fahrzeug den Schaden am Fahrzeug möglichst klein zu halten. Des Weiteren besteht jedoch auch das Bedürfnis, im Falle einer Kollision den Schaden für den Fahrzeugführer leicht erkennbar zu machen, insbesondere derart, dass er nicht ignoriert werden kann. Im Bereich einer Einzelradaufhängung sind dabei Schadensfälle von erhöhter Bedeutung, die sich aufgrund einer impulsartigen Querkrafteinwirkung auf das Fahrzeugrad ergeben können. Bspw. kann das Fahrzeug mit dem Fahrzeugrad quer gegen einen Bordstein prallen. Ebenso kann ein anderes Fahrzeug seitlich im Bereich eines Fahrzeugrads mit dem Fahrzeug kollidieren. Im Falle einer derartigen Kollision wirken hohe Querkräfte am Fahrzeugrad, die über die Einzelradaufhängung auf den Tragrahmen übertragen werden, sodass die gesamte Kraftübertragungskette einer erhöhten Beschädigungsgefahr ausgesetzt ist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Fahrschemel, eine Einzelradaufhängung und einen Radführungslenker eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die im Falle einer Kollision mit Querkrafteinleitung zu einem reduzierten Schaden führt.
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Dieses Problem wird bei der vorliegenden Erfindung insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Radführungslenker so auszugestalten, dass er bei einer parallel zu seiner Längsrichtung wirkenden Druckkrafteinleitung in einer vorherbestimmten Richtung ausbeult oder ausknickt und sich dabei plastisch verformt. Der Radführungslenker nimmt dadurch im Falle einer Kollision Kräfte auf, wandelt diese in Verformungsarbeit und Wärme um und bewirkt dadurch eine Art Knautschzoneneffekt, Gleichzeitig verformt sich der Radführungslenker in einer vorbestimmten Richtung, die von anderen Komponenten der Einzelradaufhängung wegführt. Insbesondere knickt oder beult der Radführungslenker so aus, dass er sich im Bereich des Knicks bzw. der Beule nach unten, in Richtung Fahrbahn von anderen Komponenten des Fahrzeugs entfernt. Insbesondere können dadurch eine Beschädigung des Tragrahmens sowie eine Beschädigung der Federeinrichtung vermieden werden. Gleichzeitig führt die Deformation des Radführungslenkers dazu, dass der Radträger anschließend eine andere Raumlage einnimmt, wodurch für das daran angeordnete Fahrzeugrad eine für den Fahrzeugführer sofort erkennbare Schieflage entsteht, die von der ordnungsgemäßen Normallage signifikant abweicht.
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Erreicht wird dieses Deformationsverhalten beim Radführungslenker erfindungsgemäß dadurch, dass der Radführungslenker zwischen dem Abstützabschnitt und dem zweiten Endabschnitt eine Einschnürung im Querschnitt aufweist. Der Querschnitt ist dabei quer zur Längsrichtung des Radführungslenkers orientiert, wobei die Längsrichtung des Radführungslenkers durch die Abstandsrichtung zwischen den Endabschnitten definiert ist. Im Bereich der Einschnürung besitzt der Radführungslenker somit eine gezielte Strukturschwächegegenüber dazu benachbarten Längsabschnitten, die im Falle einer überhöhten Druckbelastung parallel zur Längsrichtung des Radführungslenkers den Ort definiert, in dem das Ausbeulen bzw. das Ausknicken des Radführungslenkers beginnt und dadurch die Richtung, in welcher der Radführungslenker ausbeult bzw. ausknickt, vorgibt.
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Sofern der Radführungslenker im eingebauten Zustand am Fahrzeug mit seiner Längsachse im Wesentlichen parallel zu einer Querachse des Fahrzeugs orientiert ist, handelt es sich beim Radführungslenker um einen Querlenker.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besitzt der Radführungslenker quer zu seiner Längsrichtung eine gekrümmte oder geknickte Kontur, derart, dass eine Gerade, die durch die Endabschnitte verläuft, zum Abstützabschnitt und zur Einschnürung nach oben beabstandet ist. Mit anderen Worten, eine gedachte Verbindungsgerade, welche die beiden Endabschnitte miteinander verbindet, verläuft oberhalb des Abstützabschnitts und der Einschnürung. Die geknickte Kontur des Radführungslenkers kann bspw. dadurch erreicht werden, dass der Radführungslenker zwischen dem Abstützabschnitt und dem zweiten Endabschnitt und vorzugsweise im Bereich der Einschnürung nach oben abgewinkelt ist. Zweckmäßig befindet sich der Radführungslenker im eingebauten Zustand an einer Unterseite der Einzelradaufhängung, ist also in einem unteren Bereich am Radträger und in einem unteren Bereich am Tragrahmen angelenkt. Insbesondere handelt es sich beim Radführungslenker dann um einen unteren Querlenker.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Radführungslenker zwischen dem Abstützabschnitt und dem ersten Endabschnitt nach oben abgewinkelt sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Radführungslenker einen Korpus aufweisen, der einen Unterbau und einen daran angebauten Oberbau aufweist. Der Unterbau besitzt zumindest im Bereich des Abstützabschnitts und der Einschnürung einen U-förmigen Querschnitt. Der Oberbau ist zumindest im Bereich des Abstützabschnitts und der Einschnürung plattenförmig ausgestaltet. Hierdurch verschließt der Oberbau die offene Seite des Querschnitts des Unterbaus, wodurch der Korpus im Bereich des Abstützabschnitts und der Einschnürung ein in der Umfangsrichtung umlaufend geschlossenes Hohlprofil bildet, das sich durch eine besonders hohe Steifigkeit auszeichnet. Zweckmäßig ist nun besagte Einschnürung ausschließlich am Oberbau ausgebildet, wodurch der Oberbau im Falle einer Druckbelastung eine definierte Einknickstelle bzw. Deformationsstelle besitzt. Zweckmäßig kann der Oberbau seitlich beiderseits über den Unterbau überstehen, wodurch auf beiden Seiten des Korpus eine Art Flansch entsteht. Die Einschnürung ist dann zweckmäßig in den seitlich überstehenden Bereichen, also im besagten Flansch ausgebildet.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Unterbau zwei beabstandet zueinander verlaufende Seitenwände aufweisen, die insbesondere vertikal orientiert sind. Ferner besitzt der Unterbau zumindest im Bereich des Abstützabschnitts und der Einschnürung eine Bodenwand, die sich im Wesentlichen horizontal erstreckt und die die beiden Seitenwände miteinander verbindet. Der Oberbau ist nun an einer von der Bodenwand entfernten Seite mit den Seitenwänden verbunden, sodass der Oberbau gegenüber der Bodenwand den U-Querschnitt des Unterbaus verschließt. Im Bereich der Endabschnitte kann der Korpus gabelförmig ausgestaltet sein, um Lagerstellen auszubilden, über welche der Radführungslenker am Radträger bzw. am Tragrahmen gelenkig angebracht werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Einzelradaufhängung umfasst einen Radträger und einen Radführungslenker der vorstehend beschriebenen Art, der insbesondere als Querlenker und vorzugsweise als unterer Querlenker ausgestaltet sein kann.
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Ein erfindungsgemäßer Fahrschemel umfasst einen Tragrahmen und zwei Einzelradaufhängungen der vorstehend beschriebenen Art.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine isometrische Ansicht eines Fahrschemels im Bereich einer Einzelradaufhängung,
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2 eine isometrische Ansicht eines Radführungslenkers der Einzelradaufhängung,
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3 eine stark vereinfachte Seitenansicht des Radführungslenkers.
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Entsprechend 1 umfasst ein Fahrschemel 1 eines im übrigen nicht gezeigten Straßenfahrzeugs, bei dem es sich bevorzugt um einen Personenkraftwagen handelt, einen Tragrahmen 2 sowie auf jeder Fahrzeugseite eine Einzelradaufhängung 3. Der Fahrschemel 1 ist im Beispiel einer Hinterachse des Fahrzeugs zugeordnet. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch auch auf eine Vorderachse übertragbar. Der Tragrahmen 2 dient zur Befestigung des Fahrschemels 1 an einer hier nicht gezeigten Karosserie des Fahrzeugs. Zu diesem Zweck weist der Tragrahmen 2 mehrere elastische Lagerstellen 4 auf. Im Ausschnitt der 1 sind nur zwei derartige Lagerstellen 4 erkennbar, die an einem Längsträger 5 des Tragrahmens 2 angeordnet sind. Der Tragrahmen 2 umfasst dabei auf jeder Fahrzeugseite einen solchen Längsträger 5, wobei die beiden Längsträger 5 über zwei Querträger 6 miteinander verbunden sind.
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Die Einzelradaufhängung 3 umfasst einen Radträger 7, der eine Nabe 8 aufweist, die zur drehbaren Lagerung einer Bremsscheibe 9 sowie eines hier nicht gezeigten Fahrzeugsrads dient. Der Radträger 7 ist im gezeigten Beispiel über mehrere Radführungslenker 10, 11, 12, 13 gelenkig mit dem Tragrahmen 2 bzw. mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden. Der erste Radführungslenker 10 ist als unterer, hinterer Querlenker ausgestaltet, sofern im Einbauzustand des Fahrschemels 1 eine Fahrtrichtung bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs dem in 1 mit 14 bezeichneten Pfeil entspricht. Auf die konkrete Ausgestaltung dieses ersten Radführungslenkers 10 wird nachfolgend mit Bezug auf 2 näher eingegangen. Jedenfalls ist der erste Radführungslenker 10 mit einem ersten Endabschnitt 15 mit dem Radträger 7 gelenkig verbunden und mit einem zweiten Endabschnitt 16 mit dem Tragrahmen 2, insbesondere mit dessen hinteren Querträger 6 gelenkig verbunden. Die beiden Endabschnitte 15, 16 sind bzgl. einer Längsrichtung 17 des Radführungslenkers 10, die im Beispiel quer zur Fahrtrichtung 14 verläuft, voneinander beabstandet.
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Der zweite Radführungslenker 11 bildet einen oberen Querlenker, der über einen ersten Endabschnitt 18 gelenkig mit dem Radträger 7 und über einen zweiten Endabschnitt 19 gelenkig mit dem Tragrahmen 2, hier mit dem Querträger 5 verbunden ist. Der dritte Radführungslenker 12 ist hier als Längslenker ausgestaltet, der mit einem ersten Endabschnitt 20 starr mit dem Radträger 7 verbunden ist und mit einem zweiten Endabschnitt 21 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Der vierte Radführungslenker 13 ist hier als unterer, vorderer Querlenker ausgestaltet, der mit einem ersten Endabschnitt 22 gelenkig mit dem Radträger 7 und mit einem zweiten Endabschnitt 23 gelenkig mit dem Tragrahmen 2 verbunden ist. Des Weiteren umfasst der Fahrschemel 1 einen Drehstabstabilisator 24, der auf geeignete Weise an seinen Enden auf jeder Fahrzeugseite in eine der Einzelradaufhängungen 3 eingebunden ist. Die jeweilige Einzelradaufhängung 3 umfasst ferner eine Dämpfereinrichtung 25, die als Hydraulikfeder oder als Gasfeder ausgestaltet sein kann. Ferner ist eine Federeinrichtung 26 vorgesehen, die als Schraubendruckfeder ausgestaltet sein kann. Die Dämpfereinrichtung 25 und die Federeinrichtung 26 stützen sich nach oben an der Fahrzeugkarosserie und nach unten am ersten Radführungslenker 10 ab.
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Entsprechend den 2 und 3 umfasst der erste Radführungslenker 10, der im folgenden zur Vereinfachung nur noch mit Radführungslenker 10 bezeichnet wird, zur Abstützung der Federeinrichtung 26 an seiner Oberseite 27 einen Abstützabschnitt 28, der zwischen den beiden Endabschnitten 15, 16 angeordnet ist. Zentral im Abstützabschnitt 28 ist ein Rohrstück 29 erkennbar, das zur Zentrierung der Federeinrichtung 26 genutzt werden kann. Für die Abstützung der Dämpfereinrichtung 25 ist zwischen dem ersten Endabschnitt 15 und dem Abstützabschnitt 28 eine entsprechende Anbindungsstelle 30 vorgesehen. Die Endabschnitte 15 sind zur gelenkigen Verbindung mit dem Radträger 7 bzw. mit dem Tragrahmen 2 mit gabelförmigen Anbindungsstellen 31, 32 ausgestattet.
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Quer zu seiner Längsachse 17 besitzt der Radführungslenker 10 einen Querschnitt, der zwischen dem Abstützabschnitt 28 und dem zweiten Endabschnitt 16 eine Einschnürung 33 aufweist. Ferner kann der Radführungslenker 10 gekrümmt oder geknickt sein. In 3 ist eine geknickte Variante dargestellt. Die Krümmung bzw. die Knickung des Radführungslenkers 10 ist dabei dergestalt, dass eine gedachte Gerade 34, die an der Oberseite 27 durch die Endabschnitte 15, 16 verläuft, zum Abstützabschnitt 28 und zur Einschnürung 33 beabstandet ist, und zwar nach oben. Die Gerade 34 verläuft also im Bereich der Einschnürung 33 und des Abstützabschnitts 28 oberhalb der Oberseite 27 des Radführungslenkers 10. Erreicht wird dies im Beispiel dadurch, dass der Radführungslenker 10 im Bereich der Einschnürung 33 geknickt ist. Gemäß der in 3 gezeigten Darstellung ist dabei der zwischen der Einschnürung 33 und dem zweiten Endabschnitt 16 liegende Bereich des Radführungslenkers 10 gegenüber dem zwischen dem ersten Endabschnitt 15 und der Einschnürung 33 liegenden Bereich nach oben abgewinkelt.
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Gemäß 2 besitzt der Radführungslenker 10 bei der hier vorgestellten, bevorzugten Ausführungsform einen Korpus 35, der aus einem Unterbau 36 und einem Oberbau 37 zusammengebaut ist. Der Unterbau 36 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Radführungslenkers 10 und besitzt zumindest im Bereich des Abstützabschnitts 28 und der Einschnürung 33 einen U-förmigen Querschnitt senkrecht zur Längsachse 17. Der Oberbau 37 erstreckt sich ebenfalls über die gesamte axiale Länge des Lenkers 10 und ist im Bereich des Abstützabschnitts 28 plattenförmig ausgestaltet. Der Oberbau 37 ist dadurch flach, also in einer Höhenrichtung vergleichsweise dünn, wodurch er bzgl. einer quer zur Längsrichtung 17 und quer zur Hochachse verlaufenden Querachse vergleichsweise biegeweich ist. Der Oberbau 37 kann bspw. mittels Schweißnähten mit dem Unterbau 36 verbunden sein. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, den Korpus 35 mit Unterbau 36 und Oberbau 37 als integrales Gussteil herzustellen.
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Im Beispiel ist die Einschnürung 33 ausschließlich am Oberbau 37 ausgebildet. Dabei steht der Oberbau 37 seitlich beiderseits über den Unterbau 36 über, wodurch auf jeder Seite des Lenkers 10 ein seitlich, also quer zur Längsrichtung 17 nach außen überstehender Überstand oder Flansch 38 entsteht. Die Einschnürung 33 ist dabei auf jeder Seite in diesem Überstand oder Flansch 38 ausgebildet.
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Im einzelnen besitzt der Unterbau 36 zwei beabstandet zueinander verlaufende, vertikale Seitenwände 39 und zumindest im Bereich des Abstützabschnitts 28 und der Einschnürung 33 eine Bodenwand 40, welche die beiden Seitenwände 39 miteinander verbindet. Die Bodenwand 40 bildet außen am Lenker 10 eine Unterseite 41 des Lenkers 10. Der Oberbau 37 ist nun an einer von der Bodenwand 40 entfernten Seite mit den Seitenwänden 39 verbunden und verschließt dadurch zumindest im Bereich des Abstützabschnitts 28 den nach oben offenen U-Querschnitt des Unterbaus 36. Hierdurch entsteht zumindest im Bereich des Abstützabschnitts 28 ein besonders stabiler Hohlkammerquerschnitt. Im Falle einer Querkrafteinleitung entsprechend einem Pfeil 42 in 1 auf das Fahrzeugrad wird diese Querkraft 42 auf die einzelnen Lenker 10, 11, 12, 13 und von diesen auf die Karosserie bzw. auf den Tragrahmen 2 übertragen. Insbesondere stellt sich dabei gemäß 2 am ersten Radführungslenker 10 eine durch Pfeile angedeutete Druckbelastung 43 ein, die parallel zur Längsrichtung 17 des Lenkers 10 orientiert ist. Sofern diese Druckbelastung 43 die Stabilität des Lenkers 10 übersteigt, wird dieser deformiert, wobei die Deformation im Bereich der Einschnürung 33 beginnt und ein Ausbeulen bzw. Ausknicken des Lenkers 10 nach unten bewirkt. Mit anderen Worten, durch die Querkraft 42, die bspw. durch eine Kollision erzeugt werden kann, beult bzw. knickt der erste Radführungslenker 10 definiert nach unten aus, wodurch er sich von der Karosserie und vom Tragrahmen 2 nach unten entfernt, sodass eine Kollision des sich verformenden Lenkers 10 mit anderen Komponenten der Einzelradaufhängung 3 bzw. des Fahrschemels 1 oder des Fahrzeugs vermieden werden kann. Des Weiteren wird durch diese Deformation des Lenkers 10 die Federeinrichtung 26 entlastet, ebenso die Dämpfereinrichtung 25. Durch die Deformation wird gleichzeitig Energie abgebaut. Nach der Deformation verbleibt der Radträger 7 in einer gegenüber seiner normalen Ausgangslage deutlich veränderten Raumlage, was von außen durch eine entsprechende Schiefstellung des Fahrzeugsrads leicht erkennbar ist. Die beschädigte Radaufhängung 3 ist somit von außen gut erkennbar. Der Schaden an der Radaufhängung 3 ist dabei bestenfalls auf die Deformation des ersten Radführungslenkers 10 beschränkt, sodass der Reparaturaufwand vergleichsweise gering ist.
