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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrwerksbauteil für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens oder Lastkraftwagens.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerksbauteil bereitzustellen, welches einfach aufgebaut ist und eine effiziente Radanbindung an eine tragende Struktur eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrwerksbauteil für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs gelöst, wobei das Fahrwerksbauteil Folgendes umfasst:
eine Strukturanbindung zur Festlegung des Fahrwerksbauteils an einer tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs;
eine Radanbindung zur Festlegung eines Rads an dem Fahrwerksbauteil;
eine Motoranbindung zur Aufnahme eines Antriebsmotors;
eine erste Federvorrichtung, mittels welcher die Radanbindung längskraftübertragend und federnd an der Strukturanbindung festgelegt oder festlegbar ist; und
eine zweite Federvorrichtung, mittels welcher die Motoranbindung federnd an der Radanbindung und/oder an der Strukturanbindung festgelegt oder festlegbar ist.
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Dadurch, dass das erfindungsgemäße Fahrwerksbauteil die erste Federvorrichtung und die zweite Federvorrichtung umfasst, kann vorzugsweise mit geringer Bauteilanzahl eine einfach aufgebaute und effiziente Radanbindung realisiert werden.
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Unter "längskraftübertragend" ist insbesondere die Übertragung von parallel zur Fahrzeuglängsachse (Fahrtrichtung) verlaufenden Kräften zu verstehen.
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Günstig kann es sein, wenn die erste Federvorrichtung als Blattfedervorrichtung, insbesondere als Querblattfedervorrichtung, ausgebildet ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die zweite Federvorrichtung als Blattfedervorrichtung, insbesondere als Querblattfedervorrichtung, ausgebildet ist.
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Die erste Federvorrichtung und die zweite Federvorrichtung sind vorzugsweise durch ein oder mehrere einstückige Federelemente gebildet, welche jeweils einen Teil der ersten Federvorrichtung und einen Teil der zweiten Federvorrichtung bilden.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere einstückige Blattfederelemente vorgesehen sind, welche jeweils einen Teil der ersten Federvorrichtung und einen Teil der zweiten Federvorrichtung bilden.
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Die erste Federvorrichtung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Federelemente, insbesondere Blattfederelemente. Die Federelemente sind vorzugsweise in einem Bereich der Strukturanbindung miteinander verbunden und/oder aneinander anliegend und in einem Bereich der Radanbindung voneinander beabstandet.
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Die erste Federvorrichtung umfasst insbesondere ein Paket aus Federelementen, insbesondere Blattfederelementen, welche einenends miteinander verbunden und anderenends voneinander beabstandet sind.
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Der Abstand zwischen den Federelementen, insbesondere Blattfederelementen, der ersten Federvorrichtung nimmt vorzugsweise ausgehend von der Strukturanbindung zur Radanbindung hin zu.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die erste Federvorrichtung zumindest näherungsweise U-förmig ausgebildet ist.
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Die zweite Federvorrichtung ist vorzugsweise zumindest näherungsweise I-förmig oder T-förmig ausgebildet.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die erste Federvorrichtung die zweite Federvorrichtung zweiseitig oder dreiseitig umgibt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Federvorrichtung in die beispielsweise zumindest näherungsweise U-förmig ausgebildete erste Federvorrichtung hineinragt.
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Günstig kann es sein, wenn die erste Federvorrichtung einen Querlenker, insbesondere einen Dreiecksquerlenker, bildet.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Federvorrichtung einen Doppeldreiecksquerlenker bildet.
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Sowohl die Strukturanbindung als auch die Motoranbindung sind vorzugsweise an der Radanbindung abgewandten Endbereichen der beiden Federvorrichtungen angeordnet.
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Insbesondere ist die Strukturanbindung an einem der Radanbindung abgewandten Endbereich der ersten Federvorrichtung angeordnet. Ferner ist vorzugsweise die Motoranbindung an einem der Radanbindung abgewandten Endbereich der zweiten Federvorrichtung angeordnet.
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Zwei Federelemente der ersten Federvorrichtung sind vorzugsweise an einander abgewandten Enden eines Radträgers zur drehbaren Aufnahme des Rads festgelegt.
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Die zwei Federelemente sind insbesondere bezüglich der Schwerkraftrichtung übereinander angeordnet, wobei eines der Federelemente vorzugsweise an einem bezüglich der Schwerkraftrichtung unteren Ende des Radträgers festgelegt ist, während das weitere der Federelemente vorzugsweise an einem bezüglich der Schwerkraftrichtung oberen Ende des Radträgers festgelegt ist.
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Der Radträger ist insbesondere ein Bestandteil des Fahrwerksbauteils und/oder dient insbesondere zur drehbaren Aufnahme des Rads.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die erste Federvorrichtung und/oder die zweite Federvorrichtung jeweils ein oder mehrere Federelemente umfassen.
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Das eine oder die mehreren Federelemente sind insbesondere Blattfederelemente.
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Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Federelemente ein metallisches Material und/oder ein Kunststoffmaterial umfassen oder hieraus gebildet sind.
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Das Kunststoffmaterial ist insbesondere faserverstärktes Kunststoffmaterial, beispielsweise glasfaserverstärktes Kunststoffmaterial.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Strukturanbindung und/oder die Radanbindung und/oder die Motoranbindung jeweils mindestens ein Dämpfungselement, beispielsweise mindestens ein Dämpfungslager, umfasst.
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Ein Dämpfungselement kann insbesondere ein Gummilager sein.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Dämpfungselement ein Piezoelement ist oder umfasst.
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Das erfindungsgemäße Fahrwerksbauteil eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst vorzugsweise eine tragende Struktur und ein Fahrwerk, welches ein oder mehrere Räder umfasst, die mittels eines oder mehrerer Fahrwerksbauteile, insbesondere eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Fahrwerksbauteile, an der tragenden Struktur gelagert sind.
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Die tragende Struktur ist oder umfasst insbesondere eine Karosserie des Kraftfahrzeugs.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrwerksbauteil beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Günstig kann es sein, wenn das Kraftfahrzeug ein oder mehrere Antriebsmotoren, insbesondere Elektromotoren, umfasst.
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Jeweils ein Antriebsmotor ist vorzugsweise jeweils einem Rad zugeordnet.
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Günstig kann es sein, wenn ein Antriebsmotor, insbesondere mehrere Antriebsmotoren, vorzugsweise sämtliche Antriebsmotoren, jeweils zwischen zwei Federelementen der zweiten Federvorrichtung angeordnet ist.
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Ein Federelement der zweiten Federvorrichtung ist dabei vorzugsweise über dem jeweiligen Antriebsmotor angeordnet, während ein weiteres Federelement der zweiten Federvorrichtung vorzugsweise unter dem jeweiligen Antriebsmotor angeordnet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug ein oder mehrere Dämpfungsvorrichtungen, insbesondere Stoßdämpferbeine, umfasst.
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Jeweils eine Dämpfungsvorrichtung ist vorzugsweise jeweils einem Rad zugeordnet.
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Günstig kann es sein, wenn die Dämpfungsvorrichtung an der Radanbindung und/oder an einem Radträger des jeweiligen Rads angreift.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die erste Federvorrichtung und/oder die zweite Federvorrichtung teilweise oder vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist, wobei eine federnde Wirkung vorzugsweise durch geeignete Auswahl und Einstellung der anisotropen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs gewählt wird.
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Vorzugsweise ist eine Radfederung von einer Motorfederung getrennt und/oder entkoppelt. Hierdurch können insbesondere das Fahrverhalten und der Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs günstig beeinflusst werden.
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Die erste Federvorrichtung und/oder die zweite Federvorrichtung, insbesondere Federelemente, beispielsweise Blattfederelemente, können vorzugsweise im sogenannten RTM-Verfahren in hohen Stückzahlen hergestellt werden. Das RTM-Verfahren ist insbesondere ein Spritzpressverfahren (Resin Transfer Molding).
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Ein Federelement kann beispielsweise als ein Hybridbauteil ausgebildet sein.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Federelement, insbesondere ein Federelement der zweiten Federvorrichtung, eine Schale umfasst, welche aus einem Kohlenstofffasergewebe (CFK-Gewebe) mit insbesondere unidirektionaler Faseranordnung auf einem Wabenträger, insbesondere Papierwabenträger, laminiert ist.
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An Befestigungspunkten, insbesondere der Strukturanbindung, der Radanbindung und/oder der Motoranbindung, kann beispielsweise eine Versteifung, insbesondere eine metallische Versteifung des Federelements vorgesehen sein.
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Die Versteifung kann insbesondere aus einem Aluminiummaterial oder Stahlmaterial oder Titanmaterial gebildet sein.
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Mittels der Versteifung werden insbesondere Spannkräfte gleichmäßig an der Oberfläche verteilt und/oder in das Federelement eingeleitet.
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Die erste Federvorrichtung weist vorzugsweise Radführungsfunktionen auf.
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Ferner können vorzugsweise einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Funktionen vorgesehen sein:
- – Nachgiebigkeit in vertikaler Richtung;
- – federnde Lagerung;
- – Längssteifigkeit (Stabilität in horizontaler Richtung);
- – Abstützung von Längskräften, insbesondere Abstützung und Übertragung von horizontal wirkenden Kräften;
- – Quer- und/oder Seitensteifigkeit;
- – Abstützung von Seitenkräften;
- – Abstützung von Antriebs- und/oder Bremskräften;
- – Gewährleistung der Spursteifigkeit und/oder Sturzsteifigkeit.
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Die erste Federvorrichtung ersetzt vorzugsweise einen, mehrere oder sämtliche Lenker zur Radaufnahme, insbesondere Querlenker zur Radaufnahme, vollständig.
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Das Fahrwerksbauteil kann insbesondere mit einem aktiven Stoßdämpfer und/oder einem aktiven Stabilisator kombiniert werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Fahrwerksachse zwei der erfindungsgemäßen Fahrwerksbauteile für einander gegenüberliegende Räder umfasst.
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Die beiden Fahrwerksbauteile sind dann insbesondere mittels jeweils eines aktiven Stoßdämpfers gedämpft an der tragenden Struktur gelagert. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Fahrwerksbauteile und damit auch die damit gelagerten Räder mittels eines aktiven Stabilisators miteinander gekoppelt sind.
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Die Dämpfungsvorrichtung, insbesondere ein Stoßdämpferbein, kann vorzugsweise auch Radführungsfunktionen aufweisen, welche sich insbesondere dann ergeben, wenn die Dämpfungsvorrichtung außerhalb der Radmitte angeordnet ist und/oder außerhalb der Radmitte an dem Fahrwerksbauteil angreift.
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Der Antriebsmotor ist insbesondere ein Elektromotor, vorzugsweise ein hochdrehender Elektromotor.
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Der Elektromotor ist vorzugsweise über ein Planetengetriebe drehmomentübertragend mit dem Rad verbunden.
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Insbesondere ist eine Gelenkwelle zur Verbindung des Elektromotors mit einer Radnabe des Rads vorgesehen.
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Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Fahrwerksachse eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, wobei zwei aus Federvorrichtungen gebildete Fahrwerksbauteile zur Aufnahme der zwei Räder der Fahrwerksachse vorgesehen sind;
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2 eine schematische Seitenansicht der Fahrwerksachse aus 1;
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3 eine schematische Draufsicht von oben auf die Fahrwerksachse aus 1; und
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4 einen schematischen Schnitt durch die Fahrwerksachse längs der Linie 4-4 in 2.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in den 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Fahrwerksachse kommt beispielsweise in einem Fahrwerk 102 eines Kraftfahrzeugs 104 zum Einsatz.
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Das Kraftfahrzeug 104 ist insbesondere ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen.
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Die Fahrwerksachse 100 umfasst insbesondere zwei Räder 106, welche jeweils mittels eines Fahrwerksbauteils 108 an einer tragenden Struktur 110 des Kraftfahrzeugs 104 gelagert sind.
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Jedes Fahrwerksbauteil 108 umfasst vorzugsweise eine erste Federvorrichtung 112 und eine zweite Federvorrichtung 114.
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Die erste Federvorrichtung 112 stellt insbesondere eine federnde und längskraftübertragende Verbindung zwischen der tragenden Struktur 110 und einem Radträger 116 zur drehbaren Aufnahme des Rads 106 dar.
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Die erste Federvorrichtung 112 umfasst hierzu eine Strukturanbindung 118 zur Verbindung der ersten Federvorrichtung 112 mit der tragenden Struktur 110.
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Ferner umfasst die erste Federvorrichtung 112 eine Radanbindung 120 zur Verbindung der ersten Federvorrichtung 112 mit dem Radträger 116.
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Die Strukturanbindung 118 und die Radanbindung 120 sind insbesondere an einander abgewandten Endbereichen 122 der ersten Federvorrichtung 112 angeordnet.
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Die erste Federvorrichtung 112 umfasst insbesondere ein oder mehrere Federelemente 124, welche beispielsweise als Blattfederelemente 126 ausgebildet sind.
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Insbesondere ist die erste Federvorrichtung 112 durch zwei im Wesentlichen U-förmige Federelemente 124 gebildet, welche in einem Basisbereich miteinander verbunden sind und dort die Strukturanbindung 118 bilden.
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Die von diesem Basisbereich wegragenden Schenkel der Federelemente 124 verbinden insbesondere die Strukturanbindung 118 mit der Radanbindung 120.
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Die Federelemente 124 sind dabei derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass diese im Bereich der Strukturanbindung 118 miteinander verbunden sind und sich ausgehend von der Strukturanbindung 118 in Richtung der Radanbindung 120 voneinander entfernen.
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Die erste Federvorrichtung 112 umfasst somit eine im Wesentlichen linienförmige Strukturanbindung 118 und eine Radanbindung 120, welche durch vier an den Eckpunkten eines Rechtecks angeordnete Enden der Schenkel der Federelemente 124 gebildet ist.
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Die erste Federvorrichtung 112 ist insbesondere eine Blattfedervorrichtung 128, bei welcher nur bereichsweise aneinander anliegende Blattfederelemente 126 vorgesehen sind.
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Aufgrund der Aufspaltung der Federelemente 124 ausgehend von der Strukturanbindung 118 sowie aufgrund der im Wesentlichen U-förmigen Ausgestaltung der Federelemente 124 bildet die erste Federvorrichtung 112 insbesondere einen Querlenker 130, vorzugsweise einen Dreiecksquerlenker 132, insbesondere einen Doppeldreiecksquerlenker 134.
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Die Fahrwerksachse 100 umfasst vorzugsweise ferner zwei Antriebsmotoren 136, welche insbesondere als Elektromotoren 138 ausgebildet sind.
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Die Antriebsmotoren 136 sind insbesondere jeweils in ein Fahrwerksbauteil 108 integriert.
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Das Fahrwerksbauteil 108 umfasst hierzu die zweite Federvorrichtung 114.
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Diese zweite Federvorrichtung 114 umfasst zwei Federelemente 124, insbesondere Blattfederelemente 126 zur federnden und/oder kraftübertragenden Aufnahme des Antriebsmotors 136.
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Die Federelemente 124 der zweiten Federvorrichtung 114 sind dabei insbesondere an einem Endbereich 122 an dem Radträger 116 und an einem gegenüberliegenden Endbereich 122 an dem Antriebsmotor 136 festgelegt.
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Die zweite Federvorrichtung 114 umfasst somit ebenfalls eine Radanbindung 120 und zusätzlich eine Motoranbindung 140.
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Die Radanbindung 120 und die Motoranbindung 140 sind an einander abgewandten Endbereichen 122 der zweiten Federvorrichtung 114 angeordnet.
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Wie insbesondere den 2 und 4 zu entnehmen ist, umfasst die zweite Federvorrichtung 114 ein Federelement 124, welches über dem Antriebsmotor 136 angeordnet ist, und ein weiteres Federelement 124, welches unter dem Antriebsmotor 136 angeordnet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Federelemente 124 der ersten Federvorrichtung 112 und die Federelemente 124 der zweiten Federvorrichtung 114 voneinander verschiedene und/oder getrennt hergestellte Elemente sind.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Fahrwerksbauteil 108 mindestens ein Federelement 124 umfasst, welches sowohl einen Teil der ersten Federvorrichtung 112 als auch einen Teil der zweiten Federvorrichtung 114 bildet.
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Ein solches Federelement 124 ist somit insbesondere rechteckig und ringförmig geschlossen ausgebildet, wobei von einer Seite des Federelements 124 eine Lasche nach innen ragt.
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Diese Lasche bildet insbesondere ein Federelement 124 der zweiten Federvorrichtung 114, während die die Lasche umgebenden Bereiche des Federelements 124 das Federelement 124 der ersten Federvorrichtung 112 bilden.
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Insbesondere sind zwei solcher Federelemente 124 zur Ausbildung der gesamten ersten Federvorrichtung 112 sowie der gesamten zweiten Federvorrichtung 114 vorgesehen.
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Das Fahrwerksbauteil 108 ermöglicht insbesondere eine federnde Lagerung eines Rads 106 an der tragenden Struktur 110.
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Eine Bewegungsdämpfung kann beispielsweise mittels einer Dämpfungsvorrichtung 142 erhalten werden.
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Die Dämpfungsvorrichtung 142 umfasst insbesondere ein Stoßdämpferbein 144, welches einerseits an der tragenden Struktur 110 und andererseits an dem Radträger 116 und/oder dem Fahrwerksbauteil 108, vorzugsweise der Radanbindung 120 des Fahrwerksbauteils 108, angreift.
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Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsvorrichtung 142 in das Fahrwerksbauteil 108 integriert ist. Beispielsweise kann eine Piezovorrichtung, welche ein oder mehrere Piezoelemente umfasst, zur aktiven Beeinflussung der Bewegung der Teile des Fahrwerksbauteils 108 genutzt werden, um letztlich eine gewünschte Dämpfungswirkung zu erzielen.
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Das Fahrwerksbauteil 108 kann insbesondere bei einer Einzelradaufhängung Verwendung finden.
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Zwei Räder 106 der Fahrwerksachse 100 sind vorzugsweise mittels eines Stabilisators 146 miteinander gekoppelt.
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Der Stabilisator 146 kann insbesondere ein aktiver Stabilisator 146 sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrwerksachse
- 102
- Fahrwerk
- 104
- Kraftfahrzeug
- 106
- Rad
- 108
- Fahrwerksbauteil
- 110
- tragende Struktur
- 112
- erste Federvorrichtung
- 114
- zweite Federvorrichtung
- 116
- Radträger
- 118
- Strukturanbindung
- 120
- Radanbindung
- 122
- Endbereich
- 124
- Federelement
- 126
- Blattfederelement
- 128
- Blattfedervorrichtung
- 130
- Querlenker
- 132
- Dreiecksquerlenker
- 134
- Doppeldreiecksquerlenker
- 136
- Antriebsmotor
- 138
- Elektromotor
- 140
- Motoranbindung
- 142
- Dämpfungsvorrichtung
- 144
- Stoßdämpferbein
- 146
- Stabilisator
