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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Radaufhängungen folgen häufig dem Doppelquerlenker-Prinzip. Eine Doppelquerlenker-Radaufhängung umfasst gewöhnlich einen oberen und einen unteren Dreipunktquerlenker, eine Feder, einen Dämpfer, einen Radträger, einen Stabilisator und gegebenenfalls eine Lenksystem. Dabei ist die Lenkachse durch die beiden Anbindungspunkte der beiden Querlenker an den Radträger definiert.
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Durch Auflösen mindestens eines Dreipunktlenkers, d.h. Ersetzen des Dreipunktlenkers durch zwei Zweipunktlenker, erhält man eine Radaufhängung nach dem Mehrlenker-Prinzip. Der virtuelle Schnittpunkt der zwei Zweipunktlenker definiert dabei die Lenkachse.
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Eine Mehrlenker-Radaufhängung bietet große Freiheiten in der Auslegung, da die Lenkachse virtuell gebildet wird. Diese kann beispielsweise weit im Rad liegen, ohne dass es zu Kollisionen des Querlenkers mit der Bremsanlage kommt. Der großen Auslegungsfreiheit stehen aber erhöhte Kosten gegenüber. Vor allem die Gelenke, von denen pro Zweipunktlenker zwei Stück benötigt werden, sind Kostentreiber.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung so auszugestalten, dass die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Radaufhängung trotz Verwendung mindestens zweier Zweipunktlenker möglichst kostengünstig realisierbar sein.
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Diese Aufgabe wird gelöst, durch eine Radaufhängung nach einem der unabhängigen Ansprüche.
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Unter einer Radaufhängung ist allgemein eine Vorrichtung zur Anbindung eines Radträgers an einen Rahmen und/oder eine Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zu verstehen. Bevorzugt erfolgt diese Anbindung federnd, d.h. dass eine translatorische Bewegung des Radträgers gegenüber dem Rahmen und/oder der Karosserie möglich ist. Eine translatorische Bewegung des Radträgers gegenüber dem Rahmen und/oder der Karosserie, bei der sich der Radträger relativ zu der Karosserie nach oben bewegt, wird im Folgenden Einfedern des Radträgers genannt; eine translatorische Bewegung des Radträgers gegenüber dem Rahmen und/oder der Karosserie, bei der sich der Radträger relativ zu der Karosserie nach oben unten, Ausfedern.
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Unter dem Rahmen ist eine Struktur zu verstehen, die einerseits die Karosserie trägt und andererseits zur Aufnahme der Radaufhängung ausgestaltet ist. Bei einer selbstragenden Karosserie gibt es keinen separaten Rahmen. Stattdessen ist der Rahmen in die Karosserie integriert. Die Karosserie und der Rahmen sind also einstückig ausgestaltet. Eine selbsttragende Karosserie kann mit einem Fahrschemel versehen sein. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Form eines Rahmens, welche der Aufnahme der Radaufhängung dient. Eine Komponente der Radaufhängung kann dann prinzipiell entweder an dem Rahmen oder an der Karosserie, aber auch an dem Rahmen und der Karosserie fixiert sein.
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Mit Radträger wird ein Bauteil bezeichnet, welches der Aufnahme eines Radlagers dient. In dem Radlager wiederum ist ein Rad um genau eine Drehachse drehbar gelagert.
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Eine erfindungsgemäße Radaufhängung weist mindestens eine erste Blattfeder auf. Bei der Blattfeder kann es sich insbesondere um einen Biegebalken handeln. Im Folgenden wird unter einer Blattfeder eine Blattfeder gemäß Heißing/Ersoy „Fahrwerkhandbuch" 2007, S. 227 ff., verstanden.
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Den unabhängigen Ansprüchen liegt die Idee zugrunde, mindestens zwei Zweipunktlenker und eine herkömmliche Feder durch eine Blattfeder zu ersetzen. Dies verringert die Zahl der einzelnen Komponenten der Radaufhängung und reduziert damit die Kosten.
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Ein erstes Ende und ein zweites Ende der ersten Blattfeder sind entweder an dem Radträger fixiert oder an dem Rahmen und/oder der Karosserie. Im ersten Fall, d.h. bei einer Fixierung des ersten Endes und des zweiten Endes der ersten Blattfeder an dem Radträger ist ein erster Bereich der ersten Blattfeder an dem Rahmen und/oder der Karosserie fixiert.
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Die Fixierung kann derart erfolgen, dass in dem ersten Bereich keinerlei Relativbewegung zwischen der ersten Blattfeder und dem Rahmen und/oder der Karosserie bzw. dem Radträger möglich ist. Alternativ kann der erste Bereich sich zwischen zwei Punkten erstrecken, in denen die erste Blattfeder gegenüber dem Rahmen und/oder der Karosserie bzw. dem Radträger translatorisch fest ist, in denen also keine translatorische Bewegung der ersten Blattfeder relativ zu dem Rahmen und/oder der Karosserie bzw. dem Radträger möglich ist. Zwischen den beiden Punkten kann die erste Blattfeder sich dabei relativ zu dem Rahmen und/oder der Karosserie bzw. dem Radträger infolge einer Biegung der ersten Blattfeder bewegen. Die Biegung der ersten Blattfeder überträgt sich also auf den ersten Bereich, wobei es in den beiden Punkten zu einer Verdrehung der ersten Blattfeder gegenüber dem Rahmen und/oder der Karosserie bzw. dem Radträger kommt, nicht aber zu einer translatorischen Verschiebung.
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Neben dem oben genannten ersten Bereich weist die erste Blattfeder einen zweiten Bereich, der sich zwischen dem ersten Bereich und dem ersten Ende der Blattfeder erstreckt, und einen dritten Bereich, der sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Ende der ersten Blattfeder erstreckt, auf. Der zweite Bereich befindet sich also zwischen dem ersten Bereich und dem ersten Ende der ersten Blattfeder; der dritte Bereich befindet sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Ende der ersten Blattfeder. Insbesondere können der zweite Bereich und der dritte Bereich so ausgebildet sein, dass der zweite Bereich an den ersten Bereich und das erste Ende angrenzt und der dritte Bereich an den ersten Bereich mit das zweite Ende.
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Das erste Ende und das zweite Ende begrenzen die erste Querblattfeder in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung. Die erste Querblattfeder erstreckt sich also in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende.
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Der zweite Bereich ist als ein erster Zweipunktlenker, der dritte Bereich als ein zweiter Zweipunktlenker ausgebildet.
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Unter einem Zweipunktlenker, auch Stablenker genannt, ist eine Komponente der Radaufhängung zu verstehen, die den Radträger mit dem Rahmen und/oder der Karosserie sowie dem Radträger verbindet und dabei genau einen Freiheitsgrad des Radträgers einschränkt.
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Da die erste Blattfeder zwei Zweipunktlenker ausbildet, handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Radaufhängung um einen Mehrlenkeraufhängung, d.h. eine Radaufhängung einer Mehrlenkerachse.
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Die erste Blattfeder bildet sowohl den ersten Zweipunktlenker, als auch den zweiten Zweipunktlenker. Folglich sind der erste Zweipunktlenker und der zweite Zweipunktlenker einstückig miteinander verbunden.
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Die erste Blattfeder ist derart angeordnet, dass sie beim Einfedern des Radträgers gespannt wird. Die Spannung der Blattfeder erhöht sich also beim Einfedern. Damit erfüllt die erste Blattfeder nicht nur die Funktion zweier Zweipunktlenker, sondern auch die Funktion einer herkömmlichen Feder. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Teile und damit die Kosten weiter.
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Die Spannung der ersten Blattfeder beim Einfedern des Radträgers erfolgt vorzugsweise durch Biegen der ersten Blattfeder. Dies lässt sich durch eine C-förmige Ausgestaltung der ersten Blattfeder erreichen. Dabei schließen der erste Bereich und der zweite Bereich einen ersten Winkel ein. Einen zweiten Winkel schließen der zweite Bereich und der dritte Bereich ein. Beim Einfedern des Radträgers vergrößert sich der Betrag des ersten Winkels, während sich der Betrag des zweiten Winkels verkleinert.
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Bei dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel handelt es sich jeweils um einen Winkel von weniger als 180°. Weiterhin sind der erste Winkel und der zweite Winkel bevorzugt gleich orientiert. Der zweite Bereich ist also um den Betrag des ersten Winkels gegenüber dem ersten Bereich in die gleiche Richtung verdreht, wie der dritte Bereich gegenüber dem zweiten Bereich um den Betrag des zweiten Winkels.
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Federt der Radträger nach dem Einfedern aus, wird die erste Blattfeder entspannt, d.h. die Spannung der Blattfeder verringert sich.
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Der erste Bereich und/oder der dritte Bereich bilden vorzugsweise einen Querlenker aus. Ein Querlenker verläuft gewöhnlich quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, mindestens aber teilweise quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, d.h. in einem von 0 verschiedenen Winkel zu einer vertikalen, sich in Fahrtrichtung erstreckenden Ebene. Ein Querlenker dient dazu, den Radträger quer zur Fahrtrichtung abzustützen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Radaufhängung neben der ersten Blattfeder eine zweite Blattfeder auf. Die zweite Blattfeder weist die oben beschriebenen Merkmale der ersten Blattfeder auf. Insbesondere sind ein erstes Ende und ein zweites Ende der zweiten Blattfeder an dem Rahmen und/oder der Karosserie bzw. dem Radträger befestigt. Im ersten Fall, d.h. wenn das erste Ende und das zweite Ende der zweiten Blattfeder an dem Rahmen und/oder der Karosserie fixiert sind, ist ein erster Bereich der zweiten Blattfeder an dem Radträger fixiert. Der erste Bereich ist hingegen an dem Rahmen und/oder der Karosserie fixiert, wenn das erste Ende und das zweite Ende der zweiten Blattfeder an dem Radträger fixiert sind. Analog zu der ersten Blattfeder bildet ein zweiter, sich zwischen dem ersten Bereich und dem ersten Ende erstreckende Bereich der zweiten Blattfeder einen dritten Zweipunktlenker aus. Ein dritter, sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Ende erstreckender Bereich der zweiten Blattfeder bildet einen vierten Zweipunktlenker aus. Die zweite Blattfeder ist derart angeordnet, dass sie beim Einfedern des Radträgers gespannt wird.
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Durch die einstückige Ausbildung des dritten Zweipunktlenkers und des vierten Zweipunktlenkers als zweite Blattfeder lassen sich die für die Radaufhängung benötigten Komponenten weitergehend reduzieren.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Radträger lenkbar. Der erste Zweipunktlenker und der zweite Zweipunktlenker sowie – falls vorhanden – der dritte Zweipunktlenker und der vierte Zweipunktlenker lassen also eine Verschwenkung des Radträgers um eine Lenkachse zu.
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Weiterbildungsgemäß umfasst die Radaufhängung eine an dem Radträger fixierte Spurstange. Die Spurstange dient dazu, eine Lenkbewegung auf den Radträger zu übertragen, d.h. eine durch eine weitere Komponente, etwa eine Zahnstange, initiierte Bewegung so auf den Radträger zu übertragen, dass der Radträger um die Lenkachse verschwenkt wird.
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Die Ausgestaltung der Radaufhängung mit einer Spurstange ist besonders bei Verwendung der ersten Blattfeder zusammen mit der zweiten Blattfeder vorteilhaft. Einerseits realisieren die erste Blattfeder und die zweite Blattfeder eine Mehrlenkeraufhängung mit insgesamt vier Zweipunktlenkern. Der Auslegung der Lenkkinematik lässt dies viele Freiheiten. Andererseits werden, wie oben beschrieben für die Radaufhängung nur wenige Teile benötigt, so dass die anfallenden Kosten gering sind.
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Von Vorteil kann es darüber hinaus sein, wenn die erste Blattfeder und/oder die zweite Blattfeder in einer bevorzugten Weiterbildung gegenüber einer ersten Biegung nachgiebiger ausgestaltet ist, als gegenüber einer zweiten Biegung orthogonal dazu, wobei das Einfedern des Radträgers mindestens mit der ersten Biegung einhergeht. Die erste Biegung verläuft in eine erste Richtung. Die zweite Biegung erfolgt in eine zweite Richtung, wobei die zweite Richtung orthogonal zu der ersten Richtung verläuft. Entsprechend geht das Einfedern des Radträgers mindestens mit einer Biegung der ersten Blattfeder und/oder der zweiten Blattfeder in die erste Richtung einher.
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Unter der Richtung einer Biegung der ersten bzw. der zweiten Blattfeder kann etwa die Richtung einer Bewegung des ersten Endes relativ zu dem zweiten Ende der ersten bzw. der zweiten Blattfeder verstanden werden. Alternativ kann es sich bei der Richtung der Bewegung um die Richtung bzw. den Normalenvektor einer Ebene handeln, in der sich die Bewegung vollzieht. Die erste bzw. die zweite Blattfeder wird also so gebogen, dass sie dabei in der Ebene verbleibt.
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Unter Nachgiebigkeit ist der Kehrwert der Steifigkeit, insbesondere der Biegesteifigkeit zu verstehen.
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Die unterschiedliche Steifigkeit der ersten Blattfeder und/oder der zweiten Blattfeder in verschiedene Richtungen ermöglicht eine besonders präzise Führung des Radträgers in Fahrtrichtung. Insbesondere eine Verwindung der ersten Blattfeder und/oder der zweiten Blattfeder in der Fahrtrichtung, d.h. eine Verkippung zwischen dem zweiten Bereich und dem dritten Bereich der ersten Blattfeder und/oder eine Verkippung zwischen dem zweiten Bereich und dem dritten Bereich der zweiten Blattfeder um eine längs des ersten Bereichs verlaufende Hochachse, lässt sich so verhindern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Merkmale.
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Im Einzelnen zeigt:
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1 eine Radaufhängung von vorne;
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2 eine Radaufhängung von oben;
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3 eine Radaufhängung von der Seite;
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4 eine Variante mit umgekehrter der Anordnung der Blattfedern; und
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5 eine weitere Variante mit umgekehrter der Anordnung der Blattfedern.
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Die in 1 dargestellte Radaufhängung 102 umfasst eine erste Blattfeder 104, die einen ersten Zweipunktlenker 106 und einen zweiten Zweipunktlenker 108 ausbildet. In einem mittleren Bereich 110 ist die erste Blattfeder 104 an einer Fahrzeugkarosserie 112 fixiert. Aufgrund der Elastizität der ersten Blattfeder 104 lassen sich der erste Zweipunktlenker 106 und der zweite Zweipunktlenker 108 gegenüber der Fahrzeugkarosserie 110 und entsprechend auch gegenüber dem mittleren Bereich 110 verschwenken. Dies ermöglicht eine Ein- und Ausfederbewegung eines Radträgers 114, der durch den ersten Zweipunktlenker 106 und dem zweiten Zweipunktlenker 108 geführt wird.
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Der erste Zweipunktlenker 106 ist in einem ersten Gelenk 116 an dem Radträger 114 fixiert. Entsprechend ist der zweite Zweipunktlenker 108 in einem zweiten Gelenk 118 an dem Radträger 114 fixiert. Das erste Gelenk 116 und das zweite Gelenk 118 können als herkömmliche Kugelgelenke ausgeführt werden. Alternativ ist es möglich, die erste Blattfeder 104 mit dem Radträger 114 zu verklemmen oder zu verschrauben. Dann bildet die erste Blattfeder 104 aufgrund ihrer Flexibilität selbst das erste Gelenk 116 und das zweite Gelenk 118.
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In dem Radträger 114 ist ein Rad 120 drehbar gelagert.
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Weiterhin ist in 1 ein Lenkmechanismus 122 dargestellt. Eine Zahnstange 124 ist quer zur Fahrtrichtung verschiebbar. Die Zahnstange 124 wirkt auf eine Spurstange 126, die mit dem Radträger 114 gekoppelt ist. Die Verschiebung der Zahnstange 124 bewirkt somit eine Drehung des Radträgers 114 um eine Lenkachse.
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Ein Dämpfer 128 dämpft eine Bewegung, die der Radträger beim Einfedern gegenüber der Karosserie 110 vollführt.
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Dieselbe Radaufhängung 102 zeigt 2 von oben. Dargestellt ist hier unter anderem eine zweite Blattfeder 202. Die Anbindung der zweiten Blattfeder 202 an die Karosserie 110 und die Kopplung mit dem Radträger 114 erfolgt wie oben für die erste Blattfeder 104 beschrieben. Zusätzlich die zweite Blattfeder 202 bildet demnach einen dritten Zweipunktlenker und einen vierten Zweipunktlenker. Einen fünften Zweipunktlenker bildet die Spurstange 124.
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Auf eine separate Feder kann bei der Radaufhängung 102 verzichtet werden, da die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 die Funktion einer Feder erfüllen.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Radaufhängung 102 sind die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 jeweils in einen mittleren Bereich 110 an der Fahrzeugkarosserie 112 fixiert. In ihren Enden sind die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 an dem Radträger 114 fixiert. Dem gegenüber stellen die 4 und 5 eine Radaufhängung 402, bei der die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 um eine in Fahrtrichtung verlaufende senkrecht angeordnete Ebene gespiegelt sind. In ihren Enden sind die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 hier an der Karosserie 112 fixiert. In einem mittleren Bereich 404 sind die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 entsprechend an dem Radträger 114 fixiert.
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Der Dämpfer 128 ist in der Darstellung der 1 bis 3 auf herkömmliche Weise mit der Fahrzeugkarosserie 112 und dem Radträger 114 gekoppelt. Denkbar wäre darüber hinaus eine Kopplung mittels Push- oder Pullrodanbindungen und einen Umlenkhebel. Alternativ kann der Dämpfer 128 – etwa mittels einer Klemmung – mit der Fahrzeugkarosserie 112 und der ersten Blattfeder 104 oder der zweiten Blattfeder 202 gekoppelt werden. Auch ist es möglich, den Dämpfer 128 ausschließlich mit der ersten Blattfeder 104 oder der zweiten Blattfeder 202 zu koppeln. In diesem Fall würde der Dämpfer zwischen dem ersten Zweipunktlenker 106 und dem zweiten Zweipunktlenker 108 angeordnet oder entsprechend zwischen den durch die zweite Blattfeder 202 gebildeten Zweipunktlenkern.
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In 4 sind die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 nebeneinander angeordnet und in einem gemeinsamen mittleren Bereich 404 an dem Radträger 114 fixiert. Möglich wäre darüber hinaus auch eine Fixierung der ersten Blattfeder 104 und der zweiten Blattfeder 202 in zwei mittleren Bereichen 404, die voneinander getrennt bzw. beabstandet sind.
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5 zeigt eine Variante, bei der die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 überkreuz angeordnet sind. Die erste Blattfeder 104 und die zweite Blattfeder 202 überschneiden sich in einem mittleren Bereich 404, in welchem sie an dem Radträger 114 fixiert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 102
- Radaufhängung
- 104
- erste Blattfeder
- 106
- erster Zweipunktlenker
- 108
- zweiter Zweipunktlenker
- 110
- mittlerer Bereich
- 112
- Fahrzeugkarosserie
- 114
- Radträger
- 116
- erstes Gelenk
- 118
- zweites Gelenk
- 120
- Rad
- 122
- Lenkmechanismus
- 124
- Spurstange
- 128
- Dämpfer
- 202
- zweite Blattfeder
- 402
- Radaufhängung
- 404
- mittlerer Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Fahrwerkhandbuch“ 2007, S. 227 ff. [0010]
