DE102015014839B3

DE102015014839B3 - Radaufhängung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015014839B3
Application number: DE102015014839.7A
Authority: DE
Inventors: Jakob Bosch; Vladimir Idelevitch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-11-14
Filing date: 2015-11-14
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2035-11-15

Abstract

Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug, umfassend einen Radträger (2), an dem ein Radlager (4) zur drehbaren Aufnahme eines Rades angeordnet ist, eine Mehrzahl von Fahrwerkslenkern (3), die jeweils einerseits mit dem Radträger (2) und andererseits zumindest mittelbar mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sind, und ein Hydrauliksystem (5) mit mindestens einem Druckaufnehmer (7), der über eine Druckleitung (8) mit mindestens einem hydraulischen Stellglied (6) wirkverbunden ist, wobei der mindestens eine Druckaufnehmer (7) zwischen dem Radträger (2) und dem Radlager (4) angeordnet ist und das entsprechende Stellglied (6) mit einem zugeordneten Fahrwerkslenker (3) der Mehrzahl von Fahrwerkslenkern (3) derart zusammenwirkt, dass sich die räumliche Lage des zugeordneten Fahrwerkslenkers (3) in Abhängigkeit eines im Hydrauliksystem (5) vorliegenden Hydraulikdrucks verändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Die Radaufhängung wird im Fahrzeugbau als Bestandteil des Fahrwerks eines Fahrzeugs verwendet. Sie verbindet jeweils eines der Räder mit der Karosserie des Fahrzeugs, wobei dem Rad bestimmte Freiheitsgrade für seine Bewegung im Raum gewährt werden. Eine Ausführungsform der Radaufhängung stellt beispielsweise die Vierlenker-Vorderradaufhängung dar. Diese weist als zentrales Bauteil ein Schwenklager als Radträger auf, das mittels eines Radlagers ein Rad drehbar lagert. An das Schwenklager werden vier Lenker und eine Spurstange angebunden, wobei zwei der vier Lenker in einer unteren Lenkerebene und die übrigen zwei der vier Lenker in einer oberen Lenkerebene an dem Schwenklager angeordnet sind. Die freien Enden der vier Lenker sind mittelbar oder unmittelbar an der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Die Spurstange verbindet das Schwenklager mit einem Lenkgetriebe, so dass das Schwenklager um seine Hochachse gedreht werden kann.
Die nachveröffentlichte DE 10 2015 009 259 A1 betrifft eine Radaufhängung zur Anbindung eines Fahrzeugrades an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, wobei die Radaufhängung einen Radträger und ein Radlager aufweist, welches einen mit dem Radträger verbundenen Radlager-Außenring und einen Achszapfen des Fahrzeugrades umfasst und wobei der Radlager-Außenring über ein elastisches Lagerbauteil mit dem Radträger verbunden ist. Dieses elastische Lagerbauteil hat jedoch zur Folge, dass die gesamte Radaufhängung weniger „sturzhart” ist, also insbesondere bei eingeleiteten Seitenkräften mit einer ungewünschten Sturzverstellung des Rades reagiert. Der Fahrer spürt dies durch eine schwammigeres Lenkgefühl bzw. eine sich indirekt anfühlende Lenkung.
Die DE 196 37 159 A1 offenbart eine Einzelradaufhängung für Fahrzeuge mit bei Kurvenfahrt sich gegensätzlich zum Fahrzeugrahmen bewegenden Radträgern, welche auf Basis der auf das Fahrzeug bei Kurvenfahrt einwirkenden Kräfte eine selbsttätige Verstellung des Sturzes bewirkt. Dazu sind Mittel vorgesehen, welche die Relativbewegung der bei Kurvenfahrt zueinander gegensätzlich bewegten Teile der Radaufhängung gegenüber dem Fahrzeugrahmen aufnehmen, welche über Betätigungsmittel auf den Sturzwinkel und/oder Lenkwinkel der Laufräder Einfluss nehmen. Nachteilig ist jedoch, dass entsprechend modifizierte Fahrwerkslenker zum Einsatz kommen müssen.
Die gattungsbildende DE 37 03 618 A1 zeigt eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, umfassend einen Radträger, an dem ein Radlager zur drehbaren Aufnahme eines Rades angeordnet ist, eine Mehrzahl von Fahrwerkslenkern, die jeweils einerseits mit dem Radträger und andererseits zumindest mittelbar mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sind, und ein Hydrauliksystem mit mindestens einem Druckaufnehmer, der über eine Druckleitung mit mindestens einem hydraulischen Stellglied, das mit einem zugeordneten Fahrwerkslenker der Mehrzahl von Fahrwerkslenkern derart zusammenwirkt, dass sich die räumliche Lage des zugeordneten Fahrwerkslenkers in Abhängigkeit eines im Hydrauliksystem vorliegenden Hydraulikdrucks verändert, wirkverbunden ist.
Weiterhin sei noch auf die EP 1 459 915 A1 , die US 5 082 306 A und die DE 689 04 413 T2 verwiesen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Radaufhängung für ein Fahrzeug mit einer alternativen Ausführungsform einer passiven, seitenkraftabhängigen Sturzverstellung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Radaufhängung für ein Fahrzeug umfasst einen Radträger, an dem ein Radlager zur drehbaren Aufnahme eines Rades angeordnet ist, eine Mehrzahl von Fahrwerkslenkern, die jeweils einerseits mit dem Radträger und andererseits zumindest mittelbar mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sind, und ein Hydrauliksystem mit mindestens einem Druckaufnehmer, der über eine Druckleitung mit mindestens einem hydraulischen Stellglied wirkverbunden ist, wobei der mindestens eine Druckaufnehmer zwischen dem Radträger und dem Radlager angeordnet ist und das entsprechende Stellglied mit einem zugeordneten Fahrwerkslenker der Mehrzahl von Fahrwerkslenkern derart zusammenwirkt, dass sich die räumliche Lage des zugeordneten Fahrwerkslenkers in Abhängigkeit eines im Hydrauliksystem vorliegenden Hydraulikdrucks verändert.
Indem das Hydrauliksystem eine, von dem mindestens einen Druckaufnehmer aufgenommene, Seitenkraft am Radlager in eine Bewegung des Stellglieds umsetzt, die zu einer Veränderung der räumlichen Lage des zugeordneten Fahrwerkslenkers führt, kann die Radaufhängung das elastische Spiel zwischen Radlager und Radträger kontinuierlich passiv ausgleichen. Damit verbindet sich die gute akustische Entkopplung eines elastisch in dem Radträger aufgenommenen Radlagers mit einer gewohnt „sturzharten” Radaufhängung. Das Hydrauliksystem ist fluiddicht ausgebildet und die Stellwege können in bekannter Weise über die Wirkflächen an den Kolben eingestellt werden. Da der Fahrwerkslenker als Ganzes räumlich verschoben wird, kann hier auf einfache Standardbauteile anstatt aufwändig geteilter Lenker zurückgegriffen werden.
In einer bevorzugten Ausführung kann das Stellglied einen karosserieseitigen Lagerpunkt des zugeordneten Fahrwerkslenkers verschieben. Der karosserieseitige Lagerpunkt eignet sich besonders gut zur platzsparenden Anbindung des Stellglieds in Karosserienähe.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Stellglied über einen Dreipunkt-Kipphebel mit dem zugeordneten Fahrwerkslenker verbunden. Der Dreipunkt-Kipphebel hat eine abgewinkelte Ausgestaltung mit jeweils einem Punkt an den Enden und einem Punkt im Knick des Winkels. An einem Ende greift das Stellglied drehbar an, während am anderen Ende der zugeordnete Fahrwerkslenker drehbar angreift. Der Dreipunkt-Kipphebel ist am Punkt zwischen den Enden, also im Knick, drehbar über eine Konsole an der Fahrzeugkarosserie festgelegt. Durch den Dreipunkt-Kipphebel wird eine Umlenkung und Übersetzung der Bewegung des Stellglieds auf den Fahrwerklenker erzielt.
In einer bevorzugten Ausführung sind zwei Druckaufnehmer jeweils mit dem Stellglied wirkverbunden. Durch zwei Druckaufnehmer können Zug- und Druckkräfte besser in Stellbewegungen des Stellglieds übertragen werden. Jeder der Druckaufnehmer ist mit einer eigenen Druckleitung mit dem Stellglied verbunden, wobei eine Druckleitung beispielsweise über und die andere Druckleitung unter einen im Inneren des Stellglieds beweglich geführten Arbeitskolben mündet. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist einer der beiden Druckaufnehmer oberhalb einer horizontalen Mittellinie durch das Radlager und einer der beiden Druckaufnehmer unterhalb der horizontalen Mittellinie durch das Radlager angeordnet. Bei einer Sturzverstellung am Radlager durch eine Seitenkraft drückt der eine Druckaufnehmer die Hydraulikflüssigkeit durch die Druckleitung in das Stellglied, während sie der andere Druckaufnehmer heraus zieht. Der Arbeitskolben bewegt sich entsprechend und überträgt diese Bewegung über eine Koppelstange auf den zugeordneten Fahrwerkslenker.
In einer bevorzugten Ausführung ist zwei Fahrwerkslenkern jeweils ein Stellglied zugeordnet. Die beiden Fahrwerkslenker sind bevorzugt in einer gemeinsamen Lenkerebene, besonders bevorzugt in der oberen Lenkerebene, angeordnet. Indem zwei Fahrwerkslenker jeweils mit einem Stellglied zusammenwirken, erfolgt die Sturzverstellung gleichmäßig ohne negativen Einfluss auf die Spur. Wird nur ein Fahrwerkslenker mit einem Stellglied versehen, so kann neben dem Sturzwinkel auch noch der Spurwinkel verändert werden.
In einer bevorzugten Ausführung verschiebt das Stellglied den zugeordneten Fahrwerkslenker vorwiegend in Fahrzeugquerrichtung. Eine Verschiebung in Fahrzeugquerrichtung ist maßgeblich für eine Verstellung des Sturzwinkels.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Darin zeigt die einzige Figur eine erfindungsgemäße Radaufhängung für ein Fahrzeug.
Gemäß der Figur hat eine Radaufhängung 1 für ein Fahrzeug einen Radträger 2, der ein Radlager 4 zur drehbaren Aufnahme eines nicht dargestellten Rades aufnimmt. Das Radlager 4 besteht aus einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring mit Radnabe, wobei der Lageraußenring in dem Radträger 2 gehalten ist und der Lagerinnenring mittels einer Mehrzahl von dazwischen angeordneten Wälzkörpern relativ zu dem Lageraußenring drehbar ist. Das Radlager 4 ist mit dem Radträger 2 elastisch verbunden. Der Radträger 2 wird mit mehreren Fahrwerkslenkern 3 an eine nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie angebunden, wobei vorliegend nur zwei dieser Fahrwerkslenker 3 in einer oberen Lenkerebene dargestellt sind. Eine vollständige Radaufhängung 1 hätte beispielsweise noch zwei weitere Fahrwerkslenker 3 in einer unteren Lenkerebene und eine Spurstange, die aber aufgrund der Übersichtlichkeit vorliegend weggelassen wurden. Jeder der oberen Fahrwerkslenker 3 hat vorliegend einen radträgerseitigen Anlenkpunkt 3a und einen karosserieseitigen Anlenkpunkt 3b. Die Radaufhängung 1 weist zudem ein Hydrauliksystem 5, bestehend aus zwei Stellgliedern 6, vier Druckleitungen 8 und vier Druckaufnehmern 7 auf. Die hydraulischen Druckaufnehmer 7 sind zwischen Radlager 4 und Radträger 2 angeordnet, wobei zwei Druckaufnehmer 7 oberhalb einer horizontalen Mittellinie durch das Radlager 4 und zwei Druckaufnehmer 7 unterhalb einer horizontalen Mittellinie durch das Radlager 4 angeordnet sind. Die beiden oberen und die beiden unteren Druckaufnehmer 7 liegen jeweils auf unterschiedlichen Seiten einer vertikalen Mittellinie durch das Radlager 4. Wird das Radlager 4 also gedanklich in vier Viertel geteilt, wobei eine Trennlinie in Fahrzeughochrichtung z durch die Mitte des Radlagers 4 und eine Trennlinie in Fahrzeuglängsrichtung x durch die Mitte des Radlager 4 verläuft, so befindet sich in jedem der resultierenden Viertel ein Druckaufnehmer 7. Eine auf das Radlager 4 im Fahrbetrieb einwirkende Seitenkraft kann Zug- und Druckkräfte auf jeden der Druckaufnehmer 7 ausüben. Die Druckaufnehmer 7 sind jeweils über eine Druckleitung 8 fluidtechnisch mit einem der beiden hydraulischen Stellglieder 6 verbunden. Die Stellglieder 6 sind als Kolben-Zylinder-Einheiten aufgebaut und haben in ihrem Inneren einen beweglichen Kolben, dessen durch den Hydraulikdruck induzierte Bewegungen auf eine linear verschiebbare Koppelstange 6b aus dem Zylinder heraus übertragen werden. Die Stellglieder 6 sind jeweils über eine Konsole 6a an der nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie befestigt. Jede der beiden Koppelstangen 6b greift an einem Ende eines Dreipunkt-Kipphebels 9 an, während das andere Ende des Dreipunkt-Kipphebels 9 an dem karosserieseitigen Anlenkpunkt 3b des zugeordneten Fahrwerkslenkers 3 angreift. Jeder Dreipunkt-Kipphebel 9 ist über eine Konsole 9a an der nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie gelagert. Eine lineare Bewegung der Koppelstange 6b des Stellgliedes 6 bewegt den Dreipunkt-Kipphebel 9 so, dass der zugeordnete Fahrwerkslenker 3 räumlich, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung y, verschoben wird. Dadurch ändert sich der Sturzwinkel am (nicht dargestellten) Rad.
Bezugszeichenliste

x: Fahrzeuglängsrichtung
y: Fahrzeugquerrichtung
z: Fahrzeughochrichtung
1: Radaufhängung
2: Radträger
3: Fahrwerkslenker
3a: radträgerseitiger Anlenkpunkt
3b: karosserieseitiger Anlenkpunkt
4: Radlager
5: Hydrauliksystem
6: Stellglied
6a: Konsole
6b: Koppelstange
7: Druckaufnehmer
8: Druckleitung
9: Dreipunkt-Kipphebel
9a: Konsole

Claims

Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug, umfassend einen Radträger (2), an dem ein Radlager (4) zur drehbaren Aufnahme eines Rades angeordnet ist, eine Mehrzahl von Fahrwerkslenkern (3), die jeweils einerseits mit dem Radträger (2) und andererseits zumindest mittelbar mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sind, und ein Hydrauliksystem (5) mit mindestens einem Druckaufnehmer (7), der über eine Druckleitung (8) mit mindestens einem hydraulischen Stellglied (6), das mit einem zugeordneten Fahrwerkslenker (3) der Mehrzahl von Fahrwerkslenkern (3) derart zusammenwirkt, dass sich die räumliche Lage des zugeordneten Fahrwerkslenkers (3) in Abhängigkeit eines im Hydrauliksystem (5) vorliegenden Hydraulikdrucks verändert, wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Druckaufnehmer (7) zwischen dem Radträger (2) und dem Radlager (4) angeordnet ist.
Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) einen karosserieseitigen Lagerpunkt (3b) des zugeordneten Fahrwerkslenkers (3) verschieben kann.
Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) über einen Dreipunkt-Kipphebel (9) mit dem zugeordneten Fahrwerkslenker (3) verbunden ist.
Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Druckaufnehmer (7) jeweils mit dem Stellglied (6) wirkverbunden sind.
Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Druckaufnehmer (7) oberhalb einer horizontalen Mittellinie durch das Radlager (4) und einer der beiden Druckaufnehmer (7) unterhalb der horizontalen Mittellinie durch das Radlager (4) angeordnet ist.
Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Fahrwerkslenkern (3) jeweils ein Stellglied (6) zugeordnet ist.
Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) den zugeordneten Fahrwerkslenker (3) in Fahrzeugquerrichtung (y) verschiebt.