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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung für die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der gattungsbildenden Schrift
US 3 497 233 A ist eine vordere Fahrzeugaufhängung mit automatischer Sturzeinstellung bekannt. Es sind die unteren Aufhängungslenker an drehbar gelagerten Lenkern angebracht, wobei die Wankbewegung der Fahrzeugkarosserie auf diese Lenker übertragen wird, um den Sturz der Räder zu verändern.
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Eine Stabilisatorbaugruppe gemäß der
US 6 513 819 B1 umfasst zwei gegenüberliegende Stabilisatorelemente, die durch eine hydraulisch betätigte Verriegelung miteinander verbunden sind, um die Stabilisatorelemente effektiv zu entkoppeln. Alternativ kann die Stabilisatorbaugruppe ein integriertes Mittelteil aufweisen, das die gegenüberliegenden Stabilisatorelemente miteinander verbindet, und die Verriegelung kann betätigt werden, um die effektive Steifigkeit der Baugruppe zu verändern. Die Verriegelung umfasst ein Gehäuse mit zwei gegenüberliegenden Verriegelungselementen, die axial relativ zueinander zwischen vollständig eingerückten Positionen zur Übertragung des Drehmoments von einem Stabilisatorelement auf das andere oder teilweise ausgerückten Positionen beweglich sind, um die Stabilisatorelemente effektiv voneinander zu entkoppeln.
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In modernen Hinterradaufhängungen werden heutzutage meistens Verbundlenkerachsen oder Längslenker- bzw. Schwertlenkerachsen eingesetzt. Diese Radaufhängungsarten weisen sehr gute Betriebseigenschaften auf und eignen sich aufgrund der relativ günstigen Herstellungskosten insbesondere auch für Großserienfahrzeuge. Obwohl diese Radaufhängungen allgemein sehr gut abstimmbar sind und in einem weiten Bereich zur Erfüllung bestimmter Anforderungen ausgelegt werden können, ist bei ihnen ein Nachteil in der Begrenzung der vertikalen Position des aufbauseitigen Anlenkkörpers, zum Beispiel eines an einem Fahrzeugaufbau befestigten Lagerzapfens zur Aufnahme einer Lagerbuchse, zur aufbauseitigen Anlenkung eines Radführungslenkers, beispielsweise eines Längslenkers, der Verbundlenkerachse oder der Längs- bzw. Schwertlenkerachse zu sehen.
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Für eine gute Fahrdynamik hinsichtlich eines möglichst guten Fahrkomforts, insbesondere bei Bremsvorgängen und bei Stoßbelastungen, das heißt Einfederbewegungen, des von der Radaufhängung drehbar am Fahrzeugaufbau gelagerten Rads, ist eine möglichst hohe vertikale Position des aufbauseitigen Anlenkkörpers erwünscht. Die vertikale Position des aufbauseitigen Anlenkkörpers ist jedoch zum Beispiel durch die Sitzschale der Rücksitze im Kraftfahrzeug begrenzt. Ein hoher aufbauseitiger Anlenkpunkt, insbesondere höher als der Radmittelpunkt des von der Radaufhängung gehaltenen Rads, ermöglicht bei Einfederbewegungen des Rads ein Zurückweichen desselben entgegen die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, was einer komfortablen Fahrdynamik zugutekommt, da auf das Rad einwirkende Stöße, zum Beispiel durch Rollen gegen Querkanten, Querfugen o.Ä., weicher aufgenommen werden. Außerdem hilft ein derartiges Verhalten der Radaufhängung, die beim Abbremsen des Fahrzeugs gewöhnlich auftretende Nickbewegung des Fahrzeugaufbaus zu verringern.
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In Elektrofahrzeugen können sogenannte Radnabenmotoren verwendet werden, das heißt elektrische Motoren, die innerhalb des von der Felge umgebenen Raums des angetriebenen Rads untergebracht sind und sich an einem das Rad drehbar lagernden Radträger, der wiederum von dem Radführungslenker der Verbundlenkerachse oder Längslenker- bzw. Schwertlenkerachse gehalten wird, abstützen. Solche Motoren verursachen jedoch aufgrund der hohen vertikalen Position des aufbauseitigen Anlenkkörpers, an dem das Rad über den Radführungslenker am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, beim Beschleunigen eine unerwünschte Aufwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus. Dies rührt daher, dass die beim Beschleunigen an der Kontaktfläche zwischen dem Reifen des angetriebenen Rads und der Fahrbahnoberfläche wirkende Kraft ein Nickmoment erzeugt, das durch die durch den Radaufstandspunkt und Anlenkkörper führende Kraftkomponente nicht vollständig abgestützt wird, und dessen verbleibende Vertikalkomponente sich über die Aufbaufeder direkt auf den Aufbau auswirkt und diesen anhebt. Dieser Effekt ist umso größer, je höher die vertikale Position des Anlenkkörpers am Fahrzeugaufbau ist. Zur Verringerung der Aufwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs mittels Radnabenmotoren ist demnach eine Absenkung der vertikalen Position des Anlenkkörpers wünschenswert, was jedoch einem besseren Fahrkomfort wie vorstehend erläutert entgegensteht.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung für eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welche die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs weiter verbessert.
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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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Erfindungsgemäß umfasst eine Radaufhängung für ein Rad einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeugaufbau einen das Rad aufbaufern drehbar lagernden Radführungslenker, der aufbauseitig an einer Anbindungsstelle an einen Anlenkkörper, zum Beispiel einen Lagerzapfen zur Aufnahme einer Lagerbuchse oder eine Lagerschale zur Aufnahme eines Kugelgelenks, angebunden ist, wobei der Anlenkkörper mittels wenigstens eines Verbindungsmittels mit dem Fahrzeugaufbau verbunden und relativ zum Fahrzeugaufbau beweglich gelagert ist. Die erfindungsgemäße Beweglichkeit des Anlenkkörpers, der bei Radaufhängungen des Stands der Technik im Wesentlichen starr am Fahrzeugaufbau angebracht ist, relativ zum Fahrzeugaufbau ermöglicht eine vorteilhafte Verlagerung des durch den Anlenkkörper definierten Anlenkpunkts des Radführungslenkers, zum Beispiel eines Längslenkers einer Verbundlenkerachse oder einer Längs- bzw. Schwertlenkerachse, so dass der Fahrkomfort abhängig von der augenblicklichen Fahrsituation bzw. Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel beim Beschleunigen oder Bremsen, verbessert werden kann, da die durch die Fahrdynamik auf die erfindungsgemäße Radaufhängung wirkenden Kräfte den Anlenkkörper und somit den Anlenkpunkt des Radführungslenkers am Fahrzeugaufbau relativ zum Fahrzeugaufbau in eine gewünschte, für den Fahrkomfort optimalere Position verlagern können. Als Verbindungsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung ist allgemein ein Mittel anzusehen, das die Relativbewegung des Anlenkkörpers zum Fahrzeugaufbau zulässt bzw. ermöglicht. Es ist jedoch anzumerken, dass eine Verlagerung des Anlenkkörpers relativ zum Fahrzeugaufbau im Sinne der vorliegenden Erfindung deutlich über das Maß hinausgeht, das durch eine herkömmliche gummielastische Anbindung des Anlenkkörpers am Fahrzeugaufbau, zum Beispiel mittels Gummipuffern, bewerkstelligt werden könnte.
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Ferner ist der Radführungslenker erfindungsgemäß an der Anbindungsstelle mittels eines schaltbaren Drehgelenks an den Anlenkkörper angebunden, wobei das Drehgelenk in einer ersten Schaltstellung drehbar ist und in einer zweiten Schaltstellung drehfest ist. Das schaltbare Drehgelenk ermöglicht eine situationsabhängige Verlagerung des für die erfindungsgemäße Radaufhängung wirksamen Anlenkpunkts des Radführungslenkers und damit auch des von dem Radführungslenker aufbaufern gehaltenen Rads am Fahrzeugaufbau. In der ersten Schaltstellung, in der das Drehgelenk drehbar ist, wirkt die Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper als Drehpunkt für den Radführungslenker. In der zweiten Drehstellung, in der das Drehgelenk drehfest ist und somit der Radführungslenker und der Anlenkkörper eine drehstarre Einheit bilden, wirkt der durch die vorgegebene Bewegungsfreiheit des Anlenkkörpers gegenüber dem Fahrzeugaufbau definierte Momentanpol des Anlenkkörpers als Drehpunkt der aus dem Radführungslenker und dem Anlenkkörper gebildeten Einheit. Dementsprechend kann der für die Anlenkung des Radführungslenkers am Fahrzeugaufbau wirksame Drehpunkt abhängig von einer augenblicklichen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs umgeschaltet werden, um somit den durch die erfindungsgemäße Radaufhängung bereitgestellten Fahrkomfort in unterschiedlichen Fahrsituationen zu verbessern.
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So kann zum Beispiel der für die erfindungsgemäße Radaufhängung wirksame Anlenkpunkt des Radführungslenkers am Fahrzeugaufbau beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, insbesondere beim Beschleunigen mittels eines (elektrischen) Radnabenmotors, durch Schalten des Drehgelenks in die zweite, drehfeste Schaltstellung abgesenkt werden, wenn sich der Momentanpol des Anlenkkörpers in dieser Schaltstellung stets unterhalb der Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper befindet. In allen anderen Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs befindet sich das schaltbare Drehgelenk in der ersten, drehbaren Schaltstellung, so dass die im Vergleich zum vorstehend erwähnten Momentanpol höher liegende Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper der wirksame Drehpunkt für den Radführungslenker am Fahrzeugaufbau wird. So lässt sich auf diese Weise ein Anheben des Fahrzeugaufbaus beim Beschleunigen mittels Radnabenmotoren aufgrund des in seiner vertikalen Position abgesenkten wirksamen Drehpunkts bei drehfester Schaltstellung des Drehgelenks verringern oder sogar ganz beseitigen. In anderen Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel beim Bremsen oder bei Stoßeinwirkungen auf das durch die Radaufhängung gehaltene Rad, beispielsweise beim Rollen gegen z. B. Querkanten oder Querfugen, wird der Fahrkomfort bei drehbarer Schaltstellung des Drehgelenks aufgrund der relativ hohen vertikalen Position des wirksamen Drehpunkts des Radführungslenkers am Fahrzeugaufbau, welcher in diesem Fall der Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper entspricht, wesentlich verbessert, wie bereits zuvor erläutert wurde.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der Momentanpol des Anlenkkörpers bei seiner Bewegung relativ zum Fahrzeugaufbau nicht an der Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper. Mit anderen Worten vollführt der Anlenkkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung keine reine Rotation um die Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper. Da sich der Momentanpol somit fern von der Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper befindet, besonders bevorzugt in vertikaler Richtung unterhalb oder oberhalb der Anbindungsstelle, beschreibt der Anlenkkörper bei seiner Bewegung relativ zum Fahrzeugaufbau im Sinne der vorliegenden Erfindung vielmehr eine aus einer Translation und einer Rotation bestehende Bewegung. Da sich die Bewegung des Anlenkkörpers zu jedem Zeitpunkt als eine Rotation um den Momentanpol beschreiben lässt, kann mittels diesem im Sinne der vorliegenden Erfindung ein im Wesentlichen beliebig positionierbarer virtueller Drehpunkt des Anlenkkörpers definiert werden, der als wirksamer Drehpunkt für den am Anlenkkörper angebundenen Radführungslenker fungieren kann. Auf diese Weise lässt sich der für die erfindungsgemäße Radaufhängung wirksame Drehpunkt des Radführungslenkers (und damit auch des von dem Radführungslenker aufbaufern gehaltenen Rads) am Fahrzeugaufbau entsprechend der Position des Momentanpols derart verlagern, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Radaufhängung eine komfortablere Fahrdynamik erreichbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei als Verbindungsstreben ausgebildete Verbindungsmittel vorgesehen, die aufbauseitig jeweils gelenkig mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind, wobei der als Koppel ausgebildete Anlenkkörper die beiden Verbindungsstreben aufbaufern gelenkig miteinander verbindet. Das in diesem Fall durch die Koppel und die beiden Verbindungsstreben gebildete Viergelenk ermöglicht in einfacher Weise, den Momentanpol des Anlenkkörpers bzw. der Koppel anhand von frei wählbaren Geometrieeigenschaften des Viergelenks, zum Beispiel der Länge von Koppel und Verbindungsstreben und/oder der Positionen der Gelenkpunkte am Fahrzeugaufbau und an der Koppel, festzulegen und damit den durch die erfindungsgemäße Radaufhängung bereitgestellten Fahrkomfort für die bereits weiter oben erwähnten Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs zu verbessern. Bevorzugt werden zur Bildung der einzelnen Gelenkpunkte herkömmliche Gummi-Metall-Lager (Drehgelenke) und/oder Kugelgelenke verwendet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der aufbauseitigen Gelenkpunkte der Verbindungsstreben größer als der Abstand der aufbaufernen Gelenkpunkte zwischen der Koppel und jeder Verbindungsstrebe. Da der Momentanpol durch den Schnittpunkt der Wirkungslinien der beiden Verbindungsstreben definiert ist, lässt sich auf diese Weise erreichen, dass der Momentanpol des Anlenkkörpers bzw. der Koppel stets unterhalb der Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper bzw. der Koppel liegt und somit zum Beispiel insbesondere beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs mittels Radnabenmotoren ein Anheben des Fahrzeugaufbaus verringert, vollständig verhindert oder sogar in ein Absenken umgekehrt wird, sobald der Momentanpol des Anlenkkörpers bei der Relativbewegung des Anlenkkörpers gegenüber dem Fahrzeugaufbau der wirksame Drehpunkt für den Radführungslenker und das an diesem gelagerte Rad ist.
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Noch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass der Radführungslenker ein Längslenker ist, bevorzugt ein Längslenker einer Verbundlenkerachse oder einer Längslenker- bzw. Schwertlenkerachse, und dass das Rad mittels eines Radträgers am Radführungslenker gelagert ist, wobei sich ein Radnabenmotor, insbesondere ein elektrischer Radnabenmotor, zum Antreiben des Rads am Radträger oder am Radführungslenker abstützt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
- 1A eine Seitenansicht einer Radaufhängung für ein Rad einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik,
- 1 B eine Draufsicht auf die Radaufhängung gemäß dem Stand der Technik aus 1A,
- 2A eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung für ein Rad einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs,
- 2B eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Radaufhängung aus 2A und
- 3 eine seitliche Ausschnittsansicht der erfindungsgemäßen Radaufhängung aus 2A.
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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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Die 1A und 1B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Radaufhängung 1 gemäß dem Stand der Technik für ein Rad 2 einer Hinterachse eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Beispielhaft ist die in den 1A und 1B dargestellte Hinterachse eine Längslenker- bzw. Schwertlenkerachse des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug umfasst einen in den 1A und 1B lediglich symbolisch dargestellten Fahrzeugaufbau 3. Wie zu erkennen ist, wird das Rad 2 von einem Radführungslenker 4, in dem gezeigten Beispiel einem Längslenker, aufbaufern drehbar gelagert. Hierzu wird das Rad 2 beispielsweise über einen mit dem aufbaufernen Ende des Längslenkers verbundenen Radträger (nicht dargestellt) drehbar am Radführungslenker 4 gehalten. Ferner ist das Rad 2 in herkömmlicher Weise über ein gewöhnliches Feder-/Dämpferelement 5 am Fahrzeugaufbau abgestützt. Das Rad 2 rollt auf einer in 1A dargestellten Fahrbahnoberfläche 6 ab, wobei die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs der Pfeilrichtung F entspricht.
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Wie in 1A zu erkennen ist, ist der Radführungslenker 4 aufbauseitig an einen Anlenkkörper 7 angebunden, der zum Beispiel einen nicht näher dargestellten Lagerzapfen zur Aufnahme einer Lagerbuchse ausbildet. Die Anbindung an der Anbindungsstelle 8 erfolgt bei der dargestellten Radaufhängung 1 nach dem Stand der Technik über ein herkömmliches Drehgelenk, das aus dem Lagerzapfen des Anlenkkörpers 7 und der von diesem drehbar gehaltenen Lagerbuchse, zum Beispiel einer herkömmlichen Gummi-Metall-Buchse, gebildet ist. Wie in 1A weiter zu erkennen ist, ist der Anlenkkörper 7 starr mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbunden. Folglich ist der Anlenkkörper 7 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 im Wesentlichen unbeweglich. Bei Ein- und/oder Ausfederbewegungen des Rads 2 schwenkt der Längslenker folglich um die Anbindungsstelle 8. Die Anbindungsstelle 8 ist somit stets der Drehpunkt für den Radführungslenker 4.
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Wird das Kraftfahrzeug nun beispielsweise mittels eines innerhalb des Rads 2 untergebrachten und sich letztlich am Radführungslenker 4 abstützenden Radnabenmotors (nicht dargestellt) angetrieben, erzeugt dieser aufgrund der relativ hohen vertikalen Position des aufbauseitigen Anlenkkörpers 7, an dem das Rad 2 über den Radführungslenker 4 am Fahrzeugaufbau 3 drehbar angelenkt ist, beim Beschleunigen eine unerwünschte Aufwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus 3, da die beim Beschleunigen an der Kontaktfläche zwischen dem Rad 2 und der Fahrbahnoberfläche 6 wirkende Kraft ein Nickmoment erzeugt, das durch die durch den Radaufstandspunkt und Anlenkkörper führende Kraftkomponente nicht vollständig abgestützt wird, und dessen verbleibende Vertikalkomponente sich über die Aufbaufeder direkt auf den Aufbau auswirkt und diesen anhebt. Dieser Effekt ist umso größer, je höher die vertikale Position des Anlenkkörpers 7 am Fahrzeugaufbau 3 ist.
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Die 2A und 2B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung 9. Die Seitenansicht der 2A zeigt ferner zwei Betriebsstellungen der Radaufhängung 9, wobei die erste Betriebsstellung die in der 2A bezüglich der Fahrtrichtung F weiter vorne dargestellte Betriebsstellung (weiter links in der 2A) ist. Wie ferner zu erkennen ist, ist der Radführungslenker 4, der auch in diesem Beispiel als Längslenker einer Längslenker- bzw. Schwertlenkerachse ausgebildet ist, an der Anbindungsstelle 8 an einen Anlenkkörper 10 angebunden, der in dem dargestellten Beispiel als längliche Koppel ausgebildet ist. Der Anlenkkörper 10 ist in dem in den 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radaufhängung 9 über zwei als Verbindungsstreben 11 ausgebildete Verbindungsmittel aufbauseitig gelenkig mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbunden. Die beiden Verbindungsstreben 11 sowie die Koppel 10 bilden ein sogenanntes Viergelenk, wobei die Verbindungsstreben 11 aufbauseitig jeweils gelenkig mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbunden sind und die Koppel 10 die beiden Verbindungsstreben 11 aufbaufern gelenkig miteinander verbindet. Als Gelenkverbindungen zwischen dem Fahrzeugaufbau 3 und den Verbindungsstreben 11 sowie zwischen den Verbindungsstreben 11 und der Koppel 10 können herkömmliche Gummi-Metall-Gelenke (Drehgelenke) und/oder Kugelgelenke verwendet werden. Wie anhand der beiden dargestellten Betriebsstellungen in 2A ferner zu erkennen ist, ist der Anlenkkörper 10 der Radaufhängung 9 durch das gebildete Viergelenk relativ zum Fahrzeugaufbau 3 beweglich gelagert.
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In 2A ist zu erkennen, dass sich der Momentanpol 12, der durch den Schnittpunkt der Wirkungslinien der beiden Verbindungsstreben 11 in einer augenblicklichen Betriebsstellung definiert ist, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel stets unterhalb der Anbindungsstelle 8 befindet. Dies rührt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radaufhängung 9 insbesondere daher, dass der Abstand der aufbauseitigen Gelenkpunkte der Verbindungsstreben 11 größer ist als der Abstand der aufbaufernen Gelenkpunkte zwischen der Koppel 10 und jeder Verbindungsstrebe 11. Die Bewegung des Anlenkkörpers 10 relativ zum Fahrzeugaufbau 3 kann zu jedem Zeitpunkt als reine Drehung um den augenblicklichen Momentanpol 12 beschrieben werden.
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Bei der in den 2A und 2B dargestellten erfindungsgemäßen Radaufhängung 9 ist der Radführungslenker 4 an der Anbindungsstelle 8 ferner mittels eines schaltbaren Drehgelenks an den Anlenkkörper 10 angebunden, wobei das Drehgelenk in einer ersten Schaltstellung drehbar ist und in einer zweiten Schaltstellung drehfest ist. In der ersten Schaltstellung kann sich der Radführungslenker 4 folglich frei um die Anbindungsstelle 8 drehen. In der zweiten Schaltstellung kann sich die dann gebildete drehstarre Einheit aus Radführungslenker 4 und Anlenkkörper 10 nur um den Momentanpol 12, der hierin auch als virtueller Drehpunkt des Anlenkkörpers 10 bezeichnet wird, drehen. Folglich ist es möglich, zwischen einem in vertikaler Richtung relativ hohen Drehpunkt um die Anbindungsstelle 8 und einem in vertikaler Richtung relativ niedrigen Drehpunkt 12 (Momentanpol) situationsabhängig zu wechseln, um die Fahrdynamik der Radaufhängung 9 abhängig von der augenblicklichen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen und somit zu verbessern.
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Insbesondere wird die zweite, drehfeste Schaltstellung des Drehgelenks bei dem in den 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiel bevorzugt dann verwendet, wenn das Kraftfahrzeug mittels eines das Rad 2 antreibenden elektrischen Radnabenmotors (nicht dargestellt) beschleunigt wird, da dann der tief liegende virtuelle Drehpunkt 12 (Momentanpol) der wirksame Drehpunkt für die drehstarre Anordnung aus dem Radführungslenker 4 und dem Anlenkkörper 10 ist. Auf diese Weise wird ein Anheben des Fahrzeugaufbaus 3 beim Beschleunigen mittels des Radnabenmotors, wie es bei der Radaufhängung 1 nach dem Stand der Technik der Fall ist, verringert, gänzlich verhindert oder sogar in ein Absenken umkehrt. In allen anderen Fällen außer der Beschleunigungsphase durch den Radnabenmotor, zum Beispiel beim Bremsen oder bei einer nicht beschleunigten Fahrt des Kraftfahrzeugs, wird das Drehgelenk in der ersten Schaltposition betrieben, in der es drehbar ist. Somit ist der wirksame Drehpunkt für diese Betriebsstellung die in vertikaler Richtung relativ hoch positionierte Anbindungsstelle 8 des Radführungslenkers 4 am Anlenkkörper 10. Ein solcher Zustand ist in der zweiten in 2A dargestellten Betriebsstellung der Radaufhängung 9 (weiter rechts liegende Darstellung) gezeigt.
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Folglich kann sowohl bei der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs mittels eines Radnabenmotors durch Schalten des Drehgelenks in die zweite, drehfeste Schaltstellung die Fahrdynamik verbessert werden, indem das Anheben des Fahrzeugaufbaus gänzlich verhindert oder zumindest abgemildert wird, als auch durch Schalten des Drehgelenks in die erste, drehbare Schaltstellung in allen anderen Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs, in denen ein hoher Drehpunkt um die Anbindungsstelle 8 der wirksame Drehpunkt für den Radführungslenker 4 am Anlenkkörper 10 ist und die Fahrdynamik verbessert, indem sich das Rad 2 bei Stoßeinwirkungen und beim Bremsen entgegen die Fahrtrichtung F bewegen kann, wie aus der zweiten Betriebsstellung in 2A ersichtlich ist, die den Zustand des Kraftfahrzeugs beim Bremsen darstellt. Die in 2A dargestellte Bewegung des durch die Verbindungsstreben 11 am Fahrzeugaufbau 3 gelenkig aufgehängten Anlenkkörpers 10 beim Bremsen entgegen die Fahrtrichtung F unterstützt dieses Verhalten zusätzlich.
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3 zeigt eine seitliche Ausschnittsansicht der erfindungsgemäßen Radaufhängung 9 aus 2A. In dieser ist eine Momentanpolkurve 13 eingezeichnet, welche die Lagen des Momentanpols 12 abhängig von der Bewegung des Anlenkkörpers 10 darstellt. Es ist in 3 deutlich zu erkennen, dass der Momentanpol 12 für den dargestellten Bewegungsablauf des Anlenkkörpers 10 zwar seine vertikale Position verändert, jedoch stets unterhalb der Anbindungsstelle 8 des Radführungslenkers 4 am Anlenkkörper 10 bleibt.
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Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Radaufhängung ist nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen. So ist die Anbindung des Radführungslenkers am Anlenkkörper in einer besonders einfachen Ausgestaltung ebenso mittels einer drehfesten, einstückigen Verbindung zwischen dem Radführungslenker und dem Anlenkkörper möglich. Zwar entfallen bei dieser Ausgestaltung die Vorteile der Radaufhängung bei bestimmten Fahrsituationen wie Bremsen und Stoßeinwirkungen auf das von der Radaufhängung gehaltene Rad, jedoch wird das Anheben des Fahrzeugaufbaus beim Beschleunigen mittels eines das Rad antreibenden Radnabenmotors in jedem Fall verringert, vollständig verhindert oder sogar in ein Absenken umgekehrt. Ferner ist die Geometrie des in den Figuren gezeigten Viergelenks selbstverständlich nicht auf dargestellte Geometrie beschränkt. Vielmehr lässt sich durch die wählbare Länge des Anlenkkörpers bzw. der Koppel sowie der Verbindungsmittel bzw. Verbindungsstreben und/oder durch die Position der einzelnen Gelenkpunkte am Fahrzeugaufbau und an der Koppel die Lage des Momentanpols gezielt festlegen. Es ist beispielsweise denkbar, den Momentanpol durch geeignete Wahl der Geometrieeigenschaften des Viergelenks stets oberhalb der Anbindungsstelle des Radführungslenkers am Anlenkkörper festzulegen, um auf diese Weise die hierin erwähnten positiven Fahrdynamikeigenschaften der Radaufhängung bei einem relativ hohen virtuellen Anlenkpunkt des Radführungslenkers am Fahrzeugaufbau weiter zu verstärken. Hierzu könnte beispielsweise der Abstand der aufbauseitigen Gelenkpunkte der Verbindungsstreben kleiner gewählt werden als der Abstand der Gelenkpunkte zwischen der Koppel und jeder Verbindungsstrebe. Darüber hinaus ist es sogar denkbar, die beiden Verbindungsstreben des in den Figuren beschriebenen Viergelenks zu einer Einheit, das heißt zu einem Verbindungsmittel, zusammenzufassen, sofern dieses in sich flexibel ist. Bevorzugt würde ein solches Verbindungsmittel, das in der Lage ist, die Beweglichkeit des Anlenkkörpers relativ zum Fahrzeugaufbau im Sinne der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, aus einem Kompositmaterial gefertigt werden.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Radaufhängung zur drehbaren Lagerung eines Rads an einer Verbundlenkerachse oder Längslenker- bzw. Schwertlenkerachse eines Kraftfahrzeugs verwendet, wobei das Rad mittels eines elektrischen Radnabenmotors angetrieben wird.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Radaufhängung gemäß Stand der Technik
- 2
- Rad
- 3
- Fahrzeugaufbau
- 4
- Radführungslenker, Längslenker
- 5
- Feder-/Dämpferelement
- 6
- Fahrbahnoberfläche
- 7
- Anlenkkörper
- 8
- Anbindungsstelle
- 9
- Radaufhängung gemäß der Erfindung
- 10
- Anlenkkörper, Koppel
- 11
- Verbindungsstrebe
- 12
- Momentanpol
- 13
- Momentanpolkurve
- F
- Vorwärtsfahrtrichtung
