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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für eine Hinterachse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie eine Fahrzeughinterachse mit zwei Einzelradaufhängungen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 4.
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Die
DE 10 2009 044 189 A1 offenbart den nächst kommenden Standes der Technik indem die Einbeziehung des Zusatzvolumens in einen (zylindrischen bzw. rohrförmigen) Lenker beschrieben wird. Weiter betrifft die
DE 10 2009 044 189 A1 ein Fahrzeugluftfederbein mit einer Luftfeder und einem Dämpfer, wobei die Luftfeder ein Luftvolumen einschließt, das über ein schaltbares Ventil mit einem Zusatzvolumen in Verbindung steht. Hierbei ist das Zusatzvolumen gemäß der
DE 10 2009 044 189 A1 in einem der Verbindungselemente des Fahrwerks angeordnet, die das Federbein bzw. den Radträger mit der Karosserie verbinden. Dabei kann das Zusatzvolumen insbesondere in einem mit einem Hohlraum versehenen Lenker angeordnet sein, wobei darauf abgestellt wird, dass Lenker in aller Regel zylindrisch, stangen- oder rohrförmig ausgebildet seien.
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Die
DE 10 2005 030 810 A1 zeigt eine Hinterradaufhängung mit einem Radträger, der an zumindest einem oberen und an einem unteren Querlenker angelenkt ist, wobei der untere Querlenker über jeweils zwei im Wesentlichen horizontale Schwenkachsen bildende Lenkerlager am Aufbau des Kraftfahrzeuges und am Radträger angelenkt ist und ein Lenkarm des Radträgers mit einem weiteren Lenker verbunden ist. Eine Tragfeder ist am Radträger abgestützt. Weiter ist beschrieben, dass die Tragfeder zwischen dem unteren Lenker und dem weiteren Lenker positioniert und an einem in der unteren Lenkerebene oder darunter an dem Radträger angeordneten Ausleger abgestützt sein kann.
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Die
DE 10 2008 054 114 A1 offenbart ein Fahrzeug-Chassiselement in Hohlkammer-Bauweise, bei dem ein Teilvolumen als Speichervolumen für ein gasförmiges oder flüssiges Medium ausgebildet und mit einer Anschlussöffnung für das Zu- und/oder Abströmen des Mediums versehen ist. Als Medium ist u.a. Druckluft der Fahrzeugluftfederung genannt und als Chassiselement werden u.a Querlenker erwähnt.
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Die
US 2004 / 0 051 271 A1 zeigt ein Federbein für eine Fahrzeugaufhängung, mit einem hydraulischen Zylindergehäuse, das eine hydraulische Fluidkammer definiert, an welche angrenzend eine Luftleitung ausgebildet ist. Eine Luftfeder stützt sich auf einem oberen Abschnitt des Zylindergehäuses ab und ist mit der Luftleitung fluidverbunden. Des Weiteren ist ein Luftreservoir vorgesehen, das sich von einem Abschnitt des Zylindergehäuses erstreckt und über die Luftleitung mit der Luftfeder fluidverbunden ist. Das Luftreservoir ist bevorzugt durch einen Abschnitt eines Radträgers gebildet und der Radträger und der hydraulische Zylinder sind integriert ausgebildet, bspw. durch ein einziges Gussteil.
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Um bei Fahrzeugen eine möglichst weitgehende Entkopplung von dem zu befahrenden Untergrund zu erreichen, werden deren Laufräder typischerweise unter Zwischenschaltung einer Vorder- und/oder Hinterachse an dem Aufbau des jeweiligen Fahrzeugs befestigt. Dabei beinhalten die Achsen relativ zum Aufbau bewegliche Achskomponenten, welche in Kombination mit federnden und dämpfenden Elementen die Bestandteile eines Fahrwerks bilden. Neben dem gewünschten Fahrkomfort kann so der notwendige Fahrbahnkontakt und damit insbesondere die Fahrstabilität sichergestellt werden.
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Hinterachsen können beispielsweise als Starr- oder Halbstarrachsen wie etwa Pendel- oder Verbundlenkerachsen ausgebildet sein. Weitere Ausgestaltungsformen sehen den Einsatz voneinander weitgehend unabhängiger Einzelradaufhängungen vor. Dies meint, dass das jeweilige Laufrad an einem Radträger bzw. Achsschenkelgelenk drehbar gelagert ist, welcher wiederum über Lenker beweglich angelenkt ist. Derartige Einzelradaufhängungen sind in üblicher Weise aus mehreren Lenkern in Form einer Mehrlenker-Achse aufgebaut und als Bestandteile einer Fahrzeugachse auf beiden Seiten zweispuriger Fahrzeuge angeordnet.
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Um das Ein- und Ausfedern des Laufrades zu ermöglichen, sind die Lenker je nach Fahrzeug an dessen Karosserie und/oder dem Fahrgestell bzw. an einem entsprechenden Hilfsrahmen drehbar angebunden. Die Verdrehbarkeit reduziert sich dabei hauptsächlich auf eine die vertikale Verschwenkbarkeit zulassende Rotationsachse, so dass das Laufrad ansonsten gegenüber dem restlichen Fahrzeug im Wesentlichen horizontal festgelegt ist. In Abhängigkeit von Ausgestaltung und Einbaulage unterscheidet man zwischen Längs-, Schräg- und Querlenkern. Deren Namensgebung orientiert sich an der Ausrichtung gegenüber der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, so dass sich beispielsweise ein Querlenker im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung erstreckt.
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Die fahrzeugseitige Anbindung der Lenker kann über wenigstens eine Verbindungsanordnung erfolgen, welche als Kugelgelenk oder als Lagerbuchse in Form eines Verbundlagers, wie beispielsweise als Gummi-Metall-Lager, ausgeführt sein kann. Bei letzterem sorgt der Gummi-Anteil für eine ausreichende Entkopplung und begrenzte Beweglichkeit des Lenkers gegenüber seiner Lagerung. Die radseitige Anbindung kann ebenfalls über wenigstens eine Lagerbuchse und/oder ein Kugelgelenk erfolgen, über welche/s beispielsweise eine Kopplung mit einem Federbein oder dem Radträger der Radaufhängung ermöglicht ist.
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Da es sich bei den beweglichen Teilen der Radaufhängung um ungefederte Massen handelt, gehen die Bestrebungen dahin, diese in ihrem Gewicht weitestgehend zu reduzieren. Hierdurch lässt sich der Fahrkomfort erhöhen und gleichzeitig das Fahrzeuggewicht senken, was insbesondere angesichts eines möglichst geringen Kraftstoffverbrauchs zunehmend an Bedeutung gewinnt. Die verwendeten Lenker können beispielsweise aus Aluminium oder aus Blech gebildet sein. Bei ersterem handelt es sich zumeist um Gussteile, wobei diese bei Bedarf auch aus einem Halbzeug heraus spanabhebend gefertigt sein können. Bei der Verwendung von Blech ist dieses bevorzugt zumindest bereichsweise umgeformt, um neben der individuellen Formanpassung insbesondere die Stabilität des Federlenkers zu erhöhen.
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Eine mögliche Ausbildung eines Lenkers für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs wurde beispielsweise mit der
DE 10 2005 008 548 A1 bekannt. Dieser umfasst zwei voneinander beabstandete Hohlkörperbauteile, welche über einen zwischen diesen angeordneten Verbindungssteg miteinander verbunden sind. Um einen möglichst einfachen Toleranzausgleich der miteinander zu verbindenden Hohlkörperbauteile sowie eine Anpassung des Lenkers an unterschiedlich geforderte Flächenträgheitsmomente zu erhalten, werden den Verbindungssteg aufnehmende Öffnungen innerhalb der Hohlkörperbauteile vorgeschlagen. Die Öffnungen erstrecken sich dabei in Längsrichtung des jeweiligen Hohlkörperbauteils, so dass der Verbindungssteg mit seinen Randbereichen über die Öffnungen in das jeweilige Hohlkörperbauteil eingesteckt werden kann. Nach endgültiger Positionierung der einzelnen Bauteile zueinander können diese anschließend miteinander verschweißt werden.
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Nach der
DE 10 2004 043 658 A1 wird der Aufbau eines Hohlkörperbauteils zur Verwendung als Lenkerbauteil für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs aufgezeigt, welches sich aus zwei im Querschnitt U-förmigen Schalenelementen aus Druckgussmaterial zusammensetzt. Um eine möglichst einfache und kostengünstige Verbindung der beiden Schalenelemente zu ermöglichen, weisen die Schenkel eines der Schalenelemente jeweils eine Verbindungskontur auf, welche mit den Schenkeln des jeweils anderen Schalenelements korrespondiert. Zur Ausbildung der jeweiligen Verbindungskontur ist der zugehörige Schenkel im Querschnitt U-förmig geschlitzt ausgestaltet, so dass er im Sinne einer Nut-Feder-Verbindung den Schenkel des anderen Schalenelements durch Einstecken aufnehmen kann. Über die Passung und die zum Zusammenbau erforderliche aufzubringende Kraft werden die beiden Schalenelemente miteinander kalt verschweißt.
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Um die Bewegungen der Einzelradaufhängung kontrollieren zu können, werden diese mit einem geeigneten Federungssystem kombiniert. Konventionelle Systeme sehen hierbei den Einsatz wenigstens eines Federelements und eines Dämpfungselements pro Einzelradaufhängung vor. Dabei kann das Federelement beispielsweise als Schraubenfeder oder Blattfeder ausgeführt sein. Demgegenüber können Luftfederungssysteme einen Vorteil hinsichtlich des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit bieten. Unabhängig davon können die dabei eingesetzten Luftfederelemente eine Nivellierungsfunktionalität des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Untergrund liefern. Darüber hinaus bieten Luftfederungssysteme die technische Machbarkeit einer vom Beladungszustand des Fahrzeugs unabhängigen konstanten Eigenfrequenz. Insbesondere deren Abstimmbarkeit hinsichtlich der notwendigen und/oder angeforderten Federkraft während des laufenden Betriebs bietet weitergehende Vorteile.
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Aus der
DE 10 2012 214 569 B3 ist eine Luftfeder- und Dämpfereinheit mit Höhenverstellung bekannt. Diese ist dazu ausgebildet, um über endseitige Anlenkpunkte jeweils mit dem Aufbau eines Fahrzeugs und einer dessen Radaufhängungen gekoppelt zu werden. Hierzu umfasst die Luftfeder- und Dämpfereinheit eine zwischen zwei Federtellern verspannte Schraubenfeder sowie ein innerhalb des durch die Schraubenfeder umschlossenen Volumens angeordnetes Luftfeder- und Dämpferelement. Dieses besitzt einen mit Druckluft gefüllten Federraum, welcher die endseitigen Anlenkpunkte der Luftfeder- und Dämpfereinheit zusätzlich zu der Schraubenfeder gegeneinander abstützt. Durch Schließen wenigstens eines Ventils ist der Federraum in der Lage, während des Ausfederns der Luftfeder- und Dämpfereinheit Umgebungsluft anzusaugen. Durch anschließendes Schließen besagten Ventils ist das zuvor angesaugte Luftvolumen innerhalb des Federraumes gefangen, wodurch eine Niveauerhöhung des Fahrzeugs über die dann weiter voneinander beabstandeten Anlenkpunkte erreicht wird.
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Die
US 2010 / 0 237 656 A1 ist auf den Aufbau eines Nutzfahrzeugs gerichtet, welches ein Fahrgestell und eine gegenüber dem Fahrgestellt relativ bewegliche Kabine für die das Nutzfahrzeug steuernde Person umfasst. Zwischen dem Fahrgestellt und der Kabine sind wenigstens eine Luftfeder und eine Federungsvorrichtung angeordnet. Über einen oder mehrere Sensoren wird eine Beschleunigung der Kabine erfasst, woraufhin ein Ventil angesteuert wird. Über das Ventil kann der Luftfeder ein Volumenanteil an Luft zugeführt werden, welcher hierfür in einem geeigneten Druckbehälter bereitgestellt ist.
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Nach der
US 2008 / 0 179 795 A1 wird eine Federungsanordnung vorgeschlagen, welche eine integrierte Gasfeder und einen Stoßdämpfer besitzt. Die Gasfeder weist einen Zylinder auf, dessen Volumen in zwei Kammern aufgeteilt ist. Über eine ein Ventil umfassende Strömungsöffnung können die Kammern fluidleitend miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden, um die Federrate der Gasfeder zu verändern.
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Die
US 7 789 405 B2 offenbart ein Luftfedersystem für eine starre Fahrzeugachse, welche einen Achskörper und diesen an einen Rahmen des Fahrzeugs gelenkig anbindende Lenker besitzt. Zwischen dem Achskörper und dem Rahmen erstrecken sich ein Dämpfungsmittel sowie eine Luftfeder.
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Mit der
US 2011 / 0 272 900 A1 wurde ein mehrgelenkiges Chassis für ein mehrspuriges Fahrzeug mit Einzelradaufhängungen und einem Antriebssystem mit Allradantrieb bekannt. Das Chassis weist mehrere Gelenkpunkte auf, um welche herum die jeweiligen Abschnitte des Chassis relativ zueinander verdrehbar bzw. verschwenkbar sind. In dieser Ausgestaltung dient es der Verwendung für geländegängige Transportfahrzeuge, deren trotz zumeist überlanger Ausgestaltung notwendige Geländetauglichkeit durch die mehrgelenkige Beweglichkeit des Chassis und dessen Antriebssystem erhöht ist. Die einzelnen Gelenke weisen mitunter einen hohlen Zylinder auf, in welchem eine Drehachse und eine die Drehachse umgebende Torsionsfeder angeordnet sind. Die Drehachse weist endseitig eine Kreisplatte mit einem außerhalb der Längsrichtung der Drehachse gelegenen Zapfen auf. Weiterhin ist eine Spiralschnecke vorgesehen, welche mit dem Zapfen in Eingriff steht. Über eine Rotation der Spiralschnecke um deren Längsrichtung herum erfolgt eine Verdrehung der Drehachse und dem mit der Drehachse verbundenen Teil des Chassis, woraus sich eine Verschwenkbarkeit der Abschnitte des Chassis ergibt.
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Neben Luftfederungssystemen mit einem einzelnen Volumen für die mit Druck beaufschlagbare Luft sind auch solche Systeme bekannt, welche wenigstens ein zusätzliches Luftvolumen in Form eines schaltbaren Zusatzvolumens beinhalten. Derartige beispielsweise als Vier-Ecken-Luftfederungssystem bekannte Systeme liefern eine höhere Funktionalität für die das Fahrzeug steuernde Person. Deren Vorteil besteht darin, dass die Luftfederrate in Abhängigkeit des jeweiligen Fahrzustandes ohne eine Veränderung des Drucks innerhalb der Luftfederelemente variierbar ist. Ermöglicht wird dies durch die zumeist gezielte Hinzuschaltung des Zusatzvolumens im Sinne einer fluidleitenden Verbindung.
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So offenbart die
DE 10 2009 005 381 A1 im Zusammenhang mit Fahrzeugsitzen eine Vorrichtung zum Federn einer Masse mittels einer Fluidfeder und einem Gestell sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb. Zur Bereitstellung eines zusätzlichen Fluidvolumens für die Fluidfeder ist eine Zusatzfluidvolumeneinrichtung vorgesehen, welche wenigstens zwei fluidleitend miteinander verbindbare Fluidvolumenkammern umfasst. Weiterhin besitzt die Zusatzfluidvolumeneinrichtung einen Kolben, welcher eine gemeinsame Kammerwand der Fluidvolumenkammern bildet, die zur Verteilung des jeweiligen Fluidvolumens entsprechend verlagerbar ist. Die Verlagerung erfolgt über eine besonders geringe Verstellkraft, wodurch der Vorteil der Zusatzfluidvolumeneinrichtung in einem verbesserten Ansprechverhalten des so aufgebauten Federungssystems liegt.
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Der
US 6 746 031 B2 ist der Aufbau eines externen Speichers für ein Federungssystem eines Fahrzeugs mit Luftfedern zu entnehmen. Das Fahrzeug besitzt einen Fahrzeugrahmen, an welchem das Fahrzeug auf dem Untergrund abstützende Räder angelenkt sind. Deren relative Beweglichkeit gegenüber dem Fahrzeugrahmen wird durch eine die Luftfedern beinhaltende Aufhängungsstruktur ermöglicht, über welche die Räder an den Fahrzeugrahmen angebunden sind. Die Aufhängungsstruktur kann eine Achse, einen Querträger, einen Stabilisator, einen Lenker oder ähnliche Komponenten umfassen. Ein Teil der besagten Aufhängungsstruktur ist derart geformt und/oder aufgeteilt, um wenigstens eine Fluidkammer zur Bereitstellung des Speichers auszubilden. Der so vorhandene Speicher dient der Vorhaltung von über eine Pumpe erzeugbarer Druckluft für die Luftfedern. Auf diese Weise sind Speicher und Luftfeder räumlich nah beieinander gelegen, wodurch etwaige Druckverluste und Reaktionszeitverlängerungen reduziert werden können. Weiterhin können mehrere Komponenten der Aufhängungsstruktur genutzt werden, um mehr als einen Speicher für die Druckluft bereitzustellen.
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Ein ähnlicher Aufbau geht aus der
US 6 398 236 B1 hervor, welche auf eine Längslenkeraufhängung für ein Fahrzeug gerichtet ist (vgl. Abstract insgesamt). Weiterhin ist ein pneumatischer Hebemechanismus vorgesehen, über welchen die Ausrichtung des Längslenkers veränderbar ist. Weiterhin ist eine Luftfeder vorgesehen, um den Längslenker gegenüber dem Aufbau oder einem Hilfsrahmen des Fahrzeugs abzustützen. Die Fahrzeugachse beinhaltet wenigstens einen hohlen Bereich zur Bereitstellung eines Luftreservoirs. Besagtes Luftreservoir ist mit dem pneumatischen Hebemechanismus und/oder der Luftfeder fluidleitend verbunden.
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Aus der
US 2013 / 0 207 355 A1 geht ein Federungssystem für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb hervor, welches wenigstens eine Luftfeder besitzt.
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Die Luftfeder umfasst einen Luftzylinder mit einem darin angeordneten Luftkolben. Der Luftkolben ist mit einer Kolbenstange gekoppelt, welche endseitig eine obere Befestigungsanordnung für die Luftfeder besitzt. An einem der oberen Befestigungsanordnung abgewandtem Ende des Luftzylinders ist eine untere Befestigungsanordnung gelegen, so dass die Luftfeder über deren beiden Befestigungsanordnungen festlegbar ist. Die obere Befestigungsanordnung umfasst ferner einer Endplatte, wobei zwischen dieser Endplatte und einem oberen Ende des Luftzylinders ein die aus dem Luftzylinder überstehende Kolbenstange umgebender flexibler Balg angeordnet ist. Das durch den Balg bereitgestellte Volumen sowie das durch den Luftkolben in zwei voneinander getrennte Kammern aufgeteilte Innere des Luftzylinders sind getrennt voneinander mit Druckluft beaufschlagbar. Dabei ist um den die obere Kammer beinhaltenden Abschnitt des Luftzylinders ein Zusatzvolumen angeordnet, welches mit dem Volumen des Balgs über Öffnungen fluidleitend verbunden ist.
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Die
US 2014 / 0 062 040 A1 zeigt ebenfalls eine Luftfeder für ein Luftfedersystem, welche einen Zylinderkörper und eine darin angeordnete hohle Kolbenstange mit einem ebenfalls hohlen Kolben umfasst. Das Innenvolumen der Kolbenstange steht mit einer Öffnung des Kolbens in Verbindung, wobei die Öffnung des hohlen Kolbens wiederum mit dem Innenvolumen des Zylinderkörpers in fluidleitender Verbindung steht. Die einzelnen Volumina des Zylinderkörpers sowie des Kolbens und der Kolbenstange bilden ein Gesamtvolumen, welches größer als das alleinige Volumen des Zylinderkörpers ist. Auf diese Weise wird eine Linearisierung der Federrate der Luftfeder erreicht.
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Die derzeit bekannten Luftfedersysteme mit Zusatzvolumen bieten eine überaus vorteilhafte Variierbarkeit der Federrate der einzelnen Luftfedern. Gleichwohl sind als Nachteile derartiger Luftfedersysteme der zusätzlich notwendige Bauraum für das Zusatzvolumen sowie das steigende Gewicht durch das Zusatzvolumen und die insgesamt höheren Herstellungskosten zu nennen. In Bezug auf Bauraum und Gewicht weisen solche Systeme bereits einen Gewinn auf, welche das Zusatzvolumen in ohnehin notwendige Komponenten der Fahrzeugachse mit integrieren.
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Angesichts der bisherigen Ausführungsformen bieten Einzelradaufhängungen und damit ausgestattete Fahrzeughinterachsen mit Luftfedersystemen insbesondere hinsichtlich ihrer Abmessungen und der Anbindung des Zusatzvolumens auch weiterhin noch Raum für Verbesserungen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einzelradaufhängung sowie eine Fahrzeughinterachse mit Luftfederelemente aufweisenden Einzelradaufhängungen dahingehend weiterzuentwickeln, dass diese trotz Zusatzvolumen für das Luftfederelement eine insgesamt bessere räumliche Integration ihrer Komponenten aufweisen.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Einzelradaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Aufgezeigt wird eine Einzelradaufhängung für eine Fahrzeughinterachse, umfassend ein Luftfederelement sowie einen zur drehbaren Lagerung eines Laufrads vorgesehenen Radträger und einen Querlenker, über welchen der Radträger gelenkig an einen Hilfsrahmen und/oder Aufbau des Fahrzeugs anbindbar ist, wobei ein Zusatzvolumen für mit Druck beaufschlagbarer Luft vorgesehen ist, welches mit dem Luftfederelement fluidleitend verbunden ist, wobei das Zusatzvolumen innerhalb des Querlenkers ausgebildet ist und wobei ein sich zwischen dem Luftfederelement und dem Zusatzvolumen des Querlenkers erstreckender und diese fluidleitend miteinander verbindender Leitungsabschnitt mit einer Ventileinheit vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, den Leitungsabschnitt zumindest teilweise zu öffnen und/oder zu schließen. Gemäß der Erfindung ist der Querlenker in Form eines Trapezlenkers oder eines Dreieckslenkers ausgebildet, wobei der Radträger einen Auflagerbereich besitzt, auf welchem das Luftfederelement mit seinem unteren Ende abgestützt ist, und wobei der Auflagerbereich derart an dem Radträger angeordnet sowie derart gegenüber dem Querlenker positioniert ist, dass das auf dem Auflagerbereich abgestützte, sich zum Hilfsrahmen oder Aufbau des Fahrzeugs hin aufwärts erstreckende Luftfederelement zumindest abschnittsweise mit dem Querlenker gemeinsam in einer waagerechten Ebene liegt und mit Bezug auf eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zumindest bereichsweise in Fahrtrichtung vor oder hinter dem Querlenker angeordnet ist.
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Die Lösung gelingt aber auch mit einer zwei Einzelradaufhängungen aufweisenden Fahrzeughinterachse mit den Merkmalen von Anspruch 4.
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Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung wird nachfolgend eine Einzelradaufhängung aufgezeigt, welche dazu vorgesehen ist, um als Bestandteil einer Fahrzeugachse, insbesondere einer Fahrzeughinterachse, für ein Fahrzeug verwendet zu werden.
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Besagte Einzelradaufhängung umfasst ein Luftfederelement sowie einen Radträger und wenigstens einen Querlenker. Der Radträger ist dabei in üblicher Weise zur drehbaren Lagerung eines Laufrads vorgesehen. Demgegenüber dient der Querlenker dazu, den Radträger im eingebauten Zustand der Einzelradaufhängung an einen Hilfsrahmen und/oder an einem Aufbau des Fahrzeugs gelenkig anzubinden. Weiterhin ist ein zur Unterstützung des Luftfederelements ausgebildetes Zusatzvolumen angeordnet, welches zur Aufnahme von mit Druck beaufschlagbarer Luft vorgesehen ist. Hierzu ist das Zusatzvolumen in geeigneter Weise mit dem Luftfederelement fluidleitend verbunden.
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Das Zusatzvolumen des Luftfederelements ist innerhalb des Querlenkers ausgebildet. Zudem ist der Radträger derart ausgebildet, dass dieser einen Auflagerbereich besitzt, auf welchem das Luftfederelement mit seinem unteren Ende abgestützt ist.
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Der sich bereits hieraus ergebende Vorteil liegt zunächst in der Nutzung des ohnehin notwendigen Querlenkers als baulicher Träger für das Zusatzvolumen. Hierfür ist der Querlenker zumindest bereichsweise hohl ausgebildet, wobei dessen hohl ausgestalteter Bereich oder dessen hohl ausgestaltete Bereiche dann das in Rede stehende Zusatzvolumen bilden.
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Auf diese Weise kann zunächst kein die äußeren Abmessungen des Querlenkers vergrößernder zusätzlicher Bereich notwendig sein, welcher die Einzelradaufhängung entsprechend räumlich vergrößert. Im Gegenteil kann so das notwendige Zusatzvolumen einfach in den Querlenker hinein verlagert sein, ohne dessen bauliche Abmessungen zu erweitern. Dies gilt insbesondere auch vor dem Hintergrund, dass Querlenker zumeist als Hohlkörper ausgebildet sein können, sofern diese beispielsweise aus zwei miteinander verbundenen Halbschalen in Form von Blechen gefertigt sind. Selbstverständlich kann der Querlenker aber auch aus einem Vollmaterial wie beispielsweise Aluminium gefertigt sein, wobei das notwendige Zusatzvolumen dann entweder während des Gießens des Querlenkers oder nachträglich aus diesem heraus geformt sein kann, insbesondere spanabhebend.
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Weiterhin ermöglicht der an dem Radträger ausgebildete oder angeordnete Auflagerbereich für das Luftfederelement eine überaus kompakte Bauweise der Einzelradaufhängung, welche demgemäß trotz ausreichendem Federweg nur wenig Bauraum benötigt.
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Dies wird noch weiter gefördert, indem das Luftfederelement mit seinem unteren Ende möglichst tief reicht. Hierfür ist eine Anordnung des Auflagerbereichs an dem Radträger in der Art vorgesehen, dass das auf dem Auflagerbereich abgestützte und sich zum Hilfsrahmen oder Aufbau des Fahrzeugs hin aufwärts erstreckende Luftfederelement zumindest abschnittsweise mit dem Querlenker gemeinsam in einer waagerechten Ebene liegt. Mit anderen Worten ist der Auflagerbereich des Radträgers in Bezug auf seine vertikale Lage hierfür derart tief gegenüber dem Querlenker angeordnet und/oder greift unter diesen, dass das Luftfederelement zumindest bereichsweise durch die im Wesentlichen waagerechte Ebene des Querlenkers quasi geschnitten wird.
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Auf diese Weise liegt das obere Ende des an sich in seiner Länge festgelegten Luftfederelements entsprechend tiefer, so dass der an dem Hilfsrahmen oder Aufbau des Fahrzeugs gelegene Auflagerbereich für das obere Ende des Luftfederelements ebenfalls vertikal weiter nach unten verlagerbar ist. Hierdurch wird zusätzlicher Raum geschaffen, welcher dann wiederum in vorteilhafter Weise beispielsweise dem Innenraum oder Stauraum (Kofferraum) des Fahrzeugs zugerechnet werden kann.
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Hinsichtlich der Lage des Luftfederelements gegenüber dem Querlenker ist weiter vorgesehen, dass dieses - mit Bezug auf eine mögliche vorwärts oder rückwärts gerichtete Fahrtrichtung des Fahrzeugs (Vorwärtsfahrt/Rückwärtsfahrt ohne Kurvenfahrt) - zumindest bereichsweise in besagte Fahrtrichtung entweder vor oder aber hinter dem Querlenker angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Luftfederelement somit neben dem Querlenker gelegen, wobei als neben dem Querlenker die Bereiche der Längskanten des Querlenkers angesehen werden, welche sich zwischen Radträger und Hilfsrahmen oder Aufbau des Fahrzeugs erstrecken.
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Zudem ist der Auflagerbereich des Radträgers für das untere Ende des Luftfederelements entsprechend gegenüber dem Querlenker positioniert, so dass mit Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs das auf dem Auflagerbereich abgestützte und sich zum Hilfsrahmen oder Aufbau des Fahrzeugs hin aufwärts erstreckende Luftfederelement zumindest bereichsweise in Fahrtrichtung vor oder hinter dem Querlenker angeordnet ist.
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Dabei ist vorgesehen, dass das Luftfederelement und das im Querlenker befindliche Zusatzvolumen auf möglichst kurzem Weg miteinander verbunden sind, um eine möglichst optimale Leistung des Luftfedersystems zu erhalten. Hintergrund hierbei ist, dass durch eine räumlich möglichst enge und entsprechend kurze Verbindung der einzelnen Luftvolumen etwaige pneumatische Dämpfungs- sowie pneumatische Entkopplungseffekte gänzlich vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden können.
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Hierzu sind das Volumen des Luftfederelements und das Zusatzvolumen des Querlenkers durch einen sich zwischen dem Luftfederelement und dem Querlenker auf bevorzugt kürzestem Wege erstreckenden Leitungsabschnitt fluidleitend verbunden. Dies wird durch eine möglichst dicht beieinander erfolgende Anordnung von Querlenker und Luftfederelement begünstigt, wodurch der Leitungsabschnitt entsprechend kurz ausgebildet sein kann.
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Um das durch den Querlenker zur Verfügung stehende Zusatzvolumen bei Bedarf nutzen und bei Nichtbedarf wiederum abkoppeln zu können, ist die Verbindung zwischen dem Luftfederelement und dem Zusatzvolumen des Querlenkers derart gestaltet, dass diese bei Bedarf hergestellt oder eben aufgehoben wird.
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Hierzu umfasst der das Luftfederelement und das Zusatzvolumen des Querlenkers fluidleitend miteinander verbindende Leitungsabschnitt eine geeignete Ventileinheit. Besagte Ventileinheit des Leitungsabschnitts ist dazu ausgebildet, um den Leitungsabschnitt zumindest teilweise zu öffnen und/oder zu verschließen. Auf diese Weise kann je nach Schaltstellung der Ventileinheit das Zusatzvolumen des Querlenkers mit genutzt oder aber abgekoppelt werden; dieses beides entweder vollständig oder zumindest teilweise, sofern benötigt.
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In Bezug auf die Anbindung des Querlenkers an den Radträger und den Hilfsrahmen und/oder Aufbau des Fahrzeugs sind diverse Ausgestaltungen denkbar. Nach einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung kann der Querlenker beispielsweise laufradseitig zwei zueinander beabstandete Schenkel besitzen. Laufradseitig meint hierbei jenen Bereich des Querlenkers, welcher dem Radträger zugewandt ist. So können die beiden Schenkel an ihren freien Enden jeweils eine Verbindungsanordnung aufweisen, über welche der Querlenker und der Radträger relativ zueinander verschwenkbar miteinander gekoppelt sein können. Aufgrund der beiden voneinander beabstandeten Verbindungsanordnungen wird eine eindeutige Drehachse zwischen Radträger und Querlenker definiert, um welche herum diese gegeneinander verschwenkt werden können. Neben der Festlegung der Drehachse wird so auch eine überaus haltbare und steife Verbindung zwischen Radträger und Querlenker geschaffen.
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Mit Blick auf das dem Radträger abgewandte Ende des Querlenkers kann dieser entsprechend fahrzeugseitig ebenfalls zwei Verbindungsanordnungen besitzen, über welche der Querlenker dann im eingebauten Zustand der Einzelradaufhängung mit dem Hilfsrahmen und/oder dem Aufbau des Fahrzeugs gelenkig gekoppelt sein kann. Für diese Form der Ausgestaltung der Anbindung gilt sinngemäß das bereits zuvor für die laufradseitige mögliche Ausbildung gesagte.
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Wie oben erwähnt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Querlenker in Form eines Trapezlenkers oder eines Dreieckslenkers ausgebildet ist. Aufgrund der so naturgemäß vorhandenen vier oder drei Ecken des Querlenkers können diese in vorteilhafter Weise zur Anbindung des Querlenkers dienen. Mit anderen Worten können besagte Ecken für die Anordnung von je einer Verbindungsanordnung dienen, über welche der Querlenker mit dem Radträger und dem Hilfsrahmen und/oder Aufbau des Fahrzeugs gelenkig verbunden sein kann. Durch die Form des Querlenkers wird dessen überaus steife Ausgestaltung erreicht, insbesondere in Bezug auf die mögliche Fahrtrichtung des Fahrzeugs und in einer quer zu dieser verlaufenden Seitenrichtung.
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Die nunmehr vorgestellte erfindungsgemäße Einzelradaufhängung ermöglicht die überaus kompakte Integration eines Zusatzvolumens für ein Luftfederelement einer Einzelradaufhängung. Aufgrund der Verlagerung des üblicherweise zusätzlichen Bauraum benötigenden Zusatzvolumens in den Querlenker der Einzelradaufhängung sowie der Anordnung des Luftfederelements wird insgesamt eine deutlich verbesserte räumliche Integration der einzelnen Komponenten der Einzelradaufhängung mit Luftfedersystem erreicht.
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Weiterhin ist die Erfindung auf eine Achse für ein Fahrzeug gerichtet. Bei dieser Achse kann es sich in bevorzugter Weise um eine Fahrzeughinterachse handeln. In jedem Fall weist die Achse zwei Einzelradaufhängungen auf, bei denen es sich jeweils um die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Einzelradaufhängung handeln kann.
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Hierbei umfasst jede der Einzelradaufhängungen jeweils ein Luftfederelement sowie einen zur drehbaren Lagerung eines Laufrads vorgesehenen Radträger und einen Querlenker. Über die beiden Querlenker ist der jeweils zugehörige Radträger gelenkig an einen Hilfsrahmen und/oder Aufbau des Fahrzeugs anbindbar. Weiterhin ist mindestens ein Zusatzvolumen für mit Druck beaufschlagbarer Luft vorgesehen, welches mit wenigstens einem der beiden Luftfederelemente der Einzelradaufhängungen fluidleitend verbunden ist. Je ein Zusatzvolumen ist innerhalb eines der beiden Querlenker ausgebildet. Weiterhin besitzen die beiden Radträger je einen Auflagerbereich, auf welchem das zugehörige Luftfederelement mit seinem unteren Ende abgestützt ist.
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Die sich hieraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Rahmen der zuvor vorgestellten erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung erläutert, so dass an dieser Stelle auf die entsprechenden Ausführungen innerhalb der vorliegenden Beschreibung verwiesen wird. Dies gilt im Übrigen auch für ein mit einer solchen Fahrzeughinterachse ausgestattetes Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung als Teil einer erfindungsgemäßen Fahrzeughinterachse näher erläutert.
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1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 in einer Aufsicht zu entnehmen. Aufsicht meint hierbei, dass der Blick von oben in Richtung zu befahrenem Untergrund gerichtet ist. Gleichzeitig kann die hier gezeigte Einzelradaufhängung 1 auch als eine Seite einer nicht näher gezeigten erfindungsgemäßen Fahrzeughinterachse angesehen werden.
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Wie zu erkennen, weist die Einzelradaufhängung 1 einen Lenker in Form eines Querlenkers 2 auf, welcher sich im eingebauten Zustand zwischen einem Radträger 3 und einem nicht näher gezeigten Hilfsrahmen und/oder Aufbau 4 eines ebenfalls nicht näher ersichtlichen Fahrzeugs erstreckt. Gegenüber einer typischen Fahrtrichtung x des Fahrzeugs (vorwärts/rückwärts) kann die Richtung der Erstreckung des Querlenkers 2 als Querrichtung y bezeichnet werden.
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Vorliegend weist der Querlenker 2 eine im Wesentlichen als trapezförmig anzusehende Ausgestaltung auf. Hierbei besitzt der Querlenker 2 laufradseitig, also zu dem Radträger 3 hin, zwei zueinander beabstandete Schenkel 5, 6, an deren freien Enden jeweils eine Verbindungsanordnung 7, 8 vorgesehen ist. Die beiden Verbindungsanordnungen 7, 8 können jeweils beispielsweise als Kugelgelenk oder als Lagerbuchse ausgebildet sein oder solche umfassen. Durch die beiden Verbindungsanordnungen 7, 8 ist eine Drehachse a definiert, um welche herum Radträger 3 und Querlenker 2 relativ gegeneinander verschwenkbar sind. Hierzu sind Radträger 3 und Querlenker 2 über die beiden Verbindungsanordnungen 7, 8 miteinander gekoppelt.
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Fahrzeugseitig, also zu dem Hilfsrahmen und/oder Aufbau 4 des Fahrzeugs hin weist der Querlenker 2 zwei weitere Verbindungsanordnungen 9, 10 auf, über welche der Querlenker 2 im eingebauten Zustand der Einzelradaufhängung 1 mit dem Hilfsrahmen und/oder Aufbau 4 des Fahrzeugs gelenkig koppelbar ist. Wie zu erkennen, sind die mit Bezug auf die Darstellung von 1 unten gelegenen Verbindungsanordnungen 8, 10 des Querlenkers 2 annähernd auf gleicher Höhe gelegen, während die mit Bezug auf die Darstellung von 1 oberen Verbindungsanordnungen 7, 9 des Querlenkers 2 in Fahrtrichtung x zueinander versetzt angeordnet sind. Hierzu weist der Querlenker 2 einen fahrzeugseitig angeordneten Kragarm 11 auf, an dessen freien Ende die obere fahrzeugseitige Verbindungsanordnung 9 vorgesehen ist.
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Weiterhin ersichtlich ist, dass der Radträger 3 einen Auflagerbereich 12 besitzt, auf welchem ein Luftfederelement 13 abgestützt ist. Das Luftfederelement 13 ist vorliegend als Kreis angedeutet, da sich dieses in eine Hochrichtung z quer zur Blattebene aus dieser heraus erstreckt. Aufgrund der Anordnung des Kragarms 11 weist der Querlenker 2 eine Bogenform auf, mit welcher das Luftfederelement 13 zumindest bereichsweise umgeben ist. Mit anderen Worten bildet besagte Bogenform eine Art Ausschnitt des Querlenkers 2, um den nötigen Arbeitsraum für das Luftfederelement 13 zu schaffen. Auch ist der Auflagerbereich 12 des Radträgers 3 so weit in Richtung des Hilfsrahmens und/oder Aufbaus 4 des Fahrzeugs versetzt, dass dieser in Querrichtung y hinter der Drehachse a der laufradseitigen Verbindungsanordnungen 7, 8 gelegen ist. Hiernach ist das Luftfederelement 13 vor bzw. hinter dem Querlenker 2 angeordnet.
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Der Querlenker 2 weist eine nicht näher ersichtliche zumindest bereichsweise ausgebildete hohle Struktur auf, durch welche ein Zusatzvolumen 14 für das Luftfederelement 13 bereitgestellt ist. Die fluidleitende Verbindung zwischen dem Luftfederelement 13 und dem Zusatzvolumen 14 erfolgt über einen kurzen Leitungsabschnitt 15, welcher sich hierfür zwischen dem Querlenker 2 und dem Luftfederelement 13 erstreckt. Der Leitungsabschnitt 15 weist eine Ventileinheit 16 auf, über welche der Leitungsabschnitt 15 zumindest teilweise zu öffnen und/oder zu schließen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelradaufhängung
- 2
- Querlenker von 1
- 3
- Radträger von 1
- 4
- Hilfsrahmen bzw. Aufbau
- 5
- Schenkel von 2
- 6
- Schenkel von 2
- 7
- Verbindungsanordnung, laufradseitig
- 8
- Verbindungsanordnung, laufradseitig
- 9
- Verbindungsanordnung, fahrzeugseitig
- 10
- Verbindungsanordnung, fahrzeugseitig
- 11
- Kragarm von 2
- 12
- Auflagerbereich von 3
- 13
- Luftfederelement von 1
- 14
- Zusatzvolumen in 2 für 13
- 15
- Leitungsabschnitt zwischen 2 und 13
- 16
- Ventileinheit von 15
- a
- Drehachse zwischen 7 und 8
- x
- Fahrtrichtung (vorwärts)
- y
- Querrichtung
- z
- Hochrichtung
