DE102011106825A1

DE102011106825A1 - Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011106825A1
Application number: DE102011106825A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Michel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen über mehrere Radführungselemente (22) gelagerten Radträger, eine zwischen einem Radführungselement (22) und einem Kraftfahrzeugaufbau (12) angeordnete freistehende Tragfeder (14), sowie einen benachbart zur Tragfeder (14) zwischen einem Radführungselement (22) und dem Kraftfahrzeugaufbau (12) angeordneten Dämpfer (18). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Tragfeder als eine Schenkelfeder (28) oder als eine Spiralfeder ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Eine gattungsgemäße Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug ist in der US 4,456,282 offenbart. Hierbei ist der Kraftfahrzeugaufbau über eine auf einem Radführungselement freistehenden Schraubendruckfeder abgestützt. Das Radführungselement ist seinerseits drehbar um eine karosserieseitige Lagerstelle gelagert. Benachbart zur Tragfeder ist zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau ein Dämpfer angeordnet. Da das Radführungselement beim Ein- und Ausfedern eine bogenförmige Bewegung um die karosserieseitige Lagerstelle ausführt, bildet die Federmittelachse nicht eine Gerade, sondern einen Bogen. Dieser verändert sich zudem ständig mit der jeweiligen Ein- und Ausfederbewegung und kann sogar die Form eines S-Schlages annehmen. Gleichzeitig findet eine ”Scherbewegung” der beiden Feder-Aufnahmeflächen zueinander statt. Bei einer ”weichen” Fahrwerksauslegung, d. h. die Schraubendruckfeder weist nur eine geringe Federkonstante auf, kann aufgrund der beschrieben bogenförmigen Bewegung sowie der Scherbewegung der Feder-Aufnahmeflächen die Schraubendruckfeder ausknicken, so dass die Funktion der Schraubendruckfeder nicht mehr gewährleiste ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Radaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass auch bei einer weichen Auslegung der Tragfeder ein Ausknicken der Tragfeder ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 in Verbindung mit ihren Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In bekannter Art und Weise umfasst die Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug einen über mehrere Radführungselemente gelagerten Radträger, eine zwischen einem Radführungselement und dem Kraftfahrzeugaufbau angeordnete freistehenden Tragfeder, sowie einen benachbart zur Tragfeder, zwischen dem Radträger oder einem Radführungselement und dem Kraftfahrzeugaufbau angeordneten Dämpfer.
Erfindungsgemäß ist die Tragfeder als eine Schenkelfeder oder als eine Spiralfeder ausgebildet, die gleichsam wie ein ”C” zwischen Radführungselement und Kraftfahrzeugaufbau angeordnet ist. Bei dem Radführungselement kann es sich z. B. um einen Einzellenker, Trapezlenker oder auch einen Querlenker handeln. Da sowohl eine Schenkel- als auch eine Spiralfeder aufgrund ihrer konstruktiven/geometrischen Gestaltung nicht ausknicken kann, ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Tragfeder als eine Schenkel- oder Spiralfeder ein Ausknicken der Tragfeder nunmehr ausgeschlossen. D. h. die Federhärte der Tragfeder kann beliebig reduziert werden, ohne an die Stabilitätsgrenzen, nämlich Gefahr des Ausknickens, zu stoßen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Radaufhängung zudem eine parallel zur Schenkel- oder Spiralfeder wirksame Speicherfeder sowie einen elektrischen Steller zur Beeinflussung der Speicherfeder. D. h. der Kraftfahrzeugaufbau ist über die Schenkel- oder Spiralfeder und der Speicherfeder abgestützt und über den Steller können Stellkräfte zur Radlaständerung eingestellt werden. Es handelt sich somit um ein teiltragendes, elektrisches, aktives Fahrwerk. Um die physikalischen Voraussetzungen für ein Zusammenspiel von Speicherfeder und Tragfeder zu ermöglichen, muss die Federhärte der Tragfeder also entsprechend verringert werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Tragfeder als eine Schenkel- oder Spiralfeder ist dies nunmehr ohne weiteres möglich; die Gefahr des Ausknickens aufgrund verringerter Federhärte besteht nicht mehr.
Vorzugsweise weist die Schenkelfelder einen dem Radführungselement zugeordneten ersten Befestigungsabschnitt und einen dem Kraftfahrzeugaufbau zugeordneten zweiten Befestigungsabschnitt auf. Hierbei sind die beiden Befestigungsabschnitte im Bezug zu den Schenkeln der Schenkelfelder um 90° abgewinkelt. Die Abwinkelung der Befestigungsabschnitte erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch eine sichere Lagefixierung der Schenkel der Feder und auch eine sichere Krafteinleitung gewährleistet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Befestigungsabschnitte jeweils parallel zur karosserieseitigen Drehachse des den ersten Befestigungsabschnitt tragenden Radführungselementes angeordnet. Dies erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch eine Verschränkung während der Federbewegung des Radführungselements weitgehend vermieden wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Befestigungsabschnitte der Schenkelfelder mit Elastomer ummantelt. Dies hat den Effekt, dass die Drehbewegung im Inneren des Elastomers stattfindet, so dass keine störenden Geräusche (Quietsch-Geräusch) entstehen können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in dem Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
In der Zeichnung bedeutet:
1 das Systemprinzip einer teiltragenden, elektrischen, aktiven Radaufhängung;
2 eine schematische Darstellung des Ausnkickvorgangs beim Einfedern der Tragfeder bei einer Radaufhängung nach dem Stand der Technik, und
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße Radaufhängung.
1 zeigt mehr oder minder schematisch das Systemprinzip einer insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten teiltragenden, elektrischen aktiven Radaufhängung:
Ein Kraftfahrzeugaufbau 12 stützt sich über eine Tragfeder 14 und einer Speicherfelder 16 auf einem Rad 17 ab. Zudem ist benachbart zur Tragfeder 14 zwischen Kraftfahrzeugaufbau 12 und Rad 17 ein Schwingungsdämpfer 18 angeordnet. Die Federeigenschaften des Rades 17 ist durch die Radfeder 19 dargestellt.
Ein elektrischer Steller 20 wirkt auf die Speicherfeder 16 und kann diese gesteuert aufziehen oder entspannen. D. h., mittels der Baugruppen Speicherfeder 16 und Steller 20 können Stellkräfte zur Radlaständerung eingestellt werden. Um dies zu ermöglichen, weist die Tragfeder 14 eine im Vergleich zu einer konventionellen Radaufhängung geringere Federkonstante auf. Die geringe Federkonstante kann, wie aus 2 ersichtlich, unter Umständen zu Problemen führen.
Wie aus 2 zu entnehmen ist, ist von der Radaufhängung 10 der Übersichtlichkeit halber lediglich die Tragfeder 14 dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Schraubendruckfeder. Auf eine Darstellung der Speicherfeder 16 und des Stellers 20 wurde verzichtet.
Die Schraubendruckfeder 14 ist zwischen einem Radführungselement 22 und dem Kraftfahrzeugaufbau 12 angeordnet. Das Radführungselement 22 ist über eine karosserieseitige Anbindung 24 schwenkbar am Fahrzeugaufbau 12 und über eine radseitige Anbindung 26 an einem Radträger gelagert.
Aufgrund der Schwenkbewegung des Radführungselements 22 beim Ein- bzw. Ausfedern um die karosserieseitige Anbindung 24 bzw. um die karosserieseitige Drehachse 24, bildet die Federmittelachse nicht eine Gerade, sondern einen Bogen. Dieser verändert sich zudem ständig mit der jeweiligen Ein- und Ausfederbewegung und kann, wie in 2 gezeigt, die Form eines S-Schlages annehmen. Gleichzeitig findet eine Scherbewegung der beiden Federauflagenflächen zueinander statt. Dies kann letztendlich zum Ausknicken der Schraubendruckfeder 14 führen. D. h. bei fortschreitender Einfederbewegung des Radführungselements 22 hebt die Schraubendruckfeder 14 vollständig von der Federunterlage ab, so dass die Federfunktion nicht mehr gewährleistet ist.
Hier nun setzt die Erfindung ein.
Gemäß 3 ist zwischen Radführungselement 22 und Kraftfahrzeugaufbau als Tragfeder eine Schenkelfeder 28 angeordnet. Auf eine Darstellung der Speicherfeder 16 sowie des Stellers 20 wurde wiederum aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
Die Schenkelfelder 28 ist über einen ersten Befestigungsabschnitt 30 mit dem Radführungselement 22 und einem zweiten Befestigungsabschnitt 32 mit dem Kraftfahrzeugaufbau 12 verbunden.
Da nunmehr eine Schenkelfelder als Tragfeder Verwendung findet, kann die Federhärte uneingeschränkt reduziert werden, da eine Schenkelfeder aufgrund ihrer konstruktiven Eigenschaften beim Ein- bzw. Ausfedern nicht ausknicken kann.
Bezugszeichenliste

10: Radaufhängung
12: Kraftfahrzeugaufbau
14: Tragfeder
16: Speicherfeder
17: Rad
18: Schwingungsdämpfer
19: Radfeder
20: Steller
22: Radführungselement
24: karosserieseitige Anbindung bzw. Drehachse
26: radseitige Anbindung
28: Schenkelfeder
30: erster Befestigungsabschnitt
32: zweiter Befestigungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4456282 [0002]

Claims

Radaufhängung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – einen über mehrere Radführungselemente (22) gelagerten Radträger; – eine zwischen einem Radführungselement (22) und einem Kraftfahrzeugaufbau (12) angeordnete freistehende Tragfeder (14), sowie – einen benachbart zur Tragfeder (14) zwischen einem Radführungselement (22) und dem Kraftfahrzeugaufbau (12) angeordneten Dämpfer (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder als eine Schenkelfeder (28) ausgebildet ist.
Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder als eine Spiralfeder ausgebildet ist.
Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Radaufhängung (10) zudem eine parallel zur Schenkel- oder Spiralfeder (28) wirksame Speicherfeder (16) sowie einen Steller (20) zur Beeinflussung der Speicherfeder (16) aufweist.
Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelfeder (28) einen dem Radführungselement (22) zugeordneten ersten Befestigungsabschnitt (30) und einen dem Kraftfahrzeugaufbau (12) zugeordneten zweiten Befestigungsabschnitt (32) aufweist, wobei die beiden Befestigungsabschnitte (30, 32) in Bezug zu den Schenkeln der Schenkelfeder (28) um 90° abgewinkelt sind.
Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (30, 32) der Schenkelfeder (28) mit Elastomer ummantelt sind.
Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Befestigungsabschnitte (30, 32) der Schenkelfeder (28) jeweils parallel zur karosserieseitigen Drehachse (24) des den ersten Befestigungsabschnitt (30) tragenden Radführungselements (22) angeordnet sind.