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Gegenstand der Erfindung ist eine Radaufhängung für ein zweispuriges Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges weist eine untere und eine obere Lenkerebene auf, wobei die untere Lenkerebene von einer unteren Querlenkeranordnung gebildet ist. Die untere Querlenkeranordnung ist einerseits direkt oder indirekt, zum Beispiel über einen Hilfsrahmen an der Karosserie und andererseits an einem Radträger des Kraftfahrzeugs angelenkt. Die obere Lenkerebene wird durch eine obere Querlenkeranordnung gebildet, die über Gelenke einerseits mit dem Radträger und andererseits direkt oder indirekt über einen Hilfsrahmen mit der Karosserie verbunden ist. Eine solche Radaufhängung weist ein Federbein auf, das sich einerseits über ein Gelenk an der unteren Querlenkeranordnung abstützt und andererseits direkt oder indirekt oberhalb der oberen Querlenkeranordnung die Karosserie des Kraftfahrzeugs abstützt. Radaufhängungen der vorstehend beschriebenen Art gestatten es, während des Überfahrens von Bodenunebenheiten auf die Räder des Kraftfahrzeugs wirkende Kräfte, wirkungsvoll zu absorbieren, indem die Kräfte in das Federbein eingeleitet werden. Das Federbein besteht aus einer Kombination aus einer Tragfeder und einem zum Beispiel linearen Hydraulikstoßdämpfer, die parallel wirken, wodurch die aus den eingeleiteten Kräften resultierende Bewegungsenergie wirkungsvoll in Abwärme umgesetzt und an die Umwelt abgegeben wird.
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Weiter ist in der
DE 10 2011 102 743 A1 eine Radaufhängung mit einem Rotationsstoßdämpfer offenbart. Der Rotationsstoßdämpfer ist dabei direkt in die Lagerung eines Lenkers integriert, wobei durch die Relativbewegung herbeigeführte Schwenkbewegungen des Lenkers auf ein drehbares Dämpferteil des Dämpferelements übertragen werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Rotationsstoßdämpfer um einen elektrischen Rotationsstoßdämpfer, der im Zuge der Minimierung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen zum Generieren zusätzlicher einsetzbarer Energie dient um möglichst viel der zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs aufgebrachten Energie in Vortrieb umzusetzen oder zumindest dazu zu nutzen, für den Betrieb des Kraftfahrzeugs notwendige Aggregate zu speisen.
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Aus der
EP 0 642 939 A1 ist eine weitere Radaufhängung bekannt, die keine obere Lenkerebene, sondern lediglich eine untere Lenkerebene aufweist. Die Tragfeder ist auf einem unteren Federteller abgestützt. Dieser ist einerseits über eine Koppelstange gelenkig mit dem Radträger und andererseits über ein Gelenk mit einem unteren Lenker verbunden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Radaufhängung bereitzustellen, die in unterschiedliche Fahrzeugkonzepte einfach integrierbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist der untere Federteller der (bevorzugt als Schraubendruckfeder ausgebildeten) Tragfeder über ein Koppelgestänge sowohl am oberen Lenker als auch am unteren Lenker der Radaufhängung angelenkt. Das Koppelgestänge kann aus zwei starren Koppelelementen (d. h. einer Koppelstange und einem Dreipunkthebel) aufgebaut sein, wobei die Koppelelemente über wenigstens ein Gelenk miteinander verbunden sind. Weiter ist vorgesehen, dass das erste freie Ende des Koppelgestänges mit der unteren Querlenkeranordnung und das zweite freie Ende des Koppelgestänges mit der oberen Querlenkeranordnung gelenkig verbunden ist. Die Tragfeder ist zwischen dem Koppelgestänge und der Karosserie (das heißt dem Fahrzeugaufbau) abgestützt. Die Dämpfung der Relativbewegung zwischen der Radaufhängung und der Karosserie übernimmt ein Linearstoßdämpfer oder ein Rotationsstoßdämpfer.
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Wie oben erwähnt kann das Koppelgestänge aus der Koppelstange und dem Dreipunkthebel aufgebaut sein. Das erste Ende der Koppelstange ist an der unteren Querlenkeranordnung über ein Traggelenk an einem ersten Abstützpunkt abgestützt, während das zweite Ende der Koppelstange an einem ersten Kraftangriffspunkt des Dreipunkthebels angelenkt ist. Der Dreipunkthebel ist mit einem zweiten Kraftangriffspunkt an der oberen Querlenkeranordnung angelenkt und weist einen dritten Kraftangriffspunkt auf, der als erstes Widerlager für die mit seinem ersten Ende an dem Dreipunkthebel abgestützte Tragfeder dient. Die Tragfeder stützt sich mit ihrem zweiten Ende an einem aufbauseitigen zweiten Abstützpunkt ab. Die Anordnung erlaubt eine im Wesentlichen lineare Führung der Tragfeder während des Aus- und Einfedervorgangs, auch wenn kein Linearstoßdämpfer als Führungselement in der Tragfeder-Wirkachse vorgesehen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn der dritte Kraftangriffspunkt und der zweite Kraftantriebspunkt am Dreipunkthebel sowie der erste Abstützpunkt des Traggelenkes an der unteren Querlenkeranordnung und der zweite Abstützpunkt an dem die Tragfeder mit seinem zweiten Ende die Karosserie abstützt im Wesentlichen auf einer Geraden liegend angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine übersetzungsfreie Kraftübertragung von der unteren Querlenkeranordnung auf die Tragfeder erreicht werden.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Anordnung sieht vor, dass, bei gegebenem zweiten Abstützpunkt der Tragfeder an der Karosserie, der Dreipunkthebel mit seinem ersten Kraftangriffspunkt an der ersten Koppelstange, seinem zweiten Kraftangriffspunkt an dem oberen Querlenker und seinem dritten Kraftangriffspunkt, an dem die Tragfeder angreift, so ausgebildet ist, dass sich für die Bewegungsachse der Tragfeder beim Ein- und Ausfedern eine vorgegebene Schrägstellung relativ zur Senkrechten auf die Standfläche des Fahrzeugs ergibt. Dadurch, dass die Kraftangriffspunkte in ihrer relativen Lage zueinander bei gegebener Geometrie der Radaufhängung in weitem Umfang frei wählbar sind, lässt sich vorteilhaft die Bewegungsrichtung der Tragfeder entsprechend festlegen, so dass Bauräume optimal nutzbar sind.
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Weiter lässt sich die Anordnung dahingehend weiterbilden, dass die relative Lage der Kraftangriffspunkte am Dreipunkthebel und des ersten Abstützpunktes des Traggelenkes am unteren Querlenker zueinander so gewählt sind, dass sich aufgrund der Hebelwirkung eine vorgegebene Übersetzung der Kräfte, die über die Radaufhängung und das Koppelgestänge (Koppelstange, Dreipunkthebel) auf die Tragfeder wirken, erreichen lässt. Durch die Möglichkeit die Übersetzung zu variieren, ergeben sich Spielräume hinsichtlich der Auswahl der Tragfeder.
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Die vorstehend eingeführten und nachfolgend verwendeten Begriffe Kraftangriffspunkt oder Abstützpunkt sind theoretisch gedachte Punkte und so zu verstehen, dass kraftübertragende Bauteile (das heißt die Koppelstange, die unteren und oberen Lenker, der Dreipunkthebel, die Tragfeder) in einem Ersatzmodell, in dem die Bauteile durch Kraftvektoren ersetzt sind, entsprechend der Richtung des jeweiligen Kraftvektors an den Kraftangriffspunkten oder Abstützpunkten angreifen würden. In diesem Fall sind die Kraftangriffspunkte und Abstützpunkte punktförmig, technisch haben sie aber eine endliche Ausdehnung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung sieht vor, dass der erste, der zweite und der dritte Kraftangriffspunkt in einer Wirkebene liegen, in der auch der erste Abstützpunkt des Schubstabs an der unteren Querlenkeranordnung und der zweite Abstützpunkt der Tragfeder an der Karosserie liegen. Auf diese Weise liegen auch die Wirkungsrichtung aller auftretenden Kräfte in dieser Ebene, was die Beanspruchung der Bauteile minimiert. Auch hier ist der Begriff „Wirkebene” nicht mathematisch sondern technisch so zu verstehen, dass die angesprochenen Punkte mit jeweils endlicher Ausdehnung im Wesentlichen in eben dieser Wirkebene wirken.
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Zur Vereinfachung der Montage kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der untere Federteller in einer Aufnahme an dem Dreipunkthebel gehalten ist. Dazu kann der Federteller in einer an dem Dreipunkthebel angeordneten Aufnahme verankert sein. In weiterer Vereinfachung kann vorgesehen sein, dass der untere Federteller einstückig mit dem Dreipunkthebel ausgebildet ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Anordnung kann pro Radaufhängung wenigstens ein Rotationsstoßdämpfer vorgesehen sein, der einerseits direkt oder indirekt an der Wandung der Karosserie und andererseits direkt oder indirekt an der Querlenkeranordnung angebunden ist, derart, dass der wenigstens eine Rotationschwingungsdämpfer Relativbewegungen zwischen der Radaufhängung und der Karosserie dämpft. Dabei kann der wenigstens eine Rotationsstoßdämpfer direkt oder indirekt an der unteren Querlenkeranordnung oder der oberen Querlenkeranordnung angreifen. Alternativ können zwei Rotationsstoßdämpfer vorgesehen sein, wobei jeweils einer an der unteren und einer an der oberen Querlenkeranordnung direkt oder indirekt angreift. Durch die vorgeschlagene Maßnahme ergibt sich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau der Anordnung.
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Um die durch Straßenunebenheiten auf die Radaufhängung eines Fahrzeugs wirkenden Stöße energetisch zu nutzen ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Rotationsstoßdämpfer als elektrischer Rotationsstoßdämpfer ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich die durch ihn generatorisch gewonnene Energie, gegebenenfalls nach Zwischenspeicherung in einem Akkumulator, motorisch in Vortrieb umsetzen oder zum Betreiben von Aggregaten des Fahrzeugs nutzen.
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Der wenigstens eine Rotationsstoßdämpfer ist vorteilhaft in die Lagerung der jeweiligen Querlenkeranordnung an der Karosserie integriert, derart, dass die Antriebswelle des Rotationsstoßdämpfers als Lagerachse fungiert. Hierbei ergeben sich zwei mögliche Varianten, im einen Fall ist die Antriebswelle mit der Querlenkeranordnung drehfest verbunden und das Gehäuse des Rotationsstoßdämpfers ist an der Karosserie fest angeordnet. Im anderen Fall ist das Gehäuse des Rotationsstoßdämpfers fest mit der Querlenkeranordnung verbunden und die Antriebswelle ist drehfest an der Karosserie angeordnet. Beide Varianten ermöglichen einen einfachen und funktionssicheren Aufbau der Anordnung.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in vereinfachter Darstellung eine Radaufhängung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine Prinzipdarstellung der Radaufhängung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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3 eine Ansicht entsprechend der 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Den Aufbau der erfindungsgemäßen Radaufhängung zeigt 1 in vereinfachter Darstellung. Zum besseren Verständnis sind einige Teile geschnitten dargestellt, was durch Schraffur der entsprechenden geschnittenen Teile kenntlich gemacht ist. Die Radaufhängung weist eine untere Querlenkerebene 1 und eine obere Querlenkerebene 2 auf. In der Darstellung ist aus Gründen der besseren Übersicht in jeder der Querlenkerebenen 1, 2 nur jeweils ein unterer Querlenker 3 und ein oberer Querlenker 4 gezeigt, die in der Fahrzeuglängsrichtung x zueinander versetzt angeordnet sind. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass jede der Querlenkerebenen mehrere Querlenker enthalten kann. Der untere Querlenker 3, der als Traglenker ausgebildet ist, weist einerseits eine mittels eines Rotationsstoßdämpfers 28 ausgebildete Gelenkverbindung 5 zum Fahrzeugaufbau 6 (das heißt zur Karosserie) auf und ist mit seinem anderen Ende mittels eines Kugelgelenks 7 an einem Radträger 8 angelenkt. Im Radträger 8 ist, wie an sich bekannt, die Radnabe (nicht dargestellt) angeordnet, die wie ebenfalls bekannt ein Rad 9, sowie eine Bremsscheibe 10 trägt und gegebenenfalls, wenn es sich um ein Antriebsrad handelt, mit einer hier nicht dargestellten Antriebswelle wirkverbunden ist. Das obere Ende 11 des Radträgers 8 ist über ein Kugelgelenk 12 mit dem oberen Querlenker 4 verbunden. Das zweite Ende des Querlenkers 4 weist eine Gelenkverbindung mit der Karosserie 6 auf, wobei in der Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Lagerachse 6' an der Karosserie 6 gezeigt ist. Die Gelenkverbindung mit der Karosserie 6 kann als direkte- oder indirekte Verbindung, zum Beispiel unter Zwischenschaltung eines Hilfsrahmens (nicht dargestellt), ausgebildet sein.
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Wie bereits ausgeführt, ist in der 1 die Gelenkverbindung 5 des unteren Querlenkers 3 zur Karosserie 6 als Rotationsstoßdämpfer 28 ausgebildet, der zusammen mit der Tragfeder 21 Bestandteil des Federbeins 14 ist. Dabei ist das Gehäuse 29 des Rotationsstoßdämpfers 28 fest mit dem unteren Querlenker 3 verbunden und die Antriebswelle 30 des Rotationsstoßdämpfers 28 drehfest mit der Karosserie 6 verbunden. Selbstverständlich ist abweichend vom gezeigten Beispiel eine alternative Anordnung dahingehend möglich, dass die Antriebswelle mit dem unteren Querlenker 3 drehfest verbunden und das Gehäuse des Rotationsstoßdämpfers 28 an der Karosserie fest angeordnet ist.
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Das Federbein 14 ist am unteren Querlenker 3, der als Traglenker wirkt, über ein Traggelenk 13 an einem ersten Abstützpunkt A1 gelenkig abgestützt. Zudem ist das Federbein 14 aufbauseitig an einem zweiten Abstützpunkt A2 an der Karosserie 6 abgestützt. Das Federbein 14 ist mehrteilig mit einem Koppelgestänge 17 aufgebaut. Das Koppelgestänge 17 weist als ein erstes Koppelelement eine Koppelstange 15 und als zweites Koppelelement einen Dreipunkthebel 16 auf. Die Koppelstange 15 ist unten über das Traggelenk 13 auf dem unteren Lenker 3 abgestützt. Andererseits ist die Koppelstange 15 an ihrem von dem unteren Querlenker 3 abgewandten oberen Ende mit einem ersten Kraftangriffspunkt K1 des Dreipunkthebels 16 verbunden, wobei der erste Kraftangriffspunkt K1 als Drehgelenk ausgebildet ist. Der Dreipunkthebel 16 weist an seinem in der Zeichnung oberen Ende einen zweiten Kraftangriffspunkt K2 auf, der ebenfalls als Drehgelenk ausgebildet und an dem oberen Querlenker 4 angelenkt ist. Die erste Koppelstange 15 und der Dreipunkthebel 16 bilden auf diese Weise das oben erwähnte Koppelgestänge 17 aus, das einerseits mit dem unteren Querlenker 3 und andererseits mit dem oberen Querlenker 4 über Gelenke verbunden ist.
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An dem Dreipunkthebel 16 ist eine Auflagefläche mit daran ausgebildetem zylindrischen Zentrieransatz 18 angeordnet, auf der, zentriert durch den Zentrieransatz 18, ein unterer Federteller 19 angeordnet ist. In dem Federteller 19 ist unter Zwischenlage eines Passstücks 20 eine als Schraubendruckfeder ausgeführte Tragfeder 21 angeordnet, die sich mit ihrer Wirkrichtung in Verlängerung der Erstreckungsrichtung der Koppelstange 15 in Richtung auf eine domförmige Lagerstelle 22 an der Karosserie 6 erstreckt. In der Darstellung ist die Tragfeder 21 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur durch die Querschnittflächen ihrer Windungen angedeutet. An der domförmigen Lagerstelle 22 ist die Tragfeder 21 unter Zwischenlage eines Passstücks 23 in einem aufbauseitigen Federteller 24 aufgenommen. Der Federteller 24 weist an der der Tragfeder 21 abgewandten Seite Stehbolzen 25 auf, die die Wandung der Karosserie 6 durchsetzen und mit Muttern 26 zusammenwirken derart, dass das zweite Federteller 24 an der Karosserie 6 fixiert ist.
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In der 1 ist der Kraftangriffspunkt der Tragfeder 21 an dem Dreipunkthebel 16 mit K3 bezeichnet. Die Lage des dritten Kraftangriffspunktes K3 und damit die Lagerung der Tragfeder 21 ist so gewählt, dass der dritte Kraftangriffspunkt K3 auf der Verbindungslinie 27 liegt, die durch das Traggelenk 13 und den ersten Kraftangriffspunkt K1 verläuft. Die Wirkachse der Tragfeder 21 ist mit der Verlängerung der Verbindungslinie 27 im Wesentlichen deckungsgleich. Die Lage der Kraftangriffspunkte K1 bis K3, das Traggelenk 13 und die Wirkachse der Tragfeder 21 liegen damit in einer gemeinsamen Wirkebene.
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Wie aus der 1 hervorgeht, ist der Dreipunkthebel 16 eine starre winkelförmige Baueinheit mit einem nach oben abragenden Arm, der über den Kraftangriffspunkt K2 am oberen Lenker 4 angelenkt ist. Die Koppelstange 15 ist als weiterer Bestandteil des Koppelgestänges 17 drehgelenkig zwischen dem Dreipunkthebel 16 und dem unteren Lenker 3 angelenkt.
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Beispiele mit jeweils unterschiedlicher Lage der Kraftangriffspunkte an dem Dreipunkthebel 16 sind in den 2 und 3 in schematischer Darstellung gezeigt. Die Darstellung der Bauteile ist hier gegenüber der Darstellung in 1 noch weiter vereinfacht. Dessen ungeachtet handelt es sich funktional um die gleichen Bauteile. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden in Verbindung mit 2 und 3 nur die Aspekte beschrieben in denen sich die jeweils dargestellten Anordnungen von der Anordnung nach 1 unterscheiden. Hinsichtlich der übrigen Aspekte wird auf die Beschreibung zu 1 verwiesen.
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2 zeigt eine Anordnung der Kraftangriffspunkte K1, K2, K3 zueinander und zu dem ersten Abstützpunkt A1 an dem unteren Querlenker 3 sowie dem zweiten Abstützpunkt A2 an der Karosserie 6, die so gewählt ist, dass sich ein relativ großer Winkel α zwischen der Senkrechten 35 auf die Standfläche 36 des Fahrzeugs und der Wirkrichtung 37 der Tragfeder 21 ergibt. Im Unterschied zur 1 weist das in der 2 gezeigte Federbein 14 einen Linearstoßdämpfer 28 auf, der radial innerhalb der Tragfeder 21 abgeordnet ist. Der Linearstoßdämpfer 28 ist zwischen dem Kraftangriffspunkt K3 des Dreipunkthebels 16 und einem aufbauseitigen Abstützpunkt A2 abgestützt.
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In der Darstellung gemäß 3 ist eine andere Anordnung der Kraftangriffspunkte K1, K2, K3 zueinander und zu dem ersten Abstützpunkt A1 an der unteren Querlenkeranordnung 3 sowie dem zweiten Abstützpunkt A2 an der Karosserie 6 gewählt. Die Festlegung ist dabei so getroffen, dass sich ein relativ kleiner Winkel α zwischen der Senkrechten 35 auf die Standfläche 36 des Fahrzeugs und der Wirkrichtung 37 der Tragfeder 21 ergibt. Die Wirkrichtung der Tragfeder 21 ist dadurch nahezu senkrecht zur Standfläche des Fahrzeugs. Analog zur 2 weist auch in der 3 das Federbein 14 einen radial innerhalb der Tragfeder 21 positionierten Linearstoßdämpfer 28 auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011102743 A1 [0003]
- EP 0642939 A1 [0004]
