DE102014215883B4

DE102014215883B4 - Radaufhängung mit axial verschiebbarem Drehstab-Stabilisator zum Lenken eines Rades

Info

Publication number: DE102014215883B4
Application number: DE102014215883.4A
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: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: DE102014215883A1

Abstract

Radaufhängung (1) für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges mit zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Radträgern (2) zum jeweils drehbaren Aufnehmen eines Rades (3), mit einer Lenkungseinheit (19), mittels der die beiden Radträger (2) um eine jeweilige Lenkdrehachse schwenkbar sind, und mit einem mit den beiden Radträgern (2) gelenkig verbundenen und zum Aufnehmen von Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerkräften radführend ausgebildeten Drehstab-Stabilisator (8), der mittels zweier in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Stabilisatorlagern (9, 10) mit einem dafür vorgesehenen Aufbau verbindbar ist und in diesen um eine in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtete Drehachse (11) derart drehbar gelagert ist, dass der Drehstab-Stabilisator (8) beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder (3) verdrehbar und/oder tordierbar ist, so dass ein von dem ein- und/oder ausfedernden Rad (3) erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad (3) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab-Stabilisator (8) in den beiden Stabilisatorlagern (9, 10) in Fahrzeugquerrichtung entlang seiner Drehachse (11) verschiebbar gelagert ist und dass die Lenkungseinheit (19) derart mit dem Drehstab-Stabilisator (8) verbunden ist, dass dieser mittels der Lenkungseinheit (19) zum Lenken der beiden Räder (3) entlang seiner Drehachse (11) verschiebbar ist, so dass die beiden Radträger (2) mittels des Drehstab-Stabilisators (8) um ihre jeweilige Lenkdrehachse schwenkbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung, insbesondere eine Einzelradaufhängung, für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Aus der DE 197 51 754 A1 ist eine Radaufhängung für die gelenkten Räder eines Kraftfahrzeuges bekannt, die einen Radträger umfasst, der über zumindest zwei obere und untere Einzellenker geführt und über eine ideelle - durch grafische Verlängerungen der Einzellenker durch deren Schnittpunkte verlaufende - Lenkachse schwenkbar ist. Hierbei dient eine an einem Lenkarm des Radträgers angelenkte Spurstange zur Spurführung. Des Weiteren umfasst die Radaufhängung eine Tragfeder und einen Stoßdämpfer sowie ein zur Komfort- und Funktionsverbesserung mittelbar oder unmittelbar am Radträger über ein oberes und unteres Gelenk angelenktes, etwa C-förmiges Tragglied mit einem Stützarm zur Abstützung zumindest der Tragfeder.
Außerdem ist aus der DE 10 2011 085 029 A1 ein Stabilisator in Verbundbauweise aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus Glasfaser-, Aramid- oder Kohlefasern, die in einem duro- oder thermoplastischen Matrixwerkstoff eingebettet sind, bekannt. Um eine bessere Krafteinleitung zu gewährleisten, ist der Stabilisator einteilig und ohne Faserunterbrechung konstruiert. Darüber hinaus sind die Querschnittsgeometrie, die Wandstärke sowie der Faserverlauf dem zur Verfügung stehenden Bauraum sowie den zu erwartenden Belastungen angepasst.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lenkbare Radaufhängung anzugeben, die eine Wankstabilisierung gewährleistet und einfach herstellbar ist.
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 für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, die zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegend angeordnete Radträger zum jeweils drehbaren Aufnehmen eines Rades umfasst. Des Weiteren weist die Radaufhängung eine Lenkungseinheit auf, mittels der die beiden Radträger um eine jeweilige Lenkdrehachse schwenkbar sind. Die Lenkdrehachse kann auch als Lenkachse bezeichnet werden und stellt diejenige Drehachse dar, um die ein gelenktes Rad beim Lenkeinschlag schwenkt. Außerdem weist die Radaufhängung einen Drehstab-Stabilisator auf. Dieser ist mit den beiden Radträgern gelenkig verbunden. Des Weiteren ist dieser zum Aufnehmen von Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerkräften radführend ausgebildet. Die Radaufhängung umfasst ferner zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Stabilisatorlager. Mittels dieser ist der Drehstab-Stabilisator mit einem dafür vorgesehenen Aufbau und/oder Hilfsrahmen des Kraftfahrzeuges verbindbar. Des Weiteren ist der Drehstab-Stabilisator in den beiden Stabilisatorlagern um eine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtete Drehachse derart drehbar gelagert, dass der Drehstab-Stabilisator beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder verdrehbar und/oder tordierbar ist. Hierdurch kann ein von dem ein- und/oder ausfedernden Rad erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad übertragen werden. Der Drehstab-Stabilisator ist in den beiden Stabilisatorlagern nicht nur drehbar, sondern zusätzlich in Fahrzeugquerrichtung entlang seiner Drehachse verschiebbar aufgenommen. Des Weiteren ist die Lenkungseinheit derart mit dem Drehstab-Stabilisator verbunden, dass dieser mittels der Lenkungseinheit zum Lenken der beiden Räder entlang seiner Drehachse verschiebbar ist, so dass die beiden Radträger mittels des Drehstab-Stabilisators um ihre jeweilige Lenkdrehachse geschwenkt werden können. Vorteilhafterweise kann hierdurch ein zusätzliches Lenkergestänge eingespart werden, da der Drehstab-Stabilisator nicht nur die Funktion der Wankstabilisierung, sondern zusätzlich auch die Funktion der Radlenkung übernimmt. Überdies hinaus übernimmt der Drehstab-Stabilisator zusätzlich eine Radführungsfunktion, so dass die Radaufhängung auf wenige Bauteile reduziert werden kann. Hierdurch kann die Radaufhängung sehr kostengünstig hergestellt werden. Des Weiteren ist diese schnell und einfach montierbar.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lenkungseinheit in Fahrzeuglängsrichtung im Bereich der Stabilisatorlager und/oder in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Stabilisatorlagern angeordnet ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Drehstab-Stabilisator einen, insbesondere geradlinigen und/oder sich entlang der Drehachse erstreckenden, Mittelabschnitt umfasst. Der Mittelabschnitt ist vorzugsweise als Lenkstange der Lenkungseinheit ausgebildet. Hierdurch kann von der Lenkungseinheit eine axiale Verschiebe- und/oder Haltekraft eingebracht werden. Der Drehstab-Stabilisator kann somit über den als Lenkstange ausgebildeten Mittelabschnitt mittels der Lenkungseinheit, insbesondere mittels eines Aktuators, in Axialrichtung entlang der Drehachse verschoben und/oder in einer Position gehalten werden.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest der Mittelabschnitt des Drehstab-Stabilisators einen runden Querschnitt aufweist. Hierdurch kann die Verdrehbarkeit - d.h. die rotatorische Entkopplung zwischen Mittelabschnitt und Lenkungseinheit - des Drehstab-Stabilisators gegenüber der Lenkungseinheit konstruktiv einfach umgesetzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Mittelabschnitt zumindest teilweise in einem mit dem Aufbau und/oder dem Hilfsrahmen verbindbaren Lenkgehäuse der Lenkungseinheit angeordnet. Der Mittelabschnitt tritt ferner im Bereich eines jeweiligen Gehäuseendes aus dem Lenkgehäuse aus. Der Mittelabschnitt ist gegenüber dem Lenkgehäuse in Axialrichtung verschiebbar und um die Drehachse gegenüber diesem drehbar ausgebildet.
Damit der Drehstab-Stabilisator sowohl eine Wankstabilisierungsfunktion als auch eine Lenkfunktion übernehmen kann, ist es vorteilhaft, wenn der Mittelabschnitt gegenüber dem Lenkgehäuse um die Drehachse verdrehbar, insbesondere in dem Lenkgehäuse drehbar gelagert, ist. Hierfür weist das Lenkgehäuse vorzugsweise ein erstes und zweites Lenkstangenlager auf. Diese sind insbesondere voneinander in Fahrzeugquerrichtung beabstandet und/oder jeweils im Bereich eines Gehäuseendes angeordnet. Die beiden Lenkstangenlager lagern den Drehstab-Stabilisator, insbesondere in seinem Mittelabschnitt, zusätzlich zu den beiden Stabilisatorlagern derart, dass der Drehstab-Stabilisator sowohl um die Drehachse verdrehbar als auch in Axialrichtung verschiebbar ist. Die beiden Lenkstangenlager sind zum jeweils benachbarten Stabilisatorlager beabstandet angeordnet. Im Vergleich zu den Lenkstangenlagern können die Stabilisatorlager zusätzlich Radführungskräfte in Fahrzeuglängsrichtung aufnehmen.
Zum axialen Verschieben des Drehstab-Stabilisators ist es vorteilhaft, wenn die Lenkungseinheit einen, insbesondere ortsfesten und/oder mit dem Lenkgehäuse verbundenen, Aktuator umfasst. Dieser ist insbesondere derart mit dem Mittelabschnitt des Drehstab-Stabilisators gekoppelt, dass der Drehstab-Stabilisator mittels des Aktuators entlang seiner Drehachse verschiebbar und zugleich gegenüber dem Aktuator um seine Drehachse verdrehbar ist. Der Mittelabschnitt und der Aktuator sind somit in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts voneinander entkoppelt und in Axialrichtung des Mittelabschnitts miteinander gekoppelt. Hierdurch kann der Drehstab-Stabilisator sowohl die Wankstabilisierungsfunktion - aufgrund seiner Rotierbarkeit - übernehmen als auch als Lenkgestänge - aufgrund seiner Axialverschiebbarkeit - wirken.
Zum axialen Verschieben des Drehstab-Stabilisators ist es vorteilhaft, wenn der Mittelabschnitt, insbesondere an seinem Außenumfang, eine sich in seiner Längsrichtung erstreckende Lenkstangenverzahnung aufweist, in die ein Aktuatorzahnrad des Aktuators in einem Verzahnungsbereich einkämmt.
In dem Verzahnungsbereich zwischen der Lenkstangenverzahnung und dem Aktuatorzahnrad ist der Mittelabschnitt und der Aktuator vorzugsweise in Längsrichtung des Mittelabschnitts gekoppelt und in Umfangsrichtung entkoppelt.
Zu diesem Zweck ist es ferner vorteilhaft, wenn die Lenkstangenverzahnung in einer Querschnittsansicht des Mittelabschnitts ballig ausgebildet ist, d.h. konvex gekrümmt ist. Die konvexe Krümmung der Lenkstangenverzahnung kann beispielsweise ellipsenförmig oder kreisförmig ausgebildet sein. Hierdurch kann sich der Mittelabschnitt zur Wankstabilisierung gegenüber dem Aktuatorzahnrad verdrehen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn sich die Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts über zumindest ein Winkelintervall von weniger als 360 ° erstreckt. Hierdurch kann die maximale Verdrehbarkeit des Mittelabschnitts beschränkt werden. Alternativ dazu kann die Lenkstangenverzahnung aber auch vollständig umlaufend ausgebildet sein, so dass sich der Mittelabschnitt gegenüber der Aktuatorverzahnung frei drehen kann.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn die Lenkstangenverzahnung in einer Querschnittsansicht des Mittelabschnitts eine konkav gebogene Zahnkopffläche und/oder eine konkav gebogene Zahnnutfläche aufweist. Um eine ausreichende Verdrehbarkeit des Mittelabschnitts gegenüber dem Aktuatorzahnrad in Umfangsrichtung gewährleisten zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Zahnbreite der Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts größer ausgebildet ist als der Verzahnungsbereich zwischen der Lenkstangenverzahnung und dem Aktuatorzahnrad. Hierdurch kann sich die Lenkstangenverzahnung gegenüber der Aktuatorzahnradverzahnung in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts verdrehen.
Um das beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder erzeugte Drehmoment auf den Mittelabschnitt übertragen zu können - wodurch dieser insbesondere tordiert -, ist es vorteilhaft, wenn der Drehstab-Stabilisator einen ersten und zweiten Hebelabschnitt umfasst, zwischen denen der Mittelabschnitt angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Hebelabschnitte jeweils einem der beiden Radträger zugeordnet und/oder radseitig, insbesondere unmittelbar und/oder gelenkig, mit dem jeweiligen Radträger gelenkig verbunden bzw. angelenkt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Mittelabschnitt und die beiden Hebelabschnitte einteilig ausgebildet sind. Zusätzlich oder alternativ ist es ferner vorteilhaft, wenn diese zueinander eine unterschiedliche Biegesteifigkeit aufweisen. Die Hebelabschnitte sind vorzugsweise derart geformt, dass diese ein Drehmoment auf den Mittelabschnitt übertragen können und des Weiteren in Fahrzeugquerrichtung steifer als in Fahrzeughochrichtung ausgebildet sind, so dass eine hohe Lenkpräzision gewährleistet ist.
Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die Hebelabschnitte jeweils einen zum zugeordneten Radträger benachbarten Radträgerbereich und/oder einen, insbesondere zwischen dem jeweiligen Radträgerbereich und dem Mittelabschnitt angeordneten, Hebelbereich aufweisen. Hierbei wirkt der Hebelbereich im Wesentlichen als Wankhebel zum Übertragen des Drehmomentes auf den Mittelabschnitt während der Wankstabilisierung. Der Radträgerbereich gewährleistet im Wesentlichen eine hohe Steifigkeit des jeweiligen Hebelabschnitts in Fahrzeugquerrichtung, so dass eine gute Lenkpräzision sichergestellt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Hebelbereich in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung. Auch ist es vorteilhaft, wenn sich der Radträgerbereich vom Radträger ausgehend im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, so dass in diesem Bereich eine hohe Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung sichergestellt ist. Zusätzlich oder alternativ ist es auch vorteilhaft, wenn der Radträgerbereich zum Mittelabschnitt in Fahrzeuglängsrichtung versetzt ist. Hierdurch kann ein entsprechender Wankhebel zur Wankstabilisierung ausgebildet werden, mittels dem das Drehmoment zum Tordieren des Mittelabschnitts erzeugbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Hebelabschnitte, insbesondere in einer Fahrzeugdraufsicht S-förmig, gebogen sind. Hierfür weisen die Hebelabschnitte vorzugsweise einen ersten Biegebereich auf, der insbesondere zwischen dem Radträgerbereich und dem Hebelbereich ausgebildet ist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Hebelabschnitte zusätzlich oder alternativ einen zwischen dem Hebelbereich und dem Mittelabschnitt ausgebildeten zweiten Biegebereich umfassen. Vorzugsweise sind die Hebelabschnitte in ihren beiden Biegebereichen in entgegengesetzte Richtungen gebogen, so dass der jeweilige Hebelabschnitt vorzugsweise eine S-Form aufweist. Der erste und/oder zweite Biegebereich erstreckt sich vorzugsweise zumindest in einen der benachbarten Bereiche und/oder Abschnitte hinein. Die benachbarten Bereiche und/oder Abschnitte des Drehstab-Stabilisators, insbesondere des jeweiligen Hebelabschnitts, sind somit zumindest in einem dazu benachbarten Bereich gebogen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Radaufhängung zum Radführen einen mit dem jeweiligen Radträger gelenkig verbundenen, insbesondere einzigen, radführenden Querlenker aufweist. Der radführende Querlenker ist in diesem Fall vorzugsweise zusammen mit dem radführenden Drehstab-Stabilisator in der gleichen Lenkerebene, insbesondere in einer unteren Lenkerebene der Radaufhängung, angeordnet. Der radführende Querlenker ist hierbei derart angelenkt und/oder ausgebildet, dass dieser ausschließlich Radquerkräfte aufnehmen kann.
Alternativ zum in Fahrzeugquerrichtung radführenden Querlenker ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Radaufhängung zum Radführen eine mit dem jeweiligen Radträger und/oder Rad gelenkig verbundene radführende Antriebswelle umfasst. Die radführende Antriebswelle ist hierbei insbesondere radmittig angeordnet. Des Weiteren ist die radführende Antriebswelle derart ausgebildet, dass diese Radquerkräfte aufnehmen kann. In diesem Fall ist es ferner vorteilhaft, wenn der Drehstab-Stabilisator in einer Seitenansicht des Fahrzeugs in der gleichen Ebene wie die radführende Antriebswelle angeordnet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der jeweilige Hebelabschnitt des radführenden Drehstab-Stabilisators derart geformt ist, dass dieser das Rad in Fahrzeuglängsrichtung zu führen vermag. Die Führung des Rades in Fahrzeuglängsrichtung erfolgt hierbei im Wesentlichen durch den sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Hebelbereich des Hebelabschnitts sowie durch die in Fahrzeuglängsrichtung feste Lagerung des Drehstab-Stabilisators in dem jeweiligen Stabilisatorlager, das die Längskräfte in den Aufbau abzuleiten vermag.
Vorteilhaft ist es, wenn die Radaufhängung ein, insbesondere radführendes, Feder-Dämpferbein umfasst. Dieses ist vorzugsweise mit dem Radträger verbunden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Radaufhängung mit einem radführenden und als Lenkstange einer Lenkungseinheit ausgebildeten Drehstab-Stabilisator,
2 eine Rückansicht der Radaufhängung,
3 eine Draufsicht der Radaufhängung,
4 eine aufbauseitige Seitenansicht der Radaufhängung und
5 eine radseitige Seitenansicht der Radaufhängung.

In den 1 bis 5 ist eine Radaufhängung 1, insbesondere eine Einzelradaufhängung, in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Die Radaufhängung 1 ist für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Sie umfasst zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegende Radträger 2, von denen aufgrund der in den Figuren dargestellten Halbdarstellung der Radaufhängung 1 nur einer dieser beiden ersichtlich ist. Die Radträger 2 nehmen jeweils ein Rad 3 drehbar gelagert auf.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Rad 3 angetrieben ausgebildet. Hierfür umfasst die Radaufhängung 1 eine Antriebswelle 4, die radmittig mit dem Rad 3 verbunden ist. Zum Führen des Rades 3 umfasst die Radaufhängung 1 ein Feder-Dämpferbein 5. Dieses ist radseitig mit dem Radträger 2 oberhalb des Radmittelpunktes verbunden. Des Weiteren umfasst die Radaufhängung 1 in einer dazu unteren Lenkerebene einen Querlenker 6. Der Querlenker 6 ist radseitig am Radträger 2 und aufbauseitig an einem Hilfsrahmen 7 angelenkt. Der Querlenker 6 nimmt ausschließlich Querkräfte auf und führt demnach den Radträger 2 in Fahrzeugquerrichtung. Alternativ kann der Querlenker 6 aufbauseitig auch ebenso unmittelbar an dem hier nicht dargestellten Aufbau angelenkt sein.
Des Weiteren umfasst die Radaufhängung 1 einen Drehstab-Stabilisator 8. Der Drehstab-Stabilisator 8 ist radführend ausgebildet und radseitig unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung weiterer Komponenten, am Radträger 2 angelenkt. Der Drehstab-Stabilisator 8 ist in einem ersten und zweiten Stabilisatorlager 9, 10 um eine Drehachse 11 drehbar gelagert. Die beiden Stabilisatorlager 9, 10 sind voneinander in Fahrzeugquerrichtung beabstandet. Des Weiteren sind diese an dem Hilfsrahmen 7 befestigt und/oder mit diesem starr verbunden. Alternativ dazu können diese aber auch ebenso unmittelbar an dem hier nicht dargestellten Aufbau angeordnet sein.
Der Drehstab-Stabilisator 8 weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Mittelabschnitt 12 und zwei Hebelabschnitte 13, 14 auf. Die Hebelabschnitte 13, 14 sind jeweils in einem Außenbereich des Drehstab-Stabilisators 8 angeordnet. Der Mittelabschnitt 12 ist in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Hebelabschnitten 13, 14 angeordnet. Die beiden Hebelabschnitte 13, 14 sind jeweils unmittelbar benachbart zum Mittelabschnitt 12 angeordnet. Der Mittelabschnitt 12 ist geradlinig ausgebildet und erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung koaxial zur Drehachse 11 des Drehstab-Stabilisators 8. Die Hebelabschnitte 13, 14 sind im Bereich ihrer Enden an dem jeweils zugeordneten Radträger 2 angelenkt.
Jeder der beiden Hebelabschnitte 13, 14 weist einen zum jeweiligen Trägeranlenkpunkt benachbarten Radträgerbereich 15 auf. Zur Wahrung der Übersichtlichkeit ist im Folgenden lediglich der erste Hebelabschnitt 13 mit Bezugszeichen versehen.
Die Hebelabschnitte 13, 14 umfassen des Weiteren jeweils einen Hebelbereich 16. Der Hebelbereich 16 ist in dem jeweiligen Hebelabschnitt 13, 14 zwischen dem Radträgerbereich 15 und dem Mittelabschnitt 12 angeordnet. Der jeweilige Hebelabschnitt 13, 14 ist in seinem Radträgerbereich 15 annähernd parallel zum Mittelabschnitt 12 ausgerichtet.
Der Radträgerbereich 15 erstreckt sich von seinem Trägeranlenkpunkt ausgehend im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Des Weiteren ist der Trägeranlenkpunkt des jeweiligen Hebelabschnitts 13, 14 und die Drehachse 11 in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet. Infolgedessen ist auch der Radträgerbereich 15 des jeweiligen Hebelabschnitts 13, 14 zum Mittelabschnitt 12 in Fahrzeuglängsrichtung beabstandet. Der Radträgerbereich 15 ist somit gegenüber dem Mittelabschnitt 12 in Fahrzeuglängsrichtung versetzt.
Der Hebelbereich 16 des jeweiligen Hebelabschnitts 13, 14 erstreckt sich gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vom Mittelabschnitt 12 ausgehend in Richtung des Trägeranlenkpunktes sowohl in Fahrzeugquer- als auch in Fahrzeuglängsrichtung. Die beiden Hebelabschnitte 13, 14 sind, insbesondere S-förmig, gebogen. Sie umfassen demnach einen ersten und zweiten Biegebereich 17, 18. Der erste Biegebereich 17 ist im Wesentlichen zwischen dem Radträgerbereich 15 und dem Hebelbereich 16 ausgebildet. Der zweite Biegebereich 18 ist zwischen dem Hebelbereich 16 und dem Mittelabschnitt 12 ausgebildet. Zur Ausbildung eines S-förmigen Hebelabschnitts 13, 14 sind die beiden Biegebereiche 17, 18 zueinander in entgegengesetzte Richtungen gebogen.
Des Weiteren erstrecken sich die beiden Biegebereiche in den jeweils benachbarten Radträgerbereich 15 und/oder Hebelbereich 16 hinein. Infolgedessen sind auch der Radträgerbereich 15 sowie der Hebelbereich 16 zumindest teilweise gebogen.
Der Mittelabschnitt 12 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusammen mit den beiden Hebelabschnitten 13, 14 einteilig ausgebildet. Ferner ist der Drehstab-Stabilisator 8 vorzugsweise aus einem Federstahl ausgebildet. Des Weiteren kann der Mittelabschnitt 12 im Vergleich zu den beiden Hebelabschnitten 13, 14 eine unterschiedliche Biegesteifigkeit aufweisen.
Die Hebelabschnitte 13, 14 sind derart geformt, dass diese eine möglichst hohe Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung aufweisen, so dass eine präzise Lenkfunktion des Drehstab-Stabilisators 8, die nachfolgend näher erläutert wird, gewährleistet ist.
Die Radaufhängung 1 umfasst eine Lenkungseinheit 19, mittels der die beiden Radträger 2 bzw. Räder 3 um eine hier nicht dargestellte Lenkdrehachse schwenkbar sind. Die Lenkung der Räder 3 erfolgt vorliegend über eine axiale Verschiebbarkeit des Drehstab-Stabilisators 8 entlang seiner Drehachse 11. Hierfür ist der Mittelabschnitt 12 des Drehstab-Stabilisators 8 als Lenkstange 20 der Lenkungseinheit 19 ausgebildet.
Die Lenkungseinheit 19 ist in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Stabilisatorlagern 9, 10 angeordnet. Die Lenkungseinheit 19 umfasst ein Lenkgehäuse 21. Dieses erstreckt sich im Bereich der Drehachse 11 vom Bereich des ersten Stabilisatorlagers 9 bis zum Bereich des zweiten Stabilisatorlagers 10. Die Lenkungseinheit 19, insbesondere das Lenkgehäuse 21, ist starr mit dem Hilfsrahmen 7 oder alternativ mit dem hier nicht dargestellten Aufbau verbunden. Der Drehstab-Stabilisator 8 erstreckt sich mit seinem Mittelabschnitt 12 durch das Lenkgehäuse 21 hindurch und tritt an einem jeweiligen Gehäuseende 22, 23 aus diesem aus.
Neben dem ersten und zweiten Stabilisatorlager 9, 10 ist der Drehstab-Stabilisator 8 in seinem Mittelabschnitt 12 zusätzlich im Lenkgehäuse 21 in einem ersten und zweiten Lenkstangenlager 24, 25 gegenüber dem Lenkgehäuse 21 drehbar gelagert. Die beiden Lenkstangenlager 24, 25 sind von dem jeweils benachbarten Stabilisatorlager 9, 10 in Fahrzeugquerrichtung beabstandet. Des Weiteren sind die beiden Lenkstangenlager 24, 25 jeweils im Bereich eines der Gehäuseenden 22, 23 angeordnet.
Die Lenkungseinheit 19 weist zum axialen Verschieben des Drehstab-Stabilisators 8 einen Aktuator 26 auf. Der Aktuator 26 ist mit dem Lenkgehäuse 21 verbunden, so dass dieser gegenüber dem Drehstab-Stabilisator 8 ortsfest ausgebildet ist. Der Aktuator 26 ist derart mit dem als Lenkstange 20 ausgebildeten Mittelabschnitt 12 des Drehstab-Stabilisators 8 gekoppelt, dass der Drehstab-Stabilisator 8 mittels des Aktuators 26 axial in Richtung der Drehachse 11 verschiebbar ist. Hierdurch kann über die am jeweiligen Ende des Drehstab-Stabilisators 8 ausgebildeten Trägeranlenkpunkte eine Lenkbewegung der Räder 3 um ihre hier nicht dargestellte Lenkdrehachse bewirkt werden.
Der Aktuator 26 umfasst vorzugsweise ein hier nicht dargestelltes Aktuatorzahnrad, das in eine hier ebenfalls nicht dargestellte Lenkstangenverzahnung, die sich in Längsrichtung des Drehstab-Stabilisators 8 in zumindest einem Bereich des Mittelabschnitts 12 bzw. der Lenkstange 20 erstreckt, einkämmt.
Zur Wankstabilisierung muss sich der Drehstab-Stabilisator 8 um seine Drehachse 11 drehen können. Hierfür ist der Koppelbereich zwischen dem Aktuator 26 und dem Drehstab-Stabilisator 8 derart ausgebildet, dass sich der als Lenkstange 20 ausgebildete Mittelabschnitt 12 des Drehstab-Stabilisators 8 gegenüber dem ortsfesten Aktuator 26 verdrehen kann. Der Aktuator 26 ist infolgedessen mit dem Mittelabschnitt 12 in Axialrichtung der Drehachse 11 zum Verschieben des Drehstab-Stabilisators 8 in Fahrzeugquerrichtung gekoppelt und zugleich in Umfangsrichtung der Drehachse 11 zur Gewährleistung einer Wankstabilisierungsfunktion entkoppelt. Der Mittelabschnitt 12 kann sich somit gegenüber dem Aktuator 26 zumindest im Bereich eines Winkelintervalls verdrehen.
Hierfür kann die Lenkstangenverzahnung des Mittelabschnitts 12 beispielsweise in einer Querschnittsansicht des Drehstab-Stabilisators 8 ballig, d.h. konvex gekrümmt, ausgebildet sein. Die konvexe Krümmung der Lenkstangenverzahnung kann beispielsweise ellipsenförmig oder kreisförmig ausgebildet sein. Auch ist es vorteilhaft, wenn sich die Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts 12 über zumindest ein Winkelintervall von weniger als 360 ° erstreckt. Hierdurch kann die maximale Verdrehbarkeit des Mittelabschnitts 12 beschränkt werden. Alternativ dazu kann die Lenkstangenverzahnung aber auch vollständig umlaufend ausgebildet sein, so dass sich der Mittelabschnitt 12 gegenüber der Aktuatorverzahnung frei drehen kann. Des Weiteren sollte die Zahnbreite der Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts 12 größer als der Verzahnungsbereich mit dem Aktuatorzahnrad des Aktuators 26 ausgebildet sein. Hierdurch kann eine axiale Verschiebbarkeit des Drehstab-Stabilisators 8 mittels des Aktuators 26 bei einer zugleich rotatorischen Entkopplung dieser beiden Bauteile sichergestellt werden.
Der Drehstab-Stabilisator 8 ist somit derart ausgebildet, dass mittels diesem das Rad 3 in Fahrzeugquerrichtung sowie Fahrzeuglängsrichtung führbar ist, dass durch eine Verdrehung des Drehstab-Stabilisators 8 um seine Drehachse 11 eine Wankstabilisierung erfolgen kann und/oder dass durch eine axiale Verschiebung des Drehstab-Stabilisators 8, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, entlang der Drehachse 11 die beiden Räder 3 gelenkt werden können.
Zur in Fahrzeuglängsrichtung radführenden Wirkung erstreckt sich der Drehstab-Stabilisator 8 in seinem jeweiligen Hebelabschnitt 13, 14 in Fahrzeuglängsrichtung. Des Weiteren ist der Drehstab-Stabilisator 8 hierfür mittels der beiden Stabilisatorlager 9, 10 derart gelagert, dass eine im Trägeranlenkpunkt des Hebelabschnitts 13, 14 einwirkende Längskraft über den Hebelabschnitt 13, 14 und/oder zumindest teilweise über einen Bereich des Mittelabschnitts 12 in das Stabilisatorlager 9, 10 und von dort aus in den Hilfsrahmen 7 bzw. in den Aufbau ableitbar ist. Zur Ausbildung der in Fahrzeugquerrichtung radführenden Wirkung des Drehstab-Stabilisators 8 ist dieser des Weiteren mittels der Lenkungseinheit 19, insbesondere mittels des mit diesem gekoppelten Aktuators 26, in Fahrzeugquerrichtung arretierbar. Infolgedessen kann eine im Trägeranlenkpunkt des Drehstab-Stabilisators 8 angreifende Querkraft über den Hebelabschnitt 13, 14 auf den Mittelabschnitt 12 und von dort aus in die Lenkungseinheit 19 geleitet werden, die wiederum diese Querkraft in den Hilfsrahmen 7 und/oder den Aufbau ableitet.
Des Weiteren ist der Drehstab-Stabilisator 8 derart in den beiden Stabilisatorlagern 9, 10 um die in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtete Drehachse 11 drehbar gelagert, dass der Drehstab-Stabilisator 8 beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder 3 verdrehbar und/oder tordierbar ist, so dass ein von dem ein- und/oder ausfedernden Rad 3 erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad 3 übertragbar ist.
Gleichzeitig kann der Drehstab-Stabilisator 8 - zusätzlich zu seiner Verdrehbarkeit um die Drehachse 11 - zum Lenken der Räder 3 mittels der Lenkungseinheit 19 in Axialrichtung, d.h. entlang der Drehachse 11, verschoben werden. Die Lenkungseinheit 19 ist hierfür mit dem Drehstab-Stabilisator 8 in Axialrichtung, d.h. in Richtung der Drehachse 11, gekoppelt und in Umfangsrichtung, d.h. in Drehrichtung des Drehstab-Stabilisators 8, entkoppelt.
Gemäß dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rad 3 über den Drehstab-Stabilisator 8, über den in derselben Lenkerebene angeordneten Querlenker 6 und über das Feder-Dämpferbein 5 in Fahrzeuglängs-, Fahrzeugquer- und Fahrzeughochrichtung geführt.
Alternativ dazu könnte in einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Querlenker 6 aber auch ebenso durch eine radführende Antriebswelle eingespart werden. In diesem Fall könnte der Drehstab-Stabilisator 8 abweichend zu dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel in Fahrzeughochrichtung in der Ebene der radführenden Antriebswelle positioniert werden, um unerwünschte Lenkbewegungen während des Ein- oder Ausfederns zu vermeiden.
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.
Bezugszeichenliste

1.: Radaufhängung
2.: Radträger
3.: Rad
4.: Antriebswelle
5.: Feder-Dämpferbein
6.: Querlenker
7.: Hilfsrahmen
8.: Drehstab-Stabilisator
9.: erstes Stabilisatorlager
10.: zweites Stabilisatorlager
11.: Drehachse
12.: Mittelabschnitt
13.: erster Hebelabschnitt
14.: zweiter Hebelabschnitt
15.: Radträgerbereich
16.: Hebelbereich
17.: erster Biegebereich
18.: zweiter Biegebereich
19.: Lenkungseinheit
20.: Lenkstange
21.: Lenkgehäuse
22.: erstes Gehäuseende
23.: zweites Gehäuseende
24.: erstes Lenkstangenlager
25.: zweites Lenkstangenlager
26.: Aktuator

Claims

Radaufhängung (1) für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges mit zwei in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Radträgern (2) zum jeweils drehbaren Aufnehmen eines Rades (3), mit einer Lenkungseinheit (19), mittels der die beiden Radträger (2) um eine jeweilige Lenkdrehachse schwenkbar sind, und mit einem mit den beiden Radträgern (2) gelenkig verbundenen und zum Aufnehmen von Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerkräften radführend ausgebildeten Drehstab-Stabilisator (8), der mittels zweier in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Stabilisatorlagern (9, 10) mit einem dafür vorgesehenen Aufbau verbindbar ist und in diesen um eine in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtete Drehachse (11) derart drehbar gelagert ist, dass der Drehstab-Stabilisator (8) beim Ein- und/oder Ausfedern eines der beiden Räder (3) verdrehbar und/oder tordierbar ist, so dass ein von dem ein- und/oder ausfedernden Rad (3) erzeugtes Drehmoment zur Wankstabilisierung auf das andere Rad (3) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab-Stabilisator (8) in den beiden Stabilisatorlagern (9, 10) in Fahrzeugquerrichtung entlang seiner Drehachse (11) verschiebbar gelagert ist und dass die Lenkungseinheit (19) derart mit dem Drehstab-Stabilisator (8) verbunden ist, dass dieser mittels der Lenkungseinheit (19) zum Lenken der beiden Räder (3) entlang seiner Drehachse (11) verschiebbar ist, so dass die beiden Radträger (2) mittels des Drehstab-Stabilisators (8) um ihre jeweilige Lenkdrehachse schwenkbar sind.
Radaufhängung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkungseinheit (19) in Fahrzeuglängsrichtung im Bereich der Stabilisatorlager (9, 10) und/oder in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Stabilisatorlagern (9, 10) angeordnet ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab-Stabilisator (8) einen Mittelabschnitt (12) umfasst, der als Lenkstange (20) der Lenkungseinheit (19) ausgebildet ist, und/oder zumindest in diesem Mittelabschnitt (12) einen runden Querschnitt aufweist.
Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (12) zumindest teilweise in einem mit dem Aufbau verbindbaren Lenkgehäuse (21) der Lenkungseinheit (19) angeordnet ist und/oder im Bereich eines jeweiligen Gehäuseendes (22, 23) aus dem Lenkgehäuse (21) austritt.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (12) gegenüber dem Lenkgehäuse (21) verdrehbar gelagert, ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkungseinheit (19) einen Aktuator (26) umfasst, der derart mit dem Mittelabschnitt (12) verbunden ist, dass der Drehstab-Stabilisator (8) mittels des Aktuators (26) entlang seiner Drehachse (11) verschiebbar und zugleich gegenüber dem Aktuator (26) um seine Drehachse (11) verdrehbar ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (12) eine sich in seiner Längsrichtung erstreckende Lenkstangenverzahnung aufweist, in die ein Aktuatorzahnrad des Aktuators (26) in einem Verzahnungsbereich einkämmt.
Radaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstangenverzahnung in einer Querschnittsansicht des Mittelabschnitts (12) ballig und/oder konvex gekrümmt ausgebildet ist, so dass sich der Mittelabschnitt (12) zur Wankstabilisierung gegenüber dem Aktuatorzahnrad verdrehen kann, und/oder dass sich die Lenkstangenverzahnung über ein Winkelintervall von weniger als 360 ° erstreckt oder umlaufend ausgebildet ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstangenverzahnung in einer Querschnittsansicht des Mittelabschnitts (12) eine konkav gebogene Zahnkopffläche und/oder Zahnnutfläche aufweist und/oder dass die Zahnbreite der Lenkstangenverzahnung in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts (12) größer ist als ihr Verzahnungsbereich mit dem Aktuatorzahnrad.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab-Stabilisator (8) einen ersten und zweiten Hebelabschnitt (13, 14) umfasst, zwischen denen der Mittelabschnitt (12) angeordnet ist, wobei die Hebelabschnitte (13, 14) jeweils einem der beiden Radträger (2) zugeordnet sind und/oder radseitig mit dem jeweiligen Radträger (2) verbunden sind.
Radaufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (12) und die beiden Hebelabschnitte (13, 14) einteilig ausgebildet sind und/oder zueinander eine unterschiedliche Biegesteifigkeit aufweisen.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelabschnitte (13, 14) jeweils einen zum jeweiligen Radträger (2) benachbarten Radträgerbereich und/oder einen Hebelbereich (16) aufweisen.
Radaufhängung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hebelbereich (16) in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung erstreckt, dass sich der Radträgerbereich (15) vom Radträger (2) ausgehend im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt und/oder dass der Radträgerbereich (15) zum Mittelabschnitt (12) in Fahrzeuglängsrichtung versetzt ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelabschnitte (13, 14) gebogen sind, wobei diese einen zwischen dem Radträgerbereich (15) und dem Hebelbereich (16) ausgebildeten ersten Biegebereich (17) und/der einen zwischen dem Hebelbereich (16) und dem Mittelabschnitt (12) ausgebildeten zweiten Biegebereich (18) aufweisen und/oder in ihren beiden Biegebereichen (17, 18) in entgegengesetzte Richtungen gebogen sind.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Radaufhängung (1) zum Radführen einen mit dem jeweiligen Radträger (2) gelenkig verbundenen radführenden Querlenker (6) oder eine radführende Antriebswelle (4) aufweist.