DE102021115633A1

DE102021115633A1 - Radaufhängung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021115633A1
Application number: DE102021115633.5A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Reisner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit einem Radführungselement (1, 3), etwa einem Radlenker, das an einer Lagerstelle (L1, L2) einer Lagerkonsole (5) schwenkbar anlenkbar ist, wobei die Lagerstelle (L1, L2) einen Schraubbolzen (7) aufweist, der durch das Radführungselement (1, 3) geführt ist und beidseitig des Radführungselements (1, 3) an Konsolenflügeln (15) der Lagerkonsole (5) befestigt ist, und wobei der Lagerstelle (L1, L2) eine Stelleinheit zugeordnet ist, mittels der das Radführungselement (1, 3) gegenüber der Lagerkonsole (5) um einen Stellweg (Δs) verstellbar ist. Erfindungsgemäß weist die Stelleinheit eine Kulissenführung auf, bei der der Schraubbolzen (7) nach Art eines Kulissenstifts entlang einer Kulissenbahn (17) zumindest eines der Konsolenflügel (15) um den Stellweg (Δs) verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In einer solchen Radaufhängung ist ein, das Fahrzeugrad tragender Radträger über einen Mehrlenkerverband an zum Beispiel einem Hilfsrahmen eines Fahrzeugaufbaus angelenkt. Der Mehrlenkerverband weist als Radführungselemente eine Anzahl von Radlenkern auf, die jeweils an achsseitigen Lagerstellen am Hilfsrahmen sowie an radseitigen Lagerstellen am Radträger angelenkt sind. Im Hinblick auf ein sicheres und komfortables Fahrverhalten des Fahrzeugs ist eine exakte Positionierung der Fahrzeugräder gegenüber der Straße von großer Bedeutung. Hierbei spielen die Positionen der Kinematikpunkte von Radaufhängungen eine wesentliche Rolle, die von den jeweiligen Lagerstellen definiert werden. Mit Verstellung der Kinematikpunkte kann direkt Einfluss auf die Radstellungsgrößen sowie deren Änderung über den Ein-/Ausfederweg genommen werden. Die beiden wichtigsten Radstellungsgrößen sind der Spur- und der Sturzwinkel. Um die richtigen Radstellungsgrößen in der Radaufhängung zu gewährleisten, müssen diese über eine Stelleinheit justiert werden. Auch um verschiedene Fahrzeugniveauhöhen bei identischen Radstellungsgrößen zu verwirklichen, sind diese Stelleinheiten erforderlich. Zudem können mittels der Stelleinheiten produktionsbedingte Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.
Aus der DE 10 2019 208 585 A1 ist eine gattungsgemäße Radaufhängung bekannt, bei der ein Radführungselement an einer Lagerstelle einer Lagerkonsole schwenkbar angelenkt ist. Die Lagerstelle weist einen Schraubbolzen auf, der durch das Radführungselement geführt ist und beidseitig des Radführungselements an Konsolenflügeln der Lagerkonsole befestigt ist. Der Lagerstelle ist eine Stelleinheit zugeordnet, mittels der das Radführungselement gegenüber der Lagerkonsole um einen Stellweg verstellbar ist.
In der DE 10 2019 208 585 A1 ist die Stelleinheit eine Exzenteranordnung mit einer Exzenterschraube. Bei deren Drehbetätigung erfolgt eine Höhenverstellung des Fahrzeugaufbaus. Aufgrund der geometrischen Ausführung der Exzenteranordnung ist nur ein auf das Exzentermaß limitierter begrenzter Stellweg bereitstellbar. Zudem besteht kein linearer Zusammenhang zwischen einer Einstellbewegung und einer Winkeländerung.
Aus der US 5 398 411 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Radführungselements für ein Fahrzeug bekannt. Aus der EP 1 932 692 A1 ist eine Lageranordnung für einen Radlenker bekannt. Aus der EP 2 783 947 B1 ist eine Einstelleinrichtung zur Einstellung eines Radlenkers bekannt. Aus der DE 44 37 661 A1 ist eine Verstelleinrichtung bekannt. Aus der DE 10 2014 226 536 A1 ist ein Lenker für eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung bekannt. Aus der DE 10 2015 101 438 A1 ist eine durch einen Nocken einstellbare Distanzbaugruppe bekannt. Aus der DE 10 2014 201 876 A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Spur und/oder des Sturzes für ein Kraftfahrzeug-Fahrwerk bekannt. Aus der WO 2016/041706 A1 ist eine Spur- oder Lenkstange für ein Fahrzeug bekannt. Aus der DE 41 15 110 C2 ist eine Vorrichtung zum werksseitigen Voreinstellen von Fahrzeugrädern bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Radaufhängung für ein zweispuriges Fahrzeug bereitzustellen, deren Stelleinheit im Vergleich zum Stand der Technik eine gesteigerte Funktionalität aufweist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung geht von einer Radaufhängung für ein zweispuriges Fahrzeug aus, bei der ein Radführungselement, insbesondere ein Radlenker, an einer Lagerstelle einer Lagerkonsole schwenkbar angelenkt ist. Die Lagerstelle weist einen Schraubbolzen auf, der durch das Radführungselement geführt ist und beidseitig des Radführungselements an Konsolenflügeln der Lagerkonsole befestigt ist. Der Lagerkonsole ist zusätzlich eine Stelleinheit zugeordnet. Mit Hilfe der Stelleinheit kann das Radführungselement gegenüber der Lagerkonsole um einen Stellweg verstellt werden. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist die Stelleinheit eine Kulissenführung auf, bei der der Schraubbolzen nach Art eines Kulissenstifts entlang einer Kulissenbahn zumindest eines der Konsolenflügel um einen Stellweg verstellbar ist. Die Verstellung erfolgt bei gelöstem Schraubbolzen. Bevorzugt kann die Kulissenbahn als ein Langloch im Konsolenflügel realisiert sein. Der von den Konsolenflügeln gelöste Schraubbolzen kann während des Stellvorgangs zwischen mechanischen Anschlägen, insbesondere zwischen Bahnenden der Kulissenbahn verstellt werden.
Erfindungsgemäß kann somit eine Justierung des Radführungselements über eine lineare Verschiebung eines Kinematikpunkts, das heißt der Lagerstelle, realisiert werden. Hier wird über eine Kulissenbahn, insbesondere ein Langloch, die Schraube verstellt. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft den Sachverhalt, dass die Stellbewegung durch eine Drehbetätigung des Schraubbolzens erfolgt, der in Zahneingriff mit einer konsolenseitigen Verzahnung ist, wie es später noch im Einzelnen beschrieben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann die Stelleinheit eine Zahnradanordnung aufweisen. Mittels der Zahnradanordnung erfolgt bei einer Drehbetätigung des gelösten Schraubbolzens um seine Schraubachse eine damit bewegungsgekoppelte Stellbewegung des Radführungselements. Bei einer Unterbrechung der Drehbetätigung des gelösten Schraubbolzens wird auch die Stellbewegung des Radführungselements unterbrochen. In diesem Fall kann der Schraubbolzen mittels einer Schraubenmutter an der Lagerkonsole festgespannt werden, wodurch das Radführungselement dauerhaft gegenüber der Lagerkonsole lagerichtig eingestellt ist.
In einer konkreten Ausführungsvariante kann die Zahnradanordnung zumindest ein drehfest am Schraubbolzen angeordnetes Zahnrad aufweisen. Das Zahnrad ist in Zahneingriff mit einer korrespondierenden Zahn-Gegenkontur, die am Konsolenflügel ausgebildet ist. In einer einfachen Ausführungsvariante kann die Zahn-Gegenkontur ein Zahnblech sein, das beispielhaft durch Schweißung und Verschraubung am jeweiligen Konsolenflügel angebunden ist.
In einer ersten Ausführungsvariante kann das Zahnrad am Bolzenkopf des Schraubbolzens materialeinheitlich und/oder einstückig ausgebildet sein. Alternativ und/oder zusätzlich kann das Zahnrad als separates Bauteil über eine Verdrehsicherung am Schraubbolzen gesichert sein. In diesem Fall kann das Zahnrad eine Bolzen-Durchführung aufweisen, durch die der Schraubbolzen geführt ist. Für eine Verdrehsicherung kann das Zahnrad einen Mitnehmer aufweisen, der formschlüssig in eine Ausnehmung des Schraubbolzens einragt. Bevorzugt kann die Ausnehmung eine am Bolzenschaft ausgebildete Längsnut sein. Mittels der Längsnut ist einerseits eine drehfeste Sicherung des Zahnrads gewährleistet, und andererseits eine axiale Verschiebung des Zahnrads entlang des Bolzenschafts ermöglicht.
Die Schraubbolzen-Drehbetätigung sowie die Stellbewegung des Radführungselements sind miteinander über die Zahnradanordnung bewegungsgekoppelt. Nach erfolgter Stellbewegung des Radführungselements, das heißt nach Abschluss der Schraubbolzen-Drehbetätigung wird der Schraubbolzen mittels der Schraubenmutter festgespannt.
Zur Steigerung der elastokinematischen Eigenschaften der Radaufhängung kann die Lagerstelle ein Gummi-Metall-Hülsenlager aufweisen. Alternativ dazu kann die Lagerstelle auch als ein Kugelgelenk realisiert sein.
Das Gummi-Metall-Hülsenlager kann aus einer Außenhülse und einem radial inneren hülsenförmigen Lagerkern aufgebaut sein, zwischen denen ein Elastomerkörper positioniert ist. In der Zusammenbaulage kann die Außenhülse des Gummi-Metall-Hülsenlagers in ein Befestigungsauge des Radführungselements eingepresst sein. Durch den radial inneren hülsenförmigen Lagerkern kann der Schraubbolzen geführt sein, der eine Schwenkachse des Radführungselements definiert. Bei festgespannten Schraubbolzen kann der Öffnungsrandbereich der Kulissenbahn des Konsolenflügels sowie ein zwischengeordnetes Zahnrad zwischen dem Bolzenkopf/der Schraubenmutter sowie einer Stirnseite des Lagerkerns verspannt sein.
Zusammenfassend liegen die Vorteile der Erfindung darin, dass keine Begrenzung des Stellwegs durch eine Exzentergeometrie vorliegt, sondern vielmehr beliebig lange Stellwege ermöglichst sind. Zudem ist auch ein gekrümmter Kulissenbahn-Verlauf ermöglicht, um den Sturz-/Spurgradienten zu beeinflussen. Ferner können durch den Zahneingriff Scherkräfte auf den Mitnehmer der Zahnradscheibe reduziert werden. Im Gegensatz dazu werden bei konventionellen Exzenterverschraubungen derartige Mitnehmer oft abgeschert. Außerdem erfolgt erfindungsgemäß die Drehbetätigung des Schraubbolzens linear zum Stellweg, wodurch ein konstantes Moment bei der Justierung des Radführungselements vorliegt. Im Gegensatz dazu weist das Justier-Moment bei einer Exzenterverschraubung einen Sinusverlauf auf. Zudem kann mit Hilfe der Erfindung eine genaue Tolerierung der Führungsstege von konventionellen Exzenterverstellungen wegfallen.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 die achsseitigen Lagerstellen zweier Radlenker einer Radaufhängung; und
2 eine der Lagerstellen in einer schematischen Schnittdarstellung.

In der 1 sind zwei Radlenker 1, 3 gezeigt, die Bestandteil eines Mehrlenkerverbands einer Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs sind. Die beiden Radlenker 1, 3 sind an achsseitigen Lagerstellen L1, L2 an einer Lagerkonsole 5 des Fahrzeugaufbaus angelenkt. Beide Radlenker 1, 3 sind jeweils um Schwenkachsen S1, S2 schwenkbar gelagert, die jeweils von Schraubbolzen 7 definiert sind. In der 1 sind die beiden Lagerstellen L1, L2 identisch aufgebaut. Für ein einfacheres Verständnis der Erfindung sind an den beiden Lagerstellen L1, L2 die Schraubstellen und die Zahnradanordnungen in unterschiedlicher Orientierung gezeigt, so dass von der oberen Lagerstelle L1 die Bolzenschaft-Seite erkennbar ist, während von der unteren Lagerstelle L2 die Bolzenkopf-Seite erkennbar ist.
In der 2 ist eine der Lagerstellen in Schnittdarstellung gezeigt. Demzufolge weist der Radlenker ein Befestigungsauge 9 auf, in dem ein Gummi-Metall-Hülsenlager 10 eingepresst ist. Das Gummi-Metall-Hülsenlager 10 ist aus einer Außenhülse 11 sowie einem radial inneren, hülsenförmigen Lagerkern 13 mit zwischengeordnetem Elastomerkörper 14 aufgebaut. Durch den radial inneren, hülsenförmigen Lagerkern 13 erstreckt sich der Schraubbolzen 7. Beidseitig des Befestigungsauges 9 des Radlenkers sind Konsolenflügel 15 der Lagerkonsole 5 positioniert, an denen der Schraubbolzen 7 festgespannt ist.
Wie aus der 1 hervorgeht, ist der Schraubbolzen 7 durch Langlöcher 17 der Konsolenflügel 15 geführt. Die Langlöcher 17 sind Bestandteil einer Kulissenführung, bei der der Schraubbolzen 7 entlang der Langlöcher 17 um einen Stellweg Δs verstellbar ist.
In der 2 ist der Schraubbolzen 7 festgespannt. In diesem Fall ist der Öffnungsrandbereich des Langloches 17 des linken Konsolenflügels 15 sowie ein zwischengeordnetes Zahnrad 19 zwischen dem Bolzenkopf 21 des Schraubbolzens 7 und einer Stirnseite des radial inneren Lagerkern 13 verspannt. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist der Öffnungsrandbereich des Langloches 17 des rechten Konsolenflügels 15 sowie ein weiteres zwischengeordnetes Zahnrad 25 zwischen einer Schraubenmutter 27 sowie der anderen Stirnseite 23 des Lagerkerns 13 verspannt.
Die beiden Zahnräder 19, 25 sind Bestandteil einer Zahnradanordnung, die nachfolgend anhand der 1 und 2 beschrieben wird. Demzufolge ist das Zahnrad 19 materialeinheitlich und einstückig am Bolzenkopf 21 des Schraubbolzens 7 ausgebildet. Das andere Zahnrad 25 ist als eine separate Zahnradscheibe ausgeführt und weist eine Bolzen-Durchführung auf, durch die sich der Schraubbolzen 7 mit seinem Bolzenschaft 28 erstreckt. Im Hinblick auf eine Verdrehsicherung ist am Innenumfang der Zahnradscheibe 25 ein Mitnehmer 29 angeformt. Dieser ragt in der 2 formschlüssig in eine Längsnut 31 des Bolzenschafts 28 ein.
Die beiden Zahnräder 19, 25 sind jeweils in Zahneingriff ZE (2) mit einem Zahnblech 33, das außenseitig an jedem der Konsolenflügeln 15 angeordnet ist. Bei der Montage der Lagerstelle L1, L2 wird zunächst der Schraubbolzen 7 mit seinem Bolzenschaft 28 durch die Konsolenflügel 15 sowie durch den zwischengeordneten inneren Lagerkern 13 des Gummi-Metall-Hülsenlagers 10 geführt. Anschließend wird die Zahnradscheibe 25 auf den Bolzenschaft 28 geschoben, wobei deren Mitnehmer 29 in die Längsnut 31 einragt. Bei noch gelöster Schraubenmutter 27 können durch eine Schraubbolzen-Drehbetätigung die beiden Zahnräder 19, 25 auf den beiden Zahnblechen 33 kämmend abrollen. Die Schraubbolzen-Drehbetätigung wird so lange fortgesetzt, bis der Radlenker 1, 3 lagerichtig eingestellt ist. Anschließend wird der Schraubbolzen 7 mittels der Schraubenmutter 27 festgespannt.
Bezugszeichenliste

1,3: Radlenker
5: Lagerkonsole
7: Schraubbolzen
9: Befestigungsauge
10: Gummi-Metall-Hülsenlager
11: Außenhülse
13: Lagerkern
14: Elastomerkörper
15: Konsolenflügel
17: Langlöcher
19: Zahnrad
21: Bolzenkopf
23: Lagerkern-Stirnseiten
25: Zahnrad
27: Schraubenmutter
28: Bolzenschaft
29: Mitnehmer
31: Längsnut
33: Zahnbleche
L1, L2: Lagerstellen
S1, S2: Schwenkachsen
ZE: Zahneingriff

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019208585 A1 [0003, 0004]
US 5398411 A [0005]
EP 1932692 A1 [0005]
EP 2783947 B1 [0005]
DE 4437661 A1 [0005]
DE 102014226536 A1 [0005]
DE 102015101438 A1 [0005]
DE 102014201876 A1 [0005]
WO 2016041706 A1 [0005]
DE 4115110 C2 [0005]

Claims

Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit einem Radführungselement (1, 3), etwa einem Radlenker, das an einer Lagerstelle (L1, L2) einer Lagerkonsole (5) schwenkbar anlenkbar ist, wobei die Lagerstelle (L1, L2) einen Schraubbolzen (7) aufweist, der durch das Radführungselement (1, 3) geführt ist und beidseitig des Radführungselements (1, 3) an Konsolenflügeln (15) der Lagerkonsole (5) befestigt ist, und wobei der Lagerstelle (L1, L2) eine Stelleinheit zugeordnet ist, mittels der das Radführungselement (1, 3) gegenüber der Lagerkonsole (5) um einen Stellweg (Δs) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit eine Kulissenführung aufweist, bei der der Schraubbolzen (7) nach Art eines Kulissenstifts entlang einer Kulissenbahn (17) zumindest eines der Konsolenflügel (15) um den Stellweg (Δs) verstellbar ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (17) als ein Langloch im Konsolenflügel (15) realisiert ist, und/oder dass der von den Konsolenflügeln (15) gelöste Schraubbolzen (7) zwischen Bahn-Enden der Kulissenbahn (17) verstellbar ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit eine Zahnradanordnung aufweist, mittels der bei einer Drehbetätigung des gelösten Schraubbolzens (7) um seine Schraubachse (S1, S2) eine Stellbewegung des Radführungselements (1, 3) erfolgt, und dass insbesondere bei einer Unterbrechung der Drehbetätigung des gelösten Schraubbolzens (7) die Stellbewegung des Radführungselements (1, 3) ebenfalls unterbrochen ist.
Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradanordnung zumindest ein drehfest am Schraubbolzen (7) angeordnetes Zahnrad (19, 25) aufweist, das in Zahneingriff (ZE) mit einer Zahn-Gegenkontur, insbesondere Zahnblech (33), ist, die am Konsolenflügel (17) ausgebildet ist.
Radaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (19) am Bolzenkopf (21) des Schraubbolzens (7), insbesondere materialeinheitlich und/oder einstückig, ausgebildet ist.
Radaufhängung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (25) als separates Bauteil über eine Verdrehsicherung am Schraubbolzen (7) gesichert ist, und dass insbesondere das Zahnrad (25) eine Bolzen-Durchführung aufweist, durch die sich der Schraubbolzen (7) erstreckt, und dass insbesondere für die Verdrehsicherung das Zahnrad (25) einen Mitnehmer (29) aufweist, der formschlüssig in eine Ausnehmung (31) des Schraubbolzens (7) einragt, und dass die Ausnehmung insbesondere eine im Bolzenschaft (28) ausgebildete Längsnut (31) ist.
Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das nach erfolgter Stellbewegung des Radführungselementes (1, 3) die Schraubbolzen-Drehbetätigung beendet ist und der Schraubbolzen (7) mittels einer Schraubenmutter (27) festspannbar ist.
Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (L1, L2) als ein Kugelgelenk oder ein Gummi-Metall-Hülsenlager (10) ausgebildet ist, und dass insbesondere das Gummi-Metall-Hülsenlager (10) eine Außenhülse (11), die in einem Befestigungsauge (9) des Radführungselements (1, 3) positioniert ist, und einen radial inneren hülsenförmigen Lagerkern (13) aufweist, durch den der Schraubbolzen (7) geführt ist, und dass insbesondere bei festgespanntem Schraubbolzen (7) der Öffnungsrandbereich der Kulissenbahn (17) des Konsolenflügels (15) sowie insbesondere ein zwischengeordnetes Zahnrad (19, 25) zwischen dem Bolzenkopf (21) und/oder der Schraubenmutter (27) sowie einer Stirnseite (23) des Lagerkerns (13) verspannt ist.