DE102016220376A1

DE102016220376A1 - Radführungseinrichtung

Info

Publication number: DE102016220376A1
Application number: DE102016220376.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Augustin; Ernst Gruenwald
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radführungseinrichtung (10), insbesondere Längs- und/oder Querlenker, mit:einem ersten Endabschnitt (101), mit dem die Radführungseinrichtung (10) an einer Karosserie oder einem Hauptrahmen (20) angebunden ist,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radführungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Radführungseinrichtungen bekannt, die beispielsweise als Längs- oder Querträger ausgebildet sind. Diese Lenker verbinden das Chassis bzw. die Karosserie mit einem Radträger, an dem das Rad des Fahrzeugs drehbar gelagert ist. Dadurch kann das Rad Relativbewegungen zur Karosserie durchführen, beispielsweise Ein- und Ausfederbewegungen sowie Lenkbewegungen. Ein solcher Lenker ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 015 705 A1 bekannt.
Darüber hinaus ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bei Einspurfahrzeugen eine Hinterradschwinge als Radführungseinrichtung für das Hinterrad zu verwenden. Im aktuellen Stand der Technik gibt es eine Vielzahl verschiedener Bauformen für solche Hinterradschwingen. Dabei handelt es sich meistens um ein- oder mehrfach drehbar gelagerte Körper, die mit Hilfe einer Feder-Dämpfer-Kombination an einem Hauptrahmen abgestützt sind. Als Bauformen sind Zweiarmschwingen, Einarmschwingen, Cantileverschwingen sowie die Triebsatzschwinge aus dem Bereich der Fahrradtechnik bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme sind aus einer Vielzahl beweglicher Teile gebildet, die miteinander verbunden sind. Dieser komplexe Aufbau ist jedoch bei der Herstellung aufwändig und in der Funktion verschleißanfällig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine Radführungseinrichtung anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Es ist eine besondere Aufgabe der Erfindung, eine Radführungseinrichtung anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau kennzeichnet.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die hiervon abhängigen Patentansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung dar.
Zur Lösung der obigen Aufgabe schlägt die Erfindung eine Radführungseinrichtung, insbesondere einen Längs- oder Querlenker, vor, mit einem ersten Endabschnitt, über den die Radführungseinrichtung an einer Karosserie oder einem Hauptrahmen angebunden ist, und einem zweiten Endabschnitt, über den die Radführungseinrichtung mit einem Rad verbunden ist. Bevorzugt ist die Anbindung der Radführungseinrichtung an der Karosserie oder dem Hauptrahmen als ein Festlager ausgebildet. Die Anbindung der Radführungseinrichtung an das Rad ist drehbar ausgebildet, so dass das Rad Drehbewegungen um die Achse durchführen kann. Weiterhin kann die Radführungseinrichtung Federbewegungen des Rades durch elastische Verformung aufnehmen. Mit anderen Worten werden vollständige Federbewegungen des Rades durch die Verformung der Radführungseinrichtung erzeugt. Dies bietet den Vorteil eines äußerst simplen Aufbaus mit einem Mindestmaß an beweglichen Teilen.
Weiterhin kann die Radführungseinrichtung mindestens eine erste Blattfeder und mindestens eine zweite Blattfeder umfassen, die sich in ihrer Längsrichtung von dem ersten Endabschnitt zu dem zweiten Endabschnitt hin erstrecken und zueinander parallel angeordnet sind. Die Blattfedern sind zueinander beabstandet. Dies bietet den Vorteil, dass auf besonders einfache Weise das Rad mit dem Rahmen verbunden werden kann, wobei gleichzeitig eine gefederte und gedämpfte Relativbewegung des Rades möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Blattfedern aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein, wobei als Verstärkungsfasern insbesondere Glas- und/oder Kohlenstofffasern verwendet werden. Die Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen als Material zur Herstellung der Blattfedern bietet den Vorteil, dass eine Vielzahl unterschiedlicher geometrischer Formen realisiert werden kann. Darüber hinaus kann durch geeignete Auswahl des Fasermaterials, des Matrixmaterials sowie der Länge und Anordnung der Fasern in dem Matrixmaterial eine Vielzahl mechanischer Eigenschaften, insbesondere unterschiedlichste Steifigkeitswerte, realisiert werden.
Die Verstärkungsfasern können organische oder anorganische Verstärkungsfasern sein. Die Verstärkungsfasern können beispielsweise Kohlenstofffasern sein. Diese bilden mit der Kunststoffmatrix einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, auch CFK (Carbon-faserverstärkter Kunststoff; englisch „Carbon-Fiber-Reinforced Plastic“, CFRP) genannt. Das zugehörige FVK-Bauteil ist dann ein CFK- Bauteil. Die Verstärkungsfasern können beispielsweise auch Glasfasern sein. Diese bilden mit der Kunststoffmatrix einen glasfaserverstärkten Kunststoff, auch GFK genannt. Das zugehörige FVK-Bauteil ist dann ein GFK-Bauteil. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Verstärkungsfasern können z.B. auch Aramidfasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, PMMA-Fasern, Basaltfasern, Borfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, Stahl-Fasern und/oder Naturfasern sein.
Das Material der Kunststoffmatrix mag insbesondere ein oder mehrere thermoplastische Kunststoffe (Thermoplaste) und/oder duroplastische Kunststoffe (Duroplaste) aufweisen. Faserverstärkte Kunststoffe mit einer thermoplastischen Matrix weisen den Vorteil auf, dass sie sich nachträglich umformen oder verschweißen lassen. Als thermoplastische Kunststoffe eignen sich beispielsweise: Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) und/oder Polytetrafluorethen (PTFE). Faserverstärkte Kunststoffe mit einer duroplastischen Matrix lassen sich nach dem Aushärten bzw. dem Vernetzen der Matrix nicht mehr umformen. Sie weisen vorteilhafterweise einen hohen Temperatureinsatzbereich auf. Dies gilt besonders für heißhärtende Systeme, die unter hohen Temperaturen ausgehärtet werden. Faserverstärkte Kunststoffe mit duroplastischer Matrix weisen meist die höchsten Festigkeiten auf. Als duroplastische Kunststoffe bzw. Matrix können z.B. folgende Harze zur Anwendung kommen: Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Diallylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR), Aminoharze, Melaminharz (MF/MP) und/oder Harnstoffharz (UF).
Darüber hinaus kann zwischen den Blattfedern eine elastische Zwischenschicht angeordnet sein. Diese Zwischenschicht bringt eine zusätzliche Dämpfung in das schwingungsfähige System. Durch geeignete Auswahl des Materials sowie der Positionierung zwischen den Blattfedern können verschiedene Dämpfungskennwerte realisiert werden.
Weiterhin kann der Abstand zwischen den Blattfedern im ersten Endabschnitt größer sein als im zweiten Endabschnitt, wobei dieser Abstand vom ersten Endabschnitt zum zweiten Endabschnitt abnimmt. Dadurch sind die Längsachsen der Blattfedern in einer Ebene angeordnet, wobei sie jedoch innerhalb dieser Ebene nicht parallel ausgerichtet sind. Dadurch laufen die Blattfedern in ihrer Richtung aufeinander zu. Dies resultiert in einer konischen Form des Aufbaus aus Feder-Dämpfer-Kombination und bietet den Vorteil, dass Antriebs- und Bremskräfte, die an dem Rad wirken, besser abgestützt werden können. Nickbewegungen des Aufbaus werden dadurch reduziert.
Darüber hinaus kann zwischen den Blattfedern ein die Blattfedern verbindender Block angeordnet sein, der in Längsrichtung der Blattfedern verschiebbare ist. Dieser Block stellt eine mechanisch starre Verbindung der Blattfedern dar, so dass durch dessen Umpositionierung bzw. Verschiebung an eine andere Stelle in Richtung der Längsachse der Blattfedern die Federkennlinie entsprechend eingestellt werden kann.
Im Folgenden sollen die Vorteile der Erfindung kurz zusammengefasst werden. Die erfindungsgemäße Radführungseinrichtung verfügt über eine geringe Anzahl an Teilen, wodurch sich der Herstellungsprozess vereinfacht, aufgrund einer reduzierten Baugruppenkomplexität. Da gleichzeitig auch die Anzahl der beweglichen Teile verringert wird, reduziert sich die Verschleißanfälligkeit auf ein Mindestmaß. Damit einher geht auch eine Reduktion des Gewichts sowie der Kosten.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer Darstellung

1 eine Seitenansicht auf einen Heckbereich eines Einspurfahrzeugs,
2 eine Draufsicht auf einen Heckbereich eines Einspurfahrzeugs, und
3 eine Radführungseinrichtung in unbelastetem und in belastetem Zustand.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Einspurfahrzeugs beispielhaft erläutert, wobei die Radführungseinrichtung als Hinterradschwinge ausgebildet ist. Selbstverständlich kann eine entsprechend abgeänderte und an gewünschte Belange eines Mehrspurfahrzeugs angepasste Radführungseinrichtung ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildet sein.
1 zeigt eine Seitenansicht auf ein Einspurfahrzeug, wie beispielsweise ein Fahrrad, Pedelec, Motorrad, Motorroller mit verbrennungsmotorischem oder elektrischem Antrieb. Das Einspurfahrzeug weist einen Rahmen 20 bzw. einen Hauptrahmen 20 auf. Die Radführungseinrichtung 10 ist als Lenker ausgebildet und über einen ersten Endabschnitt 101 mit dem Hauptrahmen 20 drehfest verbunden. Die Radführungseinrichtung 10 ist im Wesentlichen stabförmig ausgebildet und erstreckt sich in ihrer Längsrichtung von einem ersten Endabschnitt 101 zu einem zweiten Endabschnitt 102. An diesem zweiten Endabschnitt 102 ist ein Hinterrad 30 mit der Radführungseinrichtung 10 verbunden, wobei das Rad 30 Drehbewegungen um eine Achse 40 durchführen kann.
Dieser prinzipielle Aufbau ist in 2 als Draufsicht dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass die Radführungseinrichtungen 10 beidseitig des Hinterrads 30 angeordnet sind. Die in 2 dargestellte Hinterradschwinge weist somit zwei Radführungseinrichtungen 10 auf. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Hinterradschwinge als Einarmschwinge ausgebildet sein und somit eine einzelne Radführungseinrichtung 10 aufweisen, die nur einseitig mit dem Rad 30 verbunden ist.
Die Funktion der Radführungseinrichtung 10 soll mit Bezug zu 3 erläutert werden. In der oberen Darstellung der 3 ist eine erfindungsgemäße Radführungseinrichtung 10 abgebildet. Diese weist eine erste Blattfeder 11 und eine zweite Blattfeder 13 auf. Zwischen diesen beiden Blattfedern ist eine elastische Zwischenschicht 12 eingebracht. Wenn beispielsweise in dem figürlich rechten Ende der Radführungskraft 10 eine Kraft einwirkt, erfährt diese eine Deformation, wobei sie eine Form annimmt wie in der unteren Darstellung aus 3. Durch die Kraft, die beim Überfahren einer Bodenunebenheit nach oben wirkt, wird das rechte Ende nach oben versetzt, so dass sich eine S-förmige Verformung der Radführungseinrichtung 10 ergibt. Durch die Deformation Δd in vertikaler Richtung verkürzt sich die projizierte Länge der Blattfedern in Längsrichtung um den Wert Δl. Unter der Annahme eines gleichbleibenden E-Moduls verkürzt sich dabei der Hebelarm, mit dem die Kraft auf die Blattfedern wirkt um den Wert Δl. Somit wird mit zusätzlicher Verformung der Radführungseinrichtung 10 das Drehmoment um das linke Ende der Radführungseinrichtung 10 bzw. um den ersten Endabschnitt 101 immer geringer, so dass die Radführungseinrichtung 10 eine progressive Federkennlinie aufweist.
Gerade bei Verwendung einer einseitigen Einarmhinterradschwinge besteht die Gefahr, dass die Radführungseinrichtung 10 um ihre Längsachse tordiert wird. Um diesem Torsionsmoment entgegen zu wirken können figurlich nicht gezeigte Mittel zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit um die Längsachse der Blattfeder vorgesehen sein. Solche Mittel können beispielsweise als Torsionsstab oder Torsionsrohr ausgebildet sein, die parallel zur Radführungslängsachse bzw. zur Längsachse der Blattfedern 11, 13 ausgerichtet sind und die eine hohe Torsionssteifigkeit haben. Dadurch kann eine hohe Torsionsfestigkeit erzielt werden unter in Kauf Nahme einer vergleichsweise nur leicht erhöhten Biegesteifigkeit. Alternativ dazu können jedoch auch die Blattfedern 11, 13, eine entsprechende Querschnittsform aufweisen, die eine hohe Torsionssteifigkeit bietet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008015705 A1 [0002]

Claims

Radführungseinrichtung (10), insbesondere Längs- und/oder Querlenker, mit: - einem ersten Endabschnitt (101), mit dem die Radführungseinrichtung (10) an einer Karosserie oder einem Hauptrahmen (20) angebunden ist, - einem zweiten Endabschnitt (102), über den die Radführungseinrichtung (10) an einem Rad (30) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass Federbewegungen des Rades (30) durch elastische Verformung der Radführungseinrichtung (10) aufnehmbar sind.
Radführungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, mit mindestens einer ersten Blattfeder (11) und einer zweiten Blattfeder (13), die sich in ihrer Längsrichtung von dem ersten Endabschnitt (101) zu dem zweiten Endabschnitt (102) hin erstrecken und zueinander parallel und beabstandet sind.
Radführungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (11, 13) aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus glas- und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ausgebildet sind.
Radführungseinrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Blattfedern (11, 13) eine elastische Zwischenschicht angeordnet ist.
Radführungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit um die Längsachse der Blattfedern (11, 13).
Radführungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den beiden Blattfedern (11, 13) von dem ersten Endabschnitt (101) zum zweiten Endabschnitt (102) abnimmt.
Radführungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Blattfedern (11, 13) ein die Blattfedern (11, 13) verbindender Block, in Längsrichtung der Blattfedern (11, 13) verschiebbarer Block angeordnet ist.
Hinterradschwinge mit mindestens einer Radführungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.