DE102014215881A1

DE102014215881A1 - Radaufhängung mit einer zumindest als ein Teil eines Drehstab-Stabilisators ausgebildeten Lenkstange

Info

Publication number: DE102014215881A1
Application number: DE102014215881.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Segler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2016-02-11
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: DE102014215881B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Radaufhängung (1) für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges mit zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Radträgern (2) zum jeweils drehbaren Aufnehmen eines Rades (3), die jeweils über zumindest einen radführenden Lenker (4) mit einem dafür vorgesehenen Aufbau gelenkig verbindbar sind, einer Lenkungseinheit (8), die mit den beiden Radträgern (2) verbunden ist und eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Lenkstange (9) umfasst, die entlang ihrer Längsachse (15) derart verschiebbar ist, dass die beiden Radträger (2) um eine jeweilige Lenkdrehachse schwenkbar sind, und mit Stabilisatormitteln zur Wankstabilisierung, so dass beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder (3) das andere Rad mit diesem mitbewegbar ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Lenkstange (9) zumindest einen Teil eines Drehstab-Stabilisators (20) bildet und um ihre Längsachse (15) drehbar gelagert ist, so dass die Lenkstange (9) beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder (3) derart drehbar und/oder tordierbar ist, dass ein vom ein- und/oder ausfedernden Rad (3) erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad (3) übertragbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung, insbesondere Einzelradaufhängung, für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Aus der DE 40 21 157 A1 ist eine Einzelradaufhängung für Kraftfahrzeuge bekannt, die einander gegenüberliegende radführende Lenker mit schräg zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden aufbauseitigen Schwenkachsen sowie einen quer zur Fahrzeuglängsachse freihängend angeordneten Drehstab-Stabilisator umfasst. Der Drehstab-Stabilisator ist schenkellos, d.h. ohne abgewickelte Arme, ausgebildet und mit seinen beiden Enden mit den ihnen benachbarten radführenden Lenkern jeweils über nur eine Lageranordnung gekoppelt, wobei die Lageranordnung als winkelausgleichendes und drehmomentübertragendes Lager ausgebildet ist.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2004 020 073 A1 eine Fahrzeug-Vorderachse mit aufgelöster unterer Lenkerebene bekannt. Die untere Lenkerebene ist durch einen Querlenker, eine Spurstange sowie einen im Wesentlichen die Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenker gebildet. Des Weiteren umfasst die Radaufhängung einen jeweils an einem der unteren Lenker der beiden Räder abgestützten Drehstab-Stabilisator, der mit seinem Querrohr letztlich indirekt oder direkt am Fahrzeugaufbau um eine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Drehachse verdrehbar abgestützt ist. Dabei ist das dem Radträger abgewandte Ende des im Wesentlichen Rad-Längskräfte aufnehmenden Lenkers über ein Drehgelenk, dessen Drehachse winklig zur Drehachse des Stabilisators verläuft, mit dem zugewandten freien Ende des Stabilisators verbunden.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird eine Radaufhängung, insbesondere Einzelradaufhängung, für eine lenkbare Achse, insbesondere eine Vorderachse, eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, die zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegende Radträger aufweist. Die beiden Radträger sind jeweils dafür vorgesehen, ein Rad drehbar aufzunehmen. Die beiden Radträger sind jeweils über zumindest einen radführenden Lenker, insbesondere einen Dreieckslenker, mit einem dafür vorgesehenen Aufbau gelenkig verbindbar. Alternativ kann der radführende Lenker auch ebenso mit einem Hilfsrahmen des Fahrzeugs verbunden werden. Der radführende Lenker ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet und am Radträger derart angelenkt, dass dieser sowohl Radkräfte in Fahrzeuglängs- als auch in Fahrzeugquerrichtung aufzunehmen vermag.
Des Weiteren umfasst die Radaufhängung eine Lenkungseinheit, die mit den beiden Radträgern verbunden ist. Die Lenkungseinheit umfasst eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Lenkstange, die entlang ihrer Längsachse, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, derart verschiebbar ist, dass die beiden Radträger um eine jeweilige, insbesondere im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung ausgerichtete, Lenkdrehachse schwenkbar sind.
Außerdem weist die Radaufhängung Stabilisatormittel zur Wankstabilisierung des Kraftfahrzeuges auf. Mittels dieser kann beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder das andere Rad mit diesem mitbewegt werden, so dass der Fahrzeugaufbau bei Kurvenfahrt in einer im Wesentlichen horizontalen Lage gehalten werden kann. Bei der vorliegenden Radaufhängung sind diese Stabilisatormittel durch die Lenkungseinheit gebildet. Demnach bildet die Lenkstange zumindest einen Teil eines Drehstab-Stabilisators aus. Hierfür ist die Lenkstange um ihre Längsachse drehbar gelagert. Hierdurch ist die Lenkstange beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder derart drehbar und/oder tordierbar ausgebildet, dass ein vom ein- und/oder ausfedernden Rad erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad übertragbar ist. Dadurch, dass die Lenkungseinheit zusätzlich die Funktion der Wankstabilisierung übernimmt, können zusätzliche Bauteile der Radaufhängung, wie beispielsweise ein separater Drehstab-Stabilisator, eingespart werden. Die Radaufhängung kann hierdurch kostengünstiger hergestellt sowie schneller und einfacher montiert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lenkstange als Drehstabfeder ausgebildet ist, so dass diese tordieren kann.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Lenkungseinheit ein Lenkgehäuse aufweist, das mit dem Aufbau und/oder einem Hilfsrahmen verbindbar ist. Vorzugsweise ist die Lenkstange in dem Lenkgehäuse drehbar gelagert. Hierfür weist die Lenkungseinheit vorzugsweise ein erstes und zweites Lenkstangenlager auf, die insbesondere voneinander in Fahrzeugquerrichtung beabstandet und/oder jeweils im Bereich eines Gehäuseendes angeordnet sind. Die beiden Lenkstangenlager sind insbesondere derart ausgebildet, dass sie die Lenkstange um ihre Längsachse drehbar und zugleich in Richtung der Längsachse axial verschiebbar aufnehmen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn sich das Lenkgehäuse in Fahrzeugquerrichtung erstreckt und die Lenkstange im Bereich der zueinander gegenüberliegend angeordneten Gehäuseenden aus dem Lenkgehäuse austritt.
Die Wankstabilisierung der Lenkungseinheit kann konstruktiv einfach umgesetzt werden, wenn die Lenkstange geradlinig ausgebildet ist und/oder einen runden Querschnitt aufweist.
Zum Schwenken der Räder um die jeweilige Lenkdrehachse ist es vorteilhaft, wenn die Lenkungseinheit einen, insbesondere ortsfesten und/oder mit dem Lenkgehäuse verbundenen, Aktuator umfasst. Der Aktuator ist hierbei vorzugsweise derart mit der Lenkstange gekoppelt, dass diese mittels des Aktuators in Fahrzeugquerrichtung und/oder entlang ihrer Längsachse verschiebbar und zugleich von diesem drehentkoppelt ist, so dass sich die Lenkstange gegenüber dem Aktuator um ihre Längsachse zu verdrehen vermag. Infolgedessen wird die zur Wankstabilisierung notwendige Verdrehbarkeit der Lenkstange um ihre Längsachse durch die zum axialen Verschieben notwendige Kopplung mit dem Aktuator nicht beeinflusst.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lenkstange, insbesondere an ihrem Außenumfang, eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckende Lenkstangenverzahnung aufweist. In diese kämmt ein Aktuatorzahnrad des Aktuators zum Verschieben der Lenkstange entlang ihrer Längsachse in einem Verzahnungsbereich ein. Um eine Drehentkopplung zwischen dem Aktuator und der Lenkstange sicherstellen zu können – so dass die Lenkstange frei rotieren kann –, ist die Lenkstangenverzahnung in einer Querschnittsansicht der Lenkstange vorzugsweise ballig ausgebildet. Hierdurch kann sich die Lenkstange zur Wankstabilisierung gegenüber dem ortsfesten Aktuatorzahnrad verdrehen. Zugleich ist die Lenkstange aber derart mit dem Aktuatorzahnrad in Längsrichtung gekoppelt, dass diese mittels des Aktuatorzahnrads entlang ihrer Längsachse axial verschiebbar ist.
Aus selbigem Grund ist es ferner vorteilhaft, wenn die Lenkstangenverzahnung in einer Querschnittsansicht der Lenkstange eine konkav gebogene Zahnkopffläche und/oder konkav gebogene Zahnnutfläche aufweist. Hierdurch können die ineinandergreifenden Zähne der Lenkstangenverzahnung und des Aktuatorzahnrades bei einer Drehung der Lenkstange um ihre Längsachse aneinander vorbeigleiten, so dass sich die Lenkstange gegenüber dem Aktuatorzahnrad zur Wankstabilisierung um ihre Längsachse drehen kann.
Um eine ausreichend große Verdrehbarkeit der Lenkstange sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Zahnbreite der Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung der Lenkstange größer ist als ihr Verzahnungsbereich mit dem Aktuatorzahnrad.
Um beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder eine Verdrehung der Lenkstange um ihre Längsachse bewirken zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Lenkungseinheit einen ersten und zweiten Lenkhebelarm umfasst. Diese sind jeweils einem der beiden Radträger zugeordnet. Infolgedessen ist die Lenkstange in Fahrzeugquerrichtung vorzugsweise zwischen den beiden Lenkhebelarmen angeordnet. Vorzugsweise bilden somit die Lenkhebelarme zusammen mit der Lenkstange den Drehstab-Stabilisator aus.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lenkhebelarme radseitig, insbesondere unmittelbar und oder gelenkig, mit dem jeweiligen Radträger und/oder aufbauseitig, insbesondere unmittelbar und/oder gelenkig, mit der Lenkstange verbunden sind.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Lenkhebelarme, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie- und/oder Materialeigenschaften, derart ausgebildet sind, dass diese zur Optimierung der Wankstabilisierung in Fahrzeughochrichtung eine geringere Steifigkeit als in Fahrzeugquerrichtung aufweisen. Wenn die Lenkhebelarme in Fahrzeugquerrichtung eine hohe Steifigkeit aufweisen, kann eine hohe Lenkpräzision sichergestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lenkhebelarme derart ausgebildet sind, dass diese beim Ein- und/oder Ausfedern elastisch verformbar sind. Bei einer derartigen elastischen Verformbarkeit der Lenkhebelarme kann vorteilhafterweise eine zu starke Torsion der Lenkstange beim Ein- und/oder Ausfedern verhindert werden, so dass eine dadurch bedingte Beeinträchtigung der Lenkpräzision vermieden werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Lenkhebelarme jeweils einen zum Radträger benachbarten Radträgerabschnitt, einen zur Lenkstange benachbarten Lenkstangenabschnitt und/oder einen, insbesondere zwischen diesen beiden angeordneten, Hebelabschnitt auf. Mittels dieser Abschnitte ist die Geometrie der Lenkhebelarme derart ausgebildet, dass beim Einfedern eines der beiden Räder ein Drehmoment auf die Lenkstange übertragbar und von der Lenkstange auf den anderen Lenkhebelarm leitbar ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn sich der Hebelabschnitt in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Hierdurch wirkt der Hebelabschnitt zur Wankstabilisierung im Wesentlichen als Hebel zum Übertragen des Drehmoments. Auch ist es vorteilhaft, wenn sich der Radträgerabschnitt und/oder der Lenkstangenabschnitt, insbesondere zumindest bei einem Lenkwinkel von 0°, im Wesentlichen zumindest in einem Bereich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Radträgerabschnitt zum Lenkstangenabschnitt und/oder zur Lenkstange in Fahrzeuglängsrichtung versetzt ist. Hierdurch kann eine ausreichend hohe Steifigkeit der Lenkhebelarme in Fahrzeugquerrichtung sichergestellt werden.
Um die Lenkhebelarme zum einen in Fahrzeugquerrichtung steif und zum anderen in Fahrzeughochrichtung weich auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn die Lenkhebelarme gebogen sind. Die Hebel sind vorzugsweise in einer Fahrzeugdraufsicht im Wesentlichen S-förmig gebogen. Hierfür weisen diese insbesondere einen zwischen dem Radträgerabschnitt und dem Hebelabschnitt ausgebildeten ersten Biegebereich und/oder einen zwischen dem Lenkstangenabschnitt und dem Hebelabschnitt ausgebildeten zweiten Biegebereich auf. Die Lenkhebelarme sind in ihren beiden Biegebereichen vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen gebogen. Des Weiteren erstrecken sich die Biegebereiche vorzugsweise in ihre jeweils benachbarten Abschnitte hinein, so dass auch diese zumindest bereichsweise gebogen sind.
Der Drehstab-Stabilisator bzw. die Einheit aus Lenkstange und Lenkhebelarmen ist vorzugsweise nicht radführend ausgebildet. Die Radführung erfolgt insbesondere über einen Dreieckslenker und/oder ein Feder-Dämpferbein. Infolgedessen müssen die Lenkhebelarme gegenüber der Lenkstange schwenkbar ausgebildet sein. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Lenkstange mit den Lenkhebeln über ein jeweiliges Gelenk, insbesondere ein Scharniergelenk, verbunden ist. Das Scharniergelenk weist vorzugsweise eine im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung und/oder lotrecht zur Längsachse der Lenkstange ausgerichtete Gelenkdrehachse auf.
Zur Übertragbarkeit des Drehmomentes zwischen den Lenkhebelarmen und der Lenkstange ist es vorteilhaft, wenn das jeweilige Gelenk nur eine einzige und/oder zur Längsachse geneigte, insbesondere im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung ausgerichtete, Gelenkdrehachse aufweist. Hierdurch können die Lenkhebelarme beim Einlenken der Räder gegenüber der Lenkstange ausschwenken. Zugleich sind diese aber mit der Lenkstange um die Längsachse drehfest verbunden, so dass das Drehmoment zur Wankstabilisierung übertragbar ist. Vorzugsweise schneidet die Gelenkdrehachse die Längsachse der Lenkstange und/oder ist gegenüber dieser, insbesondere um 90°, geneigt.
Das Gelenk ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es das bei der Wankstabilisierung auftretende Drehmoment vom Lenkhebelarm auf die Lenkstange zu übertragen vermag. Hierfür weisen die beiden Gelenke vorzugsweise eine Drehkoppeleinrichtung auf, mittels derer das beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder erzeugte Drehmoment im jeweiligen Gelenkbereich mittels Formschluss von einem der beiden Lenkhebelarme auf die Lenkstange und von dieser auf den anderen Lenkhebelarm übertragbar ist. Hierdurch kann ein koaxial zur Gelenkdrehachse – um die der Lenkhebelarm gegenüber der mittig angeordneten Lenkstange drehbar ist – angeordneter Gelenkbolzen von diesen Wankstabilisierungskräften entkoppelt werden.
Zu diesem Zweck ist es ferner vorteilhaft, wenn das Gelenk in Fahrzeugquerrichtung breiter als in Fahrzeughochrichtung ausgebildet ist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Gelenk ein, insbesondere mit der Lenkstange verbundenes, erstes Gelenkteil mit zwei voneinander, insbesondere in Fahrzeughochrichtung, beabstandeten Halteelementen und ein zwischen diesen beiden formschlüssig aufgenommenes, insbesondere mit dem Lenkhebelarm verbundenes, zweites Gelenkteil umfasst. Die beiden Halteelemente sind mit dem zweiten Gelenkteil vorzugsweise mittels eines flächig aneinander anliegenden Kontaktbereiches formschlüssig in Umfangsrichtung der Lenkstange gekoppelt.
Diesbezüglich ist es auch vorteilhaft, wenn das zweite Gelenkteil plattenförmig ausgebildet ist und mit einer Dachfläche an einer ersten Kontaktfläche des ersten Halteelementes und mit einer Bodenfläche an einer zweiten Koppelfläche des zweiten Halteelementes anliegt, so dass diese in Umfangsrichtung der Lenkstange formschlüssig miteinander gekoppelt sind. Hierdurch kann das Gelenk die Lenkstange mit dem jeweiligen Lenkhebelarm in Umfangsrichtung zur Längsachse mittels Formschluss drehfest koppeln.
Vorteilhaft ist es, wenn die Radaufhängung eine Antriebswelle umfasst. Diese ist vorzugsweise radmittig mit dem Radträger und/oder Rad verbunden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Radaufhängung mit einer als Drehstab-Stabilisator ausgebildeten Lenkstange,
2 eine Rückansicht der Radaufhängung,
3 eine Draufsicht der Radaufhängung,
4 eine aufbauseitige Seitenansicht der Radaufhängung,
5 eine radseitige Seitenansicht der Radaufhängung und
6 eine perspektivische Detailansicht der Radaufhängung im Bereich eines Gelenkes, mittels dem eine Lenkstange mit einem Lenkhebelarm um eine in Fahrzeughochrichtung ausgerichtete Gelenkdrehachse drehbar und um eine in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtete Längsachse der Lenkstange drehfest verbunden ist.
In den 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Radaufhängung 1 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Die Radaufhängung 1 ist für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und als Einzelradaufhängung ausgebildet. Sie umfasst zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegende Radträger 2, wobei aufgrund der in den Figuren dargestellten Halbansicht jeweils nur einer dieser Radträger 2 ersichtlich ist. Die Radträger 2 nehmen jeweils ein Rad 3 drehbar gelagert auf. Die Radträger 2 sind jeweils mittels zumindest eines radführenden Lenkers 4 an einem Hilfsrahmen 5 gelenkig verbunden. Alternativ dazu kann der zumindest eine radführende Lenker 4 auch ebenso unmittelbar mit einem hier nicht dargestellten Aufbau verbunden sein. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der radführende Lenker 4 als Dreieckslenker ausgebildet. Der Dreieckslenker führt das Rad 3 somit sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeugquerrichtung. Des Weiteren umfasst die Radaufhängung 1 ein Feder-Dämpferbein 6, das radseitig mit dem Radträger 2 verbunden ist. Dieses ist ebenfalls radführend ausgebildet. Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel ist ferner angetrieben ausgebildet und umfasst demnach eine Antriebswelle 7, die radmittig mit dem Rad 3 verbunden ist.
Zum Lenken der Räder 3 umfasst die Radaufhängung 1 eine Lenkungseinheit 8. Die Lenkungseinheit 8 umfasst eine Lenkstange 9, die sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Bei einem Lenkwinkel von 0° ist die Lenkstange 9 im Wesentlichen fahrzeugmittig angeordnet. Die Lenkungseinheit 8 umfasst des Weiteren ein Lenkgehäuse 10. Dieses ist mit dem Hilfsrahmen 5 verbunden. Alternativ kann das Lenkgehäuse 10 aber auch ebenso an dem hier nicht dargestellten Aufbau befestigt sein. In dem Lenkgehäuse 10 ist die Lenkstange 9 zumindest teilweise angeordnet. Die Lenkstange 9 erstreckt sich durch das Lenkgehäuse 10 hindurch und tritt wieder aus diesem im Bereich zweier gegenüberliegenden Gehäuseenden 11, 12 aus.
Die Lenkstange 9 ist in dem Lenkgehäuse 10 mittels eines ersten und zweiten Lenkstangenlagers 13, 14 in Axialrichtung verschiebbar – d.h. entlang der Längsachse 15 der Lenkstange 9 verschiebbar – gelagert. Die beiden Lenkstangenlager 13, 14 sind voneinander in Fahrzeugquerrichtung beabstandet, wobei diese gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise im Bereich jeweils eines Gehäuseendes 11, 12 angeordnet sind.
Zum axialen Verschieben der Lenkstange 9 entlang ihrer Längsachse 15 umfasst die Lenkungseinheit 8 einen Aktuator 16. Der Aktuator 16 ist mit dem Lenkgehäuse 10 verbunden, das wiederum an dem Hilfsrahmen 5 befestigt ist. Alternativ ist es ebenso denkbar, dass das Lenkgehäuse 10 unmittelbar an dem hier nicht dargestellten Aufbau des Fahrzeugs befestigt ist.
Neben der Lenkstange 9 umfasst die Lenkungseinheit 8 ferner einen ersten und zweiten Lenkhebelarm 17, von denen in den Figuren aufgrund der Halbdarstellungen jeweils nur einer gezeigt ist. Die Lenkhebelarme 17 sind jeweils an einem Ende der Lenkstange 9 gelenkig mit dieser verbunden. Des Weiteren sind die Lenkhebelarme 17 radseitig in einem vom Radmittelpunkt in Fahrzeuglängsrichtung beabstandeten Anlenkpunkt mit dem Radträger 2 gelenkig verbunden. Bei einer Axialverschiebung der Lenkstange 9 entlang ihrer Längsachse 15 mittels des Aktuators 16 kann somit das jeweilige Rad 3 über den jeweiligen Lenkhebelarm 17 um eine hier nicht dargestellte Lenkdrehachse geschwenkt werden.
Dadurch, dass die Räder 3 mittels des zumindest einen radführenden Lenkers 4 sowohl in Fahrzeuglängs- als auch in Fahrzeugquerrichtung geführt sind, müssen sich die Lenkhebelarme 17 – um beim Auslenken der Räder 3 Spannungen zwischen der Lenkstange 9 und den Lenkhebelarmen 17 vermeiden zu können – gegenüber der Lenkstange 9 verdrehen können. Hierfür ist die Lenkstange 9 an ihren Enden mit dem jeweiligen Lenkhebelarm 17 über ein Gelenk 18 verbunden. Das jeweilige Gelenk 18 ist im Wesentlichen als Scharniergelenk ausgebildet. Es umfasst demnach eine einzige Gelenkdrehachse 19, die durch einen Gelenkbolzen 35 festgelegt ist. Die Gelenkdrehachse 19 bzw. der Gelenkbolzen 35 ist im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung ausgerichtet.
Neben der vorstehend erläuterten ersten Funktion der Lenkungseinheit 8, nämlich dem Lenken der Räder 3, erfüllt diese zusätzlich eine zweite Funktion, nämlich die Wankstabilisierung des Kraftfahrzeuges. Hierfür ist zumindest die Lenkstange 9 als ein Teil eines Drehstab-Stabilisators 20 ausgebildet und zur Wankstabilisierung um ihre Längsachse 15 drehbar gelagert. Die beiden Lenkstangenlager 13, 14 nehmen die Lenkstange 9 demnach nicht nur derart auf, dass diese entlang ihrer Längsachse 15 verschiebbar, sondern zusätzlich auch um diese drehbar gelagert ist.
Des Weiteren sind die Lenkhebelarme 17 derart geformt sowie derart in Fahrzeuglängsrichtung gegenüber der Lenkstange 9 versetzt am Radträger 2 angelenkt, dass beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder 3 ein Drehmoment auf die Lenkstange 9 übertragbar ist. Da die Lenkstange 9 im Lenkgehäuse 10 um ihre Längsachse 15 drehbar gelagert ist, verdreht und/oder tordiert die Lenkstange 9 beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder 3 derart, dass ein von dem ein- und/oder ausfedernden Rad 3 erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad 3 übertragbar ist. Die Lenkhebelarme 17 können alternativ oder zusätzlich derart ausgebildet sein, dass diese beim Ein- und/oder Ausfedern elastisch verformbar sind. Bei einer zusätzlichen derartigen elastischen Verformbarkeit der Lenkhebelarme 17 kann vorteilhafterweise eine zu starke Torsion der Lenkstange beim Ein- und/oder Ausfedern verhindert werden, so dass eine dadurch bedingte Beeinträchtigung der Lenkpräzision vermieden werden kann.
Hierbei müssen die Gelenke 18 hohen Drehkräften standhalten können. Um eine Beschädigung des Gelenks 18 zu vermeiden, weisen die Gelenke 18 jeweils eine formschlüssige Drehkoppeleinrichtung 21 auf. Mittels dieser Drehkoppeleinrichtung 21 kann das beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder 3 erzeugte Drehmoment im jeweiligen Gelenkbereich mittels Formschluss zwischen der Lenkstange 9 und dem jeweiligen Lenkhebelarm 17 übertragen werden. Hierfür ist das jeweilige Gelenk 18 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Richtung der Gelenkdrehachse 19 schmäler ausgebildet als in einer dazu um 90° versetzten Querrichtung. Andere Ausgestaltungen sind ebenfalls vorstellbar, solange die Übertragung des Drehmoments nach dem Prinzip „Scharniergelenk“ gewährleistet ist.
Das Gelenk 18, das gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Scharniergelenk ausgebildet ist, umfasst insbesondere in den 1, 2, 3 und 6 ersichtlich ein gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Lenkstange 9 verbundenes erstes Gelenkteil 22 und ein mit dem Lenkhebelarm 17 verbundenes zweites Gelenkteil 23. Alternativ ist es ebenso auch denkbar, dass die beiden Gelenkteile 22, 23 vertauscht an der Lenkstange 9 und am Lenkhebelarm 17 angeordnet sind. Das erste Gelenkteil 22 umfasst zwei zueinander beabstandete Halteelemente 24, 25, zwischen denen das zweite Gelenkteil 23 formschlüssig aufgenommen ist. Das zweite Gelenkteil 23 ist plattenförmig ausgebildet. Es weist somit eine Dachfläche 26 und eine Bodenfläche 27 auf. Die Dachfläche 26 und die Bodenfläche 27 liegen an einer ihnen jeweils zugewandten Koppelfläche 28, 29 des ersten und zweiten Halteelementes 24, 25 flächig an. Diese flächige Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Gelenkteil 22, 23 in Umfangsrichtung der Lenkstange 9 bilden die formschlüssige Drehkoppeleinrichtung 21 aus, so dass der Verbindungsbereich zwischen der Lenkstange 9 und dem jeweiligen Lenkhebelarm 17 hohe Drehkräfte aufnehmen kann, die in den flächig aufeinanderliegenden Absturzbereichen, nämlich den Koppelflächen 28, 29 sowie der Dachfläche 26 und der Bodenfläche 27, aufgenommen werden. Die Lenkhebelarme 17 drehen somit zusammen mit der Lenkstange 9 um die in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtete Längsachse 15 bzw. Drehachse der Lenkstange 9. Zugleich können die Lenkhebelarme 17 um die Gelenkdrehachse 19 bzw. um den Gelenkbolzen 35, der lotrecht zur Lenkstange 9, insbesondere in Fahrzeughochrichtung, ausgerichtet ist, schwenken.
Die Lenkhebelarme 17 umfassen jeweils einen zum Radträger 2 benachbarten Radträgerabschnitt 30 und einen zur Lenkstange 9 benachbarten Lenkstangenabschnitt 31. Zwischen diesen beiden ist ein Hebelabschnitt 32 ausgebildet. Der Hebelabschnitt 32 erstreckt sich gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl in Fahrzeuglängs- als auch in Fahrzeugquerrichtung. Der Radträgerabschnitt 30 und der Lenkstangenabschnitt 31 erstrecken sich im Gegensatz dazu im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Der Radträgerabschnitt 30 erstreckt sich vom Anlenkpunkt mit dem Radträger 2 ausgehend im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Des Weiteren ist dieser zum Lenkstangenabschnitt 31 sowie zur Lenkstange 9 versetzt angeordnet.
Die Lenkhebelarme 17 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel gebogen ausgebildet, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Demnach weisen diese einen ersten Biegebereich 33 und einen zweiten Biegebereich 34 auf, in denen der Lenkhebelarm 17 in einer Fahrzeugdraufsicht in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen ist (vgl. 3). Der erste Biegebereich 33 ist zwischen dem Hebelabschnitt 32 und dem Radträgerabschnitt 30 ausgebildet. Der zweite Biegebereich 34 ist zwischen dem Hebelabschnitt 32 und dem Lenkstangenabschnitt 31 ausgebildet. Die beiden Biegebereiche 33, 34 erstrecken sich in die jeweils benachbarten Abschnitte des Lenkhebelarms 17 hinein, so dass auch diese zumindest teilweise gebogen sind.
Wie bereits vorstehend erläutert, bildet die Lenkstange 9 zusammen mit den beiden Lenkhebelarmen 17 nicht nur ein Lenkgestänge zum Lenken der beiden Räder 3, sondern über diese hinaus auch einen Drehstab-Stabilisator 20 zur Wankstabilisierung des Kraftfahrzeuges aus. Die Lenkstange 9 ist hierfür nicht nur in ihrer Axialrichtung verschiebbar, sondern zusätzlich auch um ihre Längsachse 15 drehbar ausgebildet. Um die Verdrehbarkeit der Lenkstange 9 gegenüber dem Aktuator 16 sicherstellen zu können, muss der Aktuator 16 in Umfangsrichtung der Lenkstange 9 von dieser entkoppelt sein. Hierfür kann die Lenkstange 9 in einer Querschnittsansicht beispielsweise eine, in den Figuren nicht ersichtliche, ballig ausgebildete Lenkstangenverzahnung aufweisen. Um eine ausreichend große Verdrehbarkeit der Lenkstange 9 um ihre Längsachse 15 sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Zahnbreite der Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung der Lenkstange 9 größer ausgebildet ist als ihr Verzahnungsbereich mit dem Aktuatorzahnrad des Aktuators 16.
6 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Gelenkbereiches. Das Gelenk 18 ist jeweils derart ausgebildet, dass mittels diesem die Lenkstange 9 mit dem jeweiligen Lenkhebelarm 17 um die in Fahrzeughochrichtung ausgerichtete Gelenkdrehachse 19 drehbar und um die in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtete Längsachse 15 der Lenkstange 9 drehfest verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Radaufhängung
2: Radträger
3: Rad
4: radführender Lenker
5: Hilfsrahmen
6: Feder-Dämpferbein
7: Antriebswelle
8: Lenkungseinheit
9: Lenkstange
10: Lenkgehäuse
11: erstes Gehäuseende
12: zweites Gehäuseende
13: erstes Lenkstangenlager
14: zweites Lenkstangenlager
15: Längsachse
16: Aktuator
17: Lenkhebelarm
18: Gelenk
19: Gelenkdrehachse
20: Drehstab-Stabilisator
21: Drehkoppeleinrichtung
22: erstes Gelenkteil
23: zweites Gelenkteil
24: erstes Halteelement
25: zweites Halteelement
26: Dachfläche
27: Bodenfläche
28: erste Koppelfläche
29: zweite Koppelfläche
30: Radträgerabschnitt
31: Lenkstangenabschnitt
32: Hebelabschnitt
33: erster Biegebereich
34: zweiter Biegebereich
35: Gelenkbolzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4021157 A1 [0002]
DE 102004020073 A1 [0003]

Claims

Radaufhängung (1) für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges mit zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Radträgern (2) zum jeweils drehbaren Aufnehmen eines Rades (3), die jeweils über zumindest einen radführenden Lenker (4) mit einem dafür vorgesehenen Aufbau gelenkig verbindbar sind, einer Lenkungseinheit (8), die mit den beiden Radträgern (2) verbunden ist und eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Lenkstange (9) umfasst, die entlang ihrer Längsachse (15) derart verschiebbar ist, dass die beiden Radträger (2) um eine jeweilige Lenkdrehachse schwenkbar sind, und mit Stabilisatormitteln zur Wankstabilisierung, so dass beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder (3) das andere Rad mit diesem mitbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstange (9) zumindest einen Teil eines Drehstab-Stabilisators (20) bildet und um ihre Längsachse (15) drehbar gelagert ist, so dass die Lenkstange (9) beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder (3) derart drehbar und/oder tordierbar ist, dass ein vom ein- und/oder ausfedernden Rad (3) erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad (3) übertragbar ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstange (9) in einem mit dem Aufbau verbindbaren Lenkgehäuse (10) drehbar gelagert ist und/oder dass das Lenkgehäuse (10) ein erstes und zweites Lenkstangenlager (13, 14) aufweist, die insbesondere voneinander in Fahrzeugquerrichtung beabstandet und/oder jeweils im Bereich eines Gehäuseendes (11, 12), aus denen die Lenkstange (9) vorzugsweise aus dem Lenkgehäuse (10) austritt, angeordnet sind.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkungseinheit (8) einen, insbesondere ortsfesten und/oder mit dem Lenkgehäuse (10) verbundenen, Aktuator (16) umfasst, der derart mit der Lenkstange (9) verbunden ist, dass die Lenkstange (9) mittels des Aktuators (16) in ihrer Längsrichtung verschiebbar und zugleich gegenüber dem Aktuator (16) um ihre Längsachse (15) verdrehbar ist.
Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstange (9), insbesondere an ihrem Außenumfang, eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckende Lenkstangenverzahnung aufweist, in die ein Aktuatorzahnrad des Aktuators (16) in einem Verzahnungsbereich einkämmt und/oder dass die Lenkstangenverzahnung in einer Querschnittsansicht ballig ausgebildet ist, so dass sich die Lenkstange (9) zur Wankstabilisierung gegenüber dem Aktuatorzahnrad zu verdrehen vermag.
Radaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstangenverzahnung in der Querschnittsansicht der Lenkstange (9) eine konkav gebogene Zahnkopffläche und/oder Zahnnutfläche aufweist und/oder dass die Zahnbreite der Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung der Lenkstange (9) größer ist als ihr Verzahnungsbereich mit dem Aktuatorzahnrad.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkungseinheit (8) einen ersten und zweiten Lenkhebelarm (17) umfasst, die jeweils einem der beiden Radträger (2) zugeordnet sind und/oder radseitig, insbesondere unmittelbar und/oder gelenkig, mit dem jeweiligen Radträger (2) und/oder aufbauseitig, insbesondere unmittelbar und/oder gelenkig, mit der Lenkstange (9) verbunden sind.
Radaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkhebelarme (17), insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie- und/oder Materialeigenschaften, derart ausgebildet sind, dass diese in Fahrzeughochrichtung eine geringere Steifigkeit als in Fahrzeugquerrichtung aufweisen.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkhebelarme (17) jeweils einen zum jeweiligen Radträger (2) benachbarten Radträgerabschnitt (30), einen zur Lenkstange (9) benachbarten Lenkstangenabschnitt (31) und/oder einen, insbesondere zwischen diesen beiden angeordneten, Hebelabschnitt (32) aufweisen.
Radaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einem Lenkwinkel von 0° der Hebelabschnitt (32) in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung erstreckt, dass sich der Radträgerabschnitt (30) und/oder der Lenkstangenabschnitt (31) im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstrecken und/oder dass der Radträgerabschnitt (30) zum Lenkstangenabschnitt (31) und/oder zur Lenkstange (9) in Fahrzeuglängsrichtung versetzt ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkhebelarme (17) gebogen sind, wobei diese vorzugsweise einen zwischen dem Radträgerabschnitt (30) und dem Hebelabschnitt (32) ausgebildeten ersten Biegebereich (33) und/oder einen zwischen dem Lenkstangenabschnitt (31) und dem Hebelabschnitt (32) ausgebildeten zweiten Biegebereich (34) aufweisen und/oder in ihren beiden Biegebereichen (33, 34) in entgegengesetzte Richtungen gebogen sind.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstange (9) mit den Lenkhebelarmen (17) über ein jeweiliges Gelenk (18), insbesondere ein Scharniergelenk, verbunden ist, wobei das jeweilige Gelenk (18) vorzugsweise eine einzige und/oder im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung ausgerichtete Gelenkdrehachse (19) aufweist.
Radaufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gelenke (18) jeweils eine Drehkoppeleinrichtung umfassen, mittels derer das beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder (3) erzeugte Drehmoment im jeweiligen Gelenkbereich mittels Formschluss von einem der beiden Lenkhebelarme (17) auf die Lenkstange (9) und von dieser auf den anderen Lenkhebelarm (17) übertragbar ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (18) in Fahrzeugquerrichtung breiter als in Fahrzeughochrichtung ausgebildet ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (18) ein, insbesondere mit der Lenkstange (9) verbundenes, erstes Gelenkteil (22) mit zwei voneinander, insbesondere in Fahrzeughochrichtung, beabstandeten Halteelementen (24, 25) und ein zwischen diesen beiden formschlüssig aufgenommenes, insbesondere mit dem Lenkhebelarm (17) verbundenes, zweites Gelenkteil (23) umfasst.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gelenkteil (23) plattenförmig ausgebildet ist und mit einer Dachfläche (26) an einer ersten Koppelfläche (28) des ersten Halteelementes (24) und mit einer Bodenfläche (27) an einer zweiten Koppelfläche (29) des zweiten Halteelementes (25) anliegt, so dass diese in Umfangsrichtung der Lenkstange (9) formschlüssig miteinander gekoppelt sind.