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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, mit einem zum Lenken des Kraftfahrzeugs um eine Lenkachse drehbar gelagerten Radträger, an dem eine eine Felge eines Rads des Kraftfahrzeugs tragende Radnabe mittels eines Radlagers um eine Radnabendrehachse drehbar gelagert oder lagerbar ist, und der eine Lagerstelle zur Anbindung einer Spurstange aufweist, und mit einer ersten Lenkeranordnung sowie einer zweiten Lenkeranordnung, die in axialer Richtung bezüglich der Lenkachse beabstandet voneinander an dem Radträger zur Kopplung des Radträgers mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angreifen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Radaufhängung.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2015 221 217 A1 bekannt. Diese betrifft eine Radaufhängung eines lenkbaren Rades eines zweispurigen Fahrzeugs, mit einem Radträger, welcher gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau mittels radführender Lenker um eine Lenkdrehachse verschwenkbar geführt und durch Verlagerung einer über einen Spurhebel des Radträgers mit diesem wirkverbundenen und zumindest annähernd in Fahrzeug-Querrichtung ausgerichteten Spurstange um die Lenkdrehachse verschwenkbar ist.
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Dabei ist der dem Radträger zugewandte Endabschnitt der Spurstange über ein eine vertikale Ein- und Ausfederbewegung des Radträgers gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau erlaubendes Gelenk mit einem eine Drehachse aufweisenden Zwischenglied verbunden, welche Drehachse mit dem fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt der Spurstange eine Ebene aufspannt, die gegenüber der Kraftfahrzeugfahrzeug-Hochachse um einen Winkel in der Größenordnung von ±45° geneigt ist.
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Dabei ist der Spurhebel vom genannten Gelenk beabstandet um die genannte Drehachse verdrehbar am Zwischenglied befestigt und die Drehachse des Zwischenglieds derart gegenüber der Kraftfahrzeug-Hochachse geneigt, dass der Anlenkpunkt des Spurhebels am Zwischenglied in Fahrzeug-Querrichtung betrachtet näher bei der Fahrzeug-Mittenebene liegt als der Schnittpunkt der Drehachse des Zwischenglieds mit einer Geraden, welche den fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt der Spurstange sowie das Zentrum des Gelenks zwischen der Spurstange und dem Zwischenglied durchläuft.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Radaufhängungen Vorteile aufweist, insbesondere einen reduzierten negativen Spurwinkel, der durch die Seitenkraft während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs am kurvenäußeren Rad erzeugt wird.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in Einbaulage der Radaufhängung ein Kinematikpunkt eines zur Anbindung der Spurstange an die Lagerstelle dienenden Spurstangenlagers in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Lenkachse und oberhalb einer die Radnabendrehachse aufnehmenden oder schneidenden und horizontal angeordneten Horizontalebene angeordnet ist.
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Die Radaufhängung ist vorzugsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Sie dient der Anbindung des Rads an die Karosserie des Kraftfahrzeugs. Die Radaufhängung ist bevorzugt zur Aufhängung, insbesondere der federnden Aufhängung, des Rads bezüglich der Karosserie vorgesehen und ausgebildet. Das Rad ist an dem Radträger der Radaufhängung drehbar gelagert. Hierzu ist das Rad an der Radnabe befestigt oder zumindest befestigbar, welche schlussendlich an dem Radträger drehbar gelagert ist, beispielsweise mittels des Radlagers. Die Radnabe kann Bestandteil des Radlagers sein beziehungsweise integriert mit diesem ausgebildet sein. Beispielsweise ist hierzu die Radnabe mit einem Innenring oder einen Außenring des Radlagers einstückig und/oder materialeinheitlich ausgestaltet, wohingegen der jeweils andere Ring, also entweder der Außenring oder der Innenring, an dem Radträger befestigt ist.
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Der Radträger weist beispielsweise eine Radlageraufnahme auf, welche als Öffnung, insbesondere als randgeschlossene Öffnung, in dem Radträger ausgestaltet sein kann. In der Radlageraufnahme ist das zumindest bereichsweise Radlager angeordnet. Zudem greift die Radnabe und/oder eine mit ihr drehfest gekoppelte Welle wenigstens bereichsweise in die Radlageraufnahme ein. Besonders bevorzugt durchgreifen die Radnabe und/oder die Welle, insbesondere gemeinsam, die Radlageraufnahme in axialer Richtung bezüglich der Drehachse der Radnabe zumindest teilweise, insbesondere vollständig.
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Das Radlager ist bevorzugt als Wälzlager ausgebildet und verfügt insoweit über den Innenring und den Außenring, zwischen welchen zur Reibungsreduzierung Wälzkörper vorliegen. Der Innenring ist der Radnabe zugeordnet, insbesondere mit der Radnabe verbunden, beispielsweise ist er einstückig mit ihr ausgestaltet oder an ihr befestigt, wohingegen der Außenring dem Radträger zugeordnet, insbesondere mit dem Radträger verbunden ist, zum Beispiel an ihm befestigt ist. Dabei liegt der Außenring bevorzugt in der Radlageraufnahme vor. Anders ausgedrückt liegt der Außenring mit seiner Außenumfangsfläche an einer die Radlageraufnahme begrenzenden Innenumfangsfläche des Radträgers an.
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Der Radträger ist bevorzugt über wenigstens einen Fahrwerklenker mit der Karosserie verbunden. Der Fahrwerklenker greift also einerseits an der Karosserie und andererseits an dem Radträger an, insbesondere jeweils schwenkbeweglich. Der Fahrwerklenker liegt beispielsweise in Form eines Querlenkers vor. Auch eine Ausgestaltung als Längslenker ist jedoch möglich. Grundsätzlich erfolgt die Anbindung des Radträgers über den wenigstens einen Fahrwertdenker. Bevorzugt sind jedoch mehrere Fahrwerklenker zur Anbindung des Radträgers an die Karosserie vorgesehen. Insbesondere liegt der Fahrwerklenker in Form eines Zweipunktlenkers vor.
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Grundsätzlich ist eine hinreichende Anzahl an Fahrwerklenkern vorgesehen, um die Radführung zu gewährleisten. Zusätzlich benötigt jede Radführung einen vertikalen Freiheitsgrad um Ein- und Ausfedern zu können. Bei der Radführung unterscheidet man zusätzlich zwischen einer gelenkter und einer ungelenkten Achse. Während die ungelenkte Radführung teilweise über nur einen Fahrwerklenker gewährleistet werden kann, zum Beispiel bei der Schräglenkerachse, benötigt die gelenkte Radführung einen weiteren Freiheitsgrad um die Räder nach links und rechts einschlagen zu können. Die Lenkachse kann hierbei windschief im Fahrzeug liegen. Für die gelenkte Radführung benötigt man insoweit mindestens zwei Fahrwerklenker, beispielsweise - in der einfachsten Ausgestaltung - zwei Dreieckslenker, durch deren Pole, also deren radträgerseitigen Anbindungspunkte oder die Schnittpunkte der verlängerten Kraftwirkungslinien, bei einem aufgelösten Lenkerverband die Spreiz- beziehungsweise Lenkachse gebildet wird.
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Ganz allgemein wird die Lenkachse also von der ersten Lenkeranordnung und der zweiten Lenkeranordnung beziehungsweise den Fahrwerklenkern der Lenkanordnungen definiert. Insbesondere definiert jede der Lenkeranordnungen einen Punkt der Lenkachse, sodass für die zwei Lenkeranordnungen die Lenkachse einer gedachten Geraden durch die von den Lenkeranordnungen definierten Punkte entspricht. Jeder der Fahrwerklenker der Lenkeranordnungen greift einerseits an wenigstens einem ersten Anbindungspunkt an dem Radträger und an einem zweiten Anbindungspunkt an der Karosserie an. Der erste Anbindungspunkt beziehungsweise jeder der ersten Anbindungspunkt definiert zusammen mit dem zweiten Anbindungspunkt des entsprechenden Fahrwerklenker eine gedachte Gerade. Der vorstehend beschriebene Punkt entspricht dem Schnittpunkt der gedachten Geraden für die entsprechende Lenkeranordnung.
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Die Lenkachse, auch Spreizachse genannt, liegt meist windschief im Kraftfahrzeug, aber im Wesentlichen ist sie in Richtung beziehungsweise parallel zur Hochachse ausgerichtet, damit sich das jeweilige Rad nach links und rechts einschlagen lässt. Um die Lenkachse so abzubilden, müssen die die Lenkachse definierenden, radträgerseitigen Anbindungspunkte in unterschiedlichen Höhenlagen bezüglich der Hochachse des Kraftfahrzeugs liegen. Man spricht bezüglich dieser Höhenlagen auch von Lenkerebenen.
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Jeweils wenigstens ein Fahrwerklenker ist Bestandteil der ersten Lenkeranordnung sowie der zweiten Lenkeranordnung. Anders ausgedrückt weisen sowohl die erste Lenkeranordnung als auch die zweite Lenkeranordnung jeweils wenigstens einen derartigen Fahrwerklenker auf. Die beiden Lenkeranordnungen dienen der Kopplung beziehungsweise Anbindung des Radträgers an die Karosserie. Hierzu greifen sie jeweils einerseits an dem Radträger an und sind andererseits mit der Karosserie koppelbar beziehungsweise gekoppelt. Die beiden Lenkeranordnungen bilden gemeinsam die Lenkerebenen.
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Über die Radnabe ist das Rad oder zumindest die Felge des Rads an dem Radträger drehbar gelagert. Die Felge dient als Träger für einen Reifen des Rads, nämlich vorzugsweise für einen luftbefüllten Reifen. Das Rad des Kraftfahrzeugs ist lenkbar. Hierzu ist der Radträger um die Lenkachse drehbar gelagert, nämlich bezüglich der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist der Radträger über wenigstens einen Dämpfer und/oder wenigstens eine Feder an die Karosserie zur Dämpfung beziehungsweise Federung des Rads bezüglich der Karosserie angebunden. Der Dämpfer und/oder die Feder liegen zusätzlich zu den Lenkeranordnungen vor. Über den Dämpfer und/oder die Feder ist der vertikale Freiheitsgrad realisiert.
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Der Dämpfer und die Feder können Bestandteil eines Federbeins sein. Zur Anbindung des Dämpfers und/oder der Feder beziehungsweise des Federbeins, weist der Radträger vorzugsweise eine entsprechende Anbindungsstelle auf, beispielsweise eine Federbeinaufnahme für das Federbein. Zur Anbindung des Federbeins an den Radträger wird das Federbein beispielsweise in der Federbeinaufnahme des Radträgers angeordnet und an dem Radträger befestigt, vorzugsweise starr befestigt. Der Dämpfer und/oder die Feder beziehungsweise das Federbein können aber auch über einen der Lenker gegen die Karosserie abgestützt sein. Das bedeutet, dass der Dämpfer und/oder die Feder beziehungsweise das Federbein über den Lenker an dem Radträger und/oder der Karosserie angelenkt ist. Bevorzugt erfolgt dies über lediglich einen einzigen Lenker, der dann als Traglenker bezeichnet werden kann.
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Beispielsweise liegt die Radaufhängung als Doppelquer-Radaufhängung vor. Diese weist eine erste Lenkerebene und eine zweite Lenkerebene auf, wobei in der ersten Lenkerebene die erste Lenkeranordnung und in der zweiten Lenkerebene die zweite Lenkeranordnung vorliegt. Die erste Lenkeranordnung ist vorzugsweise in Einbaulage über der zweiten Lenkeranordnung angeordnet, sodass die erste Lenkeranordnung auch als obere Lenkeranordnung und die zweite Lenkeranordnung auch als untere Lenkeranordnung bezeichnet werden kann. Zum Beispiel weist die Doppelquer-Radaufhängung zwei Dreieckslenker auf. Bevorzugt weisen jedoch beide Lenkeranordnungen jeweils zwei Zweipunktlenker auf, die zueinander angewinkelt beziehungsweise gepfeilt sind und einen virtuellen Schnittpunkt aufweisen, der schlussendlich die Lenkachse mitdefiniert. Die Lenkachse liegt hierbei als die virtuellen Schnittpunkte der Lenkeranordnungen verbindende gedachte Gerade vor. Man spricht in diesem Fall auch von einer aufgelösten Lenkerebene oder einem Lenkerverband. Die erfindungsgemäße Radaufhängung soll eine Reduzierung des durch die Seitenkraft bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs am kurvenäußeren Rad erzeugten negativen Spurwinkel aufweisen. Dies führt zu einer Reduzierung der dynamischen Verstärkung einer Gierrate des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Lenkradwinkels, sodass insgesamt die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs verbessert wird. Hierzu ist es vorgesehen, dass - in Einbaulage der Radaufhängung - der Kinematikpunkt des Spurstangenlagers in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Lenkachse und oberhalb der Horizontalebene vorliegt.
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Unter der Einbaulage ist eine Anordnung der Radaufhängung an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug zum bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kraftfahrzeugs zu verstehen. In anderen Worten liegt die Radaufhängung in der Einbaulage derart an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug vor, dass ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs möglich ist. Die Einbaulage kann nach einer tatsächlichen Montage der Radaufhängung an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug vorliegen. Die Einbaulage kann jedoch auch eine Anordnung der Radaufhängung derart beschreiben, dass sie analog zu einem tatsächlich eingebauten Zustand vorliegt. Zur Anordnung der Radaufhängung in der Einbaulage ist es also nicht notwendig, die Radaufhängung tatsächlich an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug zu montieren, wenngleich dies selbstverständlich vorgesehen sein kann.
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Die Spurstange ist über das Spurstangenlager drehbar bezüglich des Radträgers gelagert, nämlich an der Lagerstelle des Radträgers. Die Lagerstelle liegt beispielsweise an einem Spurhebel des Radträgers vor, welcher als Vorsprung ausgebildet ist, der von einem Grundkörper des Radträgers ausgeht. In dem Grundkörper ist vorzugsweise die Radlageraufnahme ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass das Spurstangenlager in die Spurstange integriert ist. Es kann jedoch auch separat von dieser vorliegen. Der Kinematikpunkt beschreibt einen Drehpol des Spurstangenlagers. Üblicherweise lässt das Spurstangenlager sowohl eine Drehbewegung der Spurstange um eine Spurstangendrehachse als auch eine Kippbewegung der Spurstange bezüglich des Radträgers zu. Die Drehbewegung und die Kippbewegung erfolgen um den Kinematikpunkt, dieser stellt also einen Drehpunkt beziehungsweise Drehpol des Spurstangenlagers dar. Der Kinematikpunkt liegt vorzugsweise auf der Drehachse des Spurstangenlagers. Das Spurstangenlager liegt bevorzugt als Kugelgelenk beziehungsweise Kugelzapfengelenk vor.
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Das Spurstangenlager ist nun derart angeordnet und ausgebildet, dass der Kinematikpunkt eine spezielle Anordnung aufweist. So soll er in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Lenkachse und oberhalb der Horizontalebene liegen. Unter der Horizontalebene ist eine horizontale Ebene zu verstehen, welche beispielsweise - bei einem angenommenen Radsturz von null - die Radnabendrehachse vollständig aufnimmt oder - bei einem von null verschiedenen Radsturz - zumindest in einem Schnittpunkt von ihr geschnitten wird. Die Horizontalebene liegt vorzugsweise nach Montage der Radaufhängung an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug parallel zu einem Untergrund vor, auf welchem das Kraftfahrzeug angeordnet ist. Der Untergrund kann beispielsweise in Form einer Fahrbahn beziehungsweise einer Straße vorliegen. Die Horizontalebene wird insoweit nach der Montage der Radaufhängung von einer Längsachse und einer Querachse des Kraftfahrzeugs aufgespannt und steht senkrecht auf einer Hochachse des Kraftfahrzeugs.
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Beispielsweise liegt eine gedachte auf der die Radlageraufnahme begrenzenden Innenumfangsfläche des Radträgers senkrecht stehende Ebene vor, die die Radnabendrehachse in einem Schnittpunkt schneidet. Vorzugsweise liegt die gedachte Ebene in axialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse der Radlageraufnahme mittig in der Radlageraufnahme, stellt also eine Mittelpunktebene der Radlageraufnahme dar. Die Horizontalebene liegt nun parallel zu dem Untergrund und nimmt den Schnittpunkt der Radnabendrehachse und der gedachten Ebene in sich auf.
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Unter der Anordnung des Kinematikpunkts vor der Lenkachse ist beispielsweise zu verstehen, dass der Kinematikpunkt in einer den Kinematikpunkt aufnehmenden und senkrecht auf der Querachse stehenden Ebene auf einer einem Heck des Kraftfahrzeugs abgewandten Seite und einer Front des Kraftfahrzeugs beziehungsweise einem Bug des Kraftfahrzeugs zugewandten Seite der Lenkachse angeordnet ist. In anderen Worten ist der Kinematikpunkt in Fahrtrichtung vor der Lenkachse angeordnet.
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Die spezielle Ausgestaltung der Radaufhängung ermöglicht eine deutliche Reduzierung des negativen Spurwinkels im Vergleich zu bekannten Radaufhängungen. Besonders bevorzugt findet eine solche Radaufhängung Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, insbesondere in einem ausschließlich elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug. In einem derartigen Kraftfahrzeug nimmt eine Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs, welche auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitstellen kann, vergleichsweise wenig Bauraum in Anspruch, sodass eine größere Freiheit hinsichtlich der Anordnung des Spurstangenlagers und mithin des Kinematikpunkts besteht.
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Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Lagerstelle oder ein die Lagerstelle aufweisender Spurhebel des Radträgers zumindest bereichsweise oder vollständig unterhalb der Horizontalebene angeordnet ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Horizontalebene die Lagerstelle beziehungsweise den Spurhebel schneidet oder bündig mit ihr beziehungsweise ihm abschließt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Lagerstelle beziehungsweise der Spurhebel beabstandet von der Horizontalebene unterhalb von dieser vorliegen. In diesem Fall ist das Spurstangenlager derart bezüglich der Lagerstelle beziehungsweise dem Spurhebel angeordnet, dass der Kinematikpunkt der Anordnung der Lagerstelle beziehungsweise des Spurhebels zum Trotz oberhalb der Horizontalebene vorliegt. Durch die Anordnung der Lagerstelle beziehungsweise des Spurhebels zumindest bereichsweise oder vollständig unterhalb der Horizontalebene wird Bauraum geschaffen, welcher beispielsweise zur Anordnung der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Lenkeranordnung und/oder die zweite Lenkeranordnung jeweils einen aufgelösten Lenkerverband und/oder wenigstens einen Einzellenker aufweisen. Das bedeutet, jede der Lenkeranordnungen entweder einen Lenkerverband oder mehrere Einzellenker aufweist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Lenkeranordnungen oder beide Lenkeranordnungen sowohl einen Lenkerverband als auch wenigstens einen Einzellenker aufweist. Der Einzellenker kann auch als Zweipunktlenker bezeichnet werden. Die Verwendung des aufgelösten Lenkerverband und/oder des wenigstens einen Einzellenkers hat den Vorteil, dass die Lenkachse freier wählbar ist als beispielsweise bei einem Dreieckslenker. Der Abstand der Lenkachse zu dem Kinematikpunkt bestimmt die Hebelwirkung und somit den auf die Lenkung wirkenden Kräfte.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Spurstangenlager unmittelbar an die Horizontalebene angrenzt oder oberhalb der Horizontalebene angeordnet ist. In jedem Fall liegt das Spurstangenlager vollständig oberhalb der Horizontalebene vor. In ersterem Fall grenzt es unmittelbar an sie an, in letzterem Fall ist es mit Abstand zu der Horizontalebene angeordnet. In jedem Fall ist die Anordnung des Kinematikpunkts oberhalb der Horizontalebene gewährleistet, sodass die erfindungsgemäßen Vorteile realisiert werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Spurstangenlager zur drehbaren Lagerung der Spurstange um eine Spurstangendrehachse dient, wobei der Kinematikpunkt in Richtung der Spurstangendrehachse innerhalb des Spurstangenlagers vorliegt. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde bereits hingewiesen. Beispielsweise weist das Spurstangenlager einen an der Spurstange befestigten oder einstückig mit ihr ausgestalteten Lagerkörper sowie ein Lagergehäuse auf, in welchem der Lagerkörper drehbar angeordnet ist. Der Lagerkörper liegt beispielsweise in Form einer Kugel oder zumindest einer Teilkugel vor.
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Das Lagergehäuse ist derart ausgebildet, dass der Lagerkörper bei bestimmungsgemäßem Gebrauch nicht aus ihm herausgelangen kann. Das Lagergehäuse ist zur Befestigung an dem Radträger an der Lagerstelle vorgesehen und ausgebildet. Die Spurstangendrehachse beschreibt vorzugsweise eine Hauptdrehrichtung des Spurstangenlagers. Beispielsweise steht die Spurstangendrehachse senkrecht auf der Horizontalebene. Auch eine angewinkelte Anordnung zu der Horizontalebene kann jedoch vorgesehen sein, sodass die Spurstangendrehachse mit der Horizontalebene einen Winkel einschließt, der größer als 0° und kleiner als 180° ist. Um sowohl ein Drehen als auch ein Kippen der Spurstange bezüglich des Radträgers mittels des Spurstangenlagers zuzulassen, liegt der Kinematikpunkt, um welchen sowohl das Drehen als auch das Kippen erfolgt, innerhalb des Spurstangenlagers, vorzugsweise mittig in dem Lagerkörper. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine zuverlässige Lagerung der Spurstange bezüglich des Radträgers mit mehreren Freiheitsgraden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kinematikpunkt zwischen der Horizontalebene und einer zu der Horizontalebene parallelen Ebene angeordnet ist, die einen Scheitelpunkt einer in dem Radträger zur Aufnahme des Radlagers ausgebildeten Radlageraufnahme aufnimmt. In dem Radträger ist, wie bereits erläutert, die Radlageraufnahme ausgebildet, in welcher das Radlager angeordnet oder zumindest anordenbar ist. Unter dem Scheitelpunkt ist der am weitesten von der Horizontalebene beabstandete Punkt der Radlageraufnahme zu verstehen, welcher oberhalb der Horizontalebene vorliegt. In anderen Worten ist der Scheitelpunkt auf einer dem Untergrund abgewandten Seite der Horizontalebene angeordnet. Die Anordnung des Kinematikpunkts zwischen der Horizontalebene und der zu ihr parallelen Ebene hat den Vorteil, dass eine besonders kompakte Ausgestaltung der Radaufhängung erzielt wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Felge einen Felgenmantel aufweist und eine Tangentialebene oberhalb der Horizontalebene tangential an dem Felgenmantel anliegt, wobei die Tangentialebene senkrecht auf der Lenkachse steht oder parallel zu der Horizontalebene angeordnet ist, und wobei der Kinematikpunkt zwischen der Horizontalebene und der Tangentialebene angeordnet ist. Unter der Felge ist eine zum bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kraftfahrzeugs vorgesehene Felge zu verstehen. Diese weist einen Felgenmantel auf, welcher zur Abstützung eines Reifens des Rads vorgesehen und ausgebildet ist. Üblicherweise liegt der Reigen an einem Felgenbett der Felge beziehungsweise des Felgenmantels an. In anderen Worten stützt sich der Reifen in radialer Richtung bezüglich der Radnabendrehachse von außen an dem Felgenmantel ab.
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Die Tangentialebene liegt nun tangential an dem Felgenmantel an, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Radnabendrehachse gesehen mittig oder alternativ randseitig. In jedem Fall liegt die Tangentialebene jedoch oberhalb der Horizontalebene vor. Die Tangentialebene steht entweder senkrecht auf der Lenkachse oder ist parallel zu der Horizontalebene angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass beide Definitionen zu identischen Tangentialebenen führen, sodass also die Lenkachse einen am weitesten von der Horizontalebene entfernten Punkt des Felgenmantels schneidet. Unabhängig von der Definition der Tangentialebene soll der Kinematikpunkt zwischen der Horizontalebene und der Tangentialebene angeordnet sein. Dies ermöglicht eine einfache und effektive Abstimmung beziehungsweise Anpassung des negativen Spurwinkels.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Lenkeranordnung auf der der Horizontalebene abgewandte Seite der Tangentialebene an dem Radträger angreift. Die erste Lenkeranordnung beziehungsweise der wenigstens eine Lenker der ersten Lenkeranordnung greift bevorzugt unmittelbar an dem Radträger an. Die erste Lenkeranordnung beziehungsweise der Lenker ist mittels eines Lagers dreh- beziehungsweise schwenkbar an dem Radträger gelagert. Die erste Lenkeranordnung greift nun außerhalb des Felgenmantels an dem Radträger an und entsprechend auf der der Horizontalebene abgewandten Seite der Tangentialebene. Hierdurch wird eine besonders gute Radführung mittels der Radaufhängung erzielt.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorsehen, dass die zweite Lenkeranordnung auf der dem Kinematikpunkt abgewandten Seite der Horizontalebene an dem Radträger angreift. In anderen Worten greift die zweite Lenkeranordnung auf der der Tangentialebene abgewandten Seite der Horizontalebene an dem Radträger an. Analog zu der ersten Lenkeranordnung greift die zweite Lenkeranordnung vorzugsweise unmittelbar an dem Radträger an und ist hierbei dreh- beziehungsweise schwenkbar an diesem gelagert. Das Angreifen der zweiten Lenkeranordnung an dem Radträger erfolgt innerhalb des Felgenmantels, sodass zum einen ein hinreichender Bodenabstand vorliegt, also ein hinreichender Abstand zwischen der zweiten Lenkeranordnung und dem Untergrund, und zum anderen eine zuverlässige Radführung gegeben ist.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Lenkeranordnung eine erste Lenkerebene und die zweite Lenkeranordnung eine zweite Lenkerebene bildet, wobei bei Draufsicht auf den Felgenmantel in axialer Richtung bezüglich der Radnabendrehachse die erste Lenkerebene und die zweite Lenkerebene innerhalb des Felgenmantels angeordnet sind, oder eine der Lenkerebenen außerhalb des Felgenmantels und die jeweils andere innerhalb des Felgenmantels angeordnet ist, insbesondere eine in Einbaulage obere der Lenkerebenen außerhalb des Felgenmantels vorliegt. Anstelle des Begriffs Felgenmantel kann an dieser Stelle auch der Begriff Radschüssel Verwendung finden. Vorzugsweise liegt die jeweilige Lenkerebene bei Draufsicht vollständig innerhalb beziehungsweise außerhalb des Felgenmantels, zumindest jedoch größtenteils. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird eine besonders effektive Reduzierung des negativen Spurwinkels erzielt.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine von der Tangentialebene verschiedene weitere Tangentialebene unterhalb der Horizontalebene tangential an dem Felgenmantel anliegt, wobei die weitere Tangentialebene senkrecht auf der Lenkachse steht oder parallel zu der Horizontalebene angeordnet ist, wobei die zweite Lenkeranordnung zwischen der Horizontalebene und der weiteren Tangentialebene an dem Radträger angreift. Die weitere Tangentialebene ist insoweit analog zu der Tangentialebene definiert, allerdings liegt sie unterhalb der Horizontalebene vor und mithin auf der der Tangentialebene abgewandten Seite der Horizontalebene. Die zweite Lenkeranordnung greift nun zwischen der Horizontalebene und der weiteren Tangentialebene an dem Radträger an. Auf diese Art und Weise wird eine hinreichende Bodenfreiheit für die zweite Lenkeranordnung erzielt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Radaufhängung, insbesondere einer Radaufhängung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Radaufhängung über einen zum Lenken des Kraftfahrzeugs um eine Lenkachse drehbar gelagerten Radträger, an dem eine Felge eines Rads des Kraftfahrzeugs tragende Radnabe mittels eines Radlagers um eine Radnabendrehachse drehbar gelagert ist und der eine Lagerstelle zur Anbindung einer Spurstange aufweist, und über eine erste Lageranordnung sowie eine zweite Lageranordnung verfügt, die in axialer Richtung bezüglich der Lenkachse beabstandet voneinander an dem Radträger zur Kopplung des Radträgers mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angreifen.
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Dabei ist vorgesehen, dass in Einbaulage der Radaufhängung ein Kinematikpunkt eines zur Anbindung der Spurstange an die Lagerstelle dienenden Spurstangenlagers in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Lenkachse und oberhalb einer die Radnabendrehachse aufnehmenden oder schneidenden und horizontal angeordneten Horizontalebene angeordnet ist.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Radaufhängung sowie des Kraftfahrzeugs wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch die Radaufhängung, die einen Bestandteil des Kraftfahrzeugs bildet, können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, sowie
- 2 ein Diagramm, in welchem ein Spurwinkel über einer Seitenkraft aufgetragen ist.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängung 1 für ein Kraftfahrzeug in Einbaulage. Die Radaufhängung 1 ist insoweit in einem kraftfahrzeugfesten Koordinatensystem angeordnet, wobei die Richtung x eine Längsachse des Kraftfahrzeugs und die Richtung y eine Hochachse des Kraftfahrzeugs beschreibt. Eine Querachse steht senkrecht auf diesen beiden Achsen, also sowohl der Längsachse als auch der Hochachse.
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Die Radaufhängung 1 verfügt über einen Radträger 2, mittels welchem ein Rad 3 des Kraftfahrzeugs drehbar gelagert ist, nämlich bezüglich einer hier nicht dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs. Das Rad 3 weist eine Felge 4 auf, welche über einen Felgenmantel 5 sowie über Felgenwände verfügt, die von dem Felgenmantel 5 ausgehen und sich in radialer Richtung bezüglich einer Drehachse 7 des Rads 3 nach außen erstrecken. Die Felge 4 ist an einer hier nicht näher dargestellten Radnabe befestigt, welche wiederum mittels eines ebenfalls nicht gezeigten Radlagers drehbar bezüglich des Radträgers 2 gelagert ist. Die Drehachse 7 beschreibt hierbei die Drehachse der Radnabe beziehungsweise des Radlagers, sodass sie auch als Radnabendrehachse bezeichnet werden kann.
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Der Radträger 2 ist mittels einer ersten Lenkeranordnung 8 und einer zweiten Lenkeranordnung 9 an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angelenkt beziehungsweise anlenkbar. Die erste Lenkeranordnung 8 weist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel Lenker 10 und 11, die zweite Lenkeranordnung 9 Lenker 12 und 13 auf. Die Lenker 10, 11, 12 und 13 sind jeweils als Zweipunktlenker ausgebildet und dreh- beziehungsweise schwenkbar an dem Radträger 2 gelagert. Die beiden Lenkeranordnungen 8 und 9 greifen hierbei in axialer Richtung bezüglich einer Lenkachse 14 voneinander beabstandet an dem Radträger 2 an.
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Insoweit sind zwei Lenkerebenen ausgebildet, wobei eine erste Lenkerebene von der ersten Lenkeranordnung 8 und eine zweite Lenkerebene von der zweiten Lenkeranordnung 9 dargestellt ist. Der Radträger 2 ist bezüglich der Karosserie um die Lenkachse 14 drehbar, also um die Lenkachse 14 drehbar an der Karosserie gelagert beziehungsweise lagerbar. Der Radträger 2 ist entsprechend zum Lenken des Kraftfahrzeugs um die Lenkachse 14 drehbar. In anderen Worten ist das Rad 3 ein lenkbares Rad. Die Lenkachse 14 wird von der ersten Lenkeranordnung 8 und der zweiten Lenkeranordnung 9 definiert, wobei jede der Lenkeranordnungen 8 und 9 einen Momentalpol bestimmt und die Lenkachse 14 als durch die Momentanpole verlaufende gedachte Gerade vorliegt.
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Der Radträger 2 weist eine Lagerstelle 15 zur Anbindung einer Spurstange 16 an dem Radträger 2 auf. Über die Spurstange 16 ist eine dem Lenken des Kraftfahrzeugs dienende Schwenkbewegung des Radträgers 2 um die Lenkachse 14 auf den Radträger 2 aufprägbar. Zur Lagerung der Spurstange 16 an dem Radträger 2 beziehungsweise der Lagerstelle 15 ist ein Spurstangenlager 17 vorgesehen, über welches die Spurstange 16 an den Radträger 2 angebunden ist. Das Spurstangenlager 17 weist einen Kinematikpunkt 18 auf, um welchen die Spurstange 16 bezüglich des Radträgers 2 schwenkbar ist.
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In der hier dargestellten Einbaulage der Radaufhängung 1 liegt der Kinematikpunkt 18 in durch einen Pfeil 21 angedeuteten Fahrtrichtung vor der Lenkachse 14. Zudem ist er oberhalb einer Horizontalebene 19 angeordnet, die die Drehachse 7 in sich aufnimmt und horizontal angeordnet ist, nämlich bezüglich eines hier nicht dargestellten Untergrunds, auf welchem das Kraftfahrzeug sich befindet. Vorzugsweise ist die Lenkachse 14 bezüglich der Horizontalebene 19 angewinkelt, schließt mit dieser also einen Winkel ein, der größer als 0° und kleiner als 180° ist. Parallel zu der Horizontalebene 19 liegt eine Tangentialebene 20 vor, die tangential an dem Felgenmantel 5 anliegt.
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Es ist deutlich zu erkennen, dass die erste Lenkeranordnung 8 auf der der Horizontalebene 19 abgewandten Seite der Tangentialebene 20 angeordnet ist und auch dort an dem Radträger 2 angreift. Die zweite Lenkeranordnung 9 hingegen liegt auf der der Tangentialebene 20 abgewandten Seite der Horizontalebene 19 vor und greift dort auch an dem Radträger 2 an. In anderen Worten liegt die zweite Lenkeranordnung 9 unterhalb der Horizontalebene 19 vor. Zudem ist der Kinematikpunkt 18 oberhalb der Horizontalebene 19 angeordnet, insbesondere zwischen der Horizontalebene 19 und der Tangentialebene 20.
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Zusätzlich zu der Tangentialebene 20 kann eine hier nicht dargestellte weitere Tangentialebene definiert sein, welche unterhalb der Horizontalebene 19 vorliegt, also auf der der der Tangentialebene 20 abgewandten Seite der Horizontalebene 19, und dort tangential an dem Felgenmantel 5 anliegt. Auch die weitere Tangentialebene ist bevorzugt parallel zu der Horizontalebene 19 angeordnet. In anderen Worten resultiert die weitere Tangentialebene durch Spiegelung der Tangentialebene 20 an der Horizontalebene 19. Die zweite Lenkeranordnung 9 ist vorzugsweise zumindest teilweise oder sogar vollständig zwischen der Horizontalebene 19 und der weiteren Tangentialebene angeordnet.
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Mit der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Radaufhängung 1, bei welcher der Kinematikpunkt 18 beziehungsweise ein Drehpol des Spurstangenlagers 17 oberhalb der Horizontalebene 19 und in Fahrtrichtung vor der Lenkachse 14 liegt, kann ein negativer Spurwinkel, der sich bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs durch die Seitenkraft am kurvenäußeren Rad ergibt, deutlich reduziert werden. Dies führt wiederum zu einer Reduzierung der dynamischen Verstärkung der Gierrate des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Lenkradwinkels. Hierdurch werden der Fahrkomfort und die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs deutlich verbessert.
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Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Spurwinkel über der Seitenkraft für ein kurvenäußeres Rad bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs aufgetragen ist. Ein Absolutwert beziehungsweise Betrag der Seitenkraft wird von rechts nach links gesehen größer, ein Absolutwert des Spurwinkels von oben nach unten. Ein Verlauf 22 zeigt den Spurwinkel für die beschriebene Radaufhängung 1, ein Verlauf 22 hingegen für eine herkömmliche Radaufhängung. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Absolutwert des Spurwinkels für den Verlauf 22 mit zunehmender Seitenkraft langsamer ansteigt als für den Verlauf 23.
