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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein lenkbares Hinterrad eines Fahrzeugs mit einem Radträger, der an einem Längslenker angeordnet ist, der seinerseits mittels eines Lagers an einer zugehörigen Karosserie des Fahrzeugs in einer Lagerposition gehalten ist.
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Radaufhängungen für ein lenkbares Hinterrad sind seit langem in verschiedensten Ausführungen bekannt. Die Radaufhängungen sind dabei in der Regel als so genannte Mehrlenkerachsen gestaltet, bei denen ein Radträger von mehreren Querlenkern und einem Längslenker gehalten wird. Der Radträger kann mittels Verschiebung einer Spurstange mit einem Koppelelement, in der Regel einer Zahnstange, gelenkt werden. Dabei muss der Radträger in bestimmten Ausführungen mittels eines separaten Scharniers schwenkbar gestaltet sein. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Radaufhängung bzw. eine Mehrlenkerachse, bei der zwei Querlenker sowie ein Längslenker vorgesehen sind und die als solche besonders einfach gestaltet ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Radaufhängung für ein lenkbares Hinterrad eines Fahrzeugs mit einem Radträger geschaffen, der an einem Längslenker angeordnet ist, der seinerseits mittels eines Lagers an einer zugehörigen Karosserie des Fahrzeugs in einer Lagerposition gehalten ist, wobei das Lager mit einer Bewegungseinrichtung gestaltet ist, mittels der die Lagerposition des Längslenkers aktiv veränderbar ist.
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Die Erfindung ist ferner auf die Verwendung einer solchen Radaufhängung an einem Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen gerichtet.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist auf kostengünstige und besonders bauraumsparende Weise eine Verschwenkung des Längslenkers um eine Schwenkachse des Radträgers möglich, welche sich in der Nähe der Kinematikpunkte Querlenker/Radträger befindet. Als Kinematikpunkt wird dabei jener Punkt verstanden, an dem die Verbindung zwischen den jeweiligen Bauteilen (vorliegend der jeweilige Querlenker und der Radträger) in Hinblick auf die Kinematik des Systems hergestellt ist. Das erfindungsgemäße System erhöht die Wenigkeit und je nach Ausprägung auch die Stabilität des zugehörigen Fahrzeugs. Das System kann architekturneutral in das bestehende Achskonzept von Fahrzeugen integriert werden.
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Eine erfindungsgemäße Ansteuerlogik sieht insbesondere vor, dass das Einstellen des Lenkwinkels an den Hinterrädern abhängig vom Fahrerlenkwinkel und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt.
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Dabei sollen insbesondere keine Zwischenwinkel eingestellt werden, sondern nur eine Stellung ”linker Volleinschlag”, eine Stellung ”Mitte” und eine Stellung ”rechter Volleinschlag” anwählbar sein. Die Erkennung des Volleinschlags soll begrenzt durch einen zugehörigen Anschlag und/oder eine Messung des zugehörigen Stellstroms (Stromstärke und/oder Spannung des Stellstroms) erfolgen. Die Erkennung der Stellung ”Mitte” bzw. der Mittelposition soll mit einer Indexerkennung realisiert sein.
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Besonders bevorzugt ist die Veränderung der Lagerposition als Verschiebung entlang eines einzigen Freiheitsgrads geführt. Eine derart geführte Verschiebung, insbesondere geradlinige Translation, ist einfach zu realisieren und für die hier angestrebte Verstellbarkeit des Systems dennoch ausreichend.
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Die Veränderung der Lagerposition ist ferner vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Verbindungslinie geführt, die sich von einem Kinematikpunkt Längslenker/Karosserie zu der zugehörigen Radmitte erstreckt. Als Kinematikpunkt Längslenker/Karosserie wird dabei jener Punkt verstanden, an dem die Verbindung zwischen den Bauteilen Längslenker und Karosserie im Hinblick auf die Kinematik des Systems hergestellt ist. Die Radmitte bezieht sich auf eine Betrachtung in Fahrzeugquerrichtung bzw. in Richtung der Radbreite. Die derartige Verstellung der Lagerposition ist im Hinblick auf das angestrebte Lenkverhalten des Fahrzeugs besonders von Vorteil.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Veränderung der Lagerposition im Wesentlichen parallel zur zugehörigen Fahrbahn des Fahrzeugs geführt. Die derartige Führung ist im Hinblick auf das Verhalten des zugehörigen Rades beim Ein- und Ausfedern besonders vorteilhaft.
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Die erfindungsgemäße Radaufhängung ist vorzugsweise so gestaltet, dass lediglich die Wendigkeit des Fahrzeugs erhöht wird. Dies bedeutet, dass die Aktivität des Fahrzeugs im Geschwindigkeitsbereich kleiner 20 bis 30 km/h verbessert wird. In diesem Geschwindigkeitsbereich tritt kaum Querdynamik am Fahrzeug auf. Der Vorteil dieser Beschränkung liegt insbesondere auch darin, dass die Aktuierung des erfindungsgemäßen Systems sehr klein gehalten werden kann. Damit kann das Schwenken der Hinterräder bauraumneutral erfolgen und es sind keine packageseitigen Auswirkungen auf die Fahrzeugarchitektur gegeben. Besonders bevorzugt ist dazu die Veränderung der Lagerposition ausgehend von einer Mittelstellung auf einen Weg von +/–40 mm, vorzugsweise von +/–20 mm, begrenzt.
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Das erfindungsgemäße Lager ist vorzugsweise als elastisches Lager mit einem axialen Anschlag gestaltet und samt diesem Anschlag hinsichtlich der Lagerposition verschiebbar. Mit dieser Ausgestaltung bleibt die Lagersituation des Längslenkers unabhängig von der Schwenklage des Radträgers unverändert und damit auch für die zugehörigen verschiedenartigen Fahrsituationen gleich.
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Das Lager ist ferner bevorzugt als elastisches Lager mit axialer Ausrichtung gestaltet und die Veränderung der Lagerposition in dieser axialen Richtung geführt. Mit der derartigen Gestaltung bleibt das Schwingverhalten des Längslenkers am Lager, welches im Hinblick auf das Federungsverhalten des zugehörigen Rades relevant ist, unabhängig von der Schwenkposition des Längslenkers bzw. der Lenkposition des Rades.
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Vorzugsweise ist ferner ein Aktuator zum Verändern der Lagerposition vorgesehen, an dem eine rotatorische Antriebsbewegung in eine translatorische Bewegung der Lagerposition gewandelt ist. Die rotatorische Antriebsbewegung kann vorteilhaft mittels eines Elektromotors bereitgestellt werden, während die translatorische Bewegung einfach und bauraumsparend geführt werden kann.
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Ferner ist bevorzugt ein Aktuator zum Verändern der Lagerposition vorgesehen, der mit einem drehbaren und dabei in seiner axialen Richtung verschiebbaren Element gestaltet ist. Mit dem verschiebbaren Element kann eine Art Kolben gebildet sein, an dem das eigentliche Lager, insbesondere als elastisches Lager bzw. Gummilager, angeordnet ist. Diese Lösung führt zu einer sehr kleinen und damit bauraumsparenden Gestalt der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Die Drehung bzw. Drehbewegung des Elements ist vorzugsweise ausgehend von einer Mittelstellung auf einen Winkel von +/–180°, vorzugsweise von +/–90°, begrenzt. Die derartige Winkelverstellung ist für die angestrebte Verstellbewegung von Vorteil, weil sie statisch stabil auf kleinem Bauraum realisiert werden kann. Die Drehbewegung ist vorzugsweise über ein Schneckengetriebe, insbesondere mit Bahnkurve an einem zugehörigen Ring bzw. Topf, angetrieben. Das Schneckengetriebe ist vorzugsweise seinerseits von einem elektrischen Antrieb, insbesondere einem Elektromotor, angetrieben.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lösung und
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2 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lösung.
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In den 1 und 2 ist je eine Radaufhängung 10 für ein nicht dargestelltes lenkbares Hinterrad eines Fahrzeugs dargestellt. Die Radaufhängungen 10 umfassen je einen Radträger 12, der an einem im Wesentlichen stabförmigen, leicht gebogenen und als Vierkantrohr gestalteten Längslenker 14 an einem Endbereich von diesem ortsfest angeordnet ist. Der Längslenker 14 erstreckt sich dabei im Wesentlichen in Richtung einer Fahrzeuglängsachse 16 des Fahrzeugs.
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An dem Radträger 12 sind an Lagern 18 und 20 zwei Querlenker 22 und 24 angelenkt. Die Querlenker 22 und 24 erstrecken sich im Wesentlichen stabförmig in Fahrzeugquerrichtung und sind mittels Lagern 26 und 28 mit einer nicht dargestellten Karosserie des Fahrzeugs schwenkbar verbunden.
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Der Längslenker 14 ist an seinem vom Radträger 12 abgewandten Endbereich ebenfalls mittels eines Lagers 30 an der Karosserie angelenkt und dabei in einer vorbestimmten Lagerposition um eine Schwenkachse 32 des Lagers 30 schwenkbar gehalten.
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Das Lager 30 ist mit einer Bewegungseinrichtung 34 in Form eines Aktuators gestaltet, mittels dem die Lagerposition des Längslenkers 14 aktiv quer zur Schwenkachse 32 bzw. Längsachse des Lagers 30 veränderbar ist. Auf diese Weise ist der Längslenker 14 an seinem bezogen auf die Hauptfahrtrichtung des Fahrzeugs vorderen Endbereich insbesondere quer zur Fahrzeuglängsachse 16 bewegbar. Damit ist zugleich der Längslenker 14 um eine Schwenkachse 36 schwenk- bzw. lenkbar, die sich in der Nähe der Kinematikpunkte von Querlenker 22 und 24 sowie Radträger 12 (gebildet von den Lagern 18 und 20) befindet und im Wesentlichen in Richtung der Fahrzeughochachse erstreckt. Die derartige Schwenk- bzw. Lenkbewegung des Längslenkers 14 ist insbesondere möglich, weil die Lager 18, 20, 26 und 28 als elastische Lager bzw. Gummilager gestaltet sind und damit eine gewisse Beweglichkeit der dort angelenkten Bauteile relativ zueinander zulassen.
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Die Bewegungseinrichtung 34 umfasst einen Topf 38, der einen Ring bildet und dabei ortsfest an der Karosserie angeordnet ist. In dem Topf 38 erstreckt sich koaxial zu diesem ein Stab 40, auf dem ein Hohlkolben 42 mit zwei axialen Anschlägen 44 und 46 verschiebbar ist. Der Hohlkolben 42 ist zwischen den Anschlägen 44 und 46 von einer Hülse 48 umgeben, an der das Ende des Längsträgers 14 ortsfest angebracht ist.
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Zwischen dem Hohlkolben 42 und der Hülse 48 erstreckt sich ein weiter nicht dargestelltes elastisches Element in Form eines Gummirings.
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Der Hohlkolben 42 ist auf dem Stab 40 entlang eines einzigen Freiheitsgrads längs der Schwenkachse 32 geführt und mittels eines Antriebs bzw. Aktuators 50 verschiebbar. Die Schwenkachse 32 und damit die Achse des Topfs 38 und des Stabs 40 ist derart ausgerichtet, dass die sich damit ergebende Veränderung der Lagerposition des Längslenkers 14 im Wesentlichen senkrecht zu einer Verbindungslinie 52 geführt ist, die sich von dem vom Lager 30 gebildeten Kinematikpunkt Längslenker/Karosserie zu der zugehörigen Radmitte 54 (betrachtet in Fahrzeugquerrichtung) des nicht dargstellten Rades erstreckt. Die Schwenkachse 32 ist ferner im Wesentlichen horizontal und damit parallel zur zugehörigen Fahrbahn des Fahrzeugs ausgerichtet.
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Die Bewegungseinrichtung 34 ermöglicht in dem Topf 38 eine Verschiebung des Hohlkolbens 42 samt den Anschlägen 44 sowie 46 und damit eine Verschiebung der Lagerposition des Lagers 30 ausgehend von einer Mittelstellung um einen Weg von +/–20 mm. Der Aktuator 50 umfasst dabei einen weiter nicht im Detail veranschaulichten Elektromotor und ein Schneckengetriebe, mittels dem eine rotatorische Antriebsbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung des Hohlkolbens 42 auf dem Stab 40 gewandelt werden kann.
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In 2 ist veranschaulicht, dass an dem zugehörigen Ring bzw. Topf 38 Kurvenbahnen 56 ausgebildet sind, mittels denen bei einer Drehung des Hohlkolbens 42 in dem Ring ausgehend von einer Mittelstellung um einen Winkel von +/–90° der Hohlkolben 42 zusammen mit der Hülse 48 und dem daran angeordneten Ende des Längslenkers 14 wie oben erläutert verschoben wird.
