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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die Druckschrift
DE 2 142 079 offenbart eine Vorderachsaufhängung mit einer Starrachse. Zwei Führungsarme sind jeweils in einem ersten Ende mit der Starrachse verschweißt und in einem zweiten Ende beweglich in einem Fahrzeugrahmen fixiert. Beim gegensinnigen Einfedern zweier zu der Achse gehöriger Räder wird die Achse daher auf Torsion belastet.
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Eine weitere Vorderachsaufhängung geht aus der Druckschrift
DE 1 980 929 A1 hervor. Auch hier ist ein Starrachskörper fest mit zwei Längslenkern verbunden, die beweglich in einem Fahrzeugrahmen gelagert sind. Beim gegensinnigen Einfedern kommt es daher innerhalb der Achse zu einem Torsionsmoment.
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Den aus dem Stand der Technik zu entnehmenden Lösungen ist gemein, dass die Querführung der Räder ausschließlich von den Achsen übernommen wird. So sind gemäß dem Stand der Technik Radträger ausschließlich um jeweils eine Lenkachse schwenkbar in den Achsen gelagert. Die Achsen beschränken also vier der sechs Freiheitsgrade der Radträger. Übrig bleibt pro Radträger ein rotatorischer Freiheitsgrad, der die Lenkachse bildet, und ein translatorischer Freiheitsgrad, der ein Federbewegung ermöglicht.
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Derartige Lösungen sind insbesondere für Nutzfahrzeuge geeignet. Bei Personenkraftwagen werden aber verschärfte Anforderungen an das Gewicht und die Präzision der Radführung gestellt, die sich mittels der bekannten Lösungen nicht erfüllen lassen. Darüber hinaus wird bei kleineren Personenkraftwagen in der Regel die Vorderachse angetrieben. Auch eine angetriebene Vorderachse ist auf der Grundlage der oben beschriebenen Lösungen nicht realisierbar. Hier würde die schwenkbare Lagerung der Achsträger in der Achse eine Durchführung der Antriebswellen zum Rad verhindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile eine Radaufhängung bereitzustellen. Die Radaufhängung soll insbesondere kostengünstig herzustellen sein, wenig Bauraum beanspruchen und leicht sein. Weiterhin soll sich mittels der Radaufhängung eine angetriebene Vorderachse realisieren lassen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Radaufhängung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Radaufhängung umfasst einen ersten Radträger, einen zweiten Radträger, einen ersten Fahrwerkslenker, einen zweiten Fahrwerkslenker und eine Querstrebe.
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Mit Radaufhängung wird eine Vorrichtung zur Fixierung der beiden Radträger an einem Fahrzeugaufbau, das heißt an einem Rahmen und/oder einer Karosserie eines Fahrzeugs bezeichnet. Die Fixierung der Radträger erfolgt federbar und gegebenenfalls lenkbar. Die Radaufhängung erlaubt also eine Federbewegung der Radträger, das heißt eine Bewegung der Radträger relativ zu dem Fahrzeugaufbau, bei der Federn, die mit der Radaufhängung in Wirkverbindung stehen, ge- oder entspannt werden. Lenkbar ausgeführte Radträger können gegenüber dem Fahrzeugaufbau um jeweils eine Lenkachse verschwenkt werden.
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Die Radträger sind Vorrichtungen, in denen jeweils ein Rad drehbar gelagert werden kann. Das Rad besitzt gegenüber dem Radträger keinen translatorischen und genau einen rotatorischen Freiheitsgrad. Insbesondere kann ein Radträger zur Aufnahme eines Radlagers ausgebildet sein.
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Der erste Fahrwerkslenker und der zweite Fahrwerkslenker sind bevorzugt als Längslenker ausgebildet. Ein Längslenker bezeichnet einen Fahrwerkslenker, der im Gegensatz zu einem Querlenker vorwiegend in Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Der Begriff „vorwiegend in Fahrzeuglängsrichtung“ kennzeichnet einen Verlauf in einem Winkel von weniger als 45° zur Fahrzeuglängsrichtung. Vorzugsweise verlaufen der erste Fahrwerkslenker und der zweite Fahrwerkslenker in einem Winkel von weniger als 40°, weniger als 30° oder weniger als 20° zur Fahrzeuglängsrichtung.
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Bei der Querstrebe handelt es sich um eine Strebe, die vorzugsweise vornehmlich in Fahrzeugquerrichtung verläuft. Dies bedeutet, dass die Querstrebe in ihrem Verlauf einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung durchgehend unterschreitet. Insbesondere kann die Querstrebe in Fahrzeugquerrichtung, d. h. parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufen.
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Die Fahrzeuglängsrichtung ist identisch mit der Fahrtrichtung des Fahrzeugs bei Geradeausfahrt. Orthogonal dazu und waagerecht beziehungsweise horizontal verläuft die Fahrzeugquerrichtung.
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Der erste Fahrwerkslenker kann in einer ersten Achsaufnahme einer Fahrzeugkarosserie oder eines Fahrzeugrahmens derart fixiert werden, dass die translatorischen Freiheitsgrade des ersten Fahrwerkslenkers vollständig beschränkt sind. Entsprechend kann der zweite Fahrwerkslenker in einer zweiten Achsaufnahme der Fahrzeugkarosserie oder des Fahrzeugrahmens derart fixiert werden, dass die translatorischen Freiheitsgrade des zweiten Fahrwerkslenkers vollständig beschränkt sind. Durch die Fixierung der beiden Fahrwerkslenker in der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen werden also translatorische Bewegungen der beiden Fahrwerkslenker relativ zu der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen unterbunden. Die Zahl der verbleibenden rotatorischen Freiheitsgrade kann ein, zwei oder drei betragen. Insbesondere ist die Zahl der verbleibenden rotatorischen Freiheitsgrade größer als null.
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Bei einer Rotation des ersten Fahrwerkslenkers oder des zweiten Fahrwerkslenkers gegenüber der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen erfolgt dann eine Drehung des ersten Fahrwerkslenkers beziehungsweise des zweiten Fahrwerkslenkers um einen innerhalb der ersten Achsaufnahme beziehungsweise innerhalb der zweiten Achsaufnahme verorteten Mittelpunkt.
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Die Querstrebe verbindet den ersten Fahrwerkslenker und den zweiten Fahrwerkslenker miteinander und vermindert so die rotatorischen Freiheitsgrade des ersten Fahrwerklenkers und des zweiten Fahrwerkslenkers jeweils um zwei, sodass jedem der beiden Fahrwerkslenker genau ein rotatorischer Freiheitsgrad verbleibt. Der erste Fahrwerkslenker kann also um genau eine erste Drehachse, der zweite Fahrwerkslenker um genau eine zweite Drehachse verschwenkt werden. Die erste Drehachse verläuft durch die erste Achsaufnahme, die zweite Drehachse durch die zweite Achsaufnahme.
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Rotatorische Bewegungen des ersten Fahrwerkslenkers und des zweiten Fahrwerkslenkers um von dem beiden genannten Drehachsen abweichende Achsen werden somit durch die Fixierung des ersten Fahrwerkslenkers in der ersten Achsaufnahme, die Fixierung des zweiten Fahrwerkslenkers in der zweiten Achsaufnahme und/oder die Verbindung des ersten Fahrwerkslenkers und des zweiten Fahrwerkslenkers durch die Querstrebe beschränkt. Gegenüber solchen Bewegungen ist die Radaufhängung möglichst unnachgiebig ausgelegt.
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Die genannten Drehachsen des ersten Fahrwerkslenkers und des zweiten Fahrwerkslenkers verlaufen bevorzugt vornehmlich in Fahrzeugquerrichtung, das heißt verlaufen in einem Winkel von weniger als 45° zur Fahrzeugquerrichtung. Insbesondere können die beiden Drehachsen in Fahrzeugquerrichtung, d. h. parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufen.
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Zwischen einem ersten Ende der Querstrebe und dem ersten Achslenker besteht vorzugsweise eine starre Verbindung. Entsprechend wird eine starre Verbindung zwischen einem zweiten Ende der Querstrebe und dem zweiten Fahrwerkslenker bevorzugt. Eine Verbindung ist dann starr, wenn sie nicht verdrehbar und nicht verschiebbar ausgelegt ist. In dem ersten Ende kann also keine Verdrehung und keine Verschiebung der Querstrebe gegenüber dem ersten Fahrwerkslenker stattfinden. Entsprechend kann in dem zweiten Ende keine Verdrehung und keine Verschiebung der Querstrebe gegenüber dem zweiten Fahrwerkslenker stattfinden. Bewegungen des zweiten Endes der Querstrebe gegenüber dem ersten Fahrwerkslenker und Bewegungen des ersten Endes der Querstrebe gegenüber dem zweiten Fahrwerkslenker sind aber möglich, um die oben beschriebene Verschwenkbarkeit der Fahrwerkslenker zu gewährleisten.
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Bevorzugt sind der erste Längslenker, der zweite Längslenker und die Querstrebe einstückig miteinander verbunden.
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Erfindungsgemäß beschränken der erste Fahrwerkslenker genau zwei translatorische Freiheitsgrade des ersten Radträgers und der zweite Fahrwerkslenker genau zwei translatorische Freiheitsgrade des zweiten Radträgers. Um den ersten Fahrwerkslenker entsprechend mit dem ersten Radträger zu koppeln, findet bevorzugt ein erstes Gelenk Verwendung. Ein zweites Gelenk koppelt vorzugsweise den zweiten Fahrwerkslenker mit dem zweiten Radträger. Durch die Kopplung werden translatorische Bewegungen des ersten Fahrwerkslenkers und des ersten Radträgers sowie des zweiten Fahrwerkslenkers und des zweiten Radträgers relativ zueinander unterbunden. Da aber der erste Fahrwerkslenker und der zweite Fahrwerkslenker in den Achsaufnahmen verschwenkt werden können, ist eine translatorische Bewegung mit jeweils genau einem Freiheitsgrad des ersten Fahrwerkslenkers und des zweiten Fahrwerkslenkers relativ zu der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen möglich. Bei dieser translatorischen Bewegung handelt es sich um eine Federbewegung.
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Erfindungsgemäß weist die Radaufhängung weiterhin ein erstes Dämpferbein und ein zweites Dämpferbein auf.
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Bei einem Dämpferbein handelt es sich um einen Stoßdämpfer, der ausgebildet ist, Querkräfte aufzunehmen. Die Querkräfte sind orthogonal zu einer Längsachse des Dämpfers gerichtet. Bewegungen entlang der Längsachse können mittels des Dämpfers gedämpft werden.
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Das erste Dämpferbein ist ausgebildet, genau zwei rotatorische Freiheitsgrade des ersten Radträgers zu beschränken. Das zweite Dämpferbein ist entsprechend ausgebildet, genau zwei rotatorische Freiheitsgrade des zweiten Radträgers zu beschränken. Es verbleibt also genau ein rotatorischer Freiheitsgrad des ersten Radträgers und genau ein rotatorischer Freiheitsgrad des zweiten Radträgers. Diese Freiheitsgrade definieren jeweils eine Lenkachse, um die der erste Radträger bzw. der zweite Radträger verschwenkt werden kann. Eine Beschränkung der translatorischen Freiheitsgrade des ersten Radträgers und des zweiten Radträgers durch die beiden Dämpferbeine erfolgt nicht. Translatorische Bewegungen des ersten Radträgers werden aber durch das erste Dämpferbein gedämpft. Das zweite Dämpferbein dämpft entsprechend translatorische Bewegungen des zweiten Radträgers.
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Das erste Dämpferbein und das zweite Dämpferbein bestehen aus zwei relativ zueinander verschiebbaren Komponenten. Eine erste Komponente des ersten Dämpferbeins ist in dem Radträger fixiert, eine zweite Komponente des ersten Dämpferbeins in der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen. Eine erste Komponente des zweiten Dämpferbeins ist entsprechend in dem zweiten Radträger fixiert. Eine zweite Komponente des zweiten Dämpferbeins ist in der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen fixiert. Die Fixierung der ersten Komponente des ersten Dämpferbeins in den ersten Radträger und die Fixierung der ersten Komponente des zweiten Dämpferbeins in dem zweiten Radträger ist vorzugsweise starr, das heißt derart, dass sich die Fixierung jeglicher Relativbewegung widersetzt. Die zweite Komponente des ersten Dämpferbeins und die zweite Komponente des zweiten Dämpferbeins hingegen sind vorzugsweise gelenkig in der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen fixiert. Insbesondere eine Drehung der beiden zweiten Komponenten um die jeweilige Lenkachse wird bevorzugt.
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Der erste Fahrwerkslenker, der zweite Fahrwerkslenker und die Querstrebe der erfindungsgemäßen Radaufhängung bilden einen Verbundlenker. Ein solcher ist besonders kostengünstig herzustellen. Die erfindungsgemäße Kopplung der beiden Radträger mit den Fahrwerkslenkern und den Dämpferbeinen ermöglicht es, eine Vorderradaufhängung mit einem Verbundlenker zu realisieren. Insbesondere ist es möglich, die Radaufhängung mit einem Lenkmechanismus und Antriebswellen weiterzubilden.
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Der Lenkmechanismus wirkt – etwa mittels jeweils einer Spurstange – auf den ersten Radträger und den zweiten Radträger. Durch den Lenkmechanismus können der erste Radträger und der zweite Radträger um ihre Lenkachsen verschwenkt werden. Der Lenkmechanismus umfasst vorzugsweise die genannten Spurstangen und des Weiteren Spurhebel, eine Lenkstange, Lenkhebel und ein Lenkgetriebe.
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Vorzugsweise ist die Radaufhängung darüber hinaus mit einer ersten Antriebswelle und einer zweiten Antriebswelle weitergebildet. Die erste Antriebswelle ist ausgebildet, ein drehbar in dem ersten Radträger gelagertes erstes Rad anzutreiben. Entsprechend ist die zweite Antriebswelle ausgebildet, ein drehbar in dem zweiten Radträger gelagertes zweites Rad anzutreiben.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung kann durch Bewegung des ersten Radträgers und des zweiten Radträgers in entgegengesetzte Richtungen ein auf die Querstrebe wirkendes Torsionsmoment aufgebracht werden. Bewegungen des ersten Radträgers und des zweiten Radträgers in entgegengesetzte Richtungen gehen also mit einer Torsion der Querstrebe einher. Entsprechend muss die Querstrebe gegenüber der beschriebenen Torsion nachgiebig ausgestaltet sein. Dies entspricht der Gestaltung eines herkömmlichen, an einer Hinterachse verwendeten Verbundlenkers. Darüber hinaus bewirkt eine Bewegung des ersten Radträgers bei einem Stillstand des zweiten Radträgers oder eine Bewegung des zweiten Radträgers bei einem Stillstand des ersten Radträgers eine Torsion der Querstrebe. Die Querstrebe wirkt also weiterbildungsgemäß als Querstabilisator.
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Vorzugsweise ist die Radaufhängung derart in einem Fahrzeug angeordnet, dass sich das erste Gelenk in Fahrtrichtung vor der ersten Achsaufnahme und sich das zweite Gelenk in Fahrtrichtung vor der zweiten Achsaufnahme befindet. Dies bedeutet, dass das erste Gelenk relativ zu der ersten Achsaufnahme in Fahrtrichtung nach vorne hin versetzt ist. Einen seitlichen Versatz und/oder einen Höhenversatz schließt dies nicht aus. Gleiches gilt mutatis mutandis für das zweite Gelenk und die zweite Achsaufnahme.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt
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1 eine Verbundlenker-Vorderachse.
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Eine Verbundlenker-Vorderachse 102 gemäß 1 umfasst einen ersten Radträger 104, einen ersten Längslenker 106, einen zweiten Längslenker 108 und eine Querstrebe 110. Darüber hinaus weist die Verbundlenker-Vorderachse einen in 1 nicht dargestellten zweiten Radträger auf.
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Der erste Längslenker 106, der zweite Längslenker 108 und die Querstrebe 110 bilden einen einstückig ausgeführten Verbundlenker.
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Der erste Längslenker 106 weist ein erstes Lagerauge 112 auf, der zweite Längslenker 108 ein zweites Lagerauge 114. Der erste Längslenker 106 kann in dem ersten Lagerauge 112 verschwenkbar in einer Fahrzeugkarosserie befestigt werden. Gleiches gilt für die Befestigung des zweiten Längslenkers 108 mit dem zweiten Lagerauge 114.
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Federt das Fahrzeug gleichseitig ein, bewegen sich der erste Längslenker 106 und der zweite Längslenker 108 gleichsinnig um einen gleichen Betrag. Einer solchen Bewegung setzt die Querstrebe 110 keinen Widerstand entgegen. Davon abweichenden Bewegungen, insbesondere gegensinnigen Bewegungen, des ersten Längslenkers 106 und des zweiten Längslenkers 108 hingegen führen zu einer Verdrehung der Querstrebe 110. Ein dabei auftretendes Torsionsmoment wirkt den Bewegungen der beiden Längslenker 106, 108 entgegen.
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Mittels eines Kugelgelenks 116 ist der erste Radträger 104 in dem ersten Längslenker 106 fixiert. Eine Beschränkung der Verdrehbarkeit des Radträgers 104 erfolgt durch ein erstes Dämpferbein 118, das in einem ersten Ende 118a starr mit dem Radträger 104 verbunden ist und in einem zweiten Ende 118b an dem Fahrzeug befestigt werden kann. Damit verläuft eine Lenkachse, um die der Radträger 104 zusammen mit einem drehbar in dem Radträger 104 gelagerten ersten Rad 120 verschwenkt werden kann.
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Der Grad der Verschwenkung des ersten Radträgers 104 wird durch einen Lenkmechanismus 122 vorgegeben. Der Lenkmechanismus 122 weist eine in Fahrzeugquerrichtung verschiebbare Spurstange 124 auf, die mit dem ersten Radträger 104 und dem zweiten Radträger gekoppelt ist.
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Der zweite Radträger ist analog mit einem in 1 nicht dargestellten zweiten Dämpferbein versehen.
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Eine erste Antriebswelle 126 verläuft durch eine Aussparung in dem ersten Radträger 104 hindurch. Die erste Antriebswelle 126 ist drehfest mit dem ersten Rad 120 verbunden und ermöglicht es so, das Rad 120 anzutreiben.
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Eine zweite, in 1 nicht dargestellte Antriebselle, dient analog dazu, ein drehbar in dem zweiten Radträger gelagertes zweites Rad anzutreiben.
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Über Federn 128 stützen sich die Längslenker 106, 108 an dem Fahrzeug ab. In Folge des Fahrzeuggewichts verläuft also ein Lastpfad durch die Federn 128, den Längslenker 106, das Kugelgelenk 116, den Radträger 104 und das Rad 120 in den Boden.
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Federbewegungen des ersten Rads 120 und des zweiten Rads gehen mit Schwenkbewegungen der Längslenker 106, 108 einher, die wiederum gehen je nach Richtung zu einer Spannung oder Entspannung der Federn 128 führen.
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Bezugszeichenliste
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- 102
- Verbundlenker-Vorderachse
- 104
- Radträger
- 106
- erster Längslenker
- 108
- zweiter Längslenker
- 110
- Querstrebe
- 112
- erstes Lagerauge
- 114
- zweites Lagerauge
- 116
- Kugelgelenk
- 118
- Dämpferbein
- 118a
- erstes Ende des Dämpferbeins
- 118b
- zweites Ende des Dämpferbeins
- 120
- Rad
- 122
- Lenkmechanismus
- 124
- Spurstange
- 126
- Antriebswelle
- 128
- Feder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2142079 [0002]
- DE 1980929 A1 [0003]
- DE 102011082768 A1 [0004]
