DE10355198A1

DE10355198A1 - Einzelradaufhängung für ein insbesondere nicht gelenktes Kfz-Rad

Info

Publication number: DE10355198A1
Application number: DE2003155198
Authority: DE
Inventors: Ludwig Newbury Park Seethaler; Roland Koenig; Jan Eilers; Roland Schmidt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-07-14
Also published as: WO2005051687A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für ein insbesondere nicht gelenktes Kraftfahrzeug-Rad mit dessen Radträger führenden Lenkern, wobei eine untere Querlenkerebene und eine obere, in Vertikalrichtung oberhalb des Rades liegende Querlenkerebene vorgesehen und eine Tragfeder für die Fahrzeug-Karosserie im wesentlichen direkt oberhalb des Rades angeordnet ist. Bevorzugt ist die in Form einer Schraubenfeder oder einer Luftfeder ausgebildete Tragfeder auf einem starren Ausleger des Radträgers nahe der gelenkigen Anbindung eines oberen Querlenkers abgestützt. Ein der Tragfeder parallel geschalteter Dämpfer kann im wesentlichen direkt am Radträger abgestützt oder im wesentlichen konzentrisch zur Tragfeder angeordnet sein. Bevorzugt besitzt der obere Querlenker karosserieseitig eine feste Drehachse und es ist die aufgelöste untere Querlenkerebene durch drei Einzel-Lenker gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für ein insbesondere nicht gelenktes Kraftfahrzeug-Rad mit dessen Radträger führenden Lenkern, wobei eine untere Querlenkerebene und eine obere, in Vertikalrichtung oberhalb des Rades liegende Querlenkerebene vorgesehen ist. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 199 03 435 A1 auf die DE 195 24 106 A1 verwiesen.

Bei Kraftfahrzeugen mit gehobenen Ansprüchen an Fahrdynamik und Fahrkomfort haben sich Doppelquerlenker-Achsen und deren Varianten durchgesetzt, da sie für die kinematische und elastokinematische Feinabstimmung die besten Voraussetzungen bieten. An Hinterachsen ist dabei üblicherweise eine Tragfederanordnung und Dämpferanordnung neben dem Rade realisiert, entweder vom Radträger direkt an den Fahrzeug-Aufbau oder von einem Querlenker an den Aufbau oder auch einen sog. Hinterachsträger, der dann seinerseits zur akustischen Entkopplung und zur Erzielung einer guten Längsfederung über großvolumige Hinterachsträger-Gummilager mit dem Fzg.-Aufbau verbunden ist. Diese Gummilager erfüllen ihre Funktion um so besser, je weniger statische Vorlast aus der Radlast sie tragen müssen und je geringer der Einfluss von Zuladung in den Aufbau auf diese Vorlast ist.

Um die Vorlast auf die Lager eines Hinterachsträgers zu reduzieren, ist es günstig, wenn die Tragfeder und der zugeordnete Dämpfer konzentrisch oberhalb der Abtriebswelle zum Antrieb des jeweiligen Hinterrads zwischen dem Radträger und dem Fzg.-Aufbau angeordnet sind. Der Abstand von Mitte Rad in der Seitenansicht darf dabei nicht zu groß werden, um keine Momente um die Radachse einzuleiten. Damit steht das Federbein relativ hoch neben dem Reifenhüllgebirge und beeinträchtigt die maximale Durchladebreite des in diesem Bereich im Fzg.-Aufbau vorgesehenen Kofferraums erheblich. Um mehr Durchladebreite zu schaffen, kann man den Dämpfer auf einen unteren Querlenker setzen und versuchen, das Dämpfer-Stützlager unter dem Niveau des Kofferraumbodens zu positionieren. Das ist aber nur bei relativ schlechter Dämpferübersetzung (nämlich bei schrägstehendem Dämpfer) und hohem Kofferraumboden möglich, was Einschränkungen im Fahrkomfort und Gepäckraumvolumen mit sich bringt. Als weitere Möglichkeit kommt ein langer, tief und außen angebrachter Dämpfer mit guter Übersetzung in Verbindung mit einer kurzen Tragfeder in Betracht, die sich entweder am Fzg.-Aufbau oder am Hinterachsträger abstützt. Damit ist gutes Ansprechverhalten des Dämpfers gewährleistet, allerdings wieder verbunden mit reduzierter Durchladebreite im Fzg.-Kofferraum wegen der Dämpferposition neben dem Rad.

Allen geschilderten Ausführungsformen mit optimierter Durchladebreite gemeinsam ist eine höhere Belastung der Lager des Hinterachsträgers. Es werden nämlich die Kräfte des Dämpfers und einer üblicherweise an diesem vorgesehenen Zusatzfeder bei querlenkerfester Anordnung immer zum Teil in dessen Lager eingeleitet; sitzt ferner auch die Tragfeder auf einem Querlenker, so tragen die Lager des Hinterachsträgers auch eine statische Vorlast aus der Radlast. Das steht einer hinsichtlich Komfort und Akustik optimierten, weichen Abstimmung der genannten Lager im Wege.

Gefragt ist also ein Achskonzept bzw. eine Einzelradaufhängung, das bzw. die konzeptionell viel Freiraum im Radaufhängungsbereich und insbesondere zwischen der linken und rechten Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens schafft, nämlich im Hinblick auf einen möglichst großen Innenraum zur Erzielung einer großen Durchladebreite und eines großen Kofferraumvolumens, wobei gleichzeitig hohe Ansprüche an Federungskomfort, Fahrkomfort und Fahrdynamik gestellt sind. Der zweitgenannten Anforderung kann bspw. eine aus der eingangs genannten DE 195 24 106 A1 bekannte Einzelradaufhängung nicht ausreichend genügen. Bei diesem bekannten Stand der Technik ist die als Blattfeder ausgebildete Tragfeder im wesentlichen direkt oberhalb des Rades angeordnet und beansprucht somit praktisch keinen Bauraum zwischen der linksseitigen und der rechtsseitigen Radaufhängung des Kraftfahrzeugs. Weiteren bekannten Stand der Technik bildet die sog. Doppelquerlenkerachse mit hoher Basis, bei welcher die obere Querlenkerebene in Vertikalrichtung betrachtet im wesentlichen oberhalb des Rades liegt. Diese Bauweise (vgl. bspw. die DE 199 03 435 A1 ) kommt vorzugsweise an Fzg.-Vorderachsen, d.h. in Verbindung mit lenkbaren Rädern zum Einsatz.

Hiermit soll nun eine hinsichtlich des Bauraumbedarfs im Raum zwischen den beiden Radaufhängungen insbesondere im Bereich der Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs besonders vorteilhafte Einzelradaufhängung aufgezeigt werden, mit der sich gleichzeitig höchste Anforderungen an Federungskomfort, Fahrkomfort und Fahrdynamik befriedigen lassen (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung)

Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Einzelradaufhängung für ein insbesondere nicht gelenktes Kraftfahrzeug-Rad mit dessen Radträger führenden Lenkern, wobei eine untere Querlenkerebene und eine obere, in Vertikalrichtung oberhalb des Rades liegende Querlenkerebene vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tragfeder für die Fahrzeug-Karosserie im wesentlichen direkt oberhalb des Rades angeordnet ist.

Ausgehend vom bekannten Konzept der Doppelquerlenker-Achse mit hoher Basis, d.h. mit der oberen Querlenkerebene oberhalb des Rades, wird vorgeschlagen, die Position der Tragfeder für die Karosserie von wie bisher üblich „neben dem Rad" zu „über dem Rad" zu ändern, d.h. die Tragfeder im wesentlichen direkt oberhalb des Rades anzuordnen. Damit wird der Bauraum neben dem Reifenhüllgebirge frei und bietet gute Voraussetzungen für einen großen Innen- oder Zwischenraum zwischen den beiden Rädern des zweispurigen Kraftfahrzeugs. Dabei sind Fahrzeuge mit hohem Innenraumangebot üblicherweise ausreichend hochbauend gestaltet, um oberhalb des Rades genügend Raum für die Tragfeder zu bieten.

Bevorzugt ist die in Form einer gewickelten Stahlfeder (Schraubenfeder oder Spiralfeder) oder einer Luftfeder ausgebildete Tragfeder auf einem starren, im Hinblick auf eine Federanordnung direkt oberhalb des Rades geeignet geformten Ausleger des Radträgers nahe der gelenkigen Anbindung eines oberen Querlenkers abgestützt. Eine solche Abstützung der Tragfeder quasi auf einem oberen Teil des Radträgers in der Nähe der oberen Querlenkeranbindung ermöglicht eine gute Federübersetzung nahe „1 ", d.h. ein relativ geringes Kraftniveau, und vermeidet vorteilhafterweise statische Vorlasten auf den Lagern eines Hinterachsträgers oder dgl.. Wird ein der Tragfeder parallel geschalteter Dämpfer (ggf. mit Zusatzfeder) im wesentlichen direkt am Radträger abgestützt und ist dabei neben dem Rad zwischen dem Radträger und Karosserie angeordnet, so wird eine ebenfalls gute Dämpferübersetzung nahe „1" erreicht, die sich günstig auf das Ansprechverhalten auswirkt. Karosserieseitig ist dabei eine gemeinsame, kompakte Aufnahme von Dämpfer-Stützlager und oberem Querlenker möglich.

In einer alternativen Ausführungsform kann jedoch auch ein der Tragfeder parallel geschalteter Dämpfer im wesentlichen konzentrisch zur Tragfeder angeordnet sein. Diese Anordnung schafft noch etwas mehr Bauraum neben dem Rade, wenn nämlich Dämpfer und Feder als Federbein oberhalb des Rades angeordnet werden. Außer dem bereits genannten, der Abstützung der Tragfeder und hier des Dämpfers oberhalb des Rades dienenden starren Ausleger des Radträgers zum oberen Querlenker hin ist dabei kein Bauteil mehr neben dem Rade und oberhalb der dieses antreibenden Abtriebswelle vorhanden. Allerdings muss dann dieser Ausleger auf die hohen Zusatzfederkräfte dimensioniert werden. Eine tiefliegende Feder, die sich über einen schmalen Stütztopf an der Karosserie abstützt, wirkt sich hier günstig auf den Platzbedarf in der Nähe des Dämpfer-Stützlagers aus. Eine in diesem Zusammenhang mögliche Anordnung von Feder bzw. Federbein zwischen dem oberen Querlenker und der Fzg.-Karosserie ermöglicht eine Übersetzung kleiner „1" und reduziert damit die Baulänge von Feder bzw. Federbein, also den Platzbedarf nach oben. Der obere Querlenker ist dann allerdings nicht mehr querkraftfrei und muss stärker dimensioniert werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der obere Querlenker karosserieseitig eine feste Drehachse, während die aufgelöste untere Querlenkerebene durch drei Einzel-Lenker (Querlenker, Zugstrebe und Spurstange) gebildet ist. Ein relativ kurzer oberen Querlenker mit fester Drehachse ermöglicht eine günstige Lage der elastokinematischen Lenkdrehachse (negativer Nachlauf, negativer Lenkrollradius) sowie eine ausreichende Sturzänderung über dem Federweg. Andere Varianten mit jeweils einem Dreieckslenker in jeder Querlenkerebene oder mit einem unteren Dreieckslenker sowie mit aufgelöster oberer Querlenkerebene sind jedoch ebenfalls vorstellbar.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der im vorangegangenen Absatz erstgenannten Ausführung ist in der beigefügten einzigen Figur auf die wesentlichen Elemente beschränkt dargestellt und wird im weiteren erläutert:
Mit der Bezugsziffer 1 ist der Radträger eines nicht gelenkten Rades 2 eines Personenkraftwagens bezeichnet, der über drei in einer sog. unteren Querlenkerebene angeordnete Lenker 3a, 3b, 3c, die in Vertikalrichtung betrachtet unterhalb einer von einem Hinterachsgetriebe 4 abgehenden und dieses Rad 2 antreibenden Abtriebswelle 5 angeordnet sind, sowie einen in Vertikalrichtung oberhalb des Rades 2 angeordneten Querlenker 6 geführt ist. Hierfür sind die Lenker 3a, 3b, 3c einerseits am Radträger gelenkig angebunden und anderseits an einem figürlich nicht dargestellten Hinterachsträger gelenkig befestigt. Gelenkig am Radträger 1 befestigt ist ferner ein Dämpfer 7, der wie üblich eine sog. Zusatzfeder aufweisen kann, und der andererseits an der nicht dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Ebenfalls an der Karosserie befestigt ist über eine feste Drehachse 8 der oberhalb des Rades 2 liegende und damit eine sog. obere Querlenkerebene beschreibende obere Querlenker 6, der mit seinem anderen Ende an einem starr mit dem Radträger 1 verbundenen sog. Ausleger 1a dieses Radträgers 1 gelenkig befestigt ist. Dieser vom eigentlichen Radträger 1 abgehende Ausleger 1a ist dabei so geformt, dass er auf der Innenseite des Rades 2 aus der sog. Radschüssel heraus um den Radreifen herum in einen Bereich führt, der in Vertikalrichtung betrachtet direkt oberhalb des Rades 2 liegt.
An seinem direkt oberhalb des Rades 2 liegenden Endabschnitt ist dieser Ausleger 1a mit einem sog. Stützabschnitt 1b für eine in Form einer gewickelten Stahlfeder, hier einer Schraubenfeder, ausgebildeten Tragfeder 9 versehen, der bspw. nach Art eines Federtellers oder dgl. ausgebildet sein kann. Somit ist diese Tragfeder 9, an deren dem Stützabschnitt 1b gegenüberliegenden Ende die Fzg.-Karosserie abgestützt ist, direkt oberhalb des Rades 2 angeordnet. Wenngleich bei diesem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel der der Tragfeder 9 parallel geschaltete Dämpfer 7 innenseitig neben dem Rade 2 liegt, so wird doch durch diese beschriebene Anordnung der Tragfeder 9 zwischen dem figürlich dargestellten Rad 2 und dem anderen (nicht dargestellten) Rad der Hinterachse dieses zweispurigen Kraftfahrzeugs ohne komfortmindernde Vorlasten auf die Lager des Hinterachsträgers viel Freiraum geschaffen, der besonders gut bspw. für einen Kofferraum des Personenkraftwagens genutzt werden kann.
Eine erfindungsgemäße Einzelradaufhängung zeichnet sich somit durch eine Vielzahl von Vorteilen aus, wie insbesondere ein großes Innenraumangebot (dies ermöglicht einen niedrigen Kofferraumboden und eine große Durchladebreite), aber auch durch ein hervorragendes Abstimmpotential für gute Fahrdynamik. Gute Komforteigenschaften ergeben sich durch elastokinematische Längsfederung und geringe Vorlasten auf den Lagern eines ggf. vorgesehenen Hinterachsträgers, der vorteilhafterweise nur noch die sog. untere Querlenkerebene und das Hinterachsgetriebe 4 aufnehmen muss. Aufgrund der Möglichkeit einer hohen Dämpferübersetzung ergibt sich ein gutes Ansprechverhalten. Vorteilhafterweise ist die sog. untere Querlenkerebene querkraftfrei, so dass leichte Stablenker verwendet werden können, aber auch der obere Querlenker ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel niedrig belastet, so dass eine leichte Ausführung möglich ist, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durch aus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Einzelradaufhängung für ein insbesondere nicht gelenktes Kraftfahrzeug-Rad mit dessen Radträger (1) führenden Lenkern (3a, 3b, 3c, 6), wobei eine untere Querlenkerebene und eine obere, in Vertikalrichtung oberhalb des Rades (2) liegende Querlenkerebene vorgesehen und eine Tragfeder (9) für die Fahrzeug-Karosserie im wesentlichen direkt oberhalb des Rades (2) angeordnet ist.
Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Form einer gewickelten Stahlfeder (Schraubenfeder oder Spiralfeder) oder einer Luftfeder ausgebildete Tragfeder (9) auf einem starren Ausleger (1a) des Radträgers (1) nahe der gelenkigen Anbindung eines oberen Querlenkers (6) abgestützt ist.
Einzelradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Tragfeder (9) parallel geschalteter Dämpfer (7) im wesentlichen direkt am Radträger (1) abgestützt ist.
Einzelradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Tragfeder parallel geschalteter Dämpfer im wesentlichen konzentrisch zur Tragfeder angeordnet ist.
Einzelradaufhängung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Querlenker (6) karosserieseitig eine feste Drehachse (8) besitzt und die aufgelöste untere Querlenkerebene durch drei Einzel-Lenker (3a, 3b, 3c) gebildet ist.