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Die
vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik und
betrifft nach ihrer Gattung eine Einzelradaufhängung zur
Mehrfachanlenkung eines Radträgers am Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Stand der Technik
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In
Einzelradaufhängungen kann durch eine Spurverstellung der
Hinterräder das Eigenlenkverhalten des Kraftfahrzeugs gezielt
beeinflusst werden. Zu diesem Zweck werden Spurlenker eingesetzt, welche
die Räder beim Ein- und Ausfedern bzw. beim Auftreten von
Längs- und Seitenkräften in eine gewünschte
Spur zwingen. Da die Spurverstellung von der Achsgeometrie und den
auf die Räder einwirkenden Kräften abhängt,
ist es erforderlich, die Spurverstellung an bestimmte Fahrsituationen
anzupassen. Eine einmal gewählte Auslegung der Einzelradaufhängung
ist somit nicht für alle in der Praxis auftretende Fahrsituationen,
insbesondere verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeiten, gleichermaßen
geeignet. Zudem können in Fahrsituationen, für
welche die Einzelradaufhängung nicht ausgelegt wurde, das Fahrgefühl
und gegebenenfalls auch die Fahrsicherheit durch die Spurverstellung
beeinträchtigt sein.
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Um
dieses Problem zu vermeiden, wurde in jüngerer Zeit vermehrt
eine aktive Spurverstellung der Hinterräder mittels Aktuatoren
in Betracht gezogen. Wie beispielsweise in der gattungsbildenden
deutschen Patentanmeldung
Nr. 102005023250 A1 beschrieben ist, kann zur Spur- bzw.
Sturzverstellung eines Hinterrads ein Spindelmotor mit einer kugelgelagerten
Spindel als Abtriebsteil eingesetzt werden, wobei der Spindelmotor
am Fahrzeugaufbau schwenkbar angebracht und die Spindel über
ein Lenkerlager am Radträger, beispielsweise an einem Hebelarm
zur Sturzverstellung, angelenkt ist.
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Da
insbesondere beim Bremsvorgang oder beim Überfahren eines
Schlaglochs relativ große Kräfte senkrecht zur
Spindelachse auf die Spindel übertragen werden, muss die
Spindel entsprechend stabil dimensioniert werden, damit sie den
hohen Belastungen dauerhaft standhält und eine Beschädigung
durch Verbiegen oder Brechen vermieden wird. Für herkömmliche
Materialien geht dies mit einem relativ hohen Bauteilgewicht einher
und erfordert, dass in ausreichender Weise Bauraum für
die Spindel zur Verfügung gestellt wird, was jedoch nicht
immer realisierbar ist, beispielsweise wenn die Spindel im Hohlraum
eines Radlenkers aufgenommen werden soll.
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Wie
in der
deutschen Patentanmeldung
Nr. 10011142 A1 beschrieben ist, kann die Spindel am aufbauseitigen
Lenkerlager angreifen, so dass vertikal zur Spindelachse gerichtete
Kräfte durch die beiden Lenkerlager des Radlenkers ausgeglichen
werden und die Spindel dadurch geringer belastet ist. Jedoch können
durch diese Variante nur aufbauseitige Lenkerlager verstellt werden,
so dass diese Gestaltung nicht universell einsetzbar ist.
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Aufgabenstellung
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Demgegenüber
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine gattungsgemäße Einzelradaufhängung
zur Verfügung zu stellen, bei welcher die oben dargelegten
Nachteile nicht auftreten und durch ein am radträgerseitigen
Lenkerlager eines Radlenkers angreifendes Abtriebsteil eines Aktuators,
das relativ wenig Bauraum erfor dert, eine fahrsituationsabhängige
Spurverstellung eines Hinterrads ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Einzelradaufhängung
für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
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Erfindungsgemäß ist
eine Einzelradaufhängung zur Mehrfachanlenkung eines Radträgers
für ein Fahrzeugrad, insbesondere Hinterrad, an einem Fahrzeugaufbau
(bzw. Unterbau einer Fahrzeugkarosserie) eines Kraftfahrzeugs gezeigt.
Der Radträger kann insbesondere unter Zwischenschaltung
eines Hilfsrahmens bzw. Fahrschemels am Fahrzeugaufbau gelagert
sein.
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Gattungsgemäß umfasst
die Einzelradaufhängung wenigstens einen aktiven Radlenker,
der über wenigstens ein radträgerseitiges Lenkerlager am
Radträger und über wenigstens ein aufbauseitiges
Lenkerlager am Fahrzeugaufbau anlenkbar bzw. im eingebauten Zustand
angelenkt ist. Im Sinne vorliegender Erfindung ist unter einem ”aktiven” Radlenker
ein Radlenker zu verstehen ist, dessen Länge (bzw. Abstand
zwischen den radträger- und aufbauseitigen Lenkerlagern)
veränderbar ist. Gleichermaßen ist hierunter ein
Radlenker zu verstehen, bei dem die Länge wenigstens eines
Radlenkerabschnitts bzw. Lenkerarms veränderbar ist.
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Das
radträgerseitige Lenkerlager des Radlenkers ist mit einem
entlang einer Translationsrichtung verstellbaren Abtriebsteil eines
Aktuators (Antriebsteil) so gekoppelt, dass es in Bezug auf das
aufbauseitige Lenkerlager bzw. relativ zum Fahrzeugaufbau in seiner
Lage verstellbar ist, um auf diese Weise die Länge des
Radlenkers bzw. eines Radlenkerabschnitts des Radlenkers zu verändern.
Insbesondere greift das Abtriebsteil so am radträgerseitigen
Lenkerlager an, dass durch Betätigung des Aktuators die
Lage des radträgerseitigen Lenkerlagers wenigstens in Fahrzeugquerrichtung
veränderbar ist, um auf die se Weise die Spur und/oder Sturz
des Hinterrads aktiv einstellen zu können.
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Bei
dem Aktuator kann es sich beispielsweise um einen elektro-mechanischen
oder elektro-hydraulischen (bzw. elektropneumatischen) Aktuator handeln.
Insbesondere kann der Aktuator in Form eines Spindelmotors und das
Abtriebsteil als kugelgelagerte Spindel, die durch Drehen des Spindelmotors translatorisch
verstellbar ist, ausgeführt sein. Ein derartiger Aktuator
ist dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise aus der eingangs
genannten, gattungsbildenden Druckschrift, so dass es sich erübrigt,
hier näher hierauf einzugehen.
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Eine
Steuerung des Aktuators erfolgt durch eine mit dem Aktuator verbundene
Steuereinrichtung, welche auf Basis von Sensordaten, beispielsweise
Gierrate und Lenkwinkeleinschlag, die mittels geeigneter Sensoren
gewonnen werden, den Aktuator steuert. Vorteilhafter Weise erfolgt
eine Steuerung des Aktuators so schnell, beispielsweise im Bereich von
Zehntelsekunden, dass Spur und/oder Sturz des Fahrzeugrads geschwindigkeits-
und fahrsituationsabhängig eingestellt bzw. verstellt werden
können.
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Die
erfindungsgemäße Einzelradaufhängung
zeichnet sich in wesentlicher Weise dadurch aus, dass der aktive
Radlenker eine mit dem radträgerseitigen Lenkerlager (starr)
verbundene, erste Lenker-Komponente und eine mit dem wenigstens einen
aufbauseitigen Lenkerlager verbundene, zweite Lenker-Komponente
aufweist, wobei die beiden Lenker-Komponenten durch eine zwischen
diesen geformte, entlang der Translationsrichtung des Abtriebsteils
gerichtete Linearführung miteinander verbunden und relativ
zueinander bewegbar sind. Um die beiden Lenker-Komponenten relativ
zueinander zu bewegen, ist das Abtriebsteil an der ersten Lenker-Komponente
befestigt bzw. mit dieser so gekoppelt, dass die erste Lenker-Komponente
bei translatorischer Verstellung des Abtriebsteils mitverstellt wird.
Wesentlich hierbei ist, dass die Linear führung, über
welche die beiden Lenker-Komponenten miteinander verbunden sind,
so ausgebildet ist, dass von der mit dem radträgerseitigen
Lenkerlager verbundenen, ersten Lenker-Komponente senkrecht zur Translationsrichtung
des Abtriebsteils auf die mit dem aufbauseitigen Lenkerlager verbundene,
zweite Lenker-Komponente wirkende Kräfte von der zweiten Lenker-Komponente
aufgenommen werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung
kann somit in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass senkrecht
zur Translationsrichtung des Abtriebsteils wirkende Kräfte
nicht auf das Abtriebsteil übertragen, sondern von der
zweiten Lenker-Komponente aufgenommen werden. Das Abtriebsteil wird
somit von einem senkrecht zur Translationsrichtung des Abtriebsteils
wirkenden Kraftfluss entkoppelt, so dass es wesentlich geringeren
Belastungen ausgesetzt ist und entsprechend kleiner dimensioniert
werden kann. Neben einer hierdurch möglichen Verringerung
des Gewichts ungefederter Massen des Fahrwerks kann das Abtriebsteil
in vorteilhafter Weise auch bei relativ wenig zur Verfügung stehenden
Bauraum eingebaut werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Einzelradaufhängung ist der Aktuator an der zweiten Lenker-Komponente
befestigt, wobei es von besonderem Vorteil sein kann, wenn das Abtriebsteil
in einem Hohlraum des Radlenkers aufgenommen ist, wodurch die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung
technisch besonders einfach und mit geringem Bauraumbedarf realisierbar
ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Einzelradaufhängung ist die erste Lenker-Komponente in
Form eines mit wenigstens einer ersten Gleitfläche versehenen
Gleitelements ausgebildet, das in einer von der zweiten Lenker-Komponente
geformten Gleitführung aufgenommen ist. Das Gleitelement
kann beispielsweise in Form einer das radträgerseitige
Lenkerlager umgreifenden Gabel ausgebildet sein. Die Gleitführung
ist zu diesem Zweck mit wenigstens ei ner zweiten Gleitfläche
versehen, die in Passform zur ersten Gleitfläche ausgebildet
ist. Die ersten und zweiten Gleitflächen ermöglichen
eine Verschiebung des Gleitelements in Translationsrichtung des
Abtriebsteils, wobei das Gleitelement in zur Translationsrichtung senkrechten
Richtungen durch die Gleitführung festgelegt ist. Auf diese
Weise ist eine linear geführte Relativbewegung der beiden
Lenker-Komponenten in besonders einfacher Weise zuverlässig
und sicher realisierbar. Vorteilhaft ist die erste und/oder zweite Gleitfläche
mit einem reibungsvermindernden Mittel versehen, wobei es von besonderem
Vorteil sein kann, wenn das Gleitelement ausschließlich über
das reibungsvermindernde Mittel Kontakt zur Gleitführung
hat.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Einzelradaufhängung ist der aktive Radlenker in Form eines
so genannten H-Arm-Lenkers ausgebildet. Die Bezeichnung ”H-Arm-Lenker” ist
von der speziellen Form des Lenkers abgeleitet, die ungeachtet dessen,
dass die H-Form als solche von einem ”H” abweichen
kann, von Fachleuten auf dem Gebiet der Fahrwerkstechnik für
einen solchen Lenkertyp verwendet wird.
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Der
H-Arm-Lenker umfasst allgemein einen ersten Lenkerarm und einen
zweiten Lenkerarm, die jeweils mittels aufbauseitiger Lenkerlager
am Fahrzeugaufbau anlenkbar bzw. im eingebauten Zustand angelenkt
sind, sowie einen dritten und vierten Lenkerarm, die jeweils mittels
radträgerseitiger Lenkerlager am Radträger anlenkbar
bzw. im eingebauten Zustand angelenkt sind. Hierbei kann es von
Vorteil sein, wenn sich der erste Lenkerarm entlang einer ersten
Erstreckungsrichtung, der zweite Lenkerarm entlang einer zur ersten
Erstreckungsrichtung verschiedenen zweiten Erstreckungsrichtung,
und der dritte und vierte Lenkerarm entlang der zweiten Erstreckungsrichtung
erstrecken. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn die erste
Erstreckungsrichtung zumindest annähernd senkrecht zur
zweiten Erstreckungsrichtung ist, wobei beispiels weise die erste
Erstreckungsrichtung der Fahrzeuglängsrichtung und die
zweite Erstreckungsrichtung der Fahrzeugquerrichtung entsprechen.
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In
der letztgenannten Variante umfasst der H-Arm-Lenker einen in Fahrzeuglängsrichtung
sich erstreckenden, ersten Lenkerarm und einen in Fahrzeugquerrichtung
sich erstreckenden, zweiten Lenkerarm, die beide am Fahrzeugaufbau,
gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Hilfsrahmens, mittels
Lenkerlager, die beispielsweise in Form von elastischen Lagerbuchsen
oder Gelenken ausgebildet sind, schwenkbar gelagert sind. Radträgerseitig ist
der H-Arm-Lenker über einen in Fahrzeugquerrichtung sich
erstreckenden dritten Lenkerarm und einen in Fahrzeugquerrichtung
sich erstreckenden vierten Lenkerarm mittels Lenkerlager, die beispielsweise
in Form von elastischen Lagerbuchsen oder Gelenken ausgebildet sind,
am Radträger schwenkbar gelagert. Die vier Lenkerarme des
H-Arm-Lenkers werden durch jeweilige Abschnitte des H-Arm-Lenkers
geformt, wobei der H-Arm-Lenker einteilig oder aus starr miteinander
verbundenen Einzelteilen hergestellt sein kann.
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In
der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung
ist das radträgerseitige Lenkerlager des dritten und/oder
vierten Lenkerarms so mit dem Abtriebsteil des Aktuators gekoppelt,
dass es in seiner Lage relativ zu den aufbauseitigen Lenkerlagern
bzw. Fahrzeugaufbau verstellbar ist, um auf diese Weise die Länge
des dritten und/oder vierten Lenkerarms zu verändern. Greift
das Abtriebsteil an dem radträgerseitigen Lenkerlager eines
dieser beiden Lenkerarme an, wird durch das radträgerseitige
Lenkerlager des anderen Lenkerarms und das radträgerseitige
Lenkerlager des oberen Querlenkers gemeinsam eine Schwenkachse zum
Verschwenken des Radträgers definiert, um auf diese Weise
Spur und gegebenenfalls Sturz des Fahrzeugrads zu verstellen. Hierbei
ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Aktuator am dritten Lenkerarm
und/oder am vierten Lenkerarm angebracht und das Abtriebsteil wenigstens
teilweise in einem Hohlraum dieses Lenkerarms aufgenommen ist, wo durch
eine technisch besonders einfache, wenig Bauraum erfordernde Gestaltung
des aktiven Radlenkers möglicht ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Einzelradaufhängung ist die Linearführung der
beiden Lenker-Komponenten von einer geschlossenen Hülle,
beispielsweise ein Faltenbalg, umgeben, wodurch verhindert werden
kann, dass Staub und sonstige Verunreinigungen die Linearführung
verschmutzen und deren Funktion beeinträchtigen.
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Die
Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Kraftfahrzeug, das mit
wenigstens einer wie oben beschriebenen Einzelradaufhängung
ausgerüstet ist.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
genommen wird. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht von schräg oben eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung
für ein Hinterrad eines Kraftfahrzeugs;
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2 eine
perspektivische Ansicht von schräg oben des H-Arm-Lenkers
der Einzelradaufhängung von 1;
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3 eine
perspektivische Seitenansicht des H-Arm-Lenkers der Einzelradaufhängung
von 1 mit einer Schnittdarstellung der radträgerseitigen
Lagerbuchse des aktiven Lenkerarms;
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4 eine
perspektivische Seitenansicht des H-Arm-Lenkers der Einzelradaufhängung
von 1 zur Veranschaulichung der Gleitlagerung der radträgerseitigen
Lagerbuchse von 3;
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5 eine
perspektivische Seitenansicht des H-Arm-Lenkers der Einzelradaufhängung
von 1 zur Veranschaulichung einer Variante der Gleitlagerung
von 4;
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6 eine
perspektivische Ansicht von oben eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung
für ein Hinterrad eines Kraftfahrzeugs;
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7 eine
perspektivische Ansicht von oben einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung
von 6.
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Es
wird zunächst Bezug auf die 1 bis 4 genommen,
worin ein erstes Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Einzelradaufhängung für ein Hinterrad eines Kraftfahrzeugs
mit einem aktiven Radlenker veranschaulicht ist. Die Einzelradaufhängung
ist Teil einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs, die zwei einander
gegenüberliegend angeordnete Einzelradaufhängungen
aufweist.
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Demnach
umfasst eine erfindungsgemäße Einzelradaufhängung 100 für
ein Hinterrad eines Kraftfahrzeugs einen insgesamt mit der Bezugszahl 101 bezeichneten,
unteren H-Arm-Lenker, welcher einen im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
(x) sich erstreckenden, ersten Lenkerarm 102 und einen im
Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) sich erstreckenden, zweiten
Lenkerarm 103, sowie einen im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung
(y) sich erstreckenden, dritten Lenkerarm 104 und einen
im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) sich erstreckenden,
vierten Lenkerarm 105 umfasst. Der H-Arm-Lenker 101 dient
zur Anlenkung eines Radträgers 109 für
ein Hinterrad an einem Fahrzeugaufbau und Zwischenschaltung eines
Hilfsrahmens 110.
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Der
erste Lenkerarm 102 ist mittels einer elastischen ersten
Lagerbuchse 106 am Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagert.
Er weist eine gekrümmte Form auf und ist zur Fahrzeugaußenseite
hin angestellt, wodurch erreicht werden kann, dass das Hinterrad
beispielsweise beim Bremsen in Vorspur gedrückt wird. Hierbei
handelt es sich um eine passive Spurverstellung des Hinterrads.
Der als aufbauseitiger Abschnitt einer in Fahrzeuglängsrichtung (x)
biegbaren Strebe ausgeführte, zweite Lenkerarm 103 ist
mittels einer elastischen Lagerbuchse am Hilfsrahmen 110 gelagert,
was in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Der dritte
Lenkerarm 104 ist mittels einer elastischen zweiten Lagerbuchse 107 am Radträger 109 schwenkbar
gelagert. Der als radträgerseitiger Abschnitt der Strebe
ausgeführte, vierte Lenkerarm 105 ist mittels
einer elastische dritten Lagerbuchse 108 an einem im Wesentlichen
in Fahrzeugquerrichtung (y) vom Radträger 109 abstehenden
Trägerarm 111 schwenkbar gelagert.
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Die
Einzelradaufhängung 100 umfasst weiterhin einen
oberen Querlenker 112, der sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung
(y) erstreckt und aufbauseitig über eine elastische vierte
Lagerbuchse 113 am Hilfsrahmen 110 und radträgerseitig über eine
elastische fünfte Lagerbuchse 114 am Radträger 109 schwenkbar
gelagert ist. Der obere Querlenker 112 dient für
eine Sturzverstellung des Hinterrads.
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Der
untere H-Arm-Lenker 101 und der obere Querlenker 112 ermöglichen
gemeinsam eine Ein- beziehungsweise Ausfederungsbewegung des vom Radträger 109 getragenen
Hinterrads, wobei die Ein- bzw. Ausfederungsbewegung durch eine
elastische Achsfeder 116 und einen Dämpfer 115 gefedert
wird. Die Achsfeder 116 ist auf einem am H-Arm-Lenker 101 angeformten
Teller 117 gelagert. Der Dämpfer 115 ist
am Radträger befestigt.
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Der
Hilfsrahmen 110 ist über eine Mehrzahl elastischer
Dämpfungsbuchsen 118 am Unterbau der Fahrzeugkarosserie
gelagert, von denen in 1 lediglich zwei dargestellt
sind. In 1 ist weiterhin ein biegesteifer,
jedoch torsionsweicher Stabilisator 119 gezeigt, der die
beiden gegenüberliegend angeordneten Radträger 109 der
Hinterachse miteinander verbindet.
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In
der Einzelradaufhängung 100 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der dritte Lenkerarm 104 als
aktiver Lenkerarm in seiner Länge veränderbar.
Der dritte Lenkerarm 104 ist zu diesem Zweck mit einem
hier beispielsweise als elektrischer Spindelmotor 120 ausgeführten
Aktuator gekoppelt, durch den die Spur (und zudem Sturz) des vom
Radträger 109 aufgenommenen Hinterrads gezielt
verstellt werden kann. Durch den Spindelmotor 120 ist eine
kugelgelagerte Spindel 123 als Abtriebsteil in Fahrzeugquerrichtung
(y) translatorisch verstellbar. Der Spindelmotor 120 ist
an einer Verbindungshülse 133 angebracht, die
axial fluchtend mit einer Führungshülse 122 verbunden
ist. Die Verbindungshülse 133 ist in den, in Fahrzeuglängsrichtung (x)
sich erstreckenden, ersten Lenkerarm 102 des H-Arm-Lenkers 101 eingesetzt,
wobei der erste Lenkerarm 102 in zwei mittels Schweißnähte 132 an
die Außenfläche der Verbindungshülse 133 geschweißte Lenkerarmabschnitte
getrennt ist. Die beiden Lenkerarmabschnitte können alternativ
mithilfe jeder anderen geeigneten Befestigungstechnik, beispielsweise durch
Verschraubung oder Vernietung, an der Verbindungshülse 133 befestigt
werden.
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Die
Führungshülse 122 ist mit vier zueinander
parallelen, in Fahrzeugquerrichtung (y) sich erstreckenden Hülsenarmen 131 versehen,
welche gemeinsam eine lineare Gleitführung 130 für
eine Gabel 121 bilden. Die Gleitführung 130 ist
entsprechend der Translationsrichtung der Spindel 123 in
Fahrzeugquerrichtung (y) gerichtet. Die Hülsenarme 131 der Führungshülse 122 sind
jeweils mit Hülse-Gleitflächen 126 versehen,
die in Passform zu Gabel-Gleitflächen 127 der
Gabel 121 ausgebildet sind. Auf den Hülse-Gleitflächen 126 sind
jeweils Gleitstreifen 128 aus einem reibungsvermindernden
Material aufgebracht. Die Hülse-Gleitflächen 126 der
Hülsenarme 131 sind jeweils durch einen in Fahrzeugquerrichtung
(y) sich erstreckenden Absatz 129 begrenzt, so dass die
Gabel 121 lediglich in Fahrzeugquerrichtung (y) verschoben
werden kann und in Fahrzeuglängsrichtung (x) festgelegt
ist.
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Die
Gabel 121 ist an der zweiten Lagerbuchse 107 befestigt.
Sie umgreift zu diesem Zweck die in einem Lagerauge 134 des
Radträgers 109 aufgenommene, zweite Lagerbuchse 107 und
ist durch eine Schraube 124, welche die Gabel 121 und
die zweite Lagerbuchse 107 durchsetzt, mit der zweiten Lagerbuchse 107 verschraubt.
In Fahrzeughochrichtung (z) einander gegenüberliegende
Hülsenarme 131 umgrenzen jeweils eine Ausnehmung 125,
so dass die Schraube 124 eine Verschiebung der zweiten
Lagerbuchse 107 nicht behindert.
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Die
in einem Hohlraum des dritten Lenkerarms 104 aufgenommene
Spindel 123 ist mit der Gabel 121 verbunden, so
dass die mit der zweiten Lagerbuchse 107 verschraubte Gabel 121 durch
translatorische Verstellung der Spindel 123 innerhalb der Gleitführung 130 in
Fahrzeugquerrichtung verschoben werden kann. Auf diese Weise kann
die Länge des dritten Lenkerarms 104 in Fahrzeugquerrichtung (y)
verändert werden, um auf diese Weise die Lage der zweiten
Lagerbuchse 107 relativ zum Fahrzeugaufbau, beispielsweise
Hilfsrahmen 110, in Fahrzeugquerrichtung (y) und die Spur
(und Sturz) des vom Radträger 109 aufgenommenen
Hinterrads zu verstellen. Der Radträger 109 wird
hierbei um eine Schwenkachse verschwenkt, die durch die fünfte
Lagerbuchse 114 des oberen Querlenkers 112 und
die dritte Lagerbuchse 108 des H-Arm-Lenkers 101 definiert
ist. In 2 ist die Verschiebungsrichtung
der zweiten Lagerbuchse 107 in Fahrzeugquerrichtung (y)
mit einem Doppelpfeil angegeben.
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Der über
die zweite Lagerbuchse 107 an den Radträger 109 angelenkte,
dritte Lenkerarm 104 wird durch die Verbindungshülse 133,
die Führungshülse 122 und die in der
Führungshülse 122 translatorisch verschiebbar
aufgenommene Gabel 121 gebildet. Die Gabel 121 kann
als erste Lenker-Komponente, die Führungshülse 122 und
die mit dieser starr verbundenen Lenkerabschnitte des dritten Lenkerarms 104 bzw.
H-Arm-Lenkers 101 können als zweite Lenker-Komponente
aufgefasst werden, die mit der ersten Lenker-Komponente verbunden
und relativ zu dieser linear geführt bewegbar ist. Die
Länge des dritten Lenkerarms 104 kann durch Verstellen
der Spindel 123 verändert werden.
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Beispielsweise
beim Bremsvorgang, bei dem in Radumfangsrichtung wirkende Kräfte
entstehen, oder beim Überfahren eines Schlaglochs, wirken senkrecht
zur Spindelachse gerichtete Kräfte auf den Radträger 109 ein.
Diese Kräfte werden über die zweite Lagerbuchse 107 und
die damit verbundene Gabel 121, insbesondere durch die
einander anliegenden Hülse- und Gabel-Gleitflächen 126, 127,
in die Führungshülse 122 eingeleitet,
so dass der dritte Lenkerarm 104 und damit der gesamte
H-Arm-Lenker 101 die Kräfte aufnimmt. Die Spindel 123 ist
somit von einem senkrecht zur Spindelachse gerichteten Kraftfluss
entkoppelt und kann lediglich entlang der Spindelachse bzw. in Fahrzeugquerrichtung
(y) gerichtete Kräfte übertragen. Da die Spindel 123 hierdurch
nur relativ geringen externen Kräften ausgesetzt ist, kann
sie relativ klein dimensioniert werden, was ein geringes Bauteilgewicht
ermöglicht und relativ wenig Bauraum erfordert. Insbesondere
kann die Spindel 123 ohne Probleme innerhalb des dritten Lenkerarms 104 aufgenommen
werden.
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In 5 ist
eine Variante dargestellt, bei der die reibungsvermindernden Gleitstreifen 128 in
Form von Eckwinkeln ausgebildet sind und jeweils einen parallel
zur x-y-Ebene angeordneten Streifenabschnitt und einen parallel
zur y-z-Ebene angeordneten Streifenabschnitt aufweisen. Durch diese
Maßnahme kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass
bei einer Belastung der Gabel 121 in Fahrzeuglängsrichtung
(x) eine translatorische Verstellung der Gabel 121 in Fahrzeugquerrichtung
(y) mit verminderter Reibung möglich ist.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Gleitführung 130 von
einer geschlossenen Hülle umgeben ist, um hierdurch ein
Eindringen von Fremdkörpern, wie Staub- und Schmutzpartikel,
zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein die Gleitführung 130 umgebender
Faltenbalg angeordnet sein, der luft- und wasserdicht an der Außenfläche
der Führungshülse 122 und dem Radträger 109 fixiert
ist.
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Eine
Steuerung des Spindelmotors 120 erfolgt durch eine in den
Figuren nicht dargestellte, elektronische Steuereinrichtung, durch
welche die Spur des Hinterrads in gewünschter Weise auf
Basis einer Mehrzahl Sensordaten, wie beispielsweise Gierrate oder
Lenkwinkeleinschlag, geschwindigkeits- und fahrsituationsabhängig
verstellt werden kann, wobei eine Steuerung beispielsweise im Bereich
von Zehntelsekunden erfolgt.
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Es
wird nun Bezug auf 6 genommen, worin ein zweites
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einzelradaufhängung für ein Hinterrad eines Kraftfahrzeugs
mit einem aktiven Lenkerarm veranschaulicht ist. Um unnötige
Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zum
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert
und ansonsten Bezug auf die in Verbindung mit den 1 bis 5 gemachten
Ausführungen genommen.
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Die
Einzelradaufhängung 200 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von
dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der H-Arm-Lenker 201 hier
in Form eines so genannten Trapezlenkers ausgebildet ist. Der H-Arm-Lenker 201 umfasst
einen schräg zur Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden
ersten Lenkerarm 202, einen zweiten Lenkerarm 203,
einen dritten Lenkerarm 204 und einen vierten Lenkerarm 205,
die sich jeweils im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) erstrecken.
Die vier Lenkerarme 202–205 stehen von
einem Lenkermittelteil 216 ab. Eine Trapezform des H-Arm-Lenkers 201 ergibt
sich aus dem schrägen Verlauf des ersten Lenkerarms 202.
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In
der Einzelradaufhängung 200 ist der erste Lenkerarm 202 mittels
einer elastischen ersten Lagerbuchse 206 und der zweite
Lenkerarm 203 mittels einer elastischen zweiten Lagerbuchse 207 an
der Fahrzeugkarosserie schwenkbar gelagert. Der dritte Lenkerarm 204 ist
mittels einer elastischen dritten Lagerbuchse 208 und der
vierte Lenkerarm 205 mittels einer elastischen vierten
Lagerbuchse 209 am Radträger 210 schwenkbar
gelagert.
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Die
Einzelradaufhängung 200 umfasst weiterhin einen
oberen Querlenker 211, der sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung
(y) erstreckt und aufbauseitig über eine elastische fünfte
Lagerbuchse 212 und radträgerseitig über
eine elastische sechste Lagerbuchse 213 am Radträger 210 schwenkbar
gelagert ist.
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In
der Einzelradaufhängung 200 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein als Aktuator
bzw. Antriebsteil dienender Spindelmotor 214 als Teil des
dritten Lenkerarms 204 enthalten, wobei der dritte Lenkerarm 204 über
das Gehäuse des Spindelmotors 214 am Lenkermittelteil 216 starr befestigt
ist. An der dritten Lagerbuchse 208 ist in analoger Weise
zum ersten Ausführungsbeispiel eine Gabel angebracht, die
in einer mit dem Spindelmotor 214 verbundenen Führungshülse 215 linear verschiebbar
geführt ist. Durch eine an der Gabel befestigte Spindel,
die durch den Spindelmotor 214 translatorisch verstellt
werden kann, kann die dritte Lagerbuchse 208 in Bezug auf
die erste Lagerbuchse 206 bzw. Lenkermittelteil 216 in
Fahrzeugquerrichtung (y) verstellt werden, um die Spur des vom Radträger 210 aufgenommenen
Hinterrads zu verändern. Eine Schwenkachse zum Schwenken
des Radträgers 210 ist durch die sechste Lagerbuchse 213 des
oberen Querlenkers 211 und die vierte Lagerbuchse 209 des H-Arm-Lenkers 201 definiert.
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In 7 ist
eine Variante der Einzelradaufhängung 200 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Sie
unterscheidet sich von der in 6 gezeigten
Einzelradaufhängung 200 lediglich dadurch, dass
der Spindelmotor 214 als Teil des vierten Lenkerarms 205 enthalten
ist. Eine Schwenkachse zum Schwenken des Radträgers 210 ist
in diesem Fall durch die sechste Lagerbuchse 213 des oberen
Querlenkers 211 und die dritte Lagerbuchse 208 des
H-Arm-Lenkers 201 definiert.
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Die
erfindungsgemäße Einzelradaufhängung
ermöglicht durch zwei relativ zueinander bewegbare Lenker-Komponenten,
von denen die eine gegen die andere durch das Abtriebsteil eines
Aktuators bewegt werden kann, bei senkrecht zum Abtriebsteil gerichteten
Kräften eine Übertragung dieser Kräfte
zwischen den beiden Lenker-Komponenten, so dass das Abtriebsteil
in vorteilhafter Weise von diesem Kraftfluss entkoppelt ist. Das
Abtriebsteil ist somit einer wesentlich geringeren Belastung ausgesetzt
und kann entsprechend schwächer ausgelegt werden, wodurch
Bauteilgewicht und Bauraum eingespart werden können.
-
- 100
- Einzelradaufhängung
- 101
- H-Arm-Lenker
- 102
- erster
Lenkerarm
- 103
- zweiter
Lenkerarm
- 104
- dritter
Lenkerarm
- 105
- vierter
Lenkerarm
- 106
- erste
Lagerbuchse
- 107
- zweite
Lagerbuchse
- 108
- dritte
Lagerbuchse
- 109
- Radträger
- 110
- Hilfsrahmen
- 111
- Trägerarm
- 112
- Querlenker
- 113
- vierte
Lagerbuchse
- 114
- fünfte
Lagerbuchse
- 115
- Dämpfer
- 116
- Achsfeder
- 117
- Teller
- 118
- Dämpfungsbuchse
- 119
- Stabilisator
- 120
- Spindelmotor
- 121
- Gabel
- 122
- Führungshülse
- 123
- Spindel
- 124
- Schraube
- 125
- Ausnehmung
- 126
- Hülse-Gleitfläche
- 127
- Gabel-Gleitfläche
- 128
- Gleitstreifen
- 129
- Absatz
- 130
- Gleitführung
- 131
- Hülsenarm
- 132
- Schweißnaht
- 133
- Verbindungshülse
- 134
- Lagerauge
- 200
- Einzelradaufhängung
- 201
- H-Arm-Lenker
- 202
- erster
Lenkerarm
- 203
- zweiter
Lenkerarm
- 204
- dritter
Lenkerarm
- 205
- vierter
Lenkerarm
- 206
- erste
Lagerbuchse
- 207
- zweite
Lagerbuchse
- 208
- dritte
Lagerbuchse
- 209
- vierte
Lagerbuchse
- 210
- Radträger
- 211
- Querlenker
- 212
- fünfte
Lagerbuchse
- 213
- sechste
Lagerbuchse
- 214
- Spindelmotor
- 215
- Führungshülse
- 216
- Lenkermittelteil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005023250
A1 [0003]
- - DE 10011142 A1 [0005]