WO2019037946A1

WO2019037946A1 - Fahrzeugachse mit einer zentral angeordneten antriebseinheit

Info

Publication number: WO2019037946A1
Application number: PCT/EP2018/069185
Authority: WO
Inventors: Klaus Wallgren; Knut Heidsieck
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2019-02-28
Also published as: DE102017214640A1; EP3672816A1; CN110997356A; CN110997356B; US20200290417A1; US11167609B2

Abstract

Fahrzeugachse (24) mit einer zentral angeordneten Antriebseinheit (22a, 22b) und mit einer Radaufhängung (1), die einen Radträger (2) zum Aufnehmen eines Rades (3), einen unteren radführenden Lenker (4) zum gelenkigen Verbinden des Radträgers (2) mit einem Aufbau (6), einen den Radträger (2) mit dem Aufbau (6) verbindbaren Sturzlenker (7) und ein Lenkmittel (8, 23) zum Lenken des Rades (3) aufweist, wobei der Radträger (2) und der radführende Lenker (4) in einem ersten Anbindungsbereich (20) unmittelbar und in einem zweiten Anbindungsbereich (21) mittelbar über einen Integrallenker (5) verbunden sind, so dass der Radträger (2) gegenüber dem radführenden Lenker (4) um eine Lenkachse schwenkbar ist, wobei der radführende Lenker (4) in einem vorderen Bereich (13) und in einem hinteren Bereich (14) an den Aufbau (6) anbindbar ist und eine gegenüber der Fahrzeuglängsachse (x) schräg verlaufende Rotationsachse (15) aufweist, und wobei sämtliche Anbindungsbereiche (13, 14) des radführenden Lenkers (4) in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung (y) außerhalb der zentral angeordneten Antriebseinheit (22) positioniert sind.

Description

Fahrzeugachse mit einer zentral angeordneten Antriebseinheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse mit einer zentral angeordneten Antriebseinheit gemäß Patentanspruch 1.

Aus DE 10 2016 200 096 A1 ist eine antreibbare, lenkbare Hinterachse eines Fahrzeugs bekannt. Ein Radträger, der ein über eine Antriebswelle antreibbares Rad aufnimmt, ist dazu gelenkig mit einem radführenden Lenker verbunden. Der radführende Lenker, bestehend aus einem sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Bauteil und einem damit verbundenen, sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Bauteil, ist über zwei aufbauseitige Lager mit einem Aufbau des Fahrzeugs gelenkig verbunden und kann somit im radträgerseitigen Bereich Höhenbewegungen durchführen.

Der Begriff„Aufbau" sei im Rahmen dieser Patentanmeldung weit auszulegen, insbesondere seien davon sowohl die Karosserie des Fahrzeugs als auch fest damit verbundene Baugruppen wie beispielsweise ein an die Karosserie montierter Achsträger oder damit vergleichbare Anbindungsbauteile zu verstehen.

In DE 10 2016 200 096 A1 sind der radführende Lenker und der Radträger über ein Kugelgelenk derart gelenkig miteinander verbunden, dass der Radträger gegenüber dem radführenden Lenker um eine Lenkachse schwenkbar ist. Die Lenkachse verläuft durch eben dieses Kugelgelenk sowie einen weiteren Gelenkpunkt an einem oberen Ende des Radträgers, in welchem der Radträger gelenkig mit einem Sturzlenker verbunden ist, der an seinem dem Radträger abgewandten Ende wiederum an den Aufbau des Fahrzeugs angelenkt ist. Die so gebildete Lenkachse des Radträgers, verlaufend durch den unteren und oberen Anbindungspunkt des Radträgers kann ihre Lage relativ zum Aufbau des Fahrzeugs abhängig vom Einfederungszu- stand verändern, es handelt sich somit um eine Lenkachse mit dynamischer Lage gegenüber dem Fahrzeugaufbau. Zur Ermöglichung von Lenkbewegungen des Radträgers um die so gebildete Lenkachse greift eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Spurstange an einem hinteren Ende des Radträgers an. Durch translatorische Bewegung der Spurstange in Fahrzeugquerrichtung wird der Radträger in Lenkbewegung versetzt, das heißt um die zuvor beschriebene Lenkachse geschwenkt.

Zur Abstützung des Radträgers, insbesondere der darauf wirkenden Antriebs - oder Verzögerungskräfte beziehungsweise -momente ist der Radträger in einem hinteren Bereich über einen Integrallenker an den radführenden Lenker gekoppelt. Dazu ist ein unteres Ende des Integrallenkers gelenkig mit dem radführenden Lenker verbunden, während ein oberes Ende des Integrallenkers gelenkig mit einem hinteren Ende des Radträgers verbunden ist. Beim Durchführen von Lenkbewegung wird das obere Ende des Integrallenkers in Fahrzeugquerrichtung verschwenkt.

Aus DE 10 2010 012 014 A1 ist eine lenkbare Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mit einzelnen Merkmalen des Anspruchs 1 bekannt. Die Fahrzeugachse weist ein als montierbare Baueinheit ausgeführtes Feder-Dämpfer-System auf, das sich einerseits am radführenden Lenker und andererseits am Aufbau des Fahrzeugs abstützt, um auf diese Weise betriebsbedingte Schwingungen des radführenden Lenkers zu dämpfen.

Für eine modulare Fahrzeugachse, die für unterschiedliche Fahrzeugvarianten einsetzbar ist, ist jedoch eine aufgelöste Bauweise mit getrennter Feder und Dämpfer vorzuziehen. Denn insbesondere bei Personenkraftwagen lässt sich damit die nutzbare Durchladebreite und/oder die Höhe des Laderaums des betroffenen Fahrzeugs erhöhen, weiterhin kann durch Wahl eines bestimmten Federtyps ein auf das Fahrzeug abgestimmtes, gegebenenfalls sogar verstellbares Federverhalten einfacher (und kostengünstiger) erzielt werden, da es aufgrund der Bauteiltrennung weniger Komponentenvarianten gibt.

Aus verschiedenen Gründen kann es wünschenswert sein, eine Fahrzeugachse über eine der Fahrzeugachse zugeordnete, zentral positionierte, insbesondere elektrische Antriebseinheit anzutreiben. Soll die Antriebseinheit eine hinreichende Antriebsleitung erbringen, ist aber ein entsprechend großer Bauraum erforderlich. Insbesondere die Quererstreckung der Achsantriebseinheit, d.h. deren Abmessung in Fahrzeugquerrichtung („y") wirkt sich dabei in der Regel nachteilig auf die dynamischen Eigen- Schäften der Fahrzeugachse aus, da dies bei einer Gestaltung gemäß DE 10 2010 012 014 A1 mit einer Verkürzung des unteren radführenden Lenkers einhergehen würde.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugachse der genannten Art anzugeben, welche einen Antrieb und eine Lenkbarkeit des aufgenommenen Rades zulässt und daneben verbleibenden Bauraum möglichst effizient nutzbar macht für weitere Komponenten, insbesondere das Feder-Dämpfer-System der Radaufhängung. Weiterhin soll hinsichtlich Art und Anordnung des Feder-Dämpfer-Systems eine erhöhte Variabilität geschaffen werden.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugachse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Es handelt sich dabei erfindungsgemäß um eine Fahrzeugachse mit einer zentral angeordneten, insbesondere elektrischen Antriebseinheit und mit einer Radaufhängung, wobei die Radaufhängung einen Radträger zum Aufnehmen eines Rades, einen unteren radführenden Lenker zum gelenkigen Verbinden des Radträgers mit einem Aufbau, einen den Radträger mit dem Aufbau verbindbaren Sturzlenker und ein Lenkmittel zum Lenken des Rades aufweist, wobei der Radträger und der radführende Lenker in einem ersten Anbindungsbereich unmittelbar und in einem zweiten Anbindungsbereich mittelbar über einen Integrallenker verbunden sind, so dass der Radträger gegenüber dem radführenden Lenker um eine Lenkachse schwenkbar ist. Es handelt sich demnach um eine Hinterachse, die optional aktiv lenkbar lenkbar ist. Der radführende Lenker ist in einem vorderen Bereich und in einem hinteren Bereich an den Aufbau insbesondere gelenkig anbindbar und weist eine gegenüber der Fahrzeuglängsachse schräg verlaufende Rotationsachse auf, wobei sämtliche Anbindungsbereiche des radführenden Lenkers in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung außerhalb der zentral angeordneten Antriebseinheit positioniert sind.

Es handelt sich demnach um eine Fahrzeugachse, bei welcher erfindungsgemäß der untere radführende Lenker hinsichtlich seiner Schwenkachse schräg gestellt ist gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung. Die Begriffe„in einem vorderen Bereich" und„in einem hinteren Bereich" sind im Zusammenhang der Formulierung in Anspruch 1 in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung zu verstehen. Der vordere Bereich befindet sich demnach bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung weiter vorne als der hintere Bereich. Die Schrägstellung gegenüber der Fahrzeuglängsachse trägt dabei vorteilhaft zur verbesserten Bauraumnutzung bei, zunächst indem für weitere Fahrwerk- selemente wie insbesondere das Feder-Dämpfer-System günstige Übersetzungen geschaffen werden. Denn die Schrägstellung sorgt dafür, dass sich das Verhältnis zwischen Federweg und/oder Dämpferweg einerseits und Radhub andererseits trotz verhältnismäßig geringen Bauraums in Fahrzeugquerrichtung (aufgrund der zentral angeordneten Antriebseinheit) groß gestalten lässt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Antriebseinheit wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor, wobei zwischen Antriebseinheit und Rad eine Antriebsverbindung zum Antrieb des Rades herstellbar ist.

Eine konstruktiv vorteilhafte Gestaltung sieht vor, dass an der Radaufhängung der Fahrzeugachse ein aufbauseitig angelenktes Fahrwerkelement vorgesehen ist, das unmittelbar mit dem Radträger verbunden ist. Dabei kann es sich ganz allgemein um ein beliebiges, im Zusammenhang mit der Radaufhängung stehendes Funktionselement handeln, insbesondere trägt dieses zur Dämpfung und/oder Federung des Rades gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs bei. Indem dieses Fahrwerkelement unmittelbar mit dem Radträger verbunden ist, weist die beschriebene Fahrzeugachse Vorteile hinsichtlich der Bauraumnutzung sowie der kinematischen Verhältnisse auf. Durch die unmittelbare Verbindung zwischen Fahrwerkelement und Radträger kann sich ein radträgerseitiges Ende des Fahrwerkelements an einem bezogen auf die Fahrzeugmitte weit außen liegenden Punkt, nämlich besonders radnah, abstützen. Dieser Abstützungspunkt kann bei entsprechender Gestaltung des radführenden Lenkers vorteilhaft dazu beitragen, dass das mit dem Radträger unmittelbar verbundene aufbauseitig angelenkte Fahrwerkelement, bei welchem es sich besonders bevorzugt um einen Dämpfer handelt, besonders effektiv (direkt) betrieben werden kann, da eine Einfederung des Rades kinematisch bedingt zu einem verhältnismäßig starken Einrücken des Fahrwerkelements, insbesondere Dämpfers, führt („feinfühliges Ansprechverhalten"). Wie zuvor bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Fahrwerkelement, das aufbeisei- tig angelenkt und unmittelbar mit dem Radträger verbunden ist, vorzugsweise um einen Dämpfer.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Fahrwerkelement, insbesondere in Form eines Dämpfers, in Bezug auf eine Fahrzeuglängsrichtung vor der Mitte des Rades oder oberhalb einer das Rad antreibenden Antriebswelle angeordnet. Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass der hinter der Mitte des Rades befindliche Bauraum für weitere Komponenten des Fahrwerks zur Verfügung steht.

In kinematischer Hinsicht ist es zweckmäßig, dass die radträgerseitige Verbindung des Fahrwerkelements gegenüber dem Radträger in der Nähe des ersten Anbin- dungsbereich ausgebildet ist, in welchem der Radträger und der radführende Lenker unmittelbar miteinander verbunden sind.

Zweckmäßigerweise sind die beiden Anbindungsbereiche (erster Anbindungsbereich und zweiter Anbindungsbereich) voneinander, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung beabstandet. Verschiedene Anordnungen und Gestaltungen der Anbindungsbereiche sind denkbar. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Radaufhängung ist einer der beiden Anbindungsbereiche, insbesondere der erste Anbindungsbereich, nahe der Radmitte und der andere, zweite Anbindungsbereich, hinter der Radmitte ausgebildet. Es sei angemerkt, dass der erste Anbindungsbereich bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung demnach vor oder alternativ geringfügig hinter der Radmitte angeordnet sein kann.

Erfindungsgemäß weist der radführende Lenker eine gegenüber der Fahrzeuglängsachse schräg verlaufende Rotationsachse auf. Dazu ist vorteilhaft der radführende Lenker in zwei Bereichen, insbesondere einem vorderen äußeren Bereich und einem hinteren inneren Bereich, an den Aufbau (des Fahrzeugs) angebunden. Die Begriffe „vorderen" und„hinteren" beziehungsweise„äußeren" und„inneren" sind dabei in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise Fahrzeugmitte zu verstehen. Der vordere äußere Bereich befindet sich demnach bezogen auf die Fahrzeuglängs- richtung und die Fahrzeugmitte weiter vorne und weiter außen als der hintere innere Bereich. Durch die schräge Rotationsachse des radführenden Lenkers werden unter anderem Vorteile hinsichtlich der Bauraumgestaltung erzielt.

In vorteilhafter Weise weist die Fahrzeugachse ein Feder-Dämpfer-System in aufgelöster Bauweise auf, das heißt Feder und Dämpfer sind baulich voneinander getrennte Fahrwerkelemente. Bei dem aufbauseitig angelenkten Fahrwerkelement, das unmittelbar mit dem Radträger verbunden sein kann, handelt es sich bevorzugt um den Dämpfer.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass sich - parallel dazu - der radführende Lenker mittels einer im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung erstreckenden Feder gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs abstützt. Demnach stützen sich Feder und Dämpfer als voneinander getrennte Elemente jeweils einerseits gegenüber dem Aufbau ab, wobei der Dämpfer durch unmittelbare Verbindung mit dem Radträger dessen Bewegungen unmittelbar dämpft, während die Federung gegenüber dem radführenden Lenker erfolgt.

Eine günstige Bauraumausnutzung erzielt die Fahrzeugachse indem vorteilhaft die Feder in Bezug auf eine Fahrzeuglängsrichtung hinter der Mitte des Rades und/oder hinter einer das Rad antreibenden Antriebswelle angeordnet ist. Allgemein gesagt, kann vorteilhaft die Feder in Bezug auf die Mitte des Rades und/oder eine das Rad antreibende Antriebswelle gegenüberliegend des Dämpfers angeordnet sein. Bei Anordnung der Feder hinter der Radmitte beziehungsweise hinter der zugehörigen Antriebswelle bietet sich der besondere Vorteil, dass für die Feder - nahe am Rad - ein besonders großer Bauraum (in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung) zur Verfügung steht. Dieser besonders große Bauraum ermöglicht die Verwendung großer Federdurchmesser und lässt weiterhin die Verwendung einer besonderen Federart, insbesondere einer verstellbaren Feder wie insbesondere einer pneumatisch o- der hydraulisch verstellbaren Feder zu. Durch eine Verstellbarkeit der Feder lassen sich vorteilhafte Effekte für das Kraftfahrzeug erzielen, beispielsweise lässt sich der Höhenstand des Kraftfahrzeugs aktiv beeinflussen und/oder lässt sich die Federungscharakteristik (Federhärte) beeinflussen, wodurch sich ein gewünschter Fahr- komfort und auch die Fahrzeugstabilität aktiv verändern lassen. In technischer Hinsicht kann auf vorteilhafte Weise eine pneumatisch oder hydraulisch verstellbare Feder zum Einsatz kommen. Der durch die aufgelöste Bauweise geschaffene Bauraum ermöglicht insbesondere die Verwendung einer pneumatisch verstellbaren Feder, sogenannte Luftfeder.

Gemäß einer vorteilhaften konstruktiven Gestaltung der Fahrzeugachse weist diese eine zwischen 0,5 und 1 liegende, vorzugsweise etwa 0,7 betragende Federübersetzung auf. Unter der Federübersetzung ist das Verhältnis von Abstand der Feder zur Rotationsachse (des radführenden Lenkers) zu Abstand des Rades von der Rotationsachse zu verstehen. Entscheidend für die Größe des Verhältnisses (Federübersetzung) ist die Schrägstellung der Rotationsachse des radführenden Lenkers gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung. Aufgrund der Schrägstellung ist es vorteilhaft möglich, den radführenden Lenker trotz geringer Einbaubreite in Fahrzeugquerrichtung für eine verhältnismäßig hohe Federübersetzung nutzen zu können.

Die Fahrzeugachse kann allgemein auf unterschiedliche Weise gestaltet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind der radführende Lenker bezogen auf eine Fahrzeughochrichtung in einer unteren Lenkerebene und der den Radträger mit dem Aufbau verbindende Sturzlenker in einer dazu oberen Lenkerebene angeordnet.

Eine vorteilhafte Bauraumgestaltung ergibt sich, indem der Integrallenker im Wesentlichen innerhalb des Rades angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der Integrallenker in einer ersten Anbindung gelenkig mit dem radführenden Lenker und in einer zweiten Anbindung gelenkig mit dem Radträger verbunden.

Insbesondere in elastokinematischer Hinsicht ist es vorteilhaft, dass der Integrallenker im ungelenkten Zustand des Rades im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung ausgerichtet ist. Auf vorteilhafte Weise eignet sich die Fahrzeugachse dazu, das Rad von der Antriebseinheit über eine sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Welle anzutreiben. Die Welle verläuft dabei vorzugsweise zwischen Feder und Fahrwerkelement, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine Radaufhängung (links) einer erfindungsgemäßen Fahrzeugachse in perspektivischer Ansicht von schräg hinten,

Figur 2 die Radaufhängung gemäß Figur 1 in Draufsicht,

Figur 3 die Radaufhängung gemäß Figuren 1 und 2 in Ansicht von der Fahrzeugmitte,

Figur 4 die Radaufhängung in gleicher Ansicht wie in Figur 2 mit Hilfslinien zur

Verdeutlichung der Federübersetzung,

Figur 5 eine Radaufhängung (rechts) einer erfindungsgemäßen Fahrzeugachse in perspektivischer Ansicht von vorn,

Figur 6 einen (linken) Teil einer erfindungsgemäßen Fahrzeugachse in Draufsicht.

Die Figuren 1 bis 5 der beigefügten Zeichnung beziehen sich auf eine Radaufhängung 1 einer Fahrzeugachse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Da sich sämtliche Figuren 1 bis 5 auf dasselbe Ausführungsbeispiel beziehen, sind in den verschiedenen Darstellungen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bereits gemachte Erläuterungen zu einzelnen Bauteilen beziehungsweise hinsichtlich des Zusammenwirkens und der Funktion der Radaufhängung sind somit für sämtliche Figuren 1 bis 5 anwendbar. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf die gesamte Beschreibung des Ausführungsbeispiels verwiesen. Zur Orientierung enthält jede der Figuren 1 bis 6 ein Koordinatensystem, welches für die jeweilige Darstellung zumindest zwei der folgenden Richtungen angibt: Fahrzeuglängsrichtung x, Fahrzeugquerrichtung y, Fahrzeughochrichtung z. Die Fahrzeuglängsrichtung x entspricht der Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen eine Radaufhängung 1 einer (dort nicht insgesamt dargestellten) Fahrzeugachse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus unterschiedlichen Perspektiven. Konkret handelt es sich um die Radaufhängung eines Hinterrads eines Personenkraftfahrzeugs. Die Radaufhängung ist Teil der Fahrzeugachse.

Ein Rad 3 wird dazu von einem Radträger 2 aufgenommen und ist diesem gegenüber um eine Radachse (nicht näher bezeichnet) drehbar gelagert. Die Radaufhängung 1 weist weiterhin einen radführenden Lenker 4 zum gelenkigen Verbinden des Radträgers 2 mit einem Aufbau 6 auf. Bei dem Aufbau 6 (aus Darstellungsgründen nicht gezeigt) kann es sich um die Karrosserie oder einen sogenannten Achsträger handeln, der fest an die Karosserie eines Fahrzeugs montierbar ist. Der Begriff„Aufbau" sei im Rahmen dieser Patentanmeldung demnach weit auszulegen, insbesondere seien davon sowohl die Karosserie des Fahrzeugs als auch fest damit verbundene Baugruppen wie beispielsweise ein an die Karosserie montierbarer Achsträger oder damit vergleichbare Anbindungsbauteile zu verstehen.

Bei dem radführenden Lenker 4 handelt es sich um ein annähernd trapezförmiges einteiliges Bauteil, das ein vorderes aufbauseitiges Lager 13 und ein hinteres auf- bauseitiges Lager 14 aufweist, wobei der radführende Lenker 4 mittels der Lager 13, 14 schwenkbeweglich gegenüber dem Aufbau 6 derart gelagert ist, dass der radführende Lenker 4 um eine Rotationsachse 15 (vergleiche Figur 4) gegenüber dem Aufbau 6 schwenkbar ist. Wie der Darstellung in Figur 4 (Draufsicht) zu entnehmen, weist die Rotationsachse 15 eine Schrägung gegenüber der Fahrzeuglängsachse x auf, die zwischen 10° und 45° beträgt. Aufgrund dieser Schrägung gegenüber der Fahrzeuglängsachse x lässt sich der radführende Lenker 4 auch als„Schräglenker" - in Abgrenzung zu einem Querlenker - bezeichnen. Der radführende Lenker 4 ist auf besondere Weise mit dem Radträger 2 verbunden. In einem ersten Anbindungsbereich 20 ist der Radträger unmittelbar mit dem radführenden Lenker 4 über ein Kugelgelenk verbunden. Dieser erste Anbindungsbereich 20, angedeutet durch Pfeile in den Figuren 2, 3 und 4 befindet sich bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung x vor der Mitte des Rades 3. Alternativ wäre eine Positionierung des Anbindungsbereichs 20 nahe hinter der Mitte des Rades 3 möglich, insbesondere bei ausreichend großer Felge des Rades 3. Der Radträger 2 ist weiterhin in einem zweiten Anbindungsbereich 21 (vergleiche Figur 1) mittelbar über einen Integrallenker 5 mit dem radführenden Lenker 4 verbunden. Bei dem Integrallenker 5 handelt es sich um einen Zweipunktlenker, der mit seinem unteren Ende über eine erste Anbindung 17 gelenkig mit dem radführenden Lenker 4 verbunden ist. Ein oberes Ende des Integrallenkers 5 ist über eine zweite Anbindung 18 gelenkig mit dem Radträger 2 verbunden. Der das Rad 3 aufnehmende Radträger 2 ist damit auf besondere, nachfolgend erläuterte Weise mit dem radführenden Lenker 4 verbunden beziehungsweise mit diesem gekoppelt.

Zur Ermöglichung einer Lenkbarkeit des Rades 3 ist der Radträger 2 gegenüber dem radführenden Lenker 4 um eine Lenkachse schwenkbar, die durch Radträgeranbin- dungen einer unteren Lenkerebene (erster Anbindungsbereich 20) und einer oberen Lenkerebene (radträgerseitiges Ende des Sturzlenkers 7) verläuft. Die Anbindung zwischen Radträger 2 und radführendem Lenker 4 über den ersten Anbindungsbereich 20 und den zweiten Anbindungsbereich 21 befindet sich dabei in einer unteren Lenkerebene. Zur Festlegung des Sturzwinkels des Rades 3 weist die Radaufhän- gungl weiterhin einen Sturzlenker 7 auf, der in einer demgegenüber oberen Lenkerebene angeordnet ist. Der Sturzlenker 7, am besten zu sehen in Figur 1 , ist ein annähernd c-förmiges Bauteil, das sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y erstreckt. Aufbauseitig ist der Sturzlenker 7 gelenkig mit dem Aufbau 6 verbunden, rad- trägerseitig ist der Sturzlenker 7 mit einem nach schräg vorn abragenden Arm des Radträgers 2 verbunden. Auf diese Weise ist der Radträger 2 in der unteren Lenkerebene über den radführenden Lenker 4 und in der oberen Lenkerebene über den Sturzlenker 7 mit dem Aufbau 6 verbunden. Der Radträger 2 ist dadurch um eine Lenkachse schwenkbar, welche durch den ersten Anbindungsbereich 20 und ein den Sturzlenker 7 mit dem Radträger 2 verbindendes Gelenk hindurch verläuft. Abhängig vom Einfederungszustand des radführenden Lenkers 4 kann die so gebildete Lenkachse (durch die beschriebenen Punkte) ihre Relativposition gegenüber dem Aufbau 6 des Fahrzeugs verändern.

Zur Abstützung von auf den Radträger 2 wirkenden Drehmomenten um die Drehachse des Rades 3 ist der Radträger 2 - neben der unmittelbaren Verbindung im ersten Anbindungsbereich 20 - in dem zweiten Anbindungsbereich 21 mittelbar mit dem radführenden Lenker 4 gekoppelt. Diese mittelbare Kopplung erfolgt über den bereits beschriebenen Integrallenker 5. Im ungelenkten Zustand des Rades 3 ist der Integrallenker 5 im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung z ausgerichtet, wie Figur 1 zu entnehmen. Über die obere Anbindung 18 ist der Integrallenker 5 gelenkig mit einem nach hinten abragenden Arm des Radträgers 2 verbunden, während er über die untere Anbindung 17 gelenkig mit dem radführenden Lenker 4 in dessen hinteren Bereich verbunden ist.

Zum Lenken des Rades 3 ist der Radträger 2, wie beispielsweise in den Figuren 1 und 2 zu sehen, mit einem nach hinten abragenden Arm gelenkig mit einem radträ- gerseitigen Ende eines Spurlenkers 8 verbunden. Der Spurlenker 8 ist als längliches Bauteil ausgeführt und erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y. Zur Realisierung einer aktiven Lenkung des Rades 3 lässt sich der Spurlenker 8 mit einem am Aufbau 6 angeordneten Lenksteiler (Aktuator 23, nur in Fig. 6 gezeigt) verbinden. Zur Durchführung aktiver Lenkbewegungen wird dann mittels des Lenkstel- lers der Spurlenker 8 in Fahrzeugquerrichtung y bewegt, die Querbewegung wird über den Spurlenker 8 auf den hinteren Bereich des Radträgers 2 übertragen. Als Folge dieser Querbewegung schwenkt der Radträger 2 um seine zuvor beschriebene Lenkachse.

Es sei angemerkt, dass die Radaufhängung 1 alternativ mit einer passiven Lenkung ausgestattet sein kann. In diesem Fall ist das vorgesehene Lenkmittel jeweils als Spurlenker ausgebildet. Ein solcher Spurlenker ist radträgerseitig ebenfalls (wie im Fall einer aktiven Lenkung der Spurlenker 8) mit einem nach hinten abragenden Arm des Radträgers verbunden. Auch der Spurlenker ist als - ähnlich zur Spurstange - längliches Bauteil ausgeführt und erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung mit einer aufbauseitigen gelenkigen Anbindung an das Fahrzeug. Ein Lenksteiler (Aktuator) entfällt in diesem Fall, die Einflussnahme erfolgt, im Fall einer passiven Lenkung ausschließlich über den Radhub.

Die Radaufhängung 1 ist mit einem Feder-Dämpfer-System versehen. Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach Figuren 1-4 weist das Feder-Dämpfer- System der Radaufhängung 1 eine aufgelöste Bauweise auf, das heißt, dass eine Feder 11 und ein Dämpfer 12 als voneinander getrennte Bauteile separat angeordnet sind. Bei dem Dämpfer 12 handelt es sich um ein längliches im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung z ausgerichtetes Bauteil. Ein oberes Ende des Dämpfers 12 ist mit dem Aufbau 6 des Fahrzeugs verbunden, während ein unteres Ende des Dämpfers 12 über ein Dämpferlager 16 (siehe Figur 3) unmittelbar mit dem Radträger 2 verbunden ist. Der Dämpfer 12 ist demnach so angeordnet, dass dieser sämtlichen durch Ein- beziehungsweise Ausfedern bedingten Höhenbewegungen des Radträgers 2 durch Ein- beziehungsweise Ausrücken folgt und diese dämpft. Aufgrund der unmittelbaren Verbindung mit dem Radträger 2 werden die Hubbewegungen des Radträgers 2 unmittelbar, das heißt ohne Zwischenschaltung anderer Fahr- werksbauteile, auf den Dämpfer 12 übertragen. Wie Figuren 2 beziehungsweise 3 zu entnehmen, ist der Dämpfer 12 in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung x vor der Mitte des Rades 3 und zugleich vor einer das Rad 3 antreibenden Antriebswelle 9 angeordnet.

Wie am besten Fig. 5 zu entnehmen, welche eine mit der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten baugleiche Radaufhängung 1 (nun: rechte Fahrzeugsseite aus Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet) von vorne zeigt, liegt die radträgerseitige Verbindung des Dämpfers 12 mit dem Radträger 2 in der Nähe des ersten Anbindungsbereichs 20, in welchem der Radträger 2 unmittelbar gelenkig (über ein Kugelgelenk oder ein Gummilager) mit dem radführenden Lenker 4 verbunden ist.

Die Radaufhängung 1 weist weiterhin die Feder 11 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Luftfeder ausgeführt ist. Anders als der Dämpfer 12 ist die Feder 11 in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung x hinter der Mitte des Rades 3 und zugleich hinter der das Rad 3 antreibenden Antriebswelle 9 angeordnet, wie beispielsweise den Figuren 2 und 3 zu entnehmen. Ein unteres Ende der Feder 11 liegt auf dem radführenden Lenker 4 auf. Ein oberes Ende der Feder 11 - bezogen auf die Fahrzeughochrichtung z - stützt sich gegenüber dem Aufbau 6 des Fahrzeugs ab. Die Feder 11 ist somit zwischen radführendem Lenker 4 und Aufbau 6 angeordnet und wirkt zwischen diesen. Bei einem Einfedern des Rades 3 wird das untere Ende der Feder 11 über den radführenden Lenker 4, der mit dem Radträger 2 verbunden ist, in Richtung des Aufbaus 6 (in Fahrzeughochrichtung z) angehoben. Die Feder 11 wird dabei komprimiert und entwickelt eine mit zunehmender Kompression steigende Rückstell kraft, die der Einfederung entgegenwirkt.

Dadurch dass der Dämpfer 12 vor der Radmitte beziehungsweise vor der Antriebswelle 9 angeordnet ist, steht der Feder 11 ein verhältnismäßig großer Bauraum zur Verfügung, welcher in Bezug auf die Darstellung von Figur 2 in Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne durch die Antriebswelle 9 beziehungsweise den Sturzlenker 7 und nach hinten durch den Spurlenker 8 begrenzt wird. Die Feder 11 kann weiterhin weit außen nahe am Rad 3 platziert werden, so dass eine gute Federübersetzung erzielt wird. Der verhältnismäßig große Bauraum für die Feder 11 ermöglicht es weiterhin, die Feder 11 als hinsichtlich der Federcharakteristik verstellbare Luftfeder auszuführen. Alternativ könnte es sich um eine hydraulisch verstellbare Feder handeln. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Vorteile der Erfindung grundsätzlich auch mit einer nicht verstellbaren Feder erzielen lassen. Eine verstellbare Feder bietet jedoch Vorteile hinsichtlich des Komforts und der Anpassbarkeit an unterschiedliche Betriebssituationen. Bei einer Luftfeder lässt sich beispielsweise durch eine Veränderung des Luftdrucks im Federbalg eine Höhenverstellung des Fahrzeugs vornehmen. Ganz allgemein ermöglicht der geschaffene Bauraum, dass eine Feder - unabhängig von der Bauart - einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen kann, was konstruktiv auch im Fall einer Spiralfeder von Vorteil ist.

Es wurde bereits erwähnt, dass der radführende Lenker 4 eine gegenüber der Fahrzeuglängsachse x schräg verlaufende Rotationsachse 15 aufweist, wie insbesondere Figur 4 zu entnehmen. Aufgrund der Schrägung sowie der im gezeigten Ausfür- hungsbeispiel gewählten Anordnung von Feder 11 und Dämpfer 12 weist die Rad- aufhängung 1 eine in Bezug auf die Feder 11 günstige Wirksamkeit auf. Zur Erläuterung sind in Figur 4 drei Hilfslinien eingezeichnet. Dabei handelt es sich zunächst um die zwischen dem vorderen Lager 13 und dem hinteren Lager 14 des radführenden Lenkers 4 verlaufende Rotationsachse 15. Als weitere Hilfslinien sind eingezeichnet ein Abstand Dfr der Feder 11 von der Rotationsachse 15 sowie ein Abstand Drr des Rades 3 von der Rotationsachse 15. Aus einem Längenvergleich der beiden Abstände (Feder 11 sowie Rad 3 jeweils von der Rotationsachse 15) ergibt sich die Federübersetzung für die Feder 11. 1m gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt diese Federübersetzung einen Wert von etwa 0,7. Diese ist angesichts der verhältnismäßig kompakten Bauform der Radaufhängung 1 insbesondere in Bezug auf die verhältnismäßig kurze Erstreckung des radführenden Lenkers 4 in Fahrzeugquerrichtung y vergleichsweise hoch.

Aufgrund der im gezeigten Ausführungsbeispiel vorliegenden unmittelbaren Verbindung des Dämpfers 12 mit dem Radträger 2 wird auf vergleichbare Weise auch für den Dämpfer 12 eine günstige Wirksamkeit erzielt. Aufgrund der vorder- und hinter- seitigen Anordnung von Dämpfer 12 und Feder 11 (vor und hinter der Antriebswelle 9) erzielt die Radaufhängung 1 eine günstige Bauraumausnutzung.

Fig. 6 zeigt einen Teil einer Fahrzeugachse 24 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht. Die Fahrzeugachse 24 umfasst als wesentliche Bestandteile eine zentrale Antriebseinheit 22a, 22b und zwei Radaufhängungen 1 , von denen aus Darstellungsgründen nur die in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung x linke Radaufhängung 1 zu sehen ist. Die gezeigte (linke) Radaufhängung 1 entspricht strukturell und hinsichtlich der Bezugszeichen der bereits anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Radaufhängung 1 , weshalb diesbezügliche wiederholte Erläuterungen unter Verweis auf die dortigen Ausführungen vermieden werden.

Wie bereits erwähnt, weist die Fahrzeugachse 24 eine zentral angeordnete Antriebseinheit 22a, 22b auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Antriebseinheit zwei elektrische Antriebsmotoren, wozu die Antriebseinheit in einen linken Teil 22a und einen rechten Teil 22b (jeweils in Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet) gegliedert ist. Der linke Teil 22a befindet sich dabei links von der Fahrzeugmitte und ist über die Antriebswelle 9 mit dem Rad 3 der (dargestellten) linken Radaufhängung 1 in Antriebsverbindung bringbar. Der rechte Teil 22b befindet sich dabei rechts von der Fahrzeugmitte und ist ebenfalls über eine (nicht gezeigte) Antriebswelle mit einem Rad einer (nicht dargestellten) rechten Radaufhängung in Antriebsverbindung bringbar. Die der rechten Fahrzeugseite zugehörigen Bauteile entsprechen hinsichtlich Aufbau und Funktion denen der (gezeigten) linken Fahrzeugseite, sind demgegenüber jedoch spiegelbildlich ausgebildet bzw. angeordnet.

Indem das Rad jeder Fahrzeugseite über eine eigene Antriebseinheit 22a (links) oder 22b (rechts) antreibbar ist, lässt sich das auf die Räder übertragene Antriebsmoment einzeln beeinflussen (sogenanntes„Torque-Vectoring"), wodurch sich in unterschiedlichen Fahrsituationen verbesserte Fahreigenschaften erzielen lassen.

Der Darstellung in Fig. 6 ist zu entnehmen, dass die Antriebseinheit 22a, 22b eine erhebliche bauliche Breite in Fahrzeugquerrichtung y aufweist. Die Fahrzeugachse 24 ist so gestaltet, dass sie trotz dieser baulichen Breite seitlich je eine Radaufhängung 1 aufweist, die einen Radantrieb ermöglicht, die lenkbar ist und die hohen fahrdynamischen Ansprüchen genügt. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass sämtliche Anbindungsbereiche 13, 14 des unteren radführenden Lenkers 4 in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung y außerhalb der zentral angeordneten Antriebseinheit 22 positioniert sind. Damit die Fahrzeugachse zugleich einen hohen Federungskomfort aufweist, ist der untere radführende Lenker 4 in einem vorderen (äußeren) Bereich 13 und in einem hinteren (demgegenüber innen liegenden) Bereich 14 an den Aufbau 6 anbindbar ist und weist eine gegenüber der Fahrzeuglängsachse x schräg verlaufende Rotationsachse auf. Durch die schräg verlaufende Rotationsachse ergeben sich die bereits zuvor in der Beschreibung erläuterten Vorteile hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse für Feder 11 und Dämpfer 12.

In Fig. 6 ist weiterhin zu sehen, dass die Fahrzeugachse 24 mit einer aktiven Lenkung ausgestattet ist. Dazu ist das dem Rad 3 abgewandte Ende des Spurlenkers 8 der linken Radaufhängung 1 mit einem Lenksteiler 23 verbunden, der zentral hinter der Antriebseinheit 22a, 22b aufbauseitig angeordnet ist. Der Lenksteiler 23 enthält einen elektrischen Aktuator und eignet sich dazu, das mit ihm verbundene Ende des Spurlenkers 8 translatorisch (in Fahrzeugquerrichtung y) zu bewegen, um so eine Lenkbewegung des Rades 3 zu verursachen. Bei dem Lenksteiler 23 handelt es sich um einen sogenannten Zentralsteller, das heißt, dass an den Lenksteiler 23 auf gleichartige Weise ein Spurlenker der (in Fig. 6 nicht vollständig dargestellten) rechten Radaufhängung angebunden ist. Eine Betätigung des Lenkstellers 23 verursacht somit zugleich eine Lenkbewegung der linken Radaufhängung 1 und der rechten Radaufhängung.

Bezugszeichen

1 Radaufhängung

Radträger

3 Rad

radführender Lenker

5 Integrallenker

6 Aufbau

7 Sturzlenker

8 Spurlenker

9 Antriebswelle

11 Luftfeder

12 Dämpfer

13 vorderes Lager

14 hinteres Lager

15 Rotationsachse

16 Dämpferlager

17 erste Anbindung Integrallenker

18 zweite Anbindung Integrallenker

20 erster Anbindungsbereich

21 zweiter Anbindungsbereich

22a elektrische Antriebseinheit (linker Teil)

22b elektrische Antriebseinheit (rechter Teil)

23 Lenksteiler

24 Fahrzeugachse

Dfr Abstand Feder-Rotationsachse

Drr Abstand Rad-Rotationsachse

X Fahrzeuglängsrichtung

y Fahrzeugquerrichtung

z Fahrzeughochrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeugachse (24) mit einer zentral angeordneten, insbesondere elektrischen Antriebseinheit (22a, 22b) und mit einer Radaufhängung (1), wobei die Radaufhängung (1) einen Radträger (2) zum Aufnehmen eines Rades (3), einen unteren radführenden Lenker (4) zum gelenkigen Verbinden des Radträgers (2) mit einem Aufbau (6), einen den Radträger (2) mit dem Aufbau (6) verbindbaren Sturzlenker (7) und ein Lenkmittel (8, 23) zum Lenken des Rades (3) aufweist,

wobei der Radträger (2) und der radführende Lenker (4) in einem ersten Anbin- dungsbereich (20) unmittelbar und in einem zweiten Anbindungsbereich (21) mittelbar über einen Integrallenker (5) verbunden sind, so dass der Radträger (2) gegenüber dem radführenden Lenker (4) um eine Lenkachse schwenkbar ist,

wobei der radführende Lenker (4) in einem vorderen Bereich (13) und in einem hinteren Bereich (14) an den Aufbau (6) anbindbar ist und eine gegenüber der Fahrzeuglängsachse (x) schräg verlaufende Rotationsachse (15) aufweist, und wobei sämtliche Anbindungsbereiche (13, 14) des radführenden Lenkers (4) in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung (y) außerhalb der zentral angeordneten Antriebseinheit (22) positioniert sind.

2. Fahrzeugachse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (22a, 22b) wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor umfasst, wobei zwischen Antriebseinheit (22a, 22b) und Rad (3) eine Antriebsverbindung (9) zum Antrieb des Rades (3) herstellbar ist.

3. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein aufbauseitig angelenktes Fahrwerkelement (12), das unmittelbar mit dem Radträger (2) verbunden ist.

4. Fahrzeugachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrwerkelement um einen Dämpfer (12) handelt.

5. Fahrzeugachse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerkelement (12) in Bezug auf eine Fahrzeuglängsrichtung (x) vor der Mitte des Rades (3) oder oberhalb einer das Rad (3) antreibenden Antriebswelle (9) angeordnet ist.

6. Fahrzeugachse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radträgerseitige Verbindung des Fahrwerkelements (12) gegenüber dem Radträger (2) in der Nähe des ersten Anbindungsbereichs (20) ausgebildet ist.

7. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung (x) der erste Anbindungsbereich (20) nahe der Mitte des Rades (3) und der zweite Anbindungsbereich (21) hinter der Mitte des Rades (3) ausgebildet ist.

8. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der radführende Lenker (4) mittels einer im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z) erstreckenden Feder (11) gegenüber dem Aufbau (6) abstützt.

9. Fahrzeugachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (11 ) in Bezug auf eine Fahrzeuglängsrichtung (x) hinter der Mitte des Rades (3) und/oder hinter einer das Rad (3) antreibenden Antriebswelle (9) angeordnet ist.

10. Fahrzeugachse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass deren Radaufhängung (1) eine zwischen 0,5 und 1 liegende, vorzugsweise etwa 0,7 betragende Federübersetzung aufweist, wobei unter der Federübersetzung das Verhältnis von Abstand (Dfr) der Feder (11) von der Rotationsachse (15) zu Abstand (Drr) des Rades (3) von der Rotationsachse (15) zu verstehen ist.

11. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radführende Lenker (4) bezogen auf eine Fahrzeughochrichtung (z) in einer unteren Lenkerebene und der den Radträger (2) mit dem Aufbau (6) verbindende Sturzlenker (7) in einer dazu oberen Lenkerebene angeordnet sind.

12. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrallenker (5) im Wesentlichen innerhalb des Rades (3) angeordnet ist.

13. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrallenker (5) im ungelenkten Zustand des Rades (3) im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z) ausgerichtet ist.

14. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrallenker (5) in einer ersten Anbindung (17) gelenkig mit dem radführenden Lenker (4) und in einer zweiten Anbindung (18) gelenkig mit dem Radträger (2) verbunden ist.

15. Fahrzeugachse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (3) von der Antriebseinheit (22a, 22b) über eine sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckende Welle (9) antreibbar ist, die bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung (x) zwischen Feder (11) und Fahrwerkelement (12) verläuft.