DE102006049726B4

DE102006049726B4 - Fahrzeug-Radaufhängung mit einer über einen Drehmechanismus verlagerbaren Tragfeder

Info

Publication number: DE102006049726B4
Application number: DE200610049726
Authority: DE
Inventors: Dr. Pruckner Alfred
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-10-21
Filing date: 2006-10-21
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2026-10-22
Also published as: WO2008046474A1; DE102006049726A1

Abstract

Fahrzeug-Radaufhängung mit einer zwischen dem Aufbau (1) des Fahrzeugs und einem radführenden Lenker (3) eingespannten Tragfeder (4), die über einen Drehmechanismus (5) solchermaßen am Lenker (3) abgestützt ist, dass der Abstand zwischen dem aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt (1a) und dem Schnittpunkt (6) der Kraftwirkungslinie (4a) der Tragfeder (4) mit einer im wesentlichen horizontalen Lenker-Ebene (3*), die den aufbauseitigen (1a) und den radseitigen (2a) Lenker-Anlenkpunkt enthält, durch Verdrehen der Tragfeder (4) um eine im wesentlichen senkrecht zur besagten Lenker-Ebene (3*) verlaufende und überwiegend von der besagten Kraftwirkungslinie (4a) beabstandete erste Drehachse (5a) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem genannten ersten, am Lenker (3) abgestützten Drehmechanismus (5) und der Tragfeder (4) ein zweiter Drehmechanismus (9) vorgesehen ist, der die Tragfeder (4) bei Betrieb des ersten Drehmechanismus (5) derart gegenüber diesem ersten Drehmechanismus (5) um eine zweite Drehachse (9a) verdreht, dass der Schnittpunkt (6) der Kraftwirkungslinie (4a) der Tragfeder (4) mit der besagten Lenker-Ebene (3*) im wesentlichen längs der in diese Lenker-Ebene (3*) projizierten Verbindungslinie (8) zwischen dem aufbauseitigen (1a) und dem radseitigen (2a) Lenker-Anlenkpunkt verlagert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Radaufhängung mit einer zwischen dem Aufbau des Fahrzeugs und einem radführenden Lenker eingespannten Tragfeder, die über einen Drehmechanismus solchermaßen am Lenker abgestützt ist, dass der Abstand zwischen dem aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt und dem Schnittpunkt der Kraftwirkungslinie der Tragfeder mit einer im wesentlichen horizontalen Lenker-Ebene, die den aufbauseitigen und den radseitigen Lenker-Anlenkpunkt enthält, durch Verdrehen der Tragfeder um eine im wesentlichen senkrecht zur besagten Lenker-Ebene verlaufende und überwiegend von der besagten Kraftwirkungslinie beabstandete erste Drehachse veränderbar ist. Zum bekannten Stand der Technik wird neben der DE 37 07 085 A1 und der EP 0 639 123 B1 insbesondere auf die DE 10 2004 058 698 B3 verwiesen.
Bei Fahrzeug-Radaufhängungen werden bekanntlich die von der Fahrbahn ausgehenden sog. Straßenanregungen und Stöße in das Fahrzeug von den Tragfedern im Fahrwerk abgefangen. Die Tragfedern übertragen dabei die von der Fahrbahn über das Rad in einen sog. Radträger oder dgl. eingeleiteten Kräfte entweder direkt, nämlich wenn die Tragfeder am Radträger abgestützt ist, oder indirekt über einen radführenden Lenker, wenn die Tragfeder auf diesem abgestützt ist, in den Fahrzeug-Aufbau. Im letztgenannten Fall, d. h. wenn die Tragfeder über einen Lenker wirkt, bestimmt die Lage des Tragfeder-Abstützpunktes auf diesem Lenker die Höhe der von der Tragfeder aufzunehmenden Kräfte. Je näher dieser Abstützpunkt am Anlenkpunkt des Lenkers am Fahrzeug-Aufbau liegt, desto größer ist die benötigte Federkraft, um den Fzg.-Aufbau zu tragen.
Beispielsweise in der eingangs erstgenannten DE 37 07 085 A1 ist beschrieben, dass durch eine translatorische Verlagerung des Abstützpunktes der Tragfeder bspw. auf einem Quer-Lenker die Kraft in der Tragfeder variiert und somit der Höhenstand des Fahrzeug-Aufbaus verändert werden kann. Eine translatorische Verlagerung der Tragfeder bzw. des (unteren) Tragfeder-Abstützpunktes gegenüber dem Lenker erfordert jedoch eine relativ hohe Kraft, weswegen bereits vorgeschlagen wurde, diese Verlagerung mittels eines praktisch zwischen der Tragfeder und dem Lenker vorgesehenen Drehmechanismus vorzunehmen, vgl. die eingangs letztgenannte DE 10 2004 058 698 B3 . Ein einfacher Drehmechanismus hat jedoch den Nachteil, dass hierüber bei ungünstiger Position der Tragfeder ein Torsionsmoment in den Lenker eingeleitet wird, was sich insbesondere auf die Lagerelemente des Lenkers sowohl am Radträger als auch am Fzg.-Aufbau negativ auswirkt. Dies wird im folgenden anhand der beigefügten 5c kurz erläutert, jedoch sei vorab kurz auf die beiden beigefügten 5a, 5b eingegangen, in denen zwei mögliche Prinzipen dargestellt sind, wie durch Verlagern bzw. Verdrehen einer auf einem Quer-Lenker einer Fzg.-Radaufhängung über einen Drehmechanismus abgestützten Tragfeder der Abstand zwischen dem aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt und dem Schnittpunkt der Kraftwirkungslinie der Tragfeder mit einer im wesentlichen horizontalen Lenker-Ebene, die den aufbauseitigen und den radseitigen Lenker-Anlenkpunkt enthält, veränderbar ist.
Die 5a, 5b zeigen als bekannten Stand der Technik jeweils in einer Prinzipdarstellung die Aufhängung des linken Hinterrades eines zweispurigen Fahrzeugs in Ansicht von hinten. Während der Aufbau dieses Fahrzeugs mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet ist, trägt das Rad die Bezugsziffer 2. Ein nicht dargestellter Radträger für dieses Rad 2 ist unter anderem über einen hier als Querlenker ausgebildeten Lenker 3 am Fzg.-Aufbau angelenkt, wobei der aufbauseitige Lenker-Anlenkpunkt die Bezugsziffer 1a und der radseitige Lenker-Anlenkpunkt die Bezugsziffer 2a trägt.
Der Fzg.-Aufbau 1 ist unter anderem über eine Tragfeder 4 am Lenker 3 abgestützt, wobei zwischen dem unteren Ende der Tragfeder 4 und dem Lenker 3 ein Drehmechanismus 5, bspw. in Form eines einfachen Drehtellers, vorgesehen ist, mit Hilfe dessen die Tragfeder 4 um eine hier vertikal und dabei senkrecht zur horizontalen Lenker-Ebene 3*, welche die beiden Lenker-Anlenkpunkte 1a, 2a enthält, verlaufende Drehachse 5a verdrehbar ist. Zwischen dem oberen Ende der Tragfeder 4 und dem Fzg.-Aufbau 1 ist ebenfalls ein Drehteller 5* oder dgl. vorgesehen, welcher zusammen mit dem Drehmechanismus 5 die besagte Verdrehung oder Verlagerung der Tragfeder 4 ermöglicht.
Bei der Ausführungsform nach 5a ist die Tragfeder 4 in Form einer üblichen Schraubenfeder ausgebildet, die jedoch exzentrisch auf dem Drehmechanismus 5 (und analog exzentrisch am Drehteller 5*) angeordnet ist, derart, dass die mit der Federmittellinie zusammenfallende Kraftwirkungslinie 4a der Tragfeder 4 seitlich von der hier dazu parallelen Drehachse 5a beabstandet ist. Wird nun die Tragfeder 4 ausgehend von der dargestellten Position bspw. um 180° um die Drehsachse 5a verdreht, so kommt die Kraftwirkungslinie 4a in der Figurendarstellung auf der linken Seite der Drehachse 5a zum liegen, so dass hierdurch der Abstand zwischen dem aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt 1a und dem (jeweiligen) Schnittpunkt 6 der Kraftwirkungslinie 4a der Tragfeder 4 mit der im wesentlichen horizontalen Lenker-Ebene 3*, die den aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt 1a und den radseitigen Lenker-Anlenkpunkt 2a enthält und in dieser Figurendarstellung mit dem Lenker 3 zusammenfällt, gegenüber der figürlich dargestellten Tragfeder-Position vergrößert wird. Entsprechendes gilt für die Ausführungsform nach 5b, nach welcher die Tragfeder 4 eine solche ist, bei welcher die Kraftwirkungslinie 4a von der geometrischen Federmittellinie abweicht. Letztere fällt hier mit der Drehachse 5a zusammen. Zu diesem bekannten Stand der Technik wird auf die DE 10 2004 058 698 B3 verweisen.
Im weiteren auf 5c Bezug nehmend wird nun der weiter oben bereits erwähnte Nachteil dieses bekannten Standes der Technik erläutert. Dabei zeigt 5c unter Verwendung der gleichen Bezugsziffern die Aufsicht auf den Lenker 3 mit dem Drehmechanismus 5 ohne die Tragfeder 4, und zwar für beide Ausführungsformen gemäß den 5a, 5b. Mit der Bezugsziffer 5b ist dabei ein geeignetes Lager gekennzeichnet, welches Bestandteil des Drehmechanismus 5 ist und über das der nicht mit einer separaten Bezugsziffer gekennzeichnete Drehteller oder dgl. dieses Drehmechanismus 5 am Lenker 4 abgestützt ist. Eine Vielzahl von auf einem Halbkreis-Bogen um die Drehachse 5a herum liegenden Punkten (6) kennzeichnen die einzelnen Schnittpunkte 6 der Kraftwirkungslinie 4a der nicht dargestellten Tragfeder 4 mit der Lenker-Ebene 3*, wenn die Tragfeder 4 ausgehend von der in 5a dargestellten Position wie im vorhergehenden Absatz erläutert verlagert, nämlich um 180° um die Drehachse 5a verdreht wird. Offensichtlich ergibt sich aus dieser 5c, dass im Verlauf dieser Verlagerung ein durch den Pfeil 7 verdeutlichtes Torsionsmoment um die Verbindungslinie 8 des aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkts 1a mit dem radseitigen Lenker-Anlenkpunkt 2a über den aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt 1a in den Fzg.-Aufbau 1 eingeleitet wird, was insbesondere für das (nicht dargestellte) Lager in diesem aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt 1a schädlich sein kann.
Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht für eine Fahrzeug-Radaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 darin, dass zwischen dem genannten ersten, am Lenker abgestützten Drehmechanismus und der Tragfeder ein zweiter Drehmechanismus vorgesehen ist, der die Tragfeder bei Betrieb des ersten Drehmechanismus derart gegenüber diesem ersten Drehmechanismus um eine zweite Drehachse verdreht, dass der Schnittpunkt der Kraftwirkungslinie der Tragfeder mit der besagten Lenker-Ebene im wesentlichen längs der in diese Ebene projizierten Verbindungslinie zwischen dem aufbauseitigen und dem radseitigen Lenker-Anlenkpunkt verlagert wird. Bevorzugt ist die Drehrichtung des zweiten Drehmechanismus derjenigen des ersten Drehmechanismus entgegengesetzt und es sind die Drehbewegungen der beiden Drehmechanismen insbesondere über eine Verzahnung mechanisch miteinander gekoppelt, während in Anspruch 3 eine vorteilhafte Weiterbildung angegeben ist.
Näher erläutert wird dies anhand der beigefügten Figuren, nämlich 1, 2a–2c, sowie 3 und 4, wobei jeweils gleiche Bezugsziffern wie in den bereits erläuterten und den Stand der Technik wiedergebenden 5a–5c für die gleichen Elemente verwendet sind.
Zunächst auf 1 Bezug nehmend ist hierin eine Ansicht und Darstellung analog 5c gezeigt. Abweichend von der 5c ist hier neben dem durch das Lager 5b verdeutlichten Drehmechanismus 5 ein zweiter Drehmechanismus 9 vorhanden, weshalb der Drehmechanismus 5 im weiteren auch als erster Drehmechanismus 5 bezeichnet wird. Die in dieser 1 nicht dargestellte Tragfeder (4) ist vollständig auf dem zweiten Drehmechanismus 9, der (ebenfalls) einen Drehteller bspw. in Form der hier dargestellten kleineren Kreisfläche aufweist, abgestützt. Dieser zweite Drehmechanismus 9 ist seinerseits auf dem ersten, in Form einer größeren Kreisfläche (vgl. Bezugsziffer 5b) dargestellten Drehmechanismus 5 abgestützt. Dabei kann der zweite Drehmechanismus 9 bspw. wie in 3 dargestellt, welche nur die beiden Drehmechanismen 5, 9 in einer Ansicht analog 1 zeigt, über eine Verzahnung mechanisch an den ersten Drehmechanismus 5 gekoppelt sein, derart, dass der zweite Drehmechanismus 9 ähnlich wie ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf dem bzw. innerhalb des durch den ersten Drehmechanismus 5 gebildeten Hohlrad(es) abwälzt, wenn dieses Hohlrad bzw. der erste Drehmechanismus 5 um seine Drehachse 5a dreht.
Die Drehachse 9a des zweiten Drehmechanismus 9 kann – muss jedoch nicht – bspw. parallel zur Drehachse 5a des ersten Drehmechanismus 5 verlaufen, so dass diese sog. zweite Drehachse 9a des Drehmechanismus 9 in den 1, 3 sowie in der im Folgenden erläuterten Figurenfolge 2a–2c nur als Punkt sichtbar ist. Jedoch soll die zweite Drehachse 9a im Bereich der Lenker-Ebene 3* von der ersten Drehachse 5a beabstandet sein, um den nun anhand der Figurenfolge 2a–2c erläuterten Effekt zu erzielen. In dieser Figurenfolge 2a–2c ist der zweite Drehmechanismus 9 in unterschiedlichen Positionen dargestellt, wenn der erste Drehmechanismus 5 bspw. ausgehend von der Position gemäß 5a gemäß Pfeil 10 um 180° um seine Drehachse 5a verdreht wird. Aufgrund der genannten Bewegungskopplung der beiden Drehmechanismen 5, 9 nimmt dann der zweite, gemäß Pfeil 10' verdrehte Drehmechanismus 9 nacheinander, nämlich bei einem Verdrehwinkel des ersten Drehmechanismus 5 von 0°, von 90° sowie von 180°, die in den 2a–2c dargestellten Positionen und dazwischen selbstverständlich entsprechende Zwischen-Positionen ein, wobei der für die jeweilige Position (0°: 2a, 90°: 2b, 180°: 2c) zutreffende Schnittpunkt 6 der Kraftwirkungslinie (4a) der nicht dargestellten, auf dem zweiten Drehmechanismus 9 abgestützten Tragfeder (4) als größerer kreisförmiger Punkt 6 dargestellt ist. In Form etwas kleinerer quadratischer Punkte 6' ist die Lage dieses besagten Schnittpunktes 6 in jeweiligen Zwischenpositionen des zweiten Drehmechanismus 9 dargestellt. Wie aus dieser Figurenfolge 2a–2c klar ersichtlich wird, bewegt sich der Schnittpunkt 6 der Kraftwirkungslinie 4a der Tragfeder 4 mit der Lenker-Ebene 3* bei der geschilderten Verlagerung der Tragfeder 4 längs einer Linie 8*, die der in die Lenker-Ebene 3* projizierten bzw. hier in der Lenker-Ebene 3* liegenden Verbindungslinie 8 zwischen dem aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt 1a und dem radseitigen Lenker-Anlenkpunkt 2a entspricht, vgl. hierzu auch 1. Ein Moment wie in 5c (vgl. dortigen Momenten-Pfeil 7) kann hier also nicht entstehen.
An dieser Stelle sei nochmals kurz auf die bereits angesprochene 3 hingewiesen, aus der (in Verbindung mit der 2b) nicht nur hervorgeht, dass die Drehrichtung des zweiten Drehmechanismus 9 derjenigen des ersten Drehmechanismus 5 entgegengesetzt ist und die Drehbewegungen der beiden Drehmechanismen 5, 9 über eine Verzahnung mechanisch miteinander gekoppelt sein können, sondern in der auch der Schnittpunkt 6 der Tragfeder-Kraftwirkungslinie 4a mit der Lenker-Ebene 3* in der Ausgangsposition gemäß 5a dargestellt ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeigt 4 in einer stark abstrahierten Seitenansicht vgl. der Ansicht in 5a, wobei der zweite Drehmechanismus 9 gegenüber dem ersten Drehmechanismus 5 derart schräg gestellt ist und somit die beiden Drehachsen 9a, 5a winkelig zueinander verlaufen, so dass sich bei im wesentlichen unverändertem aufbauseitigem, d. h. in der 4 oben liegendem Abstützpunkt 11 der Tragfeder 4 über deren möglichem Verlagerungsweg eine im wesentlichen konstante Federlänge bzw. Länge L der Kraftwirkungslinie 4a zwischen den beiden Enden der Tragfeder 4 und somit praktisch eine im wesentlichen konstante Federlänge ergibt. 4 zeigt also eine mögliche Variante ohne oberen Drehteller 5* (vgl. 5a, 5b) mit festem oberen Tragfeder-Abstützpunkt 11 und beweglichem unteren Tragfeder-Abstützpunkt 12, wobei der in Klammer gesetzte Tragfeder-Abstützpunkt (12') die um 180° verlagerte Tragfeder-Position verdeutlicht, d. h. der Punkt 12 steht für eine Position gemäß 2c und der Punkt (12') für eine Position gemäß 2a. In den Figuren nicht dargestellt ist im übrigen ein geeigneter Antrieb, bspw. in Form eines Elektromotors, der an einem der beiden Drehmechanismen 5, 9 angreifen kann oder die Tragfeder 4 anderweitig verdreht, bspw. durch Antrieb eines oberen Drehtellers (5* in 5a), wodurch die beiden Drehmechanismen 5, 9 zwangsweise ebenfalls in Bewegung versetzt werden.

Claims

Fahrzeug-Radaufhängung mit einer zwischen dem Aufbau (1) des Fahrzeugs und einem radführenden Lenker (3) eingespannten Tragfeder (4), die über einen Drehmechanismus (5) solchermaßen am Lenker (3) abgestützt ist, dass der Abstand zwischen dem aufbauseitigen Lenker-Anlenkpunkt (1a) und dem Schnittpunkt (6) der Kraftwirkungslinie (4a) der Tragfeder (4) mit einer im wesentlichen horizontalen Lenker-Ebene (3*), die den aufbauseitigen (1a) und den radseitigen (2a) Lenker-Anlenkpunkt enthält, durch Verdrehen der Tragfeder (4) um eine im wesentlichen senkrecht zur besagten Lenker-Ebene (3*) verlaufende und überwiegend von der besagten Kraftwirkungslinie (4a) beabstandete erste Drehachse (5a) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem genannten ersten, am Lenker (3) abgestützten Drehmechanismus (5) und der Tragfeder (4) ein zweiter Drehmechanismus (9) vorgesehen ist, der die Tragfeder (4) bei Betrieb des ersten Drehmechanismus (5) derart gegenüber diesem ersten Drehmechanismus (5) um eine zweite Drehachse (9a) verdreht, dass der Schnittpunkt (6) der Kraftwirkungslinie (4a) der Tragfeder (4) mit der besagten Lenker-Ebene (3*) im wesentlichen längs der in diese Lenker-Ebene (3*) projizierten Verbindungslinie (8) zwischen dem aufbauseitigen (1a) und dem radseitigen (2a) Lenker-Anlenkpunkt verlagert wird.
Fahrzeug-Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung (10') des zweiten Drehmechanismus (9) derjenigen (10) des ersten Drehmechanismus (5) entgegengesetzt ist und die Drehbewegungen der beiden Drehmechanismen (5, 9) über eine Verzahnung mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Fahrzeug-Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehmechanismus (9) gegenüber dem ersten Drehmechanismus (5) derart schräg gestellt ist und somit die beiden Drehachsen (5a, 9a) winkelig zueinander verlaufen, so dass sich bei im wesentlichen unverändertem aufbauseitigem Abstützpunkt (11) der Tragfeder (4) über deren möglichem Verlagerungsweg eine im wesentlichen konstante Federlänge ergibt.