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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Kraftfahrzeuge neigen im Straßenverkehr zum Wanken um ihre Wank- bzw. Längsachse, zum Nicken um ihre Querachse und zum Gieren um ihre Hochachse. Die Wank- und Nickbewegungen sind in der Regel nicht gewollt und haben ihre Ursache in von außen auf das Kraftfahrzeug wirkenden Belastungen. Solche Belastungen treten beispielsweise in Kurven, bei Fahrbahnunebenheiten, im unebenen Gelände oder bei einer seitlichen Windlast sowie beim Bremsen und Beschleunigen auf.
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Zur Vermeidung oder Verminderung von Wankbewegungen ist es grundsätzlich bekannt, jeder Achse eines Kraftfahrzeugs einen nach dem Drehstabprinzip arbeitenden Stabilisator zuzuordnen. Dieser Stabilisator besteht im Wesentlichen aus einem quer zur Fahrtrichtung angeordneten Torsionsstab und zwei sich zu beiden Seiten des Torsionsstabs anschließenden Hebelarmen, die etwa in Fahrtrichtung verlaufen. Die freien Enden der beiden Hebelarme sind jeweils an einer Radaufhängung gelenkig angebunden. Der Durchmesser, die gesamte Länge und die Eigenschaften des Materials bestimmen den Verdrehwinkel und die Federrate des Stabilisators. Im Bereich des Torsionsstabs ist der Stabilisator über zwei lose Lager mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, die eine im Torsionsbereich des Stabilisators liegende Verdrehung des Stabilisators gegenüber dem Fahrzeugaufbau ermöglichen.
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Bei einer unterschiedlichen oder gar gegensätzlich gerichteten vertikalen Belastung der beiden Räder einer Achse verändert sich die Lage der beiden Hebelarme zueinander. Aus der dadurch entstehenden Verdrehung des Stabilisators entwickeln sich Torsionskräfte, die den Bewegungen der beiden Räder einer Achse entgegenwirken. Dadurch werden wankende Bewegungen des Fahrzeugaufbaus vermieden oder zumindest abgeschwächt. Die um die Querachse des Kraftfahrzeugs drehende Nickbewegung, das heißt die gleichgerichtete Belastung der beiden Räder derselben Fahrzeugachse, vermag der Stabilisator jedoch nicht zu vermeiden oder abzuschwächen. Diese Aufgabe erfüllen bekanntermaßen die an dem Fahrzeug separat zu dem Stabilisator vorgesehenen Federeinrichtungen der Radaufhängung, beispielsweise Schrauben-, Torsions- oder Luftfedern.
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Aus der
DE 28 25 176 A1 ist beispielsweise eine Einzelradaufhängung für Fahrzeuge mit einer Torsionsfederung bekannt, bei der die Räder zur Drehung von dem Ende eines Achslagerarms getragen werden, deren Nabe zur Drehung am Ende eines Querträgers angebracht ist. Der Querträger ist fest am Unterbau des Fahrzeugs angebracht. Ferner sind zwei Torsionsstäbe vorgesehen, von denen jeder zwischen einem der Arme und einem fest am Unterbau angebrachten Bauteil montiert ist. Jeder Torsionsstab erstreckt sich parallel zur Nabenachse und außerhalb von dieser und ist bezüglich der Drehung unbeweglich durch eines seiner Enden an dem entsprechenden Arm und durch sein anderes Ende an dem Bauteil befestigt, das nahe bei dem anderen Arm liegt.
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Die
DE 699 11 079 T2 offenbart ferner eine Vorrichtung zur Fahrzeugrolldämpfung. Die Vorrichtung umfaßt einen Torsionsstab, der an dem Fahrzeugaufbau drehbar gelagert ist und über Hebelarme mit zwei Rädern auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs verbunden ist, so dass ein Rollen des Fahrzeugs, das heißt eine Bewegung der beiden Räder in relativ zum Fahrzeugaufbau entgegengesetzte vertikale Richtung ein Verwinden des Torsionsstabs bewirkt. Ein hydraulischer Drehrolldämpfer ist rund um den Torsionsstab angebracht und durch entsprechende Rohre, die koaxial mit dem Torsionsstab verlaufen und diesen umgeben, mit den Hebelarmen verbunden.
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Aus der
DE 102 05 932 A1 ist ein Querstabilisator für ein Kraftfahrzeug bekannt, der einen an einem Fahrzeugaufbau drehbar befestigten und mit zwei gegenüberliegenden Radaufhängungen derselben Achse des Fahrzeugs verbundenen, ungeteilten Torsionsstab umfaßt. Der Torsionsstab weist einen Torsionsbereich zur elastischen Kopplung von Federungsbewegungen der gegenüberliegenden Radaufhängungen auf, wobei der Querstabilisator ferner ein den ungeteilten Torsionsstab in einem Teilbereich seines Torsionsbereichs umgebendes Torsionsrohr aufweist, dessen erstes Ende drehfest mit dem ungeteilten Torsionsstab verbunden ist und dessen zweites Ende mittels einer Kupplungsanordnung selektiv drehfest mit dem ungeteilten Torsionsstab verbindbar ist, so dass die Torsionssteifigkeit des Querstabilisators veränderbar ist.
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Aus der
DE 10 10 332 A ist eine Drehstabfederung bekannt, bei der der Drehstab aus mindestens zwei konzentrisch ineinander liegenden Rohren besteht. Die konzentrisch ineinander liegenden Rohre sind in der Mitte ihrer Länge starr miteinander verbunden. An die freien Enden jedes der beiden Rohre greifen Hebelarme an, die nebeneinanderliegend sind. Die an die Rohre angreifenden Hebelarme sind entweder um gleichachsige Zapfen schwenkbar oder stützen sich gegen Widerlager ab.
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Die
US 3 071 366 A beschreibt ein Federungssystem für Fahrzeuge, welches aus ineinander liegenden Rohrelementen besteht, die in einem Mittelabschnitt miteinander verbunden sind. An die freien Enden des inneren Rohrelements sind Hebelarme angelegt, die über Schraubverbindungen, wobei Schrauben in Bohrungen an den freien Enden des inneren Rohrelements greifen, mit dem Rohrelement verbunden sind.
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Aus der
FR 2 608 518 A1 ist ein Federungssystem für ein Schienenfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug bekannt, welches aus ineinander liegenden konzentrischen Elementen besteht, die in einem Mittelabschnitt ihrer Längserstreckung miteinander verbunden sind. An den freien Enden des äußeren konzentrischen Elements sind beidseitig Hebelarme gelagert, die mit der Radaufhängung des Fahrzeuges verbunden sind.
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Schließlich ist aus der
DE 368 790 A eine Abfederung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der Achsentraghebel mit quer am Wagenrahmen gelagerten, rohrförmigen Torsionsfedern fest verbunden sind. Dabei wirken die Torsionsfedern mit einer oder mehreren die Achsentraghebel starr miteinander verbindenden Stangen zusammen, wobei die Stangen innerhalb der rohrförmigen Torsionsfeder angeordnet sein können. Die Achsentraghebel sind jeweils an den freien Enden der rohrförmigen Torsionsfedern angelegt und mittels eines Verbindungselements mit den Torsionsfedern fest verbunden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, zur weiteren Kosten- und Gewichtseinsparung eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, anzugeben, die in einem einzigen Bauteil sowohl die Funktion herkömmlicher Stabilisatoren zur Vermeidung bzw. Abschwächung von Wankbewegungen eines Fahrzeugaufbaus als auch die Funktion herkömmlicher Federeinrichtungen zur Vermeidung bzw. Abschwächung von Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus vereint.
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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 der einzigen Figur zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfaßt eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, zwei Radträger zur drehbaren Lagerung jeweils wenigstens eines Rads des Fahrzeugs und einen Stabilisator, der einen ungeteilten Torsionsstab mit beiderseits abgewinkelten Hebelarmen aufweist, deren freie Enden jeweils Mittel zur gelenkigen Verbindung mit der Radaufhängung des Fahrzeugs aufweisen und insbesondere über entsprechende Verbindungsgelenke mit je einem der Radträger verbunden sind. Der Stabilisator weist ferner ein koaxial zum Torsionsstab angeordnetes Torsionsrohr auf, das in einem bezüglich seiner Längserstreckung mittig angeordneten Verbindungsabschnitt drehfest, insbesondere drehmomentübertragend, mit dem Torsionsstab verbunden ist. An den freien Enden des Torsionsrohrs sind jeweils Lagerstellen zur drehfesten Verbindung mit einem Fahrzeugaufbau bzw. einem mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Hilfsrahmen vorgesehen. Sowohl der Torsionsstab als auch das Torsionsrohr sind derart ausgebildet, dass sie insbesondere Torsionskräfte aufnehmen können. Daneben weisen die in diesem Sinne eingesetzten Torsionselemente eine ausreichende Biegesteifigkeit auf.
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Die an den freien Enden der Hebelarme vorgesehenen Mittel zur gelenkigen Verbindung mit der Radaufhängung sind zum Beispiel Aufnahmen zur Lagerung entsprechender Dreh- bzw. Kugelgelenke. Die Radaufhängung umfaßt neben dem bereits erwähnten Radträger auch weitere, der Radaufhängung zuzuordnende, gegenüber dem Fahrzeugaufbau bewegliche Radaufhängungsteile, insbesondere zum Beispiel Radführungslenker wie Längs-, Schräg- und Querlenker und dergleichen. Die Lagerstellen der freien Enden des Torsionsrohrs sind derart ausgebildet, dass sie wenigstens zur Übertragung von Drehmomenten zwischen dem Torsionsrohr und dem Fahrzeugaufbau bzw. dem Hilfsrahmen geeignet sind.
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Die erfindungsgemäße Radaufhängung ist damit in der Lage, zwei gegenüberliegende, an der Radaufhängung angebundene Räder derselben Fahrzeugachse im Wesentlichen über die Hebelarme und den Torsionsstab miteinander in der Weise zu verbinden, dass gegensätzlich gerichtete vertikale Bewegungen der an der Radaufhängung angebundenen Räder derselben Fahrzeugachse aufgrund der Torsionskräfte, die durch die elastische Verdrehung des Torsionsstabs über diesen wirken, abgeschwächt bzw. vermieden werden. Dadurch werden wankende Bewegungen des Fahrzeugaufbaus um die Wank- bzw. Längsachse vermieden oder zumindest abgeschwächt. Gleichzeitig ermöglicht erfindungsgemäße Radaufhängung jedoch ebenso, die zwei gegenüberliegenden Räder derselben Fahrzeugachse im Wesentlichen über die Hebelarme und das mit dem Torsionsstab drehfest verbundene Torsionsrohr drehfest an dem Fahrzeugaufbau bzw. dem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen in der Weise zu lagern, dass gleichgerichtete vertikale Bewegungen der an der Radaufhängung angebundenen Räder derselben Fahrzeugachse im Wesentlichen aufgrund von Torsionskräften, die durch eine elastische Verdrehung des Torsionsrohrs über dieses wirken, abgeschwächt bzw. vermieden werden. Dadurch werden nickende Bewegungen des Fahrzeugaufbaus um die Querachse sowie Hubbewegungen des Fahrzeugaufbaus vermieden oder zumindest abgeschwächt. Je nach Ausgestaltung der Hebelarme, zum Beispiel Material, Durchmesser und Länge, können in vorteilhafter Weise zusätzlich zu den Torsionskräften des Torsionsstabs bzw. Torsionsrohrs ferner infolge einer elastischen Biegung der Hebelarme über diese wirkende Biegekräfte an der Abschwächung der Wank-, Nick- und Hubbewegungen des Fahrzeugaufbaus mitwirken.
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Die erfindungsgemäße Radaufhängung vereint somit in besonders raumsparender und gewichtsreduzierender Weise sowohl die Funktion herkömmlicher Stabilisatoren zur Vermeidung bzw. Abschwächung von Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus als auch die Funktion herkömmlicher Federeinrichtungen zur Vermeidung bzw. Abschwächung von Nick- und Hubbewegungen des Fahrzeugaufbaus. Folglich kann auf das Vorsehen zusätzlicher Federeinrichtungen, wie zum Beispiel Schrauben- oder Luftfedern, an der Radaufhängung verzichtet werden.
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Der Durchmesser, die gesamte Länge und die Eigenschaften des Materials sowohl des Torsionsstabs als auch des Torsionsrohrs bestimmen den jeweiligen Verdrehwinkel und die Federrate des Torsionsstabs bzw. des Torsionsrohrs.
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Dementsprechend sehen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung vor, dass das Torsionsrohr koaxial beabstandet zum Torsionsstab angeordnet ist, dass das Torsionsrohr eine Länge aufweist, die im Wesentlichen der Länge des Torsionsstabs entspricht und dass der Verbindungsabschnitt zwischen dem Torsionsstab und dem Torsionsrohr eine axiale Länge aufweist, die wesentlich kleiner ist als die Länge des Torsionsstabs. Bevorzugt beträgt die axiale Länge des Verbindungsabschnitts weniger als etwa 50 % der Länge des Torsionsrohrs.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung mit einem Stabilisator gemäß der Erfindung.
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In 1 ist eine schematische Ansicht eines Stabilisators 1 an einer erfindungsgemäßen Radaufhängung eines nicht näher gezeigten Fahrzeugs dargestellt. Insbesondere stellt die 1 zwei gegenüberliegende Radaufhängungen derselben Achse des Fahrzeugs dar. Der Stabilisator 1 umfaßt einen ungeteilten Torsionsstab 2 und beiderseits abgewinkelte Hebelarme 3, deren freie Enden jeweils Mittel zur gelenkigen Verbindung mit der Radaufhängung des Fahrzeugs aufweisen. Wie in 1 zu erkennen ist, sind die freien Enden der Hebelarme 3 über entsprechende Verbindungsgelenke 4 gelenkig mit je einem Radträger 5 der Fahrzeugradaufhängung verbunden. An dem jeweiligen Radträger 5 der beiden gegenüberliegenden Seiten derselben Fahrzeugachse ist in an sich bekannter Weise jeweils ein Rad 6 drehbar gelagert. Der Radträger 5 ist ferner über Radführungslenker 7, zum Beispiel Längs-, Schräg- und/oder Querlenker, beweglich an einem Fahrzeugaufbau 8, zum Beispiel an einem Querträger, bzw. einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen angelenkt. Hierzu weisen die Radführungslenker 7 üblicherweise innere und äußere Verbindungsgelenke 9 bzw. 10 auf. Wie in 1 zu erkennen ist, stellen die äußeren Verbindungsgelenke 10 eine gelenkige Verbindung zwischen dem Radführungslenker 7 und dem Radträger 5 her und die inneren Verbindungsgelenke 9 stellen eine gelenkige Verbindung des Radführungslenkers 7 mit dem Fahrzeugaufbau 8 her. Die spezifische Anordnung, Anzahl und Ausführung der Radführungslenker 7 zur beweglichen Anbindung des Radträgers 5 an den Fahrzeugaufbau 8 kann beliebig gewählt werden.
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Der 1 kann ferner entnommen werden, dass koaxial zum Torsionsstab 2 ein Torsionsrohr 11 angeordnet ist, das in einem bezüglich seiner Längserstreckung mittig angeordneten Verbindungsabschnitt 12 drehfest, das heißt insbesondere drehmomentübertragend, mit dem Torsionsstab 2 verbunden ist. An den freien Enden des Torsionsrohrs 11 sind jeweils Lagerstellen 13 zur drehfesten, insbesondere drehmomentübertragenden, Verbindung mit dem Fahrzeugaufbau 8 vorgesehen. Die drehfesten, drehmomentübertragenden Verbindungen können in jeder geeigneten Weise ausgeführt sein, sofern sie in der Lage sind, wenigstens Drehmomente zwischen den zu verbindenden Elementen zu übertragen.
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Bei einer gleichgerichteten vertikalen Bewegung der Räder 6 relativ zum Fahrzeugaufbau 8 wird in erster Linie das Torsionsrohr 11 elastisch verdreht. Die hierbei im Torsionsrohr 11 entstehenden Torsionskräfte wirken der gleichgerichteten vertikalen Bewegung der Räder 6 entgegen und stellen somit eine Federkraft bereit, die die Hubbewegungen des Fahrzeugaufbaus sowie die Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus 8 um die Querachse wenigstens abschwächen. Bei einer gegensätzlich gerichteten, vertikalen Bewegung der Räder 6 relativ zum Fahrzeugaufbau 8 wird in erster Linie der Torsionsstab 2 elastisch verdreht. Die hierbei im Torsionsstab 2 entstehenden Torsionskräfte wirken der gegensätzlich gerichteten vertikalen Bewegung der Räder 6 entgegen und stellen somit eine Federkraft bereit, die die Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus 8 um die Wank- bzw. Längsachse wenigstens abschwächen. Bei dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel biegen sich zusätzlich zur elastischen Verdrehung des Torsionsstabs 2 bzw. des Torsionsrohrs 11 ebenfalls die Hebelarme 3 bei den vorgenannten Belastungen der Räder 6 elastisch, wodurch auch sie eine entsprechende Biege- bzw. Federkraft bereitstellen, die den vorgenannten Bewegungen der Räder 6 entgegenwirkt.
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Um im Wesentlichen den Verdrehwinkel und die Federrate des Stabilisators 1 sowohl bei der gleichgerichteten Bewegung der Räder 6 als auch bei der gegensätzlich gerichteten Bewegung der Räder 6 festzulegen, ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel das Torsionsrohr 11 mit einem größeren Durchmesser versehen als der Torsionsstab 2 und dieses somit koaxial beabstandet zum Torsionsstab 2 angeordnet. Ferner weist das Torsionsrohr 11 im Wesentlichen dieselbe Länge auf wie der Torsionsstab 2, wobei der Verbindungsabschnitt 12 eine axiale Länge aufweist, die wesentlich kleiner ist als die Länge des Torsionsstabs 2, bevorzugt deutlich kleiner als etwa 50 % der Länge des Torsionsstabs 2.
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Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Radaufhängung ist nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Radaufhängung in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, zur federnden Abstützung gegenüberliegender Fahrzeugräder einer selben Fahrzeugachse gegenüber einem Fahrzeugaufbau bzw. einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stabilisator
- 2
- Torsionsstab
- 3
- Hebelarme
- 4
- Verbindungsgelenk
- 5
- Radträger
- 6
- Rad
- 7
- Radführungslenker
- 8
- Fahrzeugaufbau
- 9
- Inneres Verbindungsgelenk von 7
- 10
- Äußeres Verbindungsgelenk von 7
- 11
- Torsionsrohr
- 12
- Verbindungsabschnitt
- 13
- Lagerstellen
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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 2825176 A1 [0005]
- DE 69911079 T2 [0006]
- DE 10205932 A1 [0007]
- DE 1010332 A [0008]
- US 3071366 A [0009]
- FR 2608518 A1 [0010]
- DE 368790 A [0011]
