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Die Erfindung betrifft einen Lenker für eine Radaufhängung sowie eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug.
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Die Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs weist Lenker auf, über die die Radträger eines Kraftfahrzeugs mit der Karosserie des Fahrzeugs gekoppelt sind. Die Lenker ermöglichen zum einen die Federbewegung der Radträger. Zum anderen gewährleisten sie, dass die aus Beschleunigung, Lenkvorgängen etc. resultierenden Kräfte zwischen Fahrzeug und Fahrbahn übertragen werden, wobei das jeweilige Rad möglichst präzise geführt werden muss. Je nach Ausführung der Radaufhängung können dabei Querlenker, Schräglenker oder Längslenker vorgesehen sein, die allesamt als Zweipunkt-Lenker ausgebildet sein können. Ein Ende ist an der Fahrzeugkarosserie gelagert und das andere Ende am Radträger. Im Hinblick auf das Gesamtgewicht und geringere ungefederte Massen sind die Lenker typischerweise aus einem Werkstoff wie Stahl oder Aluminium ausgebildet. Als nachteilig wird bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lenkern und Radaufhängungen empfunden, dass ihr Beitrag zur Fahrdynamik begrenzt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lenker sowie eine Radaufhängung mit Lenker zu schaffen, die einen größeren Beitrag zur Fahrdynamik leisten können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Lenker für eine Radaufhängung gelöst, mit einem fahrzeugseitigen Ende, einem radseitigen Ende und einem dazwischenliegenden Körperabschnitt, wobei der Körperabschnitt flexibel ist.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Freiheitsgrade der Bewegung zu erhöhen, indem der Lenker selbst zumindest teilweise flexibel ausgebildet ist. Unter dem Begriff flexibel ist zu verstehen, dass sich der Lenker elastisch verformen kann, sodass dieser bei einer Verformung eine wesentliche Biegung aufweist. Anders als im Stand der Technik, wo die Bewegung des angebundenen Rads nur einer Bewegung auf einer Kugeloberfläche entspricht, da sich der starre Lenker lediglich um den Lagerpunkt am Gummilager bewegen kann, kann sich nun das Rad auf einer Bahnkurve bewegen, deren Radius sich mit dem Radhub verändert. Die Bahnkurve kann insbesondere progressiv verlaufen, das heißt, dass sich der Radius der Bahnkurve, also der Abstand des radseitigen Endes zum fahrzeugseitigen Ende, mit zunehmendem Radhub verringert. Hierdurch kann sich die Ausrichtung des Radträgers relativ zur Fahrzeugkarosserie in Abhängigkeit vom Einfedern ändern.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht der Körperabschnitt aus einem Faserverbundmaterial. Das Faserverbundmaterial ist besonders geeignet, um die nötige Stabilität und gleichzeitig die benötigte Flexibilität des Körperabschnitts über die Lebensdauer eines Lenkers zu garantieren. Zudem ist ein Faserverbundmaterial gewichtssparend.
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Insbesondere kann der gesamte Lenker aus einem Faserverbundmaterial ausgebildet sein. Alternativ können das fahrzeugseitige und das radseitige Ende aus einem Material sein, das eine höhere Steifigkeit aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eines der Enden gelenkfrei ausgeführt ist. In diesem Fall wird die Federbewegung relativ zum entsprechenden Ende ausschließlich durch die Flexibilität des Körperabschnittes erzielt. Dies vereinfacht den Aufbau des Lenkers sowie dessen Montage in einer Radaufhängung.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Radträger, einem Lenker der zuvor genannten Art sowie einem karosserieseitigen Lenkerlager. Mit der erfindungsgemäßen Radaufhängung wird ebenfalls die Aufgabe der Erfindung gelöst, da die relative Bewegung des Radträgers zum karosserieseitigen Lenkerlager aufgrund des flexibel ausgebildeten Lenkers mehr Freiheitsgrade aufweist. Aufgrund des progressiven Verlaufs des Radhubs können progressive Federelemente, die zur Begrenzung des Radhubs dienen, unterstützt werden. Im Extremfall kann auf diese progressiv wirkenden Federelemente sogar verzichtet werden, wodurch sich entsprechend ein verringerter Montageaufwand und ein geringeres Gewicht der Radaufhängung ergibt. Über die flexible Ausgestaltung des Lenkers, insbesondere dessen Biegewiderstands, wird zudem die Tragfeder unterstützt, die somit leichter ausgebildet werden kann.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass mindestens ein Anschlag vorgesehen ist, an dem ein Teil des Lenkers nach einer vorbestimmten Auslenkung des Radträgers, die kleiner als eine maximal zulässige Auslenkung ist, in Anlage gelangen kann. Über den Anschlag wird ab der vorbestimmten Auslenkung eine elastische Verformung des Lenkers, insbesondere des Körperabschnitts des Lenkers, erreicht, sodass eine progressive Begrenzung des Radhubs auftritt.
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Ferner kann der Anschlag in einem Abstand vom karosserieseitigen Lenkerlager vorgesehen sein, der größer als 20% der Länge des Lenkers ist. Hierdurch ist zum einen sichergestellt, dass der Anschlag mit dem flexiblen Körperabschnitt des Lenkers zusammenwirkt. Zum anderen kann über den Abstand die Progressivität der Kennlinie des Radhubs eingestellt werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Lenker an einem Ende fest eingespannt ist. Hierdurch kann beispielsweise eine Lagerung des Lenkers am Radträger und/oder am karosserieseitigen Lenkerlager eingespart werden, wodurch sich das Gewicht der gesamten Radaufhängung verringert. Ferner verringert sich auch der Fertigungsaufwand.
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Insbesondere ist der Lenker starr mit dem karosserieseitigen Lenkerlager verbunden. Der Lenker ist direkt an der Fahrzeugkarosserie befestigt, wodurch sich dessen Anbindung an die Fahrzeugkarosserie vereinfacht. Beispielsweise kann auf den Lenkertragblock verzichtet werden, wodurch sich ein geringerer Fertigungsaufwand ergibt. Zudem wird hierüber wiederum Gewicht eingespart.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung,
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2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Radaufhängung gemäß einer ersten Ausführungsform, und
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3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Radaufhängung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist ein Teil einer Radaufhängung 10 perspektivisch dargestellt, die einen Lenker 12 aufweist.
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Die Radaufhängung 10 umfasst neben dem Lenker 12 einen Radträger 14 sowie ein karosserieseitiges Lenkerlager 16, zwischen denen der Lenker 12 angeordnet ist. Der Lenker 12 weist hierzu ein radseitiges Ende 18 sowie ein fahrzeugseitiges Ende 20 auf, über die der Lenker 12 am Radträger 14 sowie am karosserieseitigen Lenkerlager 16 befestigt ist.
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Darüber hinaus umfasst der Lenker 12 einen Körperabschnitt 22, der zwischen dem radseitigen Ende 18 und dem fahrzeugseitigen Ende 20 vorgesehen ist. Wenigstens dieser Körperabschnitt 22 ist flexibel ausgebildet, sodass sich der Lenker 12 zumindest im Bereich des Körperabschnitts 22 elastisch biegen kann.
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Unter flexibel ist hierbei zu verstehen, dass sich der Lenker 12 über den Körperabschnitt 22 elastisch so weit verformen kann, dass die Verformung mit dem bloßem Auge sichtbar ist. Das heißt, die Flexibilität bzw. Elastizität ist deutlich höher als die werkstoffeigene Elastizität eines Stahl- oder Aluminiumbauteils.
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Der Lenker 12 kann sich insbesondere quer zur seiner Längsausrichtung um eine Strecke elastisch verformen, die mehr als 5% seiner Länge entspricht, insbesondere mehr als 10%.
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Die Flexibilität des Körperabschnitts 22 wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Körperabschnitt 22 aus einem flexiblen Material gebildet ist, wie einem Faserverbundmaterial. Ein solches Material garantiert die benötigte Stabilität und Flexibilität, die der Lenker 12 aufweisen muss, um in einer Radaufhängung 10 verwendet werden zu können.
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Ein flexibles Material weist ein Elastizitätsmodul in Verformungsrichtung auf, das kleiner als 40 kN/mm2 ist, insbesondere kleiner als 20 kN/mm2.
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Das radseitige Ende 18 sowie das fahrzeugseitige Ende 20 des Lenkers 12 können auch aus einem Faserverbundmaterial ausgebildet sein, sodass der gesamte Lenker 12 aus demselben Faserverbundmaterial besteht.
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Alternativ sind das radseitige Ende 18 sowie das fahrzeugseitige Ende 20 aus einem steiferen Material gebildet.
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Aus 1 geht ferner hervor, dass der Lenker 12 an seinen beiden Enden 18, 20 gelenkartig mit dem Radträger 14 und dem karosserieseitigen Lenkerlager 16 gekoppelt ist. Das radseitige Ende 18 ist dabei insbesondere als Gabelelement ausgebildet, das einen Teil des Radträgers 14 teilweise umschließt. Über Koppelelemente 23, die als Bolzen oder Schrauben ausgebildet sein können, wird das entsprechende Ende 18, 20 mit dem Radträger 14 oder dem Lenkerlager 16 gelenkig gekoppelt.
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In 2 ist eine schematische Darstellung der Radaufhängung 10 gezeigt, wobei die gleichen Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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Das karosserieseitige Lenkerlager 16 ist wiederum gelenkig ausgebildet, beispielsweise als ein Gummilager, um den der Lenker 12 schwenken kann. Am entgegengesetzten Ende des Lenkers 12 ist, wie aus 1 bekannt, der Radträger 14 angeordnet, welcher sich beim Schwenken des Lenkers 12 um das karosserieseitige Lenkerlager 16 auf einer Bahnkurve B bewegt.
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In der gezeigten Ausführungsform ist der Radträger 14 mit dem Lenker 12 gelenkig gekoppelt, wie dies auch in 1 gezeigt ist.
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Generell kann der Radträger 14 aber auch starr mit dem Lenker 12 gekoppelt sein.
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Ferner sind in 2 zwei weitere Positionen des Lenkers 12 durch gestrichelte Linien dargestellt.
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Zudem geht aus 2 hervor, dass die Radaufhängung 10 Anschläge 24 umfasst, die mit dem Lenker 12 zusammenwirken, um ein elastisches Biegen des Lenkers 12 zu bewirken.
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Die Anschläge 24 sind dabei derart angeordnet, dass der Lenker 12 nach einer bestimmten Auslenkung des Radträgers 14 in Bezug auf das karosserieseitige Lenkerlager 16 mit diesen in Anlage gelangt. Wenn dies der Fall ist, wird der Lenker 12 über seinen flexiblen Körperabschnitt 22 an den Anschlägen 24 derart elastisch verformt, dass der Körperabschnitt 22 eine Biegung erfährt. In 2 ist diese Biegung lediglich schematisch als Knick dargestellt. Die Biegung des Lenkers 12 verläuft typischerweise gleichmäßig zumindest über einen Großteil des flexiblen Körperabschnitts 22. Der in 2 dargestellte Knick im Körperabschnitt 22 kann nur in einem Extremfall auftreten. Die Bahnkurve B des Radträgers 14 weist nach der elastischen Verformung keine durchgehende Kreissegmentform mehr auf.
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Wie aus 2 hervorgeht, weist die Bahnkurve B vielmehr eine Bahnkurve auf, die aus unterschiedlichen Kreissegmenten ausgebildet ist, wobei die Bahnkurve B bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Lenker 12 an den Anschlägen 24 anliegt, ein Kreissegment darstellt. Ab dem Kontakt ergibt sich eine elastische Verformung des Lenkers 12, sodass sich der Radius der Bahnkurve B verkleinert. Ab dem Kontakt wirkt sich die elastische Verformung so aus, dass der Radhub progressiv begrenzt ist, weswegen die Bahnkurve B ab dem Kontaktzeitpunkt eine Vielzahl von Kreissegmenten aufweist. Dies liegt daran, dass sich der Lenker 12 im Körperabschnitt 22 elastisch verformt, nachdem er einen der Anschläge 24 kontaktiert hat. Hierdurch bewegt sich der Radträger 14 nicht mehr um das Lenkerlager 16, sondern relativ zum entsprechenden Anschlag 24, wodurch sich die Bahnkurve B ändert.
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Über die relative Lage der Anschläge 24 in Bezug auf die Länge des Lenkers 12 kann eingestellt werden, wie stark die Bahnkurve B von einer durchgehenden kreissegmentförmigen Bahnkurve abweicht. Über die Anschläge 24 kann demnach die Progressivität der Kinematik des Radträgers 14 eingestellt werden. Beispielsweise können die Anschläge 24 bei einer relativen Länge von 50% des Lenkers 12 vom Lenkerlager 16 ausgehend angeordnet sein, sodass sich der Radträger 14 in einem Normalbereich auf einer Kreissegmentbahn bewegt und der Radhub erst bei einer größeren Radhubbewegung zunehmend begrenzt wird.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Radaufhängung 10, bei der gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 2 weist die Radaufhängung 10 gemäß dieser Ausführungsform einen Lenker 12 auf, der fest mit dem karosserieseitigen Lenkerlager 16 verbunden ist, insbesondere dort fest eingespannt ist.
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Hierdurch ergibt sich, dass sich der Lenker 12 bereits bei einer geringfügigen Auslenkung des Radträgers 14 in Bezug auf das karosserieseitige Lenkerlager 16 elastisch verformt, sodass sich der Radträger 14 auf einer Bahnkurve B bewegt, deren Radius sich mit der Verformung des Lenkers 12 verändert. Je größer die Biegung des Lenkers 12 ist, desto kleiner ist der Radius der Bahnkurve B. Der Radträger 14 bewegt sich demnach wieder auf einer von einer kreisförmigen Bahnkurve abweichenden Bahnkurve B, wodurch der Radhub mit zunehmender Radhubauslenkung stärker begrenzt ist.
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Alternativ können auch bei der in 3 gezeigten Ausführungsform die Anschläge 24 vorgesehen sein, die die Progressivität der Radhubbegrenzung weiter verstärken.
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Aufgrund der progressiven Kennlinie der Radhubauslenkung gemäß der erfindungsgemäßen Aufhängung 10, die mit dem erfindungsgemäßen Lenker 12 geschaffen ist, können dämpfende Federelemente, wie Zuganschlagfeder, Zusatzfeder und Tragfeder, durch den flexiblen Lenker 12 unterstützt werden. Die Federelemente können beispielsweise leichter ausgebildet oder zum Teil ganz eingespart werden.
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Generell ist die erfindungsgemäße Radaufhängung 10 aufgrund des flexiblen Lenkers 12 einfacher aufgebaut und gleichzeitig leichter.
