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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, umfassend mindestens einen Querlenker und mindestens ein Dämpferelement zur Dämpfung einer Bewegung eines an der Radaufhängung angeordneten Rades. Die Radaufhängung umfasst weiterhin eine Wippe, welche Wippe einen ersten und einen zweiten Hebelarm aufweist, wobei eine Strebe einerseits mit dem ersten Hebelarm der Wippe gelenkig verbunden ist, und wobei das Dämpferelement mit dem zweiten Hebelarm der Wippe gelenkig verbunden ist. Die Wippe ist ihrerseits in einem Lagerpunkt zwischen ihren Hebelarmen an einem Aufbau oder Fahrschemel des Fahrzeugs angelenkt.
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Ein Ziel der Automobilindustrie ist es, möglichst kompakte Baugruppen zu entwickeln und dem Fahrzeugnutzer gleichzeitig einen hohen Komfort zu bieten.
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Aus dem Stand der Technik sind zu diesem Zweck bereits Radaufhängungen mit nahezu horizontal ausgerichteten Dämpferelementen bekannt, welche Dämpferelemente sowohl längs als auch quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein können. Die Radaufhängung kann einer Vorderradachse oder einer Hinterradachse des Fahrzeugs zugeordnet sein und umfasst Lenker, welche je nach Bauform und Ausrichtung entsprechend längs, schräg oder quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs orientiert sein können. Sie sind schwenkbar angeordnet und haben die Aufgabe, die Räder zu führen.
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Aus den Figuren der
JP 2007230433 (A) ist eine Anordnung bekannt, welche ein Dämpferelement und eine Strebe in jeweils einem Lagerpunkt an einem oberen Querlenker einer Radaufhängung anlenkt. Das Dämpferelement ist in dieser Anordnung bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs nahezu vertikal orientiert.
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Aus der
DE 38 26 232 A1 ist ein komplex ausgebildetes Radaufhängungssystem bekannt, welches der Hinterradachse eines Fahrzeugs zugeordnet ist. Es weist ein im Wesentlichen horizontales, quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtetes Dämpferelement auf, welches über ein schwenkbares Hebelelement mit einem unteren Querlenker verbunden ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung aus dem Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Radaufhängung gleichermaßen kompakt und wenig komplex ausgestaltet ist und dabei nur wenig Bauraum einnimmt. Darüber hinaus liegt eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein möglichst direktes Übersetzungsverhältnis beim Einwirken auf das Dämpferelement zu erreichen.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Radaufhängung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Radaufhängung finden sich in den Unteransprüchen. Hiermit wird der Wortlaut der Ansprüche durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Radaufhängung umfasst mindestens einen Querlenker und mindestens ein Dämpferelement zur Dämpfung einer Bewegung eines an der Radaufhängung angeordneten Rades. Sie umfasst weiterhin eine Wippe, welche Wippe einen ersten und einen zweiten Hebelarm aufweist, wobei eine Strebe einerseits mit dem ersten Hebelarm der Wippe gelenkig verbunden ist, und wobei das Dämpferelement mit dem zweiten Hebelarm der Wippe gelenkig verbunden ist. Die Wippe ist ihrerseits in einem Lagerpunkt zwischen ihren Hebelarmen an einem Aufbau oder Fahrschemel des Fahrzeugs angelenkt. Die Radaufhängung zeichnet sich dadurch aus, die Strebe andererseits an dem einen Querlenker angelenkt ist und dass das Dämpferelement andererseits an dem einen Querlenker angelenkt ist, und dass der Abstand zwischen einem Lagerpunkt der Strebe an dem einen Querlenker und einem Lagerpunkt des einen Querlenkers an einem Radträger kleiner ist als der Abstand zwischen einem Lagerpunkt des Dämpferelementes an dem einen Querlenker und dem Lagerpunkt des Querlenkers an dem Radträger.
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Die Wippe ist demzufolge in einem Lagerpunkt zwischen ihren Hebelarmen am Aufbau oder Fahrschemel des Fahrzeugs drehbar angelenkt. Der Begriff „Aufbau des Fahrzeugs" bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung Karosseriebestandteile des Fahrzeugs, wohingegen der Begriff „Fahrschemel des Fahrzeugs“ eine Art Hilfsrahmen beschreibt, welcher als Lagerpunkt für die entsprechenden Elemente der Radaufhängung dient.
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Von diesem Lagerpunkt aus erstrecken sich zwei Hebelarme, wobei einer der Hebelarme mit der Strebe und einer der Hebelarme mit dem Dämpferelement verbunden ist. Strebe und Dämpferelement wiederum sind an ihrem jeweils entgegengesetzten, d. h. von der Wippe abgewandten Ende an dem einen Querlenker angelenkt. Die Strebe ist näher an der Anbindungsseite des Rades bzw. am Radträger angelenkt als das Dämpferelement. Durch eine derartige Anordnung wird insbesondere sichergestellt, dass für den Einbau und zur Sicherstellung der Funktion des Dämpferelementes ausreichend Platz vorhanden ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Elemente Querlenker, Wippe, Strebe und Dämpferelement ist die Radaufhängung kompakt ausgestaltet und nimmt zugleich insbesondere in vertikaler Richtung wenig Bauraum ein.
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Aufgrund der platzsparenden Bauweise bietet die erfindungsgemäße Radaufhängung im Vergleich mit dem vorbekannten Stand der Technik eine vergrößerte Durchladebreite, sollte die Radaufhängung an einer Hinterradachse eines Fahrzeugs angeordnet sein. Hierdurch steht dem Fahrzeugnutzer ein vergrößertes Kofferraumvolumen zur Verfügung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung sieht einen weiteren Querlenker vor, welcher oberhalb des bereits erwähnten einen Querlenkers angeordnet ist. Demzufolge können die Strebe und das Dämpferelement in jeweils einem Lagerpunkt speziell an einem unteren Querlenker angelenkt sein. Dies impliziert, dass die Strebe als „Druckstrebe“ ausgeführt ist, wobei die Bezeichnung „Druck“ die Belastungsart des Dämpferelementes bei einem Einfedern des Rades angibt, was einer Aufwärtsbewegung des Rades entspricht, und welche in diesem Fall in Druckrichtung bzw. auf Druck erfolgt.
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Es liegt allerdings auch im Rahmen der Erfindung, die Strebe und das Dämpferelement an dem weiteren, oberen Querlenker anzuordnen bzw. anzulenken.
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Vorteilhafterweise sind der weitere Querlenker und die Wippe in einem gemeinsamen Lagerpunkt am Aufbau oder Fahrschemel angelenkt. Ein gemeinsamer Lagerpunkt bietet den Vorteil, dass die Konstruktion der Radaufhängung damit insgesamt vereinfacht wird. Insbesondere bei Montage- und Wartungsarbeiten sind hierdurch weniger Prozess-, Arbeits- und Überwachungsschritte erforderlich.
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Eine alternative, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung sieht vor, dass der erste Hebelarm länger ist als der zweite Hebelarm. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen dem Lagerpunkt der Strebe an der Wippe und dem Lagerpunkt der Wippe an dem Aufbau oder Fahrschemel des Fahrzeugs größer ist als der Abstand des Lagerpunktes der Wippe am Aufbau oder Fahrschemel und dem Lagerpunkt des Dämpferelementes an der Wippe. Mit dieser Anordnung lässt sich die durch die geometrischen Bedingungen vorgegebene schräge Anbindung der Strebe, welche sich ungünstig auf das Übersetzungsverhältnis auswirken könnte, kompensieren.
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Vorteilhafterweise ist der Abstand zwischen dem Lagerpunkt der Strebe an dem einen Querlenker und dem Lagerpunkt des einen Querlenkers an dem Radträger bezogen auf die gesamte Länge des einen Querlenkers im Verhältnis kleiner 1:2, vorzugsweise kleiner 1:4, höchst vorzugsweise kleiner 1:8. Dies bedeutet, dass der Lagerpunkt der Strebe an dem einen Querlenker bezogen auf die Länge des Querlenkers außermittig in Richtung der Radanbindungsseite verschoben angeordnet ist. Es liegt dabei auch im Rahmen der Erfindung, dass die Anbindung der Strebe mit einem Lagerpunkt des oberen Querlenkers an dem Radträger zusammenfällt.
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Idealerweise sind aufgrund der vorgenannten Anordnungen die Strebe und das Dämpferelement in etwa parallel zueinander orientiert. Durch eine derartige Anordnung sowie durch Wahrung eines ausreichenden Abstands der beiden Bauelemente zueinander ergibt sich eine kollisionsfreie Funktionsfähigkeit der Radaufhängung im laufenden Betrieb.
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Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung zeichnet sich dadurch aus, dass das Dämpferelement unterhalb der Felgenoberkante, vorzugsweise größtenteils sogar unterhalb der Radmitte, angeordnet ist. Hierdurch baut die Radaufhängung ihrer vertikalen Abmessung sehr niedrig. Dem Fahrzeugnutzer kommt dies aufgrund der vergrößerten Durchladebreite in Form eines vergrößerten Kofferraumvolumens zugute, sollte die Radaufhängung einer Hinterradachse des Fahrzeugs zugeordnet sein.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung sieht vor, dass mindestens eines der Elemente Querlenker, Dämpferelement, Wippe und Strebe derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen einem Hub des Dämpferelementes und einem Hub des Rades zwischen 0,5 und 1,2 liegt, vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,1, höchst vorzugsweise zwischen 0,7 und 1. Das Verhältnis zwischen einem Hub des Dämpferelementes und einem dies bewirkenden Hubs des Rades beim Ein- und Ausfedern wird als Übersetzungsverhältnis bezeichnet. Ein möglichst direktes Übersetzungsverhältnis, was einem Wert von 1:1 für das genannte Hubverhältnis entspricht, ermöglicht eine feinfühlige Abstimmung der Dämpfungskraft. Bei einer Ausbildung der Radaufhängung mit möglichst direkter Übersetzung werden im Dämpferelement im Vergleich zu Radaufhängungen mit kleinerem Übersetzungsverhältnis größere Hübe bei gleichzeitig relativ niedrigen Kräften erzielt, wodurch das Dämpferelement sehr empfindlich auf Fahrbahnunebenheiten anspricht. Insbesondere bei Dämpferelementen, welche auf Basis eines Öls arbeiten, stellt sich im Dämpferelement ein niedriges Druckniveau bei einem gleichzeitig relativ großen Ölvolumenstrom ein. Idealerweise wird ein Übersetzungsverhältnis zwischen 0,7 und 1 realisiert.
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Vorteilhafterweise ist das Dämpferelement in Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bei einem Einfedern des Rades in Druckrichtung belastet. Die Belastungsrichtung ist definiert als diejenige Richtung, in der die Kraft an den endständigen Lagerpunkten des Dämpferelementes angreift. Bei einer Druckbelastung wird das Dämpferelement verkürzt, bei einer Zugbelastung dagegen verlängert. Die Beanspruchung des Dämpferelementes in Druckrichtung ergibt sich aus der Wahl bzw. Anordnung der Lagerpunkte und der Geometriebedingungen. Idealerweise wird, wie oben bereits erläutert, ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 angestrebt, das heißt ein möglichst direktes Übersetzungsverhältnis. Das Übersetzungsverhältnis ist jedoch kein statischer Wert, sondern kann im Verlauf des Einfederns bzw. Ausfedern des Rades variieren, was unter Umständen sogar wünschenswert ist, wie oben bereits erläutert.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung umfasst eine derartige Ausbildung und/oder Anordnung von mindestens einem der Elemente Querlenker, Dämpferelement, Wippe und Strebe, dass sich das Übersetzungsverhältnis zwischen einem Hub des Dämpferelementes und einem Hub des Rades bei einem Ein- bzw. Ausfedern ändert, wobei es bei einem Einfedern vorzugsweise zumindest geringfügig zunimmt und bei einem Ausfedern zumindest geringfügig abnimmt. Bei einem Einfedern des Rades und gleichermaßen bei einem Ausfedern des Rades kann das Übersetzungsverhältnis auf diese Weise von dem Idealwert 1:1 abweichen. Bei einem Einfedern steigt das Übersetzungsverhältnis vorzugsweise zumindest geringfügig an, bei einem Ausfedern dagegen nimmt das Übersetzungsverhältnis vorzugsweise zumindest geringfügig ab.
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Vorteilhafterweise ist das Dämpferelement um weniger als 20°, vorzugsweise weniger als 10°, von einer vertikalen Fahrzeugquerebene des Fahrzeugs abweichend angeordnet, wobei die vertikale Fahrzeugquerebene quer zur Fahrtrichtung und bei Geradeauslauf des Fahrzeugs und ebenem Boden vertikal ausgerichtet ist. Eine Ausrichtung des Dämpferelementes quer zur Fahrtrichtung innerhalb der Grenzen der vorgenannten Winkeltoleranzen führt zu einer sehr kompakten und damit wenig komplex ausgebildeten Ausgestaltung der Radaufhängung.
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Vorteilhafterweise ist zusätzlich noch ein mit dem Dämpferelement zusammenwirkendes Federelement vorgesehen, welches Federelement vorzugsweise nach Art einer Schraubenfeder, Querblattfeder oder Drehstabfeder ausgebildet ist. Diese Art von Tragfedern ermöglicht eine weitere Verringerung der Bauhöhe. Sollte die Radaufhängung einer Hinterradachse des Fahrzeugs zugeordnet sein, vergrößert sich hierdurch das dem Fahrzeugnutzer zur Verfügung stehende Kofferraumvolumen weiter, wodurch der Nutzwert des Fahrzeugs insgesamt steigt.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung sieht vor, dass das Dämpferelement nach Art eines Federbeins ausgebildet ist. Verschiedene Ausführungsformen von Federbeinen sind im Stand der Technik bereits bekannt und gut erprobt. Durch die Wahl von bereits bekannten und ausreichend erprobten Bauelementen verringern sich die Kosten für die Radaufhängung zusätzlich.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Radaufhängung kann auf ein gewöhnlicherweise erforderliches Dämpferstützlager (Top Mount) verzichtet werden. Das Dämpferstützlager, welches normalerweise an der Karosserie angeordnet ist, entfällt, da das Dämpferelement sich nun an beiden Enden innerhalb der Radaufhängung abstützt. Hierdurch wird der konstruktive Aufwand weiter reduziert, womit wiederum geringere Produktionskosten anfallen.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Radaufhängung eines Fahrzeugs im Querschnitt; und
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2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung im Querschnitt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Radaufhängung 1 eines Fahrzeugs, wobei die Radaufhängung 1 ein Rad 2 umfasst. Das Rad 2 weist eine Felgenoberkante 2a und eine Radmitte 2b auf und ist an einem Radträger 3 angeordnet.
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Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist durch das Bezugszeichen FR gekennzeichnet. Sie ist senkrecht zur Blatt- bzw. Zeichenebene orientiert und zeigt in diese Ebene hinein.
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An dem Radträger 3 sind zwei Querlenker 4, 5 angelenkt, wobei der obere Querlenker mit dem Bezugszeichen 4 und der untere Querlenker mit dem Bezugszeichen 5 versehen ist. Der obere Querlenker 4 ist einerseits in einem Lagerpunkt 4.1 am Radträger 3 und andererseits in einem Lagerpunkt 4.2, 6.2 an einem Aufbau oder Fahrschemel 9 des Fahrzeugs angelenkt. Der Begriff „Aufbau des Fahrzeugs“ bzw. der Begriff „Fahrschemel des Fahrzeugs“ ist so zu verstehen, wie eingangs im Beschreibungstext erläutert.
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In dem Lagerpunkt 4.2, 6.2 ist weiterhin eine Wippe 6 angelenkt, welche Wippe 6 zwei Hebelarme 6a, 6b aufweist. Der erste, längere Hebelarm 6a der Wippe 6 ist in einem Lagerpunkt 6.1, 7.2 mit einer (Druck-)Strebe 7 verbunden. Der andere, zweite bzw. kürzere Hebelarm 6b der Wippe 6 ist in einem Lagerpunkt 6.3, 8.1 mit einem Dämpferelement 8 verbunden.
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Die Druckstrebe 7 ist an ihrem dem Lagerpunkt 6.1, 7.2 abgewandten Ende in einem Lagerpunkt 5.3, 7.1 an dem unteren Querlenker 5 angelenkt. Das Dämpferelement 8 ist an seinem dem Lagerpunkt 6.3, 8.1 abgewandten Ende in einem Lagerpunkt 5.4, 8.2 ebenfalls an dem unteren Querlenker 5 angelenkt.
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Die beiden Elemente Druckstrebe 7 und Dämpferelement 8 sind gemäß 1, welche die Konstruktionslage der Radaufhängung darstellt, nahezu parallel zueinander orientiert. Hierbei ist die Druckstrebe 7 näher an dem Radträger 3 angeordnet als das Dämpferelement 8.
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Das Dämpferelement 8 setzt sich im Wesentlichen aus einer Kolbenstange 8a und einem Zylindervolumen 8b zusammen, innerhalb welches Zylindervolumens 8b die Kolbenstange 8a bewegt wird.
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Ferner ist ein Federelement 10 vorgesehen, welches Federelement so einerseits in einem Lagerpunkt 10.1 an dem Radträger 3 und andererseits in einem Lagerpunkt 10.2 am Aufbau oder Fahrschemel 9 des Fahrzeugs angelenkt ist.
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Die Längen der Hebelarme 6a, 6b der Wippe 6 sind so gewählt, dass der erste Hebelarm 6a länger als der zweite Hebelarm 6b ist. Das ist gleichbedeutend damit, dass der Abstand zwischen den Lagerpunkten 6.1 und 6.2, welche Lagerpunkte dem Anlenkpunkt der Druckstrebe 7 an dem Hebelarm 6a der Wippe 6 bzw. dem Lagerpunkt der Wippe am Aufbau oder Fahrschemel 9 des Fahrzeugs entsprechen, größer ist als der Abstand zwischen dem Lagerpunkt 6.2 der Wippe 6 am Aufbau der Fahrschemel 9 des Fahrzeugs und dem Lagerpunkt 6.3 des Hebelarms 6b der Wippe 6 am Dämpferelement 8.
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In dieser Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung 1 sind das Dämpferelement 8 sowie alle weiteren Bauelemente unterhalb der Felgenoberkante 2a angeordnet. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, das Dämpferelement 2 vollständig sogar unterhalb der Radmitte 2b anzuordnen.
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Weiterhin ist die das Dämpferelement 8 im Wesentlichen vollständig in einer vertikalen Fahrzeugebene E1, welche Fahrzeugquerebene sich in der Blattebene/Zeichenebene erstreckt, angeordnet bzw. das Dämpferelement ist um maximal 20° abweichend von dieser vertikalen Fahrzeugquerebene E1 angeordnet.
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Bei einer Einfederbewegung, was einer Aufwärtsbewegung des Rades 2 in Richtung des Pfeils M1 entspricht, überträgt sich die Aufwärtsbewegung aufgrund der Anbindung des Radträgers 3, des Querlenkers 5 und der Druckstrebe 7 auf die Wippe 6. Die Wippe 6 wird in Richtung des Pfeils M2 bewegt. In Folge der Drehbewegung des Hebelarms 6b der Wippe 6 und des Dämpferelementes 8 wird die Kolbenstange 8a in Richtung des Pfeils M3 bewegt. Weiterhin erfährt das Dämpferelement 8 bzw. dessen Zylindergehäuse 8b durch die Anbindung des Dämpferelementes 8 am unteren Querlenker 5 im Lagerpunkt 5.4, 8.2 eine Bewegung in Richtung des Pfeils M4. Demzufolge wird das Dämpferelement 8 bei einem Einfedern insgesamt in Druckrichtung beansprucht. Durch die überlagerte Bewegung des Dämpferelementes 8 in Richtung M3 und M4 nähert sich das Übersetzungsverhältnis einem direkten Übersetzungsverhältnis an.
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2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radaufhängung 1, wobei im Folgenden nur auf die Unterschiede zu 1 eingegangen wird. Elemente mit gleichen Bezugszeichen entsprechen einander.
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Das Ausführungsbeispiel in 2 entspricht im Wesentlichen dem aus 1. Im Unterschied hierzu ist jedoch die Wippe 6 nicht in einem gemeinsamen Lagerpunkt mit dem oberen Querlenker 4 gelagert. Der Lagerpunkt 4.2 des oberen Querlenkers 4 am Aufbau oder Fahrschemel 9 des Fahrzeugs und der Lagerpunkt 6.2 der Wippe 6 am Aufbau oder Fahrschemel 9 des Fahrzeugs fallen in diesem Ausführungsbeispiel nicht zusammen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängung
- 2
- Rad
- 2a
- Felgenoberkante
- 2b
- Radmitte
- 3
- Radträger
- 4
- oberer Querlenker
- 4.1
- Lagerpunkt
- 4.2
- Lagerpunkt
- 5
- unterer Querlenker
- 5.1
- Lagerpunkt
- 5.2
- Lagerpunkt
- 5.3
- Lagerpunkt
- 6
- Wippe
- 6a
- Hebelarm
- 6b
- Hebelarm
- 6.1
- Lagerpunkt
- 6.2
- Lagerpunkt
- 6.3
- Lagerpunkt
- 7
- Strebe
- 7.1
- Lagerpunkt
- 7.2
- Lagerpunkt
- 8
- Dämpferelement
- 8a
- Kolbenstange
- 8b
- Zylindervolumen
- 8.1
- Lagerpunkt
- 8.2
- Lagerpunkt
- 9
- Aufbau oder Fahrschemel
- 10
- Federelement
- 10.1
- Lagerpunkt
- 10.2
- Lagerpunkt
- M1
- Bewegungsrichtung
- M2
- Bewegungsrichtung
- M3
- Bewegungsrichtung
- M4
- Bewegungsrichtung
- E1
- vertikale Fahrzeugquerebene
- FR
- Fahrtrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007230433 A [0004]
- DE 3826232 A1 [0005]
