-
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
-
Kraftfahrzeuge mit einer verstellbaren Radlagerung, d.h. Radlagerungen bei denen mittels einer geeigneten Aktuatorik Sturz und/oder Spur des Rades verstellbar sind, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die
DE 10 2008 048 567 A1 und
DE 10 2012 206 337 A1 verwiesen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass die Aktuatorik möglichst einfach und bauraumgünstig ausgeführt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
-
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. In bekannter Art und Weise umfasst die verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs eine Radnabe, die mittels eines ersten kippbaren Wälzlagers drehbar in einem Radlagergehäuse, nachfolgend mit “Schwenklager“ oder “Radträger“ bezeichnet, gelagert ist.
-
Unter dem Begriff “kippbares Wälzlager“ sind nachfolgend Wälzlager zu verstehen, deren Innenring gegenüber dem Außenring um einen Kippwinkel verdrehbar sind, wobei der Kippwinkel den Winkel beschreibt, um den der Innenring gegenüber dem Außenring bis zur spannungsfreien Anlage verdreht werden kann.
-
Erfindungsgemäß ist die Radnabe über ein zweites kippbares Wälzlager gelagert, wobei das zweite kippbare Wälzlager in Fahrzeugquerrichtung FQ, nachfolgend auch als y-Richtung bezeichnet, betrachtet weiter innen liegend angeordnet ist und wobei das zweite kippbare Wälzlager über seinen Außenring mit mindestens einem Aktuator in Wirkverbindung steht, über den der Außenring des zweiten kippbaren Wälzlagers mit einer in vorzugweise radialer Richtung ausgerichteten Kraft beaufschlagt werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der verstellbaren Radlagerung erweist sich als besonders vorteilhaft, da die Stellung von Radsturz und –spur mit relativ geringem Aufwand erfolgen kann. Das Schwenklager verbleibt in seiner konventionellen Position und es erfolgt lediglich eine aktive Stellung der Radlager-Gelenkwellen-Einheit. Außerdem kann die Ausgestaltung dadurch sehr bauraumsparend ausgeführt werden.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Radnabe mit einer Gelenkwelle drehfest verbunden und das zweite Wälzlager ist an der Gelenkwelle angeordnet. D.h. bei einer Verstellbewegung wird die Gelenkwelle samt der Radnabe bezüglich des Schwenklagers verkippt. Durch die Anordnung des zweiten kippbaren Wälzlagers an der Gelenkwelle ist eine besonders bauraumsparende Anordnung gewährleistet, die sich daher aus Packagegründen als besonders vorteilhaft erweist.
-
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Radnabe einen in axialer Richtung verlängerten Radnabenabschnitt aufweist, auf dem das zweite kippbare Wälzlager angeordnet ist.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Außenring des zweiten kippbaren Wälzlagers mit einem in Fahrzeughochrichtung FH, nachfolgend auch als z-Richtung bezeichnet, wirksamen ersten Aktuator und/oder mit einem in Fahrzeuglängsrichtung FL, nachfolgend auch als x-Richtung bezeichnet, wirksamen zweiten Aktuator in Wirkverbindung. Während über den in Fahrzeughoch- bzw. z-Richtung wirksamen ersten Aktuator der Sturz einstellbar ist, ermöglicht der in Fahrzeuglängs- bzw. x-Richtung wirksame zweite Aktuator eine Spurverstellung. Als besonders vorteilhaft an dieser Ausführungsform erweist sich die Variante, wenn sowohl der erste und zweite Aktuator vorgesehen sind, da nunmehr Sturz- und Spurwerte unabhängig voneinander eingestellt werden können.
-
Der erste und/oder zweite Aktuator sind dabei vorzugsweise am Schwenklager angeordnet.
-
Bevorzugt stehen hierbei der erste und/oder zweite Aktuator jeweils über eine Koppelstange mit dem Außenring des zweiten Wälzlagers in Wirkverbindung. Damit können die Aktuatoren bauraumgünstiger angeordnet werden und ein etwaiger axialer Mittenversatz im zweiten kippbaren Lager, resultierend aus der einer Kreisbahn folgenden Bewegung des Innenringes gegenüber einer lineareren Bewegung des Außenringes, ausgeglichen werden.
-
Der erste und zweite Aktuator können dabei auf vielfältige Weise ausgebildet sein, insbesondere in Form eines Elektromotors (Linearmotors) oder hydraulischen Aktuators.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Außenring des zweiten Wälzlagers eine in Bezug zur Lagerachse des zweiten Wälzlagers exzentrisch versetzte Außenkontur aufweist, und in einer im Schwenklager ausgebildeten Lageraufnahme drehbar gelagert ist, wobei der in der Lageraufnahme des Schwenklagers drehbar gelagerte Außenring des zweiten Wälzlagers mit einem Aktuator in Wirkverbindung steht, über den der Außenring des zweiten Wälzlagers in Bezug zum Schwenklager verdreht werden kann. Die im Schwenklager ausgebildete Lageraufnahme ist dabei so ausgeführt, dass sie einen etwaigen Mittenversatz des Innenrings des zweiten kippbaren Lagers gegenüber seinem Außenring, beispielsweise über ein entsprechendes Axialspiel in einem Gleitlager oder zylindrischem Loslager, ausgleichen kann. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da nunmehr mittels eines einzigen Aktuators eine kombinierte Sturz- und Spurverstellung ermöglicht ist und die eingeleiteten Momente über eine breite Lageraufnahme abstützen können.
-
Vorzugsweise ist dabei der die Drehbewegung des Lageraußenrings initiierende Aktuator am Schwenklager angeordnet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist dabei die Stirnseite des Außenrings des zweiten Wälzlagers mit einer Verzahnung versehen und der Aktuator ist als ein rotatorischer Antrieb ausgebildet, der über ein Ritzel mit der Verzahnung des Außenrings kämmt. Aufgrund der Verwendung eines rotatorischen Antriebs ist in vorteilhafter Weise ein besonders kompakter, wenige Bauteile aufweisender und damit bauraumgünstiger Verstellmechanismus ermöglicht.
-
Gemäß einer alternativen Ausführung weist der Außenring des zweiten Wälzlagers stirnseitig einen in Bezug zur Lagerachse des zweiten Wälzlagers exzentrisch versetzten Anlenkzapfen auf, wobei der Aktuator beispielsweise als ein Linearmotor ausgebildet ist und über eine Koppelstange mit dem Gelenkzapfen in Wirkverbindung steht.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Außenring des zweiten Wälzlagers eine nockenförmige Außenkontur aufweist und dass der eine nockenförmige Kontur aufweisende Außenring in einer im Schwenklager ausgebildeten Lageraufnahme verdrehbar gelagert ist, wobei in der Lageraufnahme ein bewegliches Vorspannelement, beispielsweise ein federbelasteter Gleitschuh, angeordnet ist, über das der eine nockenförmige Außenkontur aufweisende Außenring gegen eine in der Lageraufnahme des Schwenklagers eingebrachte Schwenklagerkontur gedrückt wird. Zudem ist ein mit dem Außenring in Wirkverbindung stehender Aktuator vorgesehen, über den eine Drehbewegung des Außenrings initiierbar ist. Die im Schwenklager ausgebildete Lageraufnahme ist dabei so ausgeführt, dass sie einen etwaigen Mittenversatz des Innenrings des zweiten kippbaren Lagers gegenüber seinem Außenring, beispielsweise über ein entsprechendes Axialspiel, ausgleichen kann. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass mittels eines einzigen Aktuators eine kombinierte Sturz- und Spurverstellung ermöglicht ist.
-
Bevorzugt ist dabei die in der Lageraufnahme ausgebildete Schwenklagerkontur gegenläufig zur nockenförmigen Außenkontur des Lageraußenrings ausgebildet. Die gegenläufige Schwenklagerkontur hat den Effekt, dass die durch die nockenförmige Ausbildung des Außenrings ermöglichte kombinierte Sturz- und Spurverstellung gezielt verstärkt werden kann.
-
Vorzugsweise sind das erste und das zweite kippbare Wälzlager jeweils als ein Pendellager ausgebildet.
-
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
-
In der Zeichnung bedeutet:
-
1 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen verstellbaren Radlagerung;
-
2 eine vergrößerte Darstellung des auf der Gelenkwelle angeordneten zweiten kippbaren Wälzlagers aus 1;
-
3 eine Draufsicht auf die Gelenkwelle aus 1 und 2;
-
4 einen anderen Verstellmechanismus für die erfindungsgemäße verstellbare Radlagerung;
-
5 einen weiteren Verstellmechanismus für die erfindungsgemäße verstellbare Radlagerung;
-
6 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen verstellbaren Radlagerung;
-
7 eine Draufsicht auf das zweite kippbare Lager aus 6, und
-
8 die bei der Ausführungsform gemäß 6 realisierte kombinierte Spur- und Sturzverstellung.
-
1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete verstellbare Radlagerung eines Kraftfahrzeugs. Die Radlagerung 10 umfasst eine Radnabe 12, die mittels eines ersten kippbaren Wälzlagers 14 drehbar in Bezug zu einem Radträger 16 gelagert ist, sowie eine mit der Radnabe 12 mittels einer Verzahnung drehfest verbundene Gelenkwelle 18.
-
In bekannter Art und Weise ist dabei der Außenring 14-1 des ersten Wälzlagers 14 fest im Radträger 16 gelagert, während die Radnabe 12 fest über den Innenring 14-2 des ersten Wälzlagers 14 verbunden ist.
-
Zudem ist – wie 1 zeigt – die Radnabe 12 über ein axial beabstandetes, an der Gelenkwelle 18 angeordnetes zweites kippbares Wälzlager 20 gelagert. Die Radnabe 12 und die damit drehfest verbundene Gelenkwelle 16 sind somit in Bezug zum Radträger 16 verkippbar gelagert.
-
Das erste und zweite kippbare Wälzlager 14, 20 sind vorliegend als Pendellager ausgebildet.
-
Der Abstand zwischen dem ersten Wälzlager 14 und dem in Fahrzeugquerrichtung FQ (y-Koordinate) betrachtet weiter innen liegenden zweiten kippbaren Wälzlager 20 wird nachfolgend auch als axialer Abstand s bezeichnet.
-
Wie 1 weiter zeigt, steht der Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 über eine Koppelstange 22-1 mit einem in Fahrzeughochrichtung FH (z-Koordinate) wirksamen ersten Aktuator 24 in Wirkverbindung. Der beispielhaft als Linearmotor ausgebildete erste Aktuator 24 ist am Radträger 16 gelagert.
-
Um 90° versetzt ist ein zweiter, in Fahrzeuglängsrichtung FL (x-Koordinate) wirksamer Aktuator angeordnet, der über eine Koppelstange 22-2 mit dem Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 in Wirkverbindung steht, vgl. 3. Der in 1 nicht sichtbare zweite Aktuator ist dabei entsprechend zu dem ersten Aktuator 24 beispielsweise als Linearmotor ausgebildet und am Radträger 16 angeordnet.
-
Während die aus einer Betätigung des in Fahrzeughochrichtung FH (z-Koordinate) wirksamen ersten Aktuators 24 resultierende Verkippung der Gelenkwelle 18 samt Radnabe 12 eine Sturzverstellung bewirkt, hat die aus einer Betätigung des zweiten Aktuators in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) resultierende Verkippung der Gelenkwelle 18 samt Radnabe 12 entsprechend eine Spurverstellung zur Folge.
-
Da das zweite Wälzlager 20 im Abstand s zum ersten Wälzlager 14 angeordnet ist, sind auch die Kraftangriffspunkte der beiden Aktuatoren 24 am Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 entsprechend axial beabstandet, so dass aufgrund des daraus resultierenden Hebelverhältnisses nur geringe Stellkräfte für eine Spur- und/oder Sturzverstellung erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass nunmehr aufgrund der beiden vorhandenen Aktuatoren 24 Sturz und Spur unabhängig voneinander verstellt werden können.
-
Um eine einfache Montage der Koppelstangen 22-1 und 22-2 an den Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 zu ermöglichen, weist – wie 2 und 3 zeigen, der Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 entsprechend angeordnete Anformungen 20-3 für die Koppelstange 22-1 bzw. 22-2 auf. Zudem ist in bekannter Art und Weise zwischen dem Außenring 20-1 und dem auf der Gelenkwelle 16 angeordneten, mittels eines Sicherungsrings 26 festgelegten Innenring 20-2 des zweiten Wälzlagers 20 eine Dichtung 28, hier in Form einer Kassettendichtung ausgebildet, angeordnet.
-
3 zeigt eine Draufsicht auf die Gelenkwelle 16. Neben den bereits oben erwähnten Bauteilen ist zudem mit dem Bezugszeichen 30 noch der Dichtspalt bezeichnet.
-
In 4 und 5 ist lediglich jeweils das hintere kippbare Wälzlager 20 der erfindungsgemäßen verstellbaren Radlagerung 10 dargestellt. D.h., entsprechend zu der in 1 beschriebenen Ausführungsform ist die Radnabe 12 über ein erstes kippbares Wälzlager 14 drehbar im Radträger 16 gelagert. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten und erläuterten Ausführungsform weist vorliegend die Radnabe 12 einen in axialer Richtung verlängerten Radnabenabschnitt 12-1 auf, an dem das zweite kippbare Wälzlager 20 angeordnet ist. Mit dem Bezugszeichen 28 ist wiederum die zwischen Außenring 20-1 und Innenring 20-2 des zweiten Wälzlagers 20 wirksame Dichtung bezeichnet.
-
Wie 4 und 5 zeigen, weist dabei der Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 eine in Bezug zur Lagerachse des zweiten Wälzlagers 20 exzentrisch versetzte Außenkontur auf. Zudem steht der in einer Lageraufnahme des Radträgers 16 drehbar gelagerte Außenring 20-1 mit einem Aktuator in Wirkverbindung, über den der Außenring 20-1 in Bezug zum Radträger 16 verdreht werden kann. Durch eine entsprechende Verdrehung des Außenrings 20-1 ist somit eine kombinierte Sturz- und Spurverstellung ermöglicht.
-
Gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform ist dabei der Aktuator als ein rotatorischer Antrieb 32 ausgebildet. An seiner Ausgangswelle weist der rotatorische Antrieb 32 ein Ritzel 34 auf, welches mit einer an der Stirnseite des Außenrings 20-1 eingebrachten Verzahnung 36 kämmt.
-
Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform ist der Aktuator beispielsweise als ein Linearmotor 24 ausgebildet, der über eine Koppelstange 22-3 mit einem am Lageraußenring 20-1 stirnseitig und in Bezug zur Lagerachse des zweiten Wälzlagers 20 exzentrisch versetzt angeordnetem Anlenkzapfen 38 in Wirkverbindung steht.
-
Die in 6 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten Ausführungsform. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist jedoch das auf der Gelenkwelle 18 angeordnete zweite kippbare Wälzlager 20 in einer Lageraufnahme 40 des Radträgers 16 verdrehbar gelagert. Hierzu steht der Außenring 20-1 über eine Koppelstange 22-4 mit einem Aktuator 42 in Wirkverbindung. Wie 6 und 7 zeigen, ist dabei der Außenring 20-1 des zweiten Wälzlagers 20 mit einer nockenförmigen Außenkontur 44 ausgebildet und wird über ein in der Lageraufnahme 40 angeordnetes bewegliches Vorspannelement, beispielsweise ein federbelasteter Gleitschuh, 46 gegen eine – hier gegenläufig zur nockenförmigen Außenkontur des Außenrings 20-1 ausgebildeten – Schwenklagerkontur 48 gedrückt.
-
Wird nun – wie in 7 strichliert dargestellt – der nockenförmige Außenring 20-1 mittels des Aktuators 42 im Uhrzeigersinn verdreht, bewirkt dies ein “Abrollen“ des nockenförmigen Außenrings 20-1 auf der Schwenklagerkontur 48, was wiederum eine in z-Richtung ausgerichtete Kompensationsbewegung des beweglichen Vorspannelements 46 zur Folge hat. Hierdurch wird, wie in 8 dargestellt, die Lagerachse des zweiten Wälzlagers 20 in z-Richtung um den Weg z1 (=> entspricht Delta Sturz) und in x-Richtung um den Weg x1 (=> entspricht Delta Spur) verstellt.
-
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 102008048567 A1 [0002]
- DE 102012206337 A1 [0002]
