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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aufgrund von durch die Radaufhängung vorgegebenen kinematischen Beschränkungen ändert sich meist das Feder- und/oder Dämpferübersetzungsverhältnis als Funktion des von einem Rad zurückgelegten Wegs. Als Feder- bzw. Dämpferübersetzungsverhältnis wird das Verhältnis zwischen dem Weg des Fahrzeugrads und der Relativbewegung der Federenden zueinander bzw. der Relativbewegung von einem Dämpferoberteil, zum Beispiel der Kolbenstange, zu einem Dämpferunterteil, zum Beispiel dem Zylinder, bezeichnet. Somit können die Bewegungen der Radaufhängungskomponenten beim Ein- und Ausfedern des Fahrzeugrads, zum Beispiel beim Beschleunigen eines Fahrzeugs, beim Bremsen oder beim Durchfahren einer Kurve und dergleichen sowie ebenso infolge der Zu- oder Entladung des Fahrzeugs, das Fahrzeugfahrverhalten in unerwünschter Weise beeinflussen.
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Eine gattungsbedingte Radaufhängung mit einer bezüglich der Fahrzeuglängsachse in lateraler Richtung erstreckenden Kulissenführung ist in der
DE 10 2004 040 907 A1 beschrieben.
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Radaufhängungen, die sich ein verbessertes Bewegungsverhalten einzelner Radaufhängungskomponenten beim Ein- und Ausfedern hinsichtlich eines optimalen Fahrzeugfahrverhaltens unter allen gewöhnlichen Fahrbedingungen zum Ziel gesetzt haben, sind bereits auch in anderen unterschiedlichen Ausführungsvarianten bekannt. So beschreibt beispielsweise die
US 5,620,199 ein Aufhängungssystem für Fahrzeuge, das ausgelegt ist, um das Radsturz- und Spurverhalten in einem Bewegungsbereich eines Rads, das heißt in einem Ein- und Ausfederbereich, zu verbessern. Hierzu ist ein Steuerhebel vorgesehen, der schwenkbar mit einem oberen und unteren Lenker verbunden ist, wobei die Lenker einenends jeweils schwenkbar mit einem Radträger und anderenends jeweils schwenkbar mit dem Fahrzugaufbau verbunden sind. Der Steuerhebel ist abgewinkelt und weist zwei Armstücke auf, wobei ein unteres Ende eines Feder-Dämpfer-Elements schwenkbar mit einem Armstück des Steuerhebels verbunden ist.
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Des Weiteren offenbart die
US 5,048,858 eine Radaufhängung für die Vorderräder eines Kraftfahrzeugs, die einen, an einem Radträger angelenkten oberen und einen unteren Querlenker sowie ein Feder-Dämpfer-Element umfasst, das mit dem oberen oder unteren Querlenker verbunden ist und sich am Fahrzeugaufbau abstützt. Das Feder-Dämpfer-Element ist zwischen dem oberen und dem unteren Querlenker an einem Lagerhebel in einem Lager abgestützt und dieser ist schwenkbar an einem der Querlenker gehalten und über einen aufbauseitig gelagerten Steuerhebel bei Federungsbewegungen geführt. Durch die variable Anordnung des unteren Abstützpunktes des Feder-Dämpfer-Elements ist eine platzmäßig günstige Anordnung bei einer guten Dämpferübersetzung möglich.
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Aus der
US 3,858,902 ist eine Radaufhängung für leichte Fahrzeuge bekannt, die eine Neigung eines Feder-Dämpfer-Elements abhängig von der tatsächlichen Zuladung des Fahrzeugs verändert, so dass der Abstand des Fahrzeugaufbaus zur Straße im Wesentlichen unabhängig von der Zuladung des Fahrzeugs konstant gehalten werden kann. Zur Veränderung der Neigung des Feder-Dämpfer-Elements ist ein Motor vorgesehen, der einenends mit dem Fahrzeugaufbau und anderenends mit dem Feder-Dämpfer-Element verbunden ist.
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Ferner offenbart die
US 2005/0248116 A1 eine aktiv einstellbare Fahrzeugradaufhängung. An einem unteren Querlenker mit einem äußeren Ende, an dem ein Radträger angelenkt ist, und einem inneren Ende, das schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau angelenkt ist, ist zusätzlich zwischen dem inneren und äußeren Ende ein wahlweise bewegbarer Zwischenanlenkpunkt vorgesehen, an dem ein unteres Ende eines Feder-Dämpfer-Elements angebunden ist. Der Zwischenanlenkpunkt wird durch einen Aktuator, insbesondere einen elektrisch betriebenen linearen Aktuator, bewegt, der einenends mit dem Zwischenanlenkpunkt und anderenends mit dem Querlenker verbunden ist.
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Die
GB 1 372 051 schlägt eine Radaufhängung vor, bei der ein unteres Ende eines Feder-Dämpfer-Elements auf einem Ausleger eines Radträgers abgestützt ist. Durch die Ausgestaltung eines entsprechenden Auslegers ist ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Bewegung des Rads und der Bewegung des Feder-Dämpfer-Elements festlegbar.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, anzugeben, die eine Anpassung der Federsteifigkeit einer den Fahrzeugaufbau tragenden Feder sowie eine Anpassung des Dämpfungsfaktors eines Schwingungsdämpfers mit einem minimalen konstruktiven Aufwand in Abhängigkeit von dem von einem Fahrzeugrad zurückgelegten Weg erlaubt. Mit anderen Worten soll das Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnis abhängig von dem Weg eines an der Radaufhängung angebundenen Rads anpaßbar sein. Ferner sollen die Anpassungen ohne die Bereitstellung einer externen Energieversorgung, zum Beispiel für den Antrieb eines aktiven Aktuators, durchführbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Radaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die erfindungsgemäße Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, weist einen an einem Radträger angelenkten, unteren Querlenker und ein Feder-Dämpfer-Element auf, das sich mit einem oberen Ende an einem Fahrzeugaufbau abstützt und mit einem unteren Ende mit dem unteren Querlenker verbunden ist. Der untere Querlenker weist ferner eine Kulissenführung auf, in der das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements verschiebbar geführt ist. Das Feder-Dämpfer-Element weist zudem einen Steuerarm mit einem freien Ende auf, wobei das freie Ende des Steuerarms an dem Fahrzeugaufbau verschiebbar abstützbar ist. Die Kombination aus der Kulissenführung und dem am Fahrzeugaufbau verschiebbar abstützbaren Steuerarm ermöglicht eine konstruktiv besonders einfache Anpassung des Feder- und/oder Dämpferübersetzungsverhältnis des Feder-Dämpfer-Elements in Abhängigkeit von dem Weg eines an der Radaufhängung angebundenen Rads. Hierzu verschiebt die durch den Stützarm gegen den Fahrzeugaufbau aufgebrachte Abstützkraft das in der Kulissenführung verschiebbar geführte untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements abhängig von dem tatsächlichen Weg des von der Radaufhängung geführten Rads. Einen mit extern zugeführter Energie betriebenen Aktuator zur Durchführung der Anpassungen bedarf es bei der erfindungsgemäßen Radaufhängung somit nicht.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von zwei unterschiedlichen, in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radaufhängung und
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2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radaufhängung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radaufhängung 1 für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, dargestellt. Die in 1 dargestellte Radaufhängung 1 weist einen oberen Querlenker 2 und einen unteren Querlenker 3 auf, an denen außenseitig ein Radträger 4 angelenkt ist und die innenseitig jeweils an einem Fahrzeugaufbau 5 angelenkt sind. Der Radträger 4 trägt in herkömmlicher Weise ein Rad 6. Die in 1 dargestellte Radaufhängung 1 befindet sich in einem Gleichgewichtszustand, das heißt der Fahrzeugaufbau 5 bzw. die gefederte Masse des dargestellten Fahrzeugs ruht bezüglich der ungefederten Masse bzw. den restlichen Komponenten der Radaufhängung 1 des Fahrzeugs.
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Die Radaufhängung 1 weist weiterhin ein Feder-Dämpfer-Element 7 auf, das mit seinem oberen Ende an dem Fahrzeugaufbau 5 abgestützt ist und mit seinem unteren Ende mit dem unteren Querlenker 3 verbunden ist. Das Feder-Dämpfer-Element 7 umfasst im Wesentlichen eine Schraubenfeder 8 und einen Schwingungsdämpfer 9, der wenigstens teilweise innerhalb der Schraubenfeder 8 angeordnet ist. Die Schraubenfeder 8 ist in herkömmlicher Weise zwischen einem oberen Federteller 10 und einem unteren Federteller 11 verspannt.
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Wie 1 deutlich zu entnehmen ist, weist der untere Querlenker 3 eine Kulissenführung 12 auf, in der das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 verschiebbar geführt ist. Insbesondere ist bei der dargestellten Ausführungsform der Radaufhängung 1 die Kulissenführung 12 bezüglich einer senkrecht auf der Zeichenebene der 1 stehenden Fahrzeuglängsachse in lateraler Richtung ausgebildet. Somit ist das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 in der Kulissenführung 12 in lateraler Richtung verschiebbar geführt. Die Kulissenführung 12 weist ferner in lateraler Richtung eine Steigung auf, deren tiefster Punkt bezüglich einer Fahrzeughochachse dem Fahrzeugaufbau 5 am nächsten liegt. Zudem ist die Steigung der Kulissenführung 12 bei der dargestellten Radaufhängung 1 monoton, das heißt linear ausgeführt.
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Wie bereits erwähnt, ist das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 derart ausgebildet, dass es sich in der Kulissenführung 12 verschieben kann. Aufgrund der in 1 dargestellten Steigung der Kulissenführung 12 sowie der Federkraft der Schraubenfeder 8 wird das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 stets in Richtung des tiefsten Punkts der Kulissenführung 12 gedrückt, das heißt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Radaufhängung 1 in Richtung des Fahrzeugaufbaus 5. Somit wird das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 aufgrund der Steigung der Kulissenführung 12 stets in die niedrigste und am weitesten innen liegende Stellung gedrängt. Hieraus resultiert ein kleinstmögliches Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnis des Feder-Dämpfer-Elements 7 für die Radaufhängung 1.
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Wenn sich das Rad 6 infolge einer Einfederbewegung nach oben bewegt, gelangt nun ein mit dem Feder-Dämpfer-Element 7 verbundener und von dem Feder-Dämpfer-Element 7 abstehender Steuerarm 13 mit seinem freien Ende in Kontakt mit dem Fahrzeugaufbau 5. Insbesondere gelangt der Steuerarm 13 in Kontakt mit einer Kontaktfläche 14 des Fahrzeugaufbaus 5. Der Steuerarm 13 ist an dem Fahrzeugaufbau 5 bzw. der Kontaktfläche 14 verschiebbar abstützbar, das heißt, während sich der Steuerarm 13 an dem Fahrzeugaufbau 5 abstützt, ist er gleichzeitig entlang der Kontaktfläche 14 verschiebbar.
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Die Kontaktfläche 14 stellt bei der Einfederbewegung des Rads 6 für die Radaufhängung 1 eine kinematische Beschränkung dar, so dass bei der Einfederbewegung infolge der durch den Steuerarm 13 übertragenen Abstützkraft das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 in der Kulissenführung 12 nach außen gedrückt wird. Als Folge erhöht sich das Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnis des Feder-Dämpfer-Elements 7 entsprechend. Über die Form der Kontaktfläche 14 sowie die Form der Kulissenführung 12 lässt sich die Übertragungsfunktion zwischen dem Weg des Rads 6 und dem Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnis des Feder-Dämpfer-Elements 7 festlegen.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Radaufhängung 1 weist die Kontaktfläche 14 eine Abschrägung bezüglich einer Fahrzeughochachse derart auf, dass ein Durchmesser des Fahrzeugaufbaus 5 entlang der Kontaktfläche 14 von unten nach oben zunimmt. Insbesondere nimmt der Durchmesser des Fahrzeugaufbaus 5 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel linear von unten nach oben zu.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radaufhängung 15 ist in 2 dargestellt. Die Radaufhängung 15 basiert auf der Radaufhängung 1 und unterscheidet sich von dieser im Wesentlichen lediglich durch die Ausgestaltung der Kulissenführung 12 des unteren Querlenkers 3 sowie der Kontaktfläche 14 des Fahrzeugaufbaus 5. Die in 2 dargestellte Radaufhängung 15 befindet sich ebenfalls in einem Gleichgewichtszustand, das heißt der Fahrzeugaufbau 5 bzw. die gefederte Masse des in 2 dargestellten Fahrzeugs ruht relativ zu der ungefederten Masse bzw. den restlichen Komponenten der Radaufhängung 15 des Fahrzeugs.
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Die Kontaktfläche 17 des Fahrzeugaufbaus 5 ist bei der in 2 dargestellten Radaufhängung 15 derart ausgestaltet, dass sich der Steuerarm 13 des Feder-Dämpfer-Elements 7 stets (und nicht erst bei einer Einfederbewegung des Rads 6) in Kontakt mit dem Fahrzeugaufbau 5 befindet und sich an diesem verschiebbar abstützt. Bei einer Ausfederbewegung des Rads 6 verschiebt sich das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 in der Kulissenführung 16 nach innen und unten. Dies führt zu einer Verringerung des Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnisses des Feder-Dämpfer-Elements 7. Bewegt sich das Rad 6 aufgrund einer Einfederung nach oben, wird das untere Ende des Feder-Dämpfer-Elements 7 in der Kulissenführung 16 nach außen und oben gedrückt, wodurch sich das Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnis des Feder-Dämpfer-Elements 7 vergrößern. Die Form der Kontaktfläche 17 und die Form der Kulissenführung 16 legen die Übertragungsfunktion zwischen dem Weg des Rads 6 und dem Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnis des Feder-Dämpfer-Elements 7 fest.
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Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Radaufhängung ist nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen. So sind insbesondere die Form der Kulissenführung des unteren Querlenkers sowie die Form der Kontaktfläche des Fahrzeugaufbaus nicht auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie können vielmehr je nach der zu erzielenden Übertragungsfunktion zwischen dem Weg des Rads und dem Feder- und Dämpferübersetzungsverhältnis des Feder-Dämpfer-Elements festgelegt werden.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Radaufhängung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängung
- 2
- Oberer Querlenker
- 3
- Unterer Querlenker
- 4
- Radträger
- 5
- Fahrzeugaufbau
- 6
- Rad
- 7
- Feder-Dämpfer-Element
- 8
- Schraubenfeder
- 9
- Schwingungsdämpfer
- 10
- Oberer Federteller
- 11
- Unterer Federteller
- 12
- Kulissenführung
- 13
- Steuerarm
- 14
- Kontaktfläche
- 15
- Radaufhängung
- 16
- Kulissenführung
- 17
- Kontaktfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004040907 A1 [0003]
- US 5620199 [0004]
- US 5048858 [0005]
- US 3858902 [0006]
- US 2005/0248116 A1 [0007]
- GB 1372051 [0008]
