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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung eines Straßenfahrzeugs zum Abstützen eines Fahrzeugrads an einem Fahrzeugaufbau, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 699 18 572 T2 ist eine derartige Einzelradaufhängung bekannt. Sie umfasst einen Radträger, an dem das Fahrzeugrad drehbar gelagert ist, eine untere Querlenkeranordnung, die außen mit dem Radträger gelenkig verbunden ist und die innen mit dem Fahrzeugaufbau gelenkig verbunden ist, und eine obere Querlenkeranordnung, die außen mit dem Radträger gelenkig verbunden ist und die innen mit dem Fahrzeugaufbau gelenkig verbunden ist. Die bekannte Einzelradaufhängung ist außerdem mit einer Sturzeinstelleinrichtung ausgestattet, die zum Verändern eines Sturzwinkels des Fahrzeugrads während der Fahrt und abhängig vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs geeignet ist.
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Bei der bekannten Einzelradaufhängung umfasst die Sturzeinstelleinrichtung hydraulische Linearantriebe in Form von Kolben-Zylinder-Aggregaten, welche die unteren Querlenker der unteren Querlenkeranordnung ersetzen. Durch Betätigen der Linearantriebe kann die Länge der so gebildeten unteren Querlenker variiert werden, was sich auf den Sturzwinkel des zugehörigen Fahrzeugrads auswirkt. Nachteilig bei einer derartigen Bauweise ist, dass sämtliche Betriebskräfte, die im Fahrbetrieb von der unteren Querlenkeranordnung zwischen dem Radträger und dem Fahrzeugaufbau übertragen werden, hier von dem Linearantrieben aufgenommen und abgestützt werden müssen, wodurch diese einer besonders hohen Belastung ausgesetzt sind. Des Weiteren zeichnet sich die bekannte Einzelradaufhängung durch einen vergleichsweise hohen Bauraumbedarf im Bereich der unteren Querlenkeranordnung aus, wenn anstelle der unteren Querlenker die besagten hydraulischen Linearantriebe eingebaut werden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Einzelradaufhängung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine kompakte Bauform und/oder durch eine reduzierte Belastung der Sturzeinstelleinrichtung auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Sturzeinstelleinrichtung mit der oberen Querlenkeranordnung so zu koppeln, dass mit Hilfe der Sturzeinstelleinrichtung ein Querabstand verändert werden kann, der in Fahrzeugquerrichtung gemessen ist und der zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem oberen Verbindungsbereich des Radträgers vorliegt, in dem die obere Querlenkeranordnung gelenkig mit dem Radträger verbunden ist. Bei der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung wird somit weder die untere Querlenkeranordnung noch die obere Querlenkeranordnung durch Linearantriebe ersetzt. Stattdessen wird vorgeschlagen, die Sturzeinstelleinrichtung mit der oberen Querlenkeranordnung zu koppeln. Das bedeutet, dass die Sturzeinstelleinrichtung zusätzlich zur oberen Querlenkeranordnung vorgesehen ist und damit gekoppelt ist, derart, dass die Sturzeinstelleinrichtung im Übrigen außerhalb der jeweiligen Querlenkeranordnung untergebracht werden kann. Hierdurch benötigt die Sturzeinstelleinrichtung innerhalb der Einzelradaufhängung, also im Bereich der jeweiligen Querlenkeranordnung keinen zusätzlichen Bauraum, vielmehr kann außerhalb der Querlenkeranordnungen liegender Bauraum genutzt werden, um die Sturzeinstelleinrichtung unterzubringen. Des Weiteren erfolgt die Abstützung der Betriebskräfte weiterhin über die Querlenkeranordnungen und im Bereich der oberen Querlenkeranordnung bestenfalls indirekt über die Sturzeinstelleinrichtung, so dass die mechanische Belastung der Sturzeinstelleinrichtung reduziert ist.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein oberer Kopplungsbereich, über den die obere Querlenkeranordnung gelenkig mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, mittels einer Konsole in der Fahrzeugquerrichtung relativ zum Fahrzeugaufbau verstellbar angeordnet sein. Somit lässt sich durch Verstellen der Konsole der obere Kopplungsbereich in der Fahrzeugquerrichtung verstellen, wodurch letztlich der Querabstand zum Verändern des Sturzwinkels variiert werden kann. Die Konsole definiert dadurch einerseits den Kopplungsbereich und andererseits bietet sie eine Angriffsstelle für einen Stellantrieb der Sturzeinstelleinrichtung, derart, dass ein Verstellen der Konsole zur gewünschten Verstellung des Kopplungsbereichs in der Fahrzeugquerrichtung führt.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann zum Verstellen der Konsole ein Linearantrieb vorgesehen sein. Derartige Linearantriebe können bei kompakter Bauweise große Stellkräfte erzeugen. Beispielsweise kann der Linearantrieb hydraulisch arbeiten und insbesondere als Kolben-Zylinder-Aggregat ausgestaltet sein. Über ein entsprechendes Gestänge kann der Linearantrieb mit der Konsole gekoppelt sein, wodurch es möglich ist, den Linearantrieb quasi beliebig am Fahrzeugaufbau anzuordnen, was den Einbau bzw. die Unterbringung der Sturzeinstelleinrichtung am Fahrzeug vereinfacht.
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Besonders vorteilhaft ist dabei eine Weiterbildung, bei der an derselben Fahrzeugachse die linke und die rechte Einzelradaufhängung mit einer derartigen Sturzverstellung ausgestattet sind, wobei die beiden Konsolen mittels eines gemeinsamen Linearantriebs über ein entsprechendes Gestänge betätigt werden können.
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Bei einer anderen Weiterbildung kann zum Verstellen der Konsole ein Drehantrieb vorgesehen sein. Die Konsole kann dabei eine Art Exzenter bilden. Der Drehantrieb kann vorzugsweise durch einen Elektromotor gebildet sein, der mit einem entsprechenden Getriebe ausgestattet ist.
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Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher eine als Exzenterscheibe ausgestaltete Konsole in einem oberen Querlenker der oberen Querlenkeranordnung drehbar gelagert ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die obere Querlenkeranordnung einen vorderen Querlenker und einen hinteren Querlenker aufweisen, die über separate Lagerstellen am Fahrzeugaufbau gelagert sind und deren in der Fahrzeuglängsrichtung gemessener Längsabstand zur Sturzverstellung verstellbar ist. Die beiden Querlenker der oberen Querlenkeranordnung können am Radträger über eine gemeinsame Lagerstelle gelagert sein, so dass sie insgesamt ein Dreieck aufspannen. Ebenso ist es möglich, die beiden oberen Querlenker am Radträger über separate Lagerstellen zu lagern, so dass die oberen Querlenker dann ein Trapez aufspannen. Durch Verändern des Längsabstands der am Fahrzeugaufbau vorgesehenen Lagerstellen verändert sich die Höhe des vorgenannten Dreiecks bzw. des vorgenannten Trapezes. Diese Höhe entspricht dabei dem Querabstand zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem oberen Verbindungsbereich des Radträgers. Dementsprechend führt eine Veränderung des Längsabstands der am Fahrzeugaufbau vorgesehenen Lagerstellen der oberen Querlenker letztlich zu einer Veränderung des Sturzwinkels. Bei dieser Ausführungsform ist von besonderem Vorteil, dass die Betriebskräfte besonders günstig abgestützt werden können, ohne dass es dabei zu einer übermäßigen Belastung der Sturzeinstelleinrichtung kommt.
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Beispielsweise kann gemäß einer Weiterbildung die Sturzeinstelleinrichtung für die beiden Lagerstellen einen Spindeltrieb aufweisen, der zwei separate Spindeln, mit denen je eine der Lagerstellen gekoppelt ist, und einen gemeinsamen Drehantrieb für die beiden Spindeln aufweist. Ein derartiger Spindeltrieb kann besonders einfach selbsthemmend ausgestaltet sein, so dass auch große Betriebskräfte ohne Belastung des Drehantriebs übertragen werden können. Der Drehantrieb lässt sich besonders einfach zentral positionieren, also zwischen den beiden Lagerstellen. Um die Lagerstellen identisch aufbauen zu können, kann der Drehantrieb die beiden Spindeln mit entgegengesetzten Drehrichtungen antreiben. Sofern der Drehantrieb die beiden Spindeln gleichsinnig antreibt, besitzen die Spindeln entgegengesetzt orientierte Außengewinde.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine stark vereinfachte Axialansicht einer Achse eines Fahrzeugs mit je einer Einzelradaufhängung auf jeder Fahrzeugseite,
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2 eine Draufsicht auf eine obere Querlenkeranordnung der in 1 linken Einzelradaufhängung entsprechend einer Blickrichtung II in 1,
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3 eine Axialansicht wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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4 eine Draufsicht der oberen Querlenkeranordnung der in 3 linken Einzelradaufhängung gemäß einer Blickrichtung IV in 3,
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5 eine Axialansicht einer der Einzelradaufhängungen, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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6 ein vergrößertes Detail einer Sturzeinstelleinrichtung im Bereich einer Konsole, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform,
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7 eine Axialansicht einer solchen Einzelradaufhängung, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform,
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8 eine Draufsicht der oberen Querlenkeranordnung der Einzelradaufhängung aus 7 entsprechend einer Blickrichtung VIII in 7,
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9 eine Draufsicht auf obere Querlenker der oberen Querlenkeranordnung bei verschiedenen Sturzwinkeln,
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10 eine Axialansicht wie in 8, jedoch bei einem anderen Sturzwinkel.
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Entsprechend den 1, 3, 5 und 10 umfasst eine Einzelradaufhängung 1 eines im Übrigen nicht gezeigten Straßenfahrzeugs einen Radträger 2, an dem in üblicher Weise ein Fahrzeugrad 3 drehbar gelagert ist, eine untere Querlenkeranordnung 4 und eine obere Querlenkeranordnung 5. Die untere Querlenkeranordnung 4 ist außen mit dem Radträger 2 gelenkig verbunden, während sie innen mit einem Fahrzeugaufbau 6 gelenkig verbunden ist. Die obere Querlenkeranordnung 5 ist außen ebenfalls mit dem Radträger 2 gelenkig verbunden, während sie innen mit dem Fahrzeugaufbau 6 gelenkig verbunden ist. Die jeweilige Einzelradaufhängung 1 dient somit zum Abstützen eines Fahrzeugrads 3 am Fahrzeugaufbau 6. Die relativen Ortsangaben ”außen”, ”innen”, ”oben” und ”unten” beziehen sich dabei auf die Einbaulage am Fahrzeug, wenn das Fahrzeug auf einem Boden steht. Dementsprechend ist ”innen” vom jeweiligen Fahrzeugrad 3 abgewandt und dem Fahrzeugaufbau 6 zugewandt, während ”außen” dem Fahrzeugrad 3 zugewandt und vom Fahrzeugaufbau 6 abgewandt ist. Im Unterschied dazu ist ”oben” vom Boden abgewandt, während ”unten” dem Boden zugewandt ist.
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In den 1 und 3 sind jeweils zwei derartige Einzelradaufhängungen 1 wiedergegeben, die derselben Fahrzeugachse 7, jedoch verschiedenen Fahrzeugseiten zugeordnet sind. Im Unterschied dazu zeigen die 5, 7 und 8 jeweils nur eine einzelne Einzelradaufhängung 1, bei der es sich beispielsweise um die am Fahrzeug links angeordnete Einzelradaufhängung 1 handeln kann. Die zugehörige rechte Einzelradaufhängung ist dann zweckmäßig analog bzw. spiegelsymmetrisch aufgebaut.
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Die hier gezeigten Einzelradaufhängungen 1 sind außerdem mit einer Sturzeinstelleinrichtung 8 ausgestattet, mit deren Hilfe ein Sturzwinkel 9 des Fahrzeugrads 3 aktiv, also während der Fahrt und abhängig vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs verändert werden kann. Der Sturzwinkel 9 ist bei der in 10 wiedergegebenen Darstellung eingetragen. Er ist dabei zwischen einer Vertikalachse 10 und einer Sturzachse 11 des Fahrzeugrads 3 aufgespannt, wobei sich die Sturzachse 11 senkrecht zu einer Rotationsachse 12 des Fahrzeugrads 3 erstreckt, um welche das Fahrzeugrad 3 am Radträger 2 drehbar gelagert ist. In 10 liegen die genannten Achsen 10, 11, 12 in der Schnittebene, die sich senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung 13 erstreckt, die in den 2, 4, 8 und 9 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist.
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In den 1, 3, 5, 7 und 10 ist außerdem ein Stoßdämpfergestänge 14 angedeutet, das mit einer außerhalb der Einzelradaufhängung 1 angeordneten Feder- und/oder Dämpfereinrichtung gekoppelt sein kann.
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Die hier gezeigten Sturzeinstelleinrichtungen 8 sind dabei jeweils mit der oberen Querlenkeranordnung 5 gekoppelt, um einen in der Fahrzeugquerrichtung 15 gemessenen Querabstand 16 verändern zu können, der zwischen dem Fahrzeugaufbau 6 und einem oberen Verbindungsbereich 17 des Radträgers 2 besteht, wobei in diesem oberen Verbindungsbereich 17 die obere Querlenkeranordnung 5 gelenkig mit dem Radträger 2 verbunden ist. Durch Verändern des Querabstands 16 verändert sich die Ausrichtung der Sturzachse 11 gegenüber der Vertikalachse 10, wodurch sich der Sturzwinkel 9 verändert.
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Bei den in 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen umfasst die Sturzeinstelleinrichtung 8 eine Konsole 18, die einen oberen Kopplungsbereich 19 aufweist, über den die obere Querlenkeranordnung 5 gelenkig mit dem Fahrzeugaufbau 6 verbunden ist. Die Konsole 18 ist nun verstellbar am Fahrzeugaufbau 6 angeordnet, derart, dass eine Verstellung der Konsole 18 zu einer Verstellung des oberen Kopplungsbereichs 19 relativ zum Fahrzeugaufbau 6 in der Fahrzeugquerrichtung 15 führt.
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Bei den in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen besitzt die Sturzeinstelleinrichtung 8 zum Verstellen der Konsole 18 einen Linearantrieb 20, der beispielsweise als hydraulisches Antriebsaggregat, vorzugsweise in Form eines Kolben-Zylinder-Aggregats ausgestaltet ist. Dabei ist der Linearantrieb 20 über ein Gestänge 21 mit der Konsole 18 antriebsverbunden, so dass eine Betätigung des Linearantriebs 20 zu einer Verstellbewegung der Konsole 18 führt, die ihrerseits die gewünschte Verstellung des oberen Kopplungsbereichs 19 in der Fahrzeugquerrichtung 15 führt.
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Gemäß den 1 und 3 ist es möglich, mit einem einzigen Linearantrieb 20 beide Sturzeinstelleinrichtungen 8 der beiden Einzelradaufhängungen 1 derselben Fahrzeugachse 7 zu betätigen, um an beiden Fahrzeugseiten den Sturzwinkel synchron verstellen zu können.
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Gemäß 2 kann die Konsole 18 beispielsweise durch einen Rohrkörper 22 gebildet sein, der von einer Welle 23 koaxial durchsetzt ist, die am Fahrzeugaufbau 6 befestigt ist. Der Rohrkörper 22 ist an dieser Welle 23, um deren Längsmittelachse drehbar gelagert. Vom Rohrkörper 22 geht ein erster Hebelarm 24 aus, der mit dem Gestänge 21 gelenkig verbunden ist. Diametral gegenüberliegend gehen vom Rohrkörper 22 zwei zweite Hebelarme 25 aus, die mit der oberen Querlenkeranordnung 5 gelenkig verbunden sind, nämlich über den oberen Kopplungsbereich 19. In 2 ist die obere Querlenkeranordnung 5 als Dreieckslenker angedeutet.
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Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Konsole 18 nach Art einer Kurbelwelle ausgestaltet, die über entsprechende zentrale Lagerstellen am Aufbau 6 drehbar gelagert ist. An einer ersten Kurbel 26 der Kurbelwelle bzw. der Konsole 18 ist das Gestänge 21 angelenkt. An zwei zweiten Kurbeln 27 der Kurbelwelle bzw. der Konsole 18 ist über den oberen Kopplungsbereich 19 die obere Querlenkeranordnung 5 angelenkt, die hier wieder als Dreieckslenker ausgestaltet sein kann.
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Bei den in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen ist zum Verstellen der Konsole 18 ein Drehantrieb 28 vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um einen Elektromotor handelt. Der Drehantrieb 28 treibt dabei, vorzugsweise über ein entsprechendes Getriebe, die Konsole 18 zur Durchführung von Drehbewegungen an, die in den 5 und 6 durch Doppelpfeile angedeutet sind. Bemerkenswert ist dabei, dass die Konsole 18 dabei einen Exzenter definiert, da an der Konsole 18 der obere Kopplungsbereich 19 exzentrisch zu einer Drehachse 29 angeordnet ist, um welche die Konsole 19 mit Hilfe des Drehantriebs 28 drehverstellbar angeordnet ist. Durch Verdrehen der Konsole 18 verändert sich somit die Relativlage des oberen Kopplungsbereichs 19 bezüglich der Drehachse 29, die bezüglich des Fahrzeugaufbaus 6 ortsfest ist. Dementsprechend wird dadurch der Querabstand 16 variiert, was die gewünschte Sturzwinkeländerung herbeiführt.
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Gemäß 6 kann entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform die Konsole 18 eine Exzenterscheibe 30 bilden, die in den oberen Kopplungsbereich 19 quasi integriert ist. Hierzu ist die Exzenterscheibe 30 in einem Auge 31 eines oberen Querlenkers 32 der oberen Querlenkeranordnung 5 drehbar gelagert, wobei eine Drehachse 33 der Exzenterscheibe 30 bezüglich des oberen Querlenkers 32 exzentrisch zur Drehachse 29 angeordnet ist, um welche die Exzenterscheibe 30 bzw. die Konsole 18 mit Hilfe des Drehantriebs 28 verdrehbar ist. Angedeutet sind Wälzkörper 34, die in einem umlaufenden Radialspalt 35 angeordnet sein können, um eine Außenkontur 36 der Exzenterscheibe 30 an einer Innenkontur 37 des Lagerauges 31 abzustützen.
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In den 7 bis 10 ist eine weitere Ausführungsform zur Realisierung der Sturzeinstelleinrichtung 8 wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform besitzt die obere Querlenkeranordnung 5 einen vorderen Querlenker 38 und einen hinteren Querlenker 39. Die relativen Ortsangaben ”vorne” und ”hinten” beziehen sich dabei wieder auf die ordnungsgemäße Einbausituation, so dass ”vorne” einem Fahrzeugbug zugewandt ist, während ”hinten” einem Fahrzeugheck zugewandt ist.
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Jedenfalls sind die beiden oberen Querlenker 38, 39 über separate Lagerstellen 40 bzw. 41 am Fahrzeugaufbau 6 gelagert. Des Weiteren ist ein Längsabstand 42 der beiden Lagerstellen 40, 41 verstellbar, um so die gewünschte Sturzverstellung zu bewirken. Der Längsabstand 42 ist dabei in der Fahrzeuglängsrichtung 13 gemessen. Gemäß 8 kann die Sturzeinstelleinrichtung 8 für die beiden Lagerstellen 40, 41 einen Spindeltrieb 43 aufweisen. Der Spindeltrieb 43 umfasst dabei zwei separate Spindeln 44, 45, die jeweils mit einer der beiden Lagerstellen 40, 41 gekoppelt sind. Ferner umfasst der Spindeltrieb 43 einen gemeinsamen Drehantrieb 46 zum drehenden Antreiben der beiden Spindeln 44, 45. Die beiden Lagerstellen 40, 41 enthalten komplementär zu den Spindeln 44, 45 geformte Innengewinde, so dass eine Rotation der Spindeln 44, 45 zu einer Längsverstellung der Lagerstellen 40, 41 entlang der Spindeln 44, 45 bewirkt. Der Drehantrieb 46 ist hier zentral angeordnet, also zwischen den beiden Lagerstellen 40, 41.
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In 9 sind drei verschiedene Zustände für die oberen Querlenker 38, 39 wiedergegeben, um drei unterschiedliche Längsabstände 42 zu zeigen, die zu dementsprechend drei verschiedenen Sturzwinkeln 9 führen. Die in 8 wiedergegebene Ausgangssituation ist dabei ohne Hochkomma (') wiedergegeben, eine Situation mit vergrößertem Längsabstand ist mit einem Hochkomma (') gekennzeichnet, während eine Situation mit reduziertem Längsabstand mit zwei Hochkommas ('') gekennzeichnet ist. Ferner deuten in 9 zwei Doppelpfeile die Verstellung der Lagerstellen 40, 41 in der Fahrzeuglängsrichtung 13 an, um die unterschiedlichen Längsabstände 42, 42', 42'' zu ermöglichen. Durch Vergrößern des Längsabstands 42 reduziert sich der Querabstand 16. Der in 10 wiedergegebene Sturzwinkel 9 ergibt sich dabei durch den reduzierten Querabstand 16', der mit dem in 9 wiedergegebenen vergrößerten Längsabstand 42' korreliert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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