DE102016210551A1

DE102016210551A1 - Querlenkeranordnung

Info

Publication number: DE102016210551A1
Application number: DE102016210551.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Schieß; Andreas Knoll; Detlef Baasch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die Querlenkeranordnung (2) für eine Radaufhängung einer Achsanordnung eines Fahrzeugs weist auf mindestens eine Querlenkerstrebe (3, 4), die einen karosserieseitigen Abschnitt (10, 12) und einen radträgerseitigen Abschnitt (6) hat, ein eine Rotationsachse (8) aufweisendes Drehgelenk (7) am radträgerseitigen Abschnitt (6) der Querlenkerstrebe (3, 4), eine kreisbogenförmige Führungsbahn (5), und ein mehrteiliges Lagerelement (11; 13). Mittels des mehrteiligen Lagerelements (11; 13) ist der karosserieseitige Abschnitt (10, 12) der Querlenkerstrebe (3, 4) auf der kreisbogenförmigen Führungsbahn (5) gelagert. Das mehrteilige Lagerelement (11; 13) enthält ein Rotationslagerteilelement (14) und ein Linearlagerteilelement (15), die zwei baulich getrennte, aber miteinander verbundene Komponenten sind. Die Querlenkerstrebe (3, 4) ist entlang der Führungsbahn (5) und um die Rotationsachse (8) des Drehgelenks (7) bewegbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Querlenkeranordnung für eine Radaufhängung einer Achsanordnung eines Fahrzeugs.
Bei herkömmlichen Vorderachsen, beispielsweise in Doppelquerlenkerausführung oder in McPherson-Ausführung, werden die Räder der Vorderachse mittels der Querlenker geführt. Die unteren Querlenker stützen sich an der Karosserie ab und übertragen die bei einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs auftretenden Längs- und Querkräfte. Beim Lenken des Fahrzeugs in eine Kurve entsteht ein Lenkwinkel. Dieser ist auf Grund der Konstruktion der Achsanordnung auf einen gewissen Maximalwinkel begrenzt, üblich sind beispielsweise 50°.
In der DE 10 2012 203 382 A1 wird ein aufgelöster Querlenker mit schwenkbaren Teilquerlenkern beschreiben, wobei die Teilquerlenker durch eine Schwenkbewegung dem Rad ausweichen, so dass ein größerer Lenkwinkel möglich ist.
Auch in der DE 10 2009 023 362 A1 wird eine Vorderachsradaufhängung beschrieben, die einen größeren Lenkwinkel zulässt. Eine als Dreiecksquerlenker ausgeführte Querlenkeranordnung hat dazu ein relativ zur Fahrzeugkarosserie bewegbares, nämlich nach außen verschiebbares Querlenklager. Die Verschiebung erfolgt mittels eines Hebelmechanismus. Der Radträger und damit auch das Rad werden nach außen sowie entgegen der Fahrrichtung etwas nach hinten verschoben.
In der DE 10 2013 004 951 A1 wird eine Radaufhängung beschrieben, die eine Spurweitenverstellung ermöglicht. Es ist eine Variationsvorrichtung vorgesehen, die eine Verschiebung des Rads quer zur Fahrtrichtung bewirkt. Sie umfasst Variationslager, die als Linearlager mit gekrümmtem oder geradlinigem Verlauf ausgeführt sein können, und Führungsschienen aufweisen können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Querlenkeranordnung der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die einen großen Lenkwinkel ermöglicht und die sich mit geringem Aufwand realisieren lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Querlenkanordnung entsprechend den Merkmalen des Hauptanspruchs angegeben. Die erfindungsgemäße Querlenkanordnung umfasst mindestens eine Querlenkerstrebe, die einen karosserieseitigen Abschnitt und einen radträgerseitigen Abschnitt hat, ein eine Rotationsachse aufweisendes Drehgelenk am radträgerseitigen Abschnitt der Querlenkerstrebe, eine kreisbogenförmige Führungsbahn, und ein mehrteiliges, insbesondere kombiniertes Lagerelement, mittels dessen der karosserieseitige Abschnitt der Querlenkerstrebe auf der kreisbogenförmigen Führungsbahn gelagert ist, und welches Lagerelement ein Rotationslagerteilelement und ein Linearlagerteilelement enthält, die zwei baulich getrennte, aber miteinander verbundene Komponenten sind. Dabei ist die Querlenkerstrebe entlang der Führungsbahn und um die Rotationsachse des Drehgelenks bewegbar.
Der radträgerseitige Abschnitt der Querlenkerstrebe begrenzt die Querlenkerstrebe zu einer ersten Seite hin, d. h. der radträgerseitige Abschnitt der Querlenkerstrebe formt ein erstes Ende der Querlenkerstrebe aus. Der karosserieseitige Abschnitt der Querlenkerstrebe begrenzt die Querlenkerstrebe zu einer zweiten Seite hin, d. h. der karosserieseitige Abschnitt der Querlenkerstrebe formt ein zweites Ende der Querlenkerstrebe aus. Hierbei dient die Nummerierung der Enden der Querlenkerstrebe nur der einfacheren Unterscheidung und trifft keine Aussage über eine Vorrangigkeit.
Der karosserieseitige Abschnitt der Querlenkerstrebe ist hierbei derjenige Abschnitt der Querlenkerstrebe, der sich in einer vollständigen, d. h. fertiggestellten Achsanordnung an einer Karosserie abstützt, d. h. mit der Karosserie über eine Verbindungsstelle verbunden ist. Diese Verbindungsstelle ist durch die Führungsbahn und das Lagerelement ausgeformt. Dementsprechend ist der radträgerseitige Abschnitt der Querlenkerstrebe derjenige Abschnitt der Querlenkerstrebe, der sich in einer vollständigen, d. h. fertiggestellten Achsanordnung an einem Radträger abstützt, d. h. mit dem Radträger über eine weitere Verbindungsstelle verbunden ist. Diese weitere Verbindungsstelle ist durch ein Drehgelenk ausgeformt.
Ein Drehgelenk ist hierbei ein Gelenk, welches eine Drehbewegung um dasselbe ermöglicht. Hierbei wird die Rotation um einen Mittelpunkt des Drehgelenks durchgeführt, wobei das zu drehende Bauelement, hier die Querlenkerstrebe, bei dieser Rotation immer in derselben Ebene verbleibt. Die Querlenkerstrebe bleibt bei dieser Drehbewegung also insbesondere in derselben Ebene und bewegt sich bei einem in einer Achsanordnung verwendeten Zustand nur weiter auf das Rad der Achsanordnung zu oder von diesem weg. Eine Rotationsachse des Drehgelenks, um welches sich die Querlenkerstrebe dreht, ist somit insbesondere senkrecht zu der Ebene orientiert, innerhalb welcher die Querlenkerstrebe und die Führungsbahn angeordnet sind. Das Drehgelenk kann beispielsweise als Gleitlager, Kugellager, Nadellager oder Kugelkopf ausgeformt sein. Das Drehgelenk dient bei einer Verwendung der Querlenkeranordnung in einer Achsanordnung ebenfalls zum Einleiten der Kräfte von dem Radträger in die Querlenkerstrebe. Eine direkte Verbindung ist hierbei eine Verbindung zweier Bauelemente miteinander, die nicht über weitere Bauelemente sondern unmittelbar erfolgt.
Vorzugsweise ist das Drehgelenk des radträgerseitigen Abschnitts der Querlenkerstrebe im Kreismittelpunkt der Führungsbahn angeordnet. Der von der Führungsbahn beschriebene Kreisbogen weist einen Mittelpunkt auf, welcher deckungsgleich mit dem Mittelpunkt des Drehgelenks ist. Der Mittelpunkt des Drehgelenks ist der Punkt, durch welchen die Rotationsachse senkrecht zu der Ebene verläuft, innerhalb welcher die Querlenkerstrebe und die Führungsbahn liegen. Bei dieser Anordnung des Mittelpunkts des Drehgelenks im Mittelpunkt des Kreisbogens der Führungsbahn werden Verdreh-Momente auf die Querlenkeranordnung verhindert. Verdreh-Momente treten auf, wenn die Querlenkeranordnung in einer Achsanordnung verwendet wird, und führen zu einem Ausweichen der Querlenkerstrebe bei einer durch das Rad der Achsanordnung auf die Querlenkeranordnung einwirkenden Längskraft.
Die Führungsbahn ist insbesondere ein als Kreisbogen einer in Umfangsrichtung gemessenen gewissen Bogenlänge, also als ein Kreisbogenabschnitt, ausgeformtes Bauelement. Die Bogenlänge bestimmt sich durch den zu realisierenden maximal möglichen Lenkwinkel eines Rades der Achsanordnung, welches bei einer Verwendung der Querlenkeranordnung in einer Achsanordnung über den Radträger und das Drehgelenk mit der Querlenkerstrebe verbunden ist. Die Führungsbahn kann beispielsweise geschmiert oder gefettet sein, damit eine Bewegung der Querlenkerstrebe längs der Führungsbahn vereinfacht ist.
Wird für die Räder der Achsanordnung durch beispielsweise eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs ein Lenkwinkel der Räder benötigt, welcher derart groß ist, dass sich bei undrehbarer Querlenkerstrebe eine Kollision des Rads mit der Querlenkerstrebe ergeben würde, wird die Querlenkerstrebe um ihre Rotationsachse bedarfsgerecht gedreht und bewegt sich entlang der Führungsbahn. Je größer der Lenkwinkel des geschwenkten Rades wird, desto weiter bewegt sich die Querlenkerstrebe entlang der Führungsbahn aus einer Ausgangposition heraus. Die Ausgangsposition ist hierbei die Position, die die Querlenkerstrebe in Konstruktionslage einnimmt. Diese Ausgangsposition korrespondiert mit einer Geradeausfahrt eines Fahrzeugs, dessen Achsanordnung die Querlenkeranordnung aufweist. Die Querlenkeranordnung kann sowohl Längs- als auch Querkräfte aufnehmen. Es lassen sich maximale Lenkwinkel der Räder der Achsanordnung von wenigstens 90° realisieren, die weit über dem bislang üblichen Wert von 50° liegen. Hierbei kann das Rad sowohl wenigstens 90° nach links als auch wenigstens 90° nach rechts geschwenkt werden. Dies erhöht eine Wendigkeit des Fahrzeugs. Auch bei diesen sehr großen Lenkwinkeln kommt es vorteilhafterweise zu keinen Kollisionen der Räder, d. h. der Reifen inklusive der Felgen, mit den Querlenkern.
Das Lagerelement der erfindungsgemäßen Querlenkanordnung hat vorteilhafterweise eine Funktionstrennung. Die mittels des Lagerelements bewirkte Verbindung zwischen der Querstrebe und der Führungsbahn ist mehrteilig ausgeführt. Sie weist zumindest das Rotationslagerteilelement und das Linearlagerteilelement auf, wobei letzteres zur eigentlichen Lagerung auf der Führungsbahn bestimmt ist. Das Linearlagerteilelement hat in seiner Führungs- oder Bewegungsrichtung betrachtet eine an die kreisbogenförmige Führungsbahn angepasste Krümmung. Die Führungs- oder Bewegungsrichtung des Linearlagerteilelements ist insbesondere gleich der Umfangsrichtung des Kreisbogens der Führungsbahn. Das Linearlagerteilelement steht mit der kreisbogenförmigen Führungsbahn in direktem Kontakt. Es lässt sich längs der Führungsbahn, also in Umfangsrichtung des Kreisbogens, bewegen. Ansonsten ist die Verbindung zwischen dem Linearlagerteilelement und der Führungsbahn aber insbesondere verdrehsicher. In jede von der Umfangsrichtung des Kreisbogens abweichende Richtung ist zwischen dem Linearlagerteilelement und der Führungsbahn also vorzugsweise praktisch keine Relativbewegung möglich. Stattdessen ermöglicht die zweite Komponente, nämlich das Rotationslagerteilelement, Relativbewegungen zwischen dem karosserieseitigen Abschnitt der Querlenkerstrebe und der Führungsbahn in diese Richtungen, insbesondere in einem gewissem Maß. So gestattet das Rotationslagerteilelement beispielsweise geringfügige relative Verdrehungen oder Verkippungen zwischen dem karosserieseitigen Abschnitt der Querlenkerstrebe und der Führungsbahn um die Umfangsrichtung oder um die radiale Richtung des Kreisbogens der Führungsbahn. Aufgrund der durch die Aufteilung des Lagerelements in das Rotationslagerteilelement und das Linearlagerteilelement erreichten Funktionstrennung kann für die beiden Teilkomponenten auf Bauteile zurückgegriffen werden, die in Großserie und damit sehr kostengünstig hergestellt werden. Dadurch resultieren für die erfindungsgemäße Querlenkeranordnung Kostenvorteile gegenüber einer grundsätzlich ebenfalls denkbaren Ausgestaltung mit einem einteiligen Lagerelement z.B. in Form eines Gummilagers mit integrierter Gleitlagerbuchse. Die Funktionstrennung bietet außerdem den Vorteil, dass das Rotationslagerteilelement und das Linearlagerteilelement gezielt im Hinblick auf die jeweilige Teilfunktion ausgelegt bzw. dimensioniert werden können. Weiterhin steht aufgrund der Funktionstrennung mehr Bauraum zur Verfügung, so dass bei Bedarf etwas größere, dafür aber auch leistungsfähigere (Teil-)Komponenten verwendet werden können.
Die erfindungsgemäße Querlenkeranordnung lässt sich vorzugsweise sowohl in Achsanordnungen in Doppelquerlenkerausführung als auch in Achsanordnungen in McPherson-Ausführung einsetzen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Querlenkeranordnung ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Günstig ist eine Ausgestaltung, bei der zwei Querlenkerstreben vorhanden sind, welche jeweils einen karosserieseitigen Abschnitt und einen radträgerseitigen Abschnitt haben, und welche jeweils mittels eines gesonderten mehrteiligen Lagerelements entlang der Führungsbahn bewegbar auf der Führungsbahn gelagert sind. Das Drehgelenk ist dabei insbesondere an beiden radträgerseitigen Abschnitten der zwei Querlenkerstreben angeordnet. Es ist bevorzugt direkt mit den radträgerseitigen Abschnitten der Querlenkerstreben verbunden. Die beiden radträgerseitigen Abschnitte können dabei im Bereich des Drehgelenks insbesondere entweder einstückig miteinander verbunden oder voneinander getrennt ausgeführt sein. Bei einem sehr großen Lenkwinkel von beispielsweise 90° weichen die beiden Querlenkerstreben derart aus, dass sich die dem geschwenkten Rad am nächsten liegende Querlenkerstrebe so weit längs der Führungsbahn bewegt, dass eine Kollision mit dem Rad vermieden wird. Damit diese Querlenkerstrebe nicht mit der anderen Querlenkerstrebe kollidiert, bewegt sich diese andere Querlenkerstrebe ebenfalls so weit, dass eine Kollision mit der dem geschwenkten Rad am nächsten liegenden Querlenkerstrebe und auch mit dem geschenkten Rad vermieden wird.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die zwei Querlenkerstreben in der Art eines Dreiecksquerlenkers zueinander angeordnet, und bilden ein gemeinsames Bauteil mit einem gemeinsamen radträgerseitigen Abschnitt sowie einem gemeinsamen Drehgelenk, so dass die zwei Querlenkerstreben gemeinsam entlang der Führungsbahn bewegbar sind. Die beiden Querlenkerstreben sind an ihrem radträgerseitigen Abschnitt insbesondere unlösbar, vorzugsweise einstückig, miteinander verbunden. Die beiden Querlenkerstreben bilden dann insbesondere einen nicht aufgelösten Dreiecksquerlenker. Bevorzugt weisen die karosserieseitigen Abschnitte der beiden Querlenkerstreben zueinander einen konstanten Abstand auf. Insbesondere ist der Abstand zwischen dem Lagerelement der einen Querlenkerstrebe und dem Lagerelement der anderen Querlenkerstrebe konstant, unabhängig von der Bewegung der beiden Querlenkerstreben entlang der Führungsbahn. Beide Querlenkerstreben werden somit bei einer Bewegung entlang der Führungsbahn um die Rotationsachse des Drehgelenks stets um die gleiche Streckenlänge bewegt, so dass der Abstand zwischen den beiden Querlenkerstreben sich nicht ändert. Insbesondere können die karosserieseitigen Abschnitte der beiden Querlenkerstreben zusätzlich mittels einer Abstandsstrebe miteinander verbunden sein, vorzugsweise einstückig.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die zwei Querlenkerstreben gesonderte Bauteile, die unabhängig voneinander entlang der Führungsbahn bewegbar sind. Dadurch lassen sich Kollisionen der Querlenkerstreben mit einem geschwenkten Rad in besonders weitem Umfang vermeiden. Die Querlenkerstreben können dann insbesondere individuell so weit entlang der Führungsbahn bewegt werden, dass weder eine Kollision untereinander noch mit dem geschwenkten Rad erfolgt. So sind vorzugsweise sehr große Lenkwinkel von mindestens 90° kollisionsfrei möglich.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist das Rotationslagerteilelement ein Gummilager. Letzteres ist ein preiswertes, aber zugleich sehr leistungsfähiges und im Kraftfahrzeug-Bereich vielfach erprobtes und bewährtes Standard-Bauteil.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist das Linearlagerteilelement ein Wälzlager, ein Gleitlager, eine Schwalbenschwanzführung oder eine Laufrollenführung. Auch hierbei handelt es sich jeweils um Standard-Bauteile mit einer hohen Verfügbarkeit.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind das Rotationslagerteilelement und das Linearlagerteilelement mittels eines Führungsschlittens mechanisch fest, insbesondere starr, miteinander verbunden. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine funktionsgerechte Verbindung zwischen den beiden Komponenten des Lagerelements realisieren.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung zentriert eine Arretierungsvorrichtung die Querlenkeranordnung auf der Führungsbahn. Zentrieren ist hierbei definiert als das Positionieren und Halten der Querlenkeranordnung in einer Position, in der eine Symmetrieachse der Querlenkeranordnung koaxial zu einer Symmetrieachse der Führungsbahn ist. Die Symmetrieachse der Querlenkeranordnung weist zu jeder Querlenkerstrebe den gleichen Abstand auf. Die Symmetrieachse der Führungsbahn verläuft in radialer Richtung des Kreisbogens der Führungsbahn und durch den Kreismittelpunkt des Kreisbogens. Sie teilt den Kreisbogen in zwei gleich große Kreisbogen-Teilabschnitte. Diese zentrierte Position kann identisch sein mit der Ausgangsposition der Querlenkeranordnung. In dieser zentrierten Position kann eine Geradeausfahrt eines Fahrzeugs mit einer Achsanordnung mit der Querlenkeranordnung möglich sein, jedoch auch eine Kurvenfahrt mit einem geringen Lenkwinkel des Rades. Die Arretierungsvorrichtung kann hierbei sowohl aktiv als auch passiv sein.
Die erfindungsgemäße Querlenkeranordnung oder eine ihrer vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen kann insbesondere Bestandteil eines Lenkersystems sein, das außerdem einen Radträger und ein Rad aufweist. Die Querlenkeranordnung ist bei diesem Lenkersystem in Richtung einer Fahrbahn beabstandet zu einer Radmitte des Rades des Lenkersystems angeordnet. Das Lenkersystem mit der Querlenkeranordnung kann wiederum in einer Achsanordnung in Doppelquerlenkerausführung oder in einer Achsanordnung in McPherson-Ausführung Verwendung finden. Die Querlenkeranordnung bildet bei der Achsanordnung in Doppelquerlenkerausführung eine untere Querlenkeranordnung. Auch bei der Achsanordnung in McPherson-Ausführung bildet die Querlenkeranordnung eine untere Querlenkeranordnung aus. Die Querlenkeranordnung ist somit nahe einer Fahrbahn des Fahrzeugs angeordnet.
Das Lenkersystem weist vorzugsweise eine aktive Rotationsvorrichtung auf. Die aktive Rotationsvorrichtung regelt eine Bewegung der beiden Querlenkerstreben entlang der Führungsbahn. Eine aktive Rotationsvorrichtung ist hierbei eine Vorrichtung, die je nach einem an dem Rad eingestellten Lenkwinkel eine Rotationsbewegung der Querlenkerstreben um die Rotationsachse des Drehgelenks initiiert. Das Rad ist dabei dasjenige Rad, das mit demselben Radträger verbunden ist wie die Querlenkeranordnung. Die Rotation der Querlenkerstreben und somit die Bewegung entlang der Führungsbahn wird also in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel der Räder und/ oder in Abhängigkeit von einer Lenkung des Fahrzeugs durch die Rotationsvorrichtung geregelt. Beispielsweise kann die Regelung kontinuierlich erfolgen. Die Rotation, also die Bewegung der Querlenkerstreben entlang der Führungsbahn, wird insbesondere kontinuierlich größer, je größer der Lenkwinkel des Rades wird. Die durch die Querlenkerstreben auf der Führungsbahn zurückgelegte Strecke wird folglich mit zunehmendem Lenkwinkel des Rades größer. Es ist aber auch möglich, dass die Rotation erst ab einem gewissen Lenkwinkel-Grenzwert erfolgt. Die Rotationsvorrichtung leitet dann die Rotation der Querlenkerstreben und das Bewegen derselben entlang der Führungsbahn erst dann ein, wenn der Lenkwinkel des Rades einen gewissen Wert erreicht oder übersteigt. Wird dieser Grenzwert nicht erreicht oder überschritten, bleibt die Querlenkeranordnung in ihrer Ausgangsposition oder in einer zentrierten Position. Wird der Lenkwinkel-Grenzwert wieder unterschritten, kehrt die Querlenkeranordnung in ihre Ausgangsposition oder ihre zentrierte Position zurück.
Alternativ kann das Lenkersystem auch eine passive Rotationsvorrichtung haben. Die passive Rotationsvorrichtung leitet eine Bewegung der beiden Querlenkerstreben entlang der Führungsbahn ein. Das passive Einleiten der Rotation der Querlenkerstreben durch die Rotationsvorrichtung ist hierbei derart zu verstehen, dass die Rotationsvorrichtung allein durch ein Schwenken des mit dem Radträger verbundenen Rades, wobei der Radträger wiederum mit den beiden Querlenkerstreben verbunden ist, die Rotation der Querlenkerstreben und somit das Bewegen entlang der Führungsbahn hervorruft. Hierbei wird die Rotation der Querlenkerstreben um die Rotationsachse des Drehgelenks und somit das Bewegen entlang der Führungsbahn insbesondere erst dann eingeleitet, wenn der Lenkwinkel des Rades einen gewissen Lenkwinkel-Grenzwert erreicht oder überschreitet. Wird dieser Grenzwert dagegen nicht erreicht oder überschritten, bleibt die Querlenkeranordnung in ihrer Ausgangsposition oder in einer zentrierten Position. Wird der Lenkwinkel-Grenzwert wieder unterschritten, kehrt die Querlenkeranordnung in ihre Ausgangsposition oder in ihre zentrierte Position zurück.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts aus einem ersten Lenkersystem mit einer Querlenkeranordnung mit zwei Querlenkerstreben, die jeweils mittels eines kombinierten Lagerelements auf einer Führungsbahn gelagert sind, in einer Ausgangsposition,
2 eine schematische Schnittansicht des Ausschnitts aus dem Lenkersystem mit der Querlenkeranordnung gemäß 1 bei einem geringen Lenkwinkel,
3 eine schematische Schnittansicht des Ausschnitts aus dem Lenkersystem mit der Querlenkeranordnung gemäß 1 bei einem Lenkwinkel von 90°,
4 eine schematische Ansicht des kombinierten Lagerelements der Querlenkeranordnung des Lenkersystems gemäß 1, und
5 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem zweiten Lenkersystem mit einer Querlenkeranordnung mit zwei unabhängig voneinander längs einer Führungsbahn bewegbaren Querlenkerstreben, die jeweils mittels eines kombinierten Lagerelements auf der Führungsbahn gelagert sind.
Einander entsprechende Teile sind in 1 bis 5 mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch Einzelheiten der im Folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiele können für sich genommen eine Erfindung darstellen oder Teil eines Erfindungsgegenstands sein.
In 1 ist ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel eines Lenkersystems 1 mit einer Querlenkeranordnung 2 mit zwei Querlenkerstreben 3, 4 und einer Führungsbahn 5 in einer Ausgangsposition gezeigt. Die Nummerierung der Querlenkerstreben 3, 4 zeigt keine Vorrangigkeit an. Beide Querlenkerstreben 3, 4 weisen einen gemeinsamen radträgerseitigen Abschnitt 6 auf, welcher mittels eines Drehgelenks 7 mit einem hier nicht dargestellten Radträger direkt verbunden ist. Das Drehgelenk 7 hat eine Rotationsachse 8, welche senkrecht zu einer Ebene ist, die durch die beiden Querlenkerstreben 3, 4 aufgespannt wird, und innerhalb derer (zumindest im Wesentlichen) auch die Führungsbahn 5 liegt. Der hier nicht dargestellte Radträger ist mit einem Rad 9 der Achsanordnung verbunden.
Die beiden Querlenkerstreben 3, 4 sind derart zueinander angeordnet, dass sie einen nicht aufgelösten Dreiecksquerlenker ausformen. Sie sind bei der Querlenkeranordnung 2 einstückig miteinander verbunden und bilden ein gemeinsames Bauteil. Die erste Querlenkerstrebe 3 weist einen karosserieseitigen Abschnitt 10 auf, welcher mittels eines mehrteiligen Lagerelements 11 (siehe 4) auf der Führungsbahn 5 gelagert ist. Die zweite Querlenkerstreben 4 weist einen karosserieseitigen Abschnitt 12 auf, welcher mittels eines mehrteiligen Lagerelements 13 (siehe 4) auf der Führungsbahn 5 gelagert ist. Somit sind beide Querlenkerstreben 3, 4 gleichförmig ausgestaltet. Der Dreiecksquerlenker ist daher achssymmetrisch, wobei die Symmetrieachse in der in 1 dargestellten Ausgangsposition in einer Ebene mit einer Raddrehachse des Rades 9 liegt, wobei diese Ebene senkrecht auf der durch die beiden Querlenkerstreben 3, 4 aufgespannten Ebene ist. Die Symmetrieachse der Querlenkerstreben 3, 4 und die Raddrehachse sind in etwa parallel zueinander.
Die Führungsbahn 5, auf der die Querlenkerstreben 3, 4 mittels der Lagerelements 11, 13 gelagert sind, ist kreisbogenförmig. Sie weist einen Mittelpunkt auf, welcher identisch ist mit einem Mittelpunkt des Drehgelenks 7, durch welchen die Rotationsachse 8 hindurch verläuft. In der in 1 dargestellten Ausgangsposition kann das Fahrzeug eine Geradeausfahrt durchführen. Die dargestellte Querlenkeranordnung 2 ist eine untere Querlenkeranordnung 1 für eine Achsanordnung in Doppelquerlenkerausführung oder McPherson-Ausführung.
In 2 ist das Lenkersystem 1 mit der Querlenkeranordnung 2 bei einem geringen Lenkwinkel gezeigt. Das Rad 9 ist in Richtung der ersten Querlenkerstrebe 3 geschwenkt, wobei der Lenkwinkel des Rades 9 noch nicht so groß ist, dass das Rad 9 mit einer der beiden Querlenkerstreben 3, 4 kollidieren würde. Die Symmetrieachse der Querlenkerstreben 3, 4 ist nicht mehr in einer Ebene mit der Raddrehachse des Rades 9. Außerdem verlaufen die Symmetrieachse der Querlenkerstreben 3, 4 und die Raddrehachse auch nicht mehr parallel zueinander. Jedoch ist der mit den beiden Querlenkerstreben 3, 4 gebildete Dreiecksquerlenker immer noch zentriert, d. h. die Symmetrieachse der Querlenkerstreben 3, 4 ist nach wie vor koaxial zu einer Symmetrieachse der Führungsbahn 5.
In 3 ist das Lenkersystem 1 mit der Querlenkeranordnung 2 bei mit einem sehr großen Lenkwinkel von 90° gezeigt. Das Rad 9 ist noch weiter in Richtung der ersten Querlenkerstrebe 3 geschwenkt als bei der in 2 gezeigten Schwenkstellung, wobei der Lenkwinkel des Rades 9 so groß ist, dass das Rad 9 mit der ersten Querlenkerstrebe 3 kollidieren würde, wenn die beiden Querlenkerstreben 3,, 4 nicht ausweichen könnten. Bei dem Lenkwinkel von 90° ist die Symmetrieachse der beiden Querlenkerstreben 3, 4 ebenfalls nicht mehr in einer Ebene mit der Raddrehachse des Rades 9, zusätzlich aber auch nicht mehr koaxial zu der Symmetrieachse der Führungsbahn 5. Der mit den beiden Querlenkerstreben 3, 4 gebildete Dreiecksquerlenker ist in Richtung der zweiten Querlenkerstrebe 4 ausgewichen. Dazu bewegen sich beide Querlenkerstreben 3, 4 gemeinsam entlang der Führungsbahn 5, wobei eine Rotation um die Rotationsachse 8 des Drehgelenks 7 erfolgt. Erst durch diese Ausweichbewegung der Querlenkerstreben 3, 4 wird ein Lenkwinkel des Rades 9 von 90° ermöglicht, wodurch auch die Wendigkeit des Fahrzeugs verbessert wird.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für die Lagerelemente 11, 13 gezeigt, mittels derer die Querlenkerstreben 3, 4 der Querlenkeranordnung 2 an die Führungsbahn 5 angekoppelt bzw. auf oder an ihr gelagert sind. Die Lagerelemente 11, 13 sind mehrteilig ausgeführt. Sie umfassen als gesonderte Komponenten jeweils ein Rotationslagerteilelement 14 und ein Linearlagerteilelement 15, welche mittels eines Führungsschlittens 16 miteinander verbunden sind. Das Rotationslagerteilelement 14 ist als Gummilager und das Linearlagerteilelement 15 als Wälzlager ausgestaltet.
Das Linearlagerteilelement 15 weist eine an die Kreisbogenform der Führungsbahn 5 angepasste Krümmung auf und lässt sich mittels der Rollbewegung der Wälzkörper längs der Führungsbahn 5 verschieben bzw. bewegen. Bei einer grundsätzlich möglichen anderen Ausgestaltung des Linearlagerteilelements 15, z.B. als Gleitlager, kann die Bewegung längs der der Führungsbahn 5 auch anders erfolgen, beispielsweise gleitend. Auch die Führungsbahn 5 kann unterschiedlich ausgestaltet sein, beispielsweise ungeschmiert, geschmiert, hydrostatisch oder hydrodynamisch. Das Linearlagerteilelement 15 ist so ausgestaltet und/oder so an der Führungsbahn 5 montiert, dass einer Verdrehung entgegengewirkt wird. Insbesondere ist lediglich die Bewegung längs der Führungsbahn 5 möglich, andere Bewegungen, z.B. Verkippungen oder Verdrehungen, dagegen nicht.
Derartige Bewegungen lässt aber das Rotationslagerteilelement 14 zu, das vorzugsweise an seiner von dem Linearlagerteilelement 15 abgewandten Seite mit dem karosserieseitigen Abschnitt 10 oder 12 der Querlenkerstrebe 3 bzw. 4 verbunden ist. Das Rotationslagerteilelement 14 ermöglicht gewisse relative Verdrehungen oder Verkippungen zwischen dem karosserieseitigen Abschnitt 10 oder 12 der Querlenkerstrebe 3 bzw. 4 und der Führungsbahn 5 insbesondere um die Umfangsrichtung φ oder um die radiale Richtung r des Kreisbogens der Führungsbahn 5. Die Umfangsrichtung φ und die radiale Richtung r sind in 1 mit eingetragen.
Die kombinierten Lagerelemente 11, 13 haben also eine vorteilhafte Funktionstrennung. Die beiden als gesonderte Bauteile ausgeführten Hauptkomponenten, nämlich das Rotationslagerteilelement 14 und das Linearlagerteilelement 15, erfüllen verschiedene, jeweils spezifische Funktionen, die auch insbesondere weitgehend unabhängig voneinander sind.
In 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Lenkersystems 17 mit einer etwas anders ausgestalteten Querlenkeranordnung 18 gezeigt. Auch die Querlenkeranordnung 18 hat zwei Querlenkerstreben 19, 20 und eine Führungsbahn 21. Die Lagerung der Querlenkerstreben 19, 20 an bzw. auf der Führungsbahn 21 erfolgt wiederum mittels der kombinierten funktionsgetrennten Lagerelemente 11, 13. Im Unterschied zu der Querlenkeranordnung 2 sind die beiden Querlenkerstreben 19, 20 bei der Querlenkeranordnung 18 als gesonderte Bauteile ausgeführt und auch insbesondere nicht starr miteinander verbunden. Vielmehr kann bei der Bewegung längs der Führungsbahn 21 eine Relativbewegungen zwischen den beiden Querlenkerstreben 19, 20 erfolgen. Die erste Querlenkerstrebe 19 ist über ein Koppelgetriebe 22 und einen in 5 nicht mit dargestellten Verlagerungsantrieb aktiv verlagerbar. Demgegenüber ist die zweite Querlenkerstrebe 20 passiv ausgeführt. Sie kann sich zwar auch längs der Führungsbahn 21 bewegen. Aber sie ist nicht aktiv verlagerbar. Die Querlenkeranordnung 18 mit den beiden unabhängigen Querlenkerstreben 19, 20 bildet einen 2-Punkt-Lenker.
Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können die Querlenkerstreben an einer anderen Position mit dem Radträger verbunden werden. Weiterhin kann der Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Führungsbahn beabstandet zu dem Mittelpunkt des Drehgelenks sein. Außerdem kann das Drehgelenk fixiert werden, so dass keine Rotation mehr erfolgen kann, wobei dann das Lenken des Rades vollständig über eine verlängerte Führungsbahn erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Lenkersystem
2: Querlenkeranordnung
3: erste Querlenkerstrebe
4: zweite Querlenkerstrebe
5: Führungsbahn
6: radträgerseitiger Abschnitt
7: Drehgelenk
8: Rotationsachse
9: Rad
10: karosserieseitiger Abschnitt der ersten Querlenkerstrebe
11: Lagerelement der ersten Querlenkerstrebe
12: karosserieseitiger Abschnitt der zweiten Querlenkerstrebe
13: Lagerelement der zweiten Querlenkerstrebe
14: Rotationslagerteilelement
15: Linearlagerteilelement
16: Führungsschlitten
17: Lenkersystem
18: Querlenkeranordnung
19: erste Querlenkerstrebe
20: zweite Querlenkerstrebe
21: Führungsbahn
22: Koppelgetriebe
r: radiale Richtung des Kreisbogens der Führungsbahn
φ: Umfangsrichtung des Kreisbogens der Führungsbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012203382 A1 [0003]
DE 102009023362 A1 [0004]
DE 102013004951 A1 [0005]

Claims

Querlenkeranordnung für eine Radaufhängung einer Achsanordnung eines Fahrzeugs aufweisend a) mindestens eine Querlenkerstrebe (3, 4; 19, 20), die einen karosserieseitigen Abschnitt (10, 12) und einen radträgerseitigen Abschnitt (6) hat, b) ein eine Rotationsachse (8) aufweisendes Drehgelenk (7) am radträgerseitigen Abschnitt (6) der Querlenkerstrebe (3, 4; 19, 20), c) eine kreisbogenförmige Führungsbahn (5; 21), und d) ein mehrteiliges Lagerelement (11; 13), mittels dessen der karosserieseitige Abschnitt (10, 12) der Querlenkerstrebe (3, 4; 19, 20) auf der kreisbogenförmigen Führungsbahn (5; 21) gelagert ist, und das ein Rotationslagerteilelement (14) und ein Linearlagerteilelement (15) enthält, die zwei baulich getrennte, aber miteinander verbundene Komponenten sind, wobei e) die Querlenkerstrebe (3, 4; 19, 20) entlang der Führungsbahn (5; 21) und um die Rotationsachse (8) des Drehgelenks (7) bewegbar ist.
Querlenkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Querlenkerstreben (3, 4; 19, 20) vorhanden sind, welche jeweils einen karosserieseitigen Abschnitt (10, 12) und einen radträgerseitigen Abschnitt (6) haben, und welche jeweils mittels eines gesonderten mehrteiligen Lagerelements (11; 13) entlang der Führungsbahn (5, 21) bewegbar auf der Führungsbahn (5; 21) gelagert sind.
Querlenkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Querlenkerstreben (3, 4) in der Art eines Dreiecksquerlenkers zueinander angeordnet sind, und ein gemeinsames Bauteil mit einem gemeinsamen radträgerseitigen Abschnitt (6) sowie einem gemeinsamen Drehgelenk (7) bilden, so dass die zwei Querlenkerstreben (3, 4) gemeinsam entlang der Führungsbahn (5) bewegbar sind.
Querlenkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Querlenkerstreben (19, 20) gesonderte Bauteile sind, die unabhängig voneinander entlang der Führungsbahn (21) bewegbar sind.
Querlenkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationslagerteilelement (14) ein Gummilager ist.
Querlenkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearlagerteilelement (15) ein Wälzlager, ein Gleitlager, eine Schwalbenschwanzführung oder eine Laufrollenführung ist.
Querlenkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationslagerteilelement (14) und das Linearlagerteilelement (15) mittels eines Führungsschlittens (16) mechanisch fest miteinander verbunden sind.