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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für eine Hinterachse eines Fahrzeugs, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Um bei Fahrzeugen eine möglichst weitgehende Entkopplung von dem zu befahrenden Untergrund zu erreichen, werden dessen 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 insbesondere die notwendige 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 drehbar gelagert ist, welcher wiederum über mehrere Lenker beweglich angelenkt ist. Obwohl die sich bei Einzelradaufhängungen gegenüberliegenden Laufräder nicht – wie im klassischen Sinne – auf einer gemeinsamen baulichen Querverbindung angeordnet sind, wird deren paarweise Anordnung als Gesamtheit üblicherweise dennoch als Vorder- oder Hinterachse bezeichnet. Insofern sind derartige Einzelradaufhängungen auf beiden Seiten zweispuriger Fahrzeuge angeordnet.
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Die den jeweiligen Radträger anbindenden Lenker können entweder direkt oder unter Eingliederung eines Hilfsrahmens mit dem Aufbau des Fahrzeugs gekoppelt sein. Deren Anordnung bietet den Vorteil eines vorkonfektionierten modularen Aufbaus, so dass die Endmontage nur noch die Befestigung des so geschaffenen Vorder- und/oder Hinterachsmoduls über wenige Befestigungsmittel erfordert. Durch die Zwischenschaltung elastischer Lager kann die Übertragung von Schwingungen und Körperschall (NVH = Noise, Vibration, Harshness) in den Fahrzeuginnenraum zudem weitestgehend reduziert werden.
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In Abhängigkeit der Einbaulage der Lenker unterscheidet man zunächst zwischen Längs-, Schräg- und Querlenker. Deren jeweilige Orientierung bezieht sich dabei auf die Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung des Fahrzeugs, so dass sich beispielsweise der Querlenker im Wesentlichen quer zu dessen Längsrichtung erstreckt. Weiterhin kann die Ausgestaltung der einzelnen Lenker in deren jeweiligen Bezeichnung mit erfasst sein, so dass beispielsweise ein trapez- bzw. H-förmiger Lenker jeweils zwei vorspringende Arme an seinem radseitigen sowie seinem aufbauseitigen Ende besitzt, welche gewöhnlich Verbindungsstellen zur gelenkigen Anbindung aufweisen. Die fahrzeugseitige Lagerung des einzelnen Lenkers erfolgt über wenigstens ein Kugelgelenk oder eine Buchse, wobei die Buchse beispielsweise als Verbundlager in Form eines Gummi-Metall-Lagers ausgeführt sein kann. Der Gummi-Anteil sorgt dabei für eine ausreichende Entkopplung und begrenzte Beweglichkeit des Lenkers gegenüber seiner Lagerung.
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Gegenüber Starr- oder Halbstarrachsen weisen Einzelradaufhängungen in der Regel verbesserte Fahreigenschaften auf, was insbesondere aus deren sich gegenseitig nicht beeinflussenden Laufradstellungen beim Ein- und Ausfedern her resultiert. Zudem benötigen Einzelradaufhängungen einen zumeist geringeren Bauraum, was wiederum die Möglichkeit des Zugewinns an freiem Volumen eröffnet. Dieses kann dann in vorteilhafter Weise beispielsweise dem Innen- und/oder Kofferraum des Fahrzeugs zugewiesen werden.
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Im Stand der Technik sind bereits diverse Ausführungen von Einzelradaufhängungen bekannt.
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So geht beispielsweise aus der
DE 37 16 706 A1 eine unabhängige Radaufhängung für lenkbare Räder von Kraftfahrzeugen hervor. Diese weist einen Radträger auf, welche über sich quer zur Fahrtrichtung zwischen dem Radträger und dem Fahrzeugaufbau erstreckende Lenker gelenkig angebunden ist. Der Radträger dient in üblicher Weise der drehbaren Lagerung eines Laufrades. Zwei untere Lenker sind dabei gegenüber der Querrichtung jeweils schräg ausgerichtet. Dabei sind sie mit jeweils einem ihrer eng beieinanderliegend Enden mit dem Radträger verbunden, während ihre dem Radträger gegenüberliegenden Enden über voneinander beabstandete Lageranordnungen angelenkt sind. Auf diese Weise schließen die unteren Lenker einen Winkel zwischen sich ein. Einer der unteren Lenker ist derart ausgestaltet, dass ein Dämpferelement und ein Federelement auf diesem abstützbar sind. Hierzu erstrecken sich Dämpferelement und Federelement jeweils zwischen dem zugehörigen unteren Lenker und dem Fahrzeugaufbau. In Richtung von der Lageranordnung des unteren Lenkers zu dem Radträger hin ist das Dämpferelement hinter dem Federelement und somit näher am Radträger angeordnet.
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Die
DE 10 2009 012 238 A1 zeigt ein Baukastensystem für die Tragfedern in der Radaufhängung einer Fahrzeug-Modellreihe. Das Baukastensystem umfasst eine Schraubenfeder, durch deren an einem ersten Ende gelegene Endwindung eine gegenüber der Längsrichtung der Schraubenfeder nicht senkrecht zu dieser liegende Ebene beschrieben ist. Weiterhin sind wenigstens zwei keilförmige Federunterlagen mit unterschiedlicher Dicke bzw. Arbeitshöhe vorgesehen, deren jeweilige Auflageflächen für besagte Endwindung voneinander unterschiedlich ausgestaltet sind. Durch die Wahl der jeweils passenden Federunterlage erfolgt eine einfache Anpassung des Tragfedersystems an unterschiedliche Leergewichte verschiedener Fahrzeug-Modelle hinsichtlich deren Aufbauhöhe über der Fahrbahn und deren Schwingungsverhalten.
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Der
US 6,755,429 B1 ist eine Einzelradaufhängung für eine angetriebene Hinterachse eines Fahrzeugs zu entnehmen. Die Anbindung der Radträger erfolgt hierbei ebenfalls über einzelne Lenker, welche wiederum mit einem Hilfsrahmen gelenkig verbunden sind. Ein unterer Lenker ist dabei als Trapezlenker ausgebildet, welcher seinerseits vier Koppelstellen umfasst, von denen jeweils zwei mit dem Radträger und dem Hilfsrahmen verbunden sind. Über Drehmoment übertragend mit dem zugehörigen Radträger verbundenen Antriebswellen ist jeweils ein oberer Lenker angeordnet, welcher dem Abstützen eines Federelements dient. Hierzu erstreckt sich besagtes Federelement zwischen dem oberen Lenker und einem Aufbau des Fahrzeugs. In gleicher Weise erstreckt sich ein neben dem jeweiligen Federelement angeordnetes Dämpferelement, welches demgegenüber nicht an dem oberen Lenker, sondern direkt an dem zugehörigen Radträger abgestützt ist. Mit der
DE 33 03 551 A1 wurde ein radführendes Federbein für die lenkbaren Räder eines Kraftfahrzeugs bekannt. Neben einem den Radträger anbindenden unteren Lenker ist ferner ein Federbein vorgesehen, welches sich aufrecht zu einem Aufbau des Fahrzeugs hin erstreckt. Das Federbein ist in seinem unteren Bereich mit dem Radträger starr verbunden. Weiterhin besitzt das Federbein ein Dämpferelement sowie ein Federelement, welche allerdings nicht ineinander, sondern vielmehr nebeneinander angeordnet sind. Sowohl Federelement als auch Dämpferelement stützen sich mit ihren oberen Enden jeweils gegen den Aufbau des Fahrzeugs ab. Das gegenüberliegende untere Auflager des Federelements weist einen auskragenden Stützbereich auf, welche mit dem unteren Ende des Dämpferelements gelenkig verbunden ist. Auf diese Weise kann das Federbein um seine Längsachse herum begrenzt verdreht werden, während das zu der Längsachse radial beabstandete untere Ende des Dämpferelements der Drehbewegung in Form einer Schwenkbewegung des Dämpferelements folgt.
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Der
US 3,155,382 A ist ebenfalls eine lenkbare Einzelradaufhängung für ein Fahrzeug zu entnehmen, welche einen über Lenker angebundenen Radträger umfasst. Weiterhin ist ein Federbein vorgesehen, welches ein Dämpferelement und ein sich um das Dämpferelement herum erstreckendes Federelement aufweist. Ein oberer Lenker ist dabei so ausgebildet, dass das Federbein mit seinem unteren Ende an dem oberen Lenker abstützbar ist und sich von da aus zu einem Aufbau des Fahrzeugs hin erstreckt.
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Die im Stand der Technik vorbekannten Ausgestaltungen derartiger Hinterachsen bzw. Hinterachsmodule mit Einzelradaufhängungen ermöglichen die voneinander unabhängige Anlenkung der hinteren Laufräder des Fahrzeugs. Trotz der bereits schlanken Abmessungen bekannter Einzelradaufhängungen stellt sich die Ausgestaltung der Bauform eines Fahrzeugs insbesondere in seinem hinteren Bereich als durchaus anspruchsvoll dar.
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Neben den erforderlichen Abmessungen der Radhäuser bzw. Radausschnitte für die Laufräder muss hierbei eine zunehmende Vielfalt an Systemen und Komponenten aus unterschiedlichen Fertigungsbereichen mit berücksichtigt werden. Hierzu zählen unter anderem der Hilfsrahmen und der Fahrzeugaufbau sowie ein mitunter anzuordnender Antriebsstrang. Weitere Herausforderungen ergeben sich bereits bei Anpassungen in den Abmessungen der hinteren Sitzbankstruktur in Querrichtung des Fahrzeugs. Hinzu kommen die weitaus anspruchsvolleren Ausgestaltungen der linken und rechten Holme bzw. Längsträger, der Dämpfer- sowie Federelemente und der linken und rechten Rad-Reifen-Baugruppe insgesamt.
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Angesichts der sich gegenseitig beeinflussenden baulichen Zwangspunkte und Freiräume auf der einen Seite und der möglichst großzügigen Innenraumgestaltung bei Fahrzeugen auf der anderen Seite bieten die derzeit bekannten Ausgestaltungen von Einzelradaufhängungen daher auch weiterhin noch durchaus Raum für Verbesserungen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einzelradaufhängung sowie eine damit ausgestattete Hinterachse eines Fahrzeugs dahingehend weiterzuentwickeln, dass diese einen kompakteren Aufbau insbesondere in Querrichtung des damit auszustattenden Fahrzeugs aufweisen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Einzelradaufhängung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie in einer zwei Einzelradaufhängungen aufweisenden Hinterachse mit den Merkmalen von Anspruch 5. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweils abhängigen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Gemäß der Erfindung wird nachfolgend eine Einzelradaufhängung für ein Fahrzeug aufgezeigt, welche sich insbesondere für eine Hinterachse und demnach als Teil für eine Fahrzeughinterachse eignet. Die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung kann mit einem Frontantrieb in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug kombiniert sein. Besonders bevorzugt kann der vorliegende Erfindungsgedanke auch mit einem zusätzlichen oder einem reinen Heckantrieb kombiniert sein. Für die genannten Einsatzarten und Kombinationen gelten die nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen und daraus resultierenden Vorteile entsprechend.
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Hiernach zeigt die Erfindung eine Einzelradaufhängung für ein Fahrzeug, welche bevorzugt paarweise an einer Hinterachse, insbesondere an einem Hinterachsmodul anordenbar ist.
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Die Einzelradaufhängung weist einen Radträger bzw. Achsschenkel auf, welcher in üblicher Weise zur drehbaren Lagerung eines Laufrads des Fahrzeugs, insbesondere eines hinteren Laufrads vorgesehen ist. Weiterhin umfasst die Einzelradaufhängung voneinander getrennt angeordnete Elemente in Form eines Federelements und eines Dämpferelements. Hierbei können Federelement und Dämpferelement bevorzugt nebeneinander angeordnet sein. Der Radträger ist in üblicher Weise derart ausgebildet, dass dieser über einzelne Lenker der Einzelradaufhängung entweder zunächst an einen Hilfsrahmen oder aber direkt an einen Aufbau des Fahrzeugs (Fahrzeugaufbau) angebunden werden kann. Mit anderen Worten kann der Radträger entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Hilfsrahmens mittels der einzelnen Lenker an den Aufbau eines Fahrzeugs angebunden werden. Es versteht sich von selbst, dass bei Einsatz eines Hilfsrahmens einzelne Lenker auch entweder zunächst mit dem Hilfsrahmen oder aber direkt mit dem Aufbau des Fahrzeugs gelenkig verbunden werden können.
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Die weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht nun vor, dass der Radträger dazu dient, das Federelement und das Dämpferelement auf diesem abzustützen. Hierzu sind die jeweiligen unteren Enden des Federelements und des Dämpferelements dazu ausgebildet, mit dem Radträger verbunden zu sein. Dabei erfolgt die bevorzugt gelenkige Verbindung von Radträger und Federelement sowie Dämpferelement derart, dass im verbauten Zustand der Einzelradaufhängung das Dämpferelement zumindest abschnittsweise zwischen dem zugehörigen Laufrad, insbesondere Hinterrad, und einem seitlichen Längsträger des Fahrzeugaufbaus anordenbar ist. Hiernach erstreckt sich somit lediglich das Dämpferelement zwischen besagtem Längsträger und dem Laufrad, so dass Längsträger und Laufrad möglichst nah zueinander anordenbar sind.
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Weiterhin besitzt der Radträger einen vorspringenden Auflagerbereich. Der Auflagerbereich dient dazu, dass die jeweils unteren Enden des Dämpferelements und des Federelements auf diesem abstützbar sind. In vorteilhafter Weise springt besagter Auflagerbereich in Richtung Fahrzeugmitte vor, so dass dieser quasi abgewandt von dem Laufrad an dem Radträger angeordnet ist. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Auflagerbereich um einen materialeinheitlichen einstückigen Teil des Radträgers handeln.
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In vorteilhafter Weise können die Abmessungen des vorspringenden Auflagerbereichs an die Abmessungen des Laufrads angepasst sein. Hierbei sind insbesondere die Breite der Radfelge und deren Einpresstiefe relevant. Dies vor dem Hintergrund, dass der Radträger je nach Abmessungen der Radfelge mitunter weit in dieser angeordnet sein kann. So kann der Auflagerbereich so weit gegenüber dem mit dem Laufrad verbundenen Teil des Radträgers vorspringen, dass dieser mit einer möglichst geringen Neigung, insbesondere ohne eine Neigung, des Dämpferelements in Querrichtung gegenüber einer Hochrichtung für das Dämpferelement erreichbar ist. Mit anderen Worten wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Dämpferelement senkrecht an dem Laufrad vorbei mit seinem unteren Ende auf dem Auflagerbereich des Radträgers abstützbar ist.
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Weiterhin bevorzugt kann der Auflagerbereich über den Kontaktbereich mit dem Dämpferelement hinaus vorspringen, um eine ausreichende Lagerung für das Federelement zu schaffen. So kann es sich bei dem Federelement bevorzugt um eine Schraubenfeder handeln, welche einen gegenüber dem Zylinderrohr des Dämpferelements größeren Durchmesser besitzt.
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Nach der Erfindung ist der Auflagerbereich des Radträgers in Bezug auf eine Hochrichtung möglichst tief an diesem angeordnet. Hierzu umfasst der Radträger in üblicher Weise eine Nabe- und Lagereinheit, welche als Kopplungsstelle für ein Laufrad und dessen Drehbarkeit gegenüber dem restlichen Radträger dient. Besagte Nabe- und Lagereinheit kann zusammenfassend auch als Radlageranordnung bezeichnet werden. Über die Radlageranordnung ist der Radträger letztlich mit dem Laufrad koppelbar. Hierbei definiert die Radlageranordnung eine Rotationsachse, um welche herum das mit der Radlageranordnung verbundene Laufrad entsprechend rotierbar ist. Mit Bezug auf eine Hochrichtung des Fahrzeugs ist nun vorgesehen, dass der Auflagerbereich des Radträgers in vorteilhafter Weise unterhalb besagter Rotationsachse der Radlageranordnung angeordnet ist.
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Die möglichst tiefe Anordnung des Auflagerbereichs an dem Radträger ermöglicht einen möglichst großen Federweg. Dies im Hinblick darauf, dass der Auflagerbereich dem Abstützen des Federelements und des Dämpferelements dient. Gleichzeitig müssen Federelement und Dämpferelement an ihren oberen Enden beispielsweise nicht in etwaigen den Innen- bzw. Kofferraum des Fahrzeugs reduzierende Einbuchtungen abgestützt werden, um den notwendigen Federweg zu erhalten.
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Für die Anordnung von Dämpferelement und Federelement in Bezug auf eine vorwärts gerichtete Fahrtrichtung des Fahrzeugs sieht die Erfindung zwei alternative Ausgestaltungen vor. So kann gemäß einer ersten bevorzugten Alternative das Dämpferelement mit Bezug auf besagte Fahrtrichtung vor dem Federelement angeordnet sein. Nach einer zweiten bevorzugten Alternative kann das Dämpferelement mit Bezug auf besagte Fahrtrichtung demgegenüber hinter dem Federelement angeordnet sein.
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Die in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs jeweils vorteilhaftere Anordnung von Dämpferelement und Federelement zueinander obliegt dem Fachmann, welcher hierfür im Einzelfall beispielsweise die weitere Ausgestaltung der Einzelradaufhängung und/oder die baulichen Gegebenheiten des Fahrzeugaufbaus mit berücksichtigt. Insbesondere die Verlagerung des Federelements vor oder hinter das Dämpferelement kann an die Ausgestaltung des Längsträgers des Fahrzeugaufbaus gebunden sein, gegen welchen sich das Federelement mit seinem oberen Lager abstützen kann. Sofern der Längsträger im Bereich des zugehörigen Radkastens etwaige unvorteilhafte Ausgestaltungen, statische Eigenschaften und/oder Höhen- bzw. Querlagen aufweist, kann so durch die Verlagerung des Federelements eine zweckmäßigere Anordnung des Federelements an die vorliegenden Bedingungen vorgenommen werden.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es nun möglich, einen überaus kompakten Aufbau für eine Einzelradaufhängung zu ermöglichen. Insbesondere die Reduzierung der ansonsten zwischen dem zugehörigen Längsträger des Fahrzeugaufbaus und dem ebenfalls zugehörigen Laufrad vorhandenen Komponenten der Einzelradaufhängung lediglich auf das Dämpferelement erlaubt eine unmittelbare Nähe von Längsträger und Laufrad. Hierdurch reduziert sich der notwendige Bauraum zur Unterbringung der Einzelradaufhängung auf ein Minimum, so dass der Zugewinn an Raum dem Innenraum und/oder Kofferraum des jeweiligen Fahrzeugs zugewiesen werden kann.
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Besonders bevorzugt kann das Dämpferelement hierbei einen Aufbau aus Kolbenstange und Zylinderrohr umfassen. Dabei kann das Dämpferelement in vorteilhafter Weise so ausgerichtet sein, dass nur dessen Kolbenstange zumindest abschnittsweise zwischen dem Laufrad und dem Längsträger des Fahrzeugaufbaus angeordnet ist. Aufgrund des dann typischerweise geringen Durchmessers der Kolbenstange gegenüber dem Zylinderrohr des Dämpferelements reduziert sich der notwendige Abstand zwischen Laufrad und Längsträger auf ein Minimum.
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Insbesondere das gemeinsame Abstützen der unteren Enden des Dämpferelements und des Federelements an dem Radträger wirkt sich überaus positiv auf deren jeweilige Federwegverhältnisse aus. Gegenüber der üblichen Abstützung wenigstens eines dieser Elemente an mindestens einem Lenker kann so ein Federwegverhältnis bzw. Dämpferwegverhältnis von nahezu 1,0 erreicht werden.
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Durch die seitlich und somit in Querrichtung des Fahrzeugs optimierte Bauform der Einzelradaufhängung wird die Ausgestaltung und Anpassung der übrigen Komponenten und Einrichtungen in vorteilhafter Weise erleichtert. Auf der anderen Seite können die sich hieraus ergebenden Vorteile der kompakten Abmessungen auch für bereits bestehende Strukturen von Längsträgern des Fahrzeugaufbaus und Laufrädern im Sinne einer Rad-Reifen-Baugruppe genutzt werden. Tatsächlich geht die erfindungsgemäße Ausgestaltung ohne eine mögliche Herabsetzung der NVH-Leistung der Einzelradaufhängung einher.
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Mit Blick auf das Federelement ist vorgesehen, dass dieses in besonders vorteilhafter Weise an einem Bereich des Längsträgers des Fahrzeugaufbaus abgestützt werden kann. Hierzu kann das Federelement ein oberes Lager besitzen, welches dem unteren Ende des Federelements entsprechend gegenüberliegt. Auf diese Weise kann das Federelement unter Eingliederung des oberen Lagers an dem Bereich des Längsträgers abgestützt sein. Auf diese Weise benötigt das Federelement einen nur geringen Bauraum, da dieses nicht zwischen Längsträger und Laufrad angeordnet ist. Vielmehr wird so der unterhalb des Längsträgers vorhandene oder zu schaffende geringe Bauraum genutzt, um das Federelement unterzubringen. Hierdurch ergibt sich ein weiterer Vorteil hinsichtlich der kompakten Abmessungen der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass das Federelement ein dem oberen Lager gegenüberliegendes unteres Lager umfassen kann. Dieses ist dann entsprechend an dem unteren Ende des Federelements gelegen. Die beiden endseitigen Lager des Federelements können dabei in vorteilhafter Weise so ausgestaltet sein, dass sich eine leichte Neigung des Federelements im eingebauten Zustand der Einzelradaufhängung ergibt. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass sich aufgrund der Ausgestaltung der Lager eine Neigung des Federelements in eine Querrichtung des Fahrzeugs gegenüber der Hochrichtung ergeben kann bzw. über die Ausgestaltung der Lager ermöglicht ist. In vorteilhafter Weise kann die Neigung des Federelements dabei so verlaufen, dass dieses von dem Auflagerbereich des Radträgers aus nach oben in Richtung Fahrzeugmitte geneigt ist.
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Durch die so ermöglichte Neigung des Federelements kann dessen unteres Ende weiter in die Radfelge des Laufrads eintauchen, so dass die Länge der Auskragung in Bezug auf das Vorspringen des Auflagerbereichs des Radträgers reduzierbar ist.
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Insbesondere bei der Anordnung eines Heckantriebs oder eines Allradantriebs sieht die Erfindung vor, dass Dämpferelement und Federelement parallel zur Fahrtrichtung in geeigneter Weise zueinander angeordnet sein können. Hintergrund ist die so gegebene Möglichkeit zum Hindurchführen einer Antriebswelle, welche dann üblicher Weise Drehmoment übertragend mit der Radlageranordnung des Radträgers verbunden ist. So können bei Vorhandensein einer entsprechenden Antriebswelle das Dämpferelement und das Federelement parallel zur Fahrtrichtung so weit voneinander beabstandet sein, dass diese zumindest bereichsweise einen Abstand zwischen sich ausbilden. Besagter Abstand dient dann dazu, der Antriebswelle genügend Raum zu geben, um diese zwischen dem Dämpferelement und dem Federelement hindurch anzuordnen.
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Sofern keine Antriebswelle vorhanden ist, können Dämpferelement und Federelement selbstverständlich entsprechend eng aneinanderrücken, um einen möglichst kompakten Aufbau der Einzelradaufhängung zu ermöglichen. Auch hierbei wird ein Abstand zwischen diesen parallel zur Fahrtrichtung vorhanden sein, welcher dann allerdings nicht dem Hindurchführen einer Antriebswelle, sondern vielmehr der notwendigen (kontaktlosen) Bewegungsfreiheit von Dämpferelement und Federelement dient.
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Durch die nunmehr aufgezeigte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Einzelradaufhängung wird erreicht, dass diese einen überaus kompakten Aufbau insbesondere in Querrichtung des damit auszustattenden Fahrzeugs aufweist. Durch die nur wenig Bauraum benötigende Anordnung der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung bleibt der Innen- bzw. Kofferraum des Fahrzeugs weitestgehend zur Nutzung erhalten. Zudem können die mitunter aufwendigen Ausgestaltungen des Fahrzeugaufbaus insbesondere im Heckbereich deutlich vereinfacht werden, was sich letztlich auch positiv auf die Anordnung und Ausgestaltung aller weiteren zu verbauenden Komponenten und Systemen auswirkt.
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Weiterhin ist die Erfindung auf eine Hinterachse für ein Fahrzeug gerichtet, welche zwei Einzelradaufhängungen umfasst. Weiterhin kann die Hinterachse bei Bedarf auch einen Hilfsrahmen besitzen. Insbesondere kann es sich bei den besagten Einzelradaufhängungen bevorzugt jeweils um eine solche wie zuvor beschriebene erfindungsgemäße Einzelradaufhängung handeln.
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Dabei besitzt jede der Einzelradaufhängungen einen zur drehbaren Lagerung eines Laufrads vorgesehenen Radträger sowie ein Federelement und ein neben dem Federelement angeordnetes Dämpferelement. Der Radträger ist dabei in üblicher Weise dazu ausgebildet, um über einzelne Lenker an dem Hilfsrahmen und/oder einem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs gelenkig angebunden zu werden.
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Erfindungsgemäß sind die jeweils unteren Enden des Federelements und des Dämpferelements jeder Einzelradaufhängung an dem jeweils zugehörigen Radträger abgestützt. Die Abstützung erfolgt dabei derart, dass das jeweilige Dämpferelement zumindest abschnittsweise zwischen dem zugehörigen Laufrad und einem Längsträger des Fahrzeugaufbaus anordenbar ist. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung eine drehbar an dem Radträger gelagerte Radlageranordnung, wobei der Radträger einen vorspringenden Auflagerbereich besitzt, auf welchem die unteren Enden des Dämpferelements und des Federelements abgestützt sind. Mit Bezug auf eine Hochrichtung ist der vorspringende Auflagerbereich des Radträgers dabei unterhalb einer Rotationsachse der Radlageranordnung angeordnet. Hinsichtlich der Anordnung des Dämpferelements ist dieses – mit Bezug auf eine vorwärts gerichtete Fahrtrichtung des Fahrzeugs – zudem vor oder hinter dem Federelement angeordnet.
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Die sich hieraus ergebenden Vorteile und weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten wurden bereits im Zusammenhang mit der zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung näher erläutert, so dass an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen verwiesen wird. Dies gilt im Übrigen auch für das im weiteren Verlauf aufgezeigte erfindungsgemäße Fahrzeug, welches eine solche Hinterachse mit zwei wie zuvor beschriebenen Einzelradaufhängungen umfasst.
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So kann das erfindungsgemäße Fahrzeug einen Fahrzeugaufbau besitzen, welcher im Bereich der beiden Einzelradaufhängungen jeweils wenigstens einen Längsträger und eine Radkastenstruktur besitzt. Dabei ist das jeweilige Federelement an einem Bereich des zugehörigen Längsträgers abgestützt, während jedes der beiden Dämpferelemente an einem Bereich der jeweils zugehörigen Radkastenstruktur abgestützt ist.
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Insbesondere die obere Abstützung der beiden Dämpferelemente an der jeweils zugehörigen Radkastenstruktur ermöglicht eine überaus kompakte Bauweise der Hinterachse in Querrichtung, was wiederum einen möglichst großen Raumerhalt innerhalb des Fahrzeugs bewirkt.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand wenigstens eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen links gelegenen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Hinterachse mit einer ebenfalls erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung in einer teilweise geschnittenen Rückansicht mit entsprechendem Blick in Richtung einer vorwärts gerichteten Fahrtrichtung,
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2 den linken Abschnitt der erfindungsgemäßen Hinterachse aus 1 in einer teilweise geschnittenen Vorderansicht der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängungen mit entsprechendem Blick entgegen der vorwärts gerichteten Fahrtrichtung sowie
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3 eine Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Hinterachse aus den 1 und 2 mit Blick in Richtung einer Rotationsachse der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt einen Teil, näherhin eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Hinterachse für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Die Hinterachse umfasst üblicher Weise zwei erfindungsgemäße Einzelradaufhängungen 1, von denen vorliegend nur eine einzelne Einzelradaufhängung 1 sichtbar ist. Vorliegend ist davon auszugehen, dass der nicht gezeigte Teil der erfindungsgemäßen Hinterachse entsprechend spiegelbildlich zu dem hier gezeigten Teil ausgebildet ist.
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Hinsichtlich der Einbaulage sowie Ausrichtung der Hinterachse bzw. der Einzelradaufhängung 1 in Bezug auf ein Fahrzeug ist diese vorliegend mit Blick in eine vorwärts gerichtete Fahrtrichtung x gezeigt. Trotz der nur hälftigen Darstellung der Hinterachse erstreckt sich diese tatsächlich weiter entgegen einer senkrecht zur Fahrtrichtung x verlaufenden Querrichtung y. Mit Bezug auf die Darstellung von 1 verläuft die Querrichtung y somit von rechts nach links. Gegenüber einem mit Bezug auf die Darstellung von 1 unten anzunehmenden zu befahrenden Untergrund 2 erstreckt sich die Hinterachse – und insbesondere deren hier ersichtliche linke Einzelradaufhängung 1 – in eine senkrecht zur Fahrtrichtung x und Querrichtung y verlaufende Hochrichtung z entsprechend aufwärts.
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Zur besseren Verdeutlichung der Einbaulage der Einzelradaufhängung 1 ist ferner ein Teil eines Fahrzeugaufbaus 3 gezeigt, welcher vorliegend einen sich zumindest abschnittsweise parallel zur Fahrtrichtung x erstreckenden Längsträger 4 sowie eine starr mit dem Längsträger 4 verbundene Radkastenstruktur 5 besitzt.
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Mit Blick auf den Aufbau der hier gezeigten linken Einzelradaufhängung 1 wird deutlich, dass diese einen Radträger 6 sowie ein Federelement 7 und ein Dämpferelement 8 umfasst. Aufgrund der vorliegend hinter dem Dämpferelement 8 gelegenen Anordnung des Federelements 7 ist dieses nur durch punktierte Linien angedeutet. Hiernach ist das Federelement 7 in Fahrtrichtung x gesehen hinter dem Dämpferelement 8 gelegen. Der Radträger 6 ist so ausgebildet, dass dieser über nicht näher gezeigte Lenker entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines ebenfalls nicht näher ersichtlichen Hilfsrahmens an den Fahrzeugaufbau 3 angebunden ist. In dieser Anordnung ist der Radträger 6 in üblicher Weise zur drehbaren Lagerung eines Laufrads 9, näherhin eines hinteren Laufrads 9, vorgesehen. Hierzu weist der Radträger 6 eine Radlageranordnung 10 auf, welche eine gelagerte Rotation um eine im Wesentlichen parallel zur Querrichtung y verlaufende Rotationsachse a herum ermöglicht.
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Die Parallelität der Rotationsachse a zur Querrichtung y ist insofern nur als im "Wesentlichen" anzunehmen, da diese während einer durch die Lenker geführten Auslenkung des Radträgers 6 in und entgegen der Hochrichtung z aufgehoben werden kann. Mit anderen Worten kann sich neben einem Wert für die Spur auch ein Wert des sich als Neigung parallel zur Hochrichtung z einstellenden Sturzes des Radträgers 6 bzw. der Radlageranordnung 10 in Abhängigkeit der relativen Lage des Radträgers 6 zum Fahrzeugaufbau 3 entsprechend verändern. Ursächlich hierfür sind die räumlich voneinander unterschiedlich gelegenen Anbindungspunkte der Lenker und die damit zusammenhängenden voneinander verschiedenen Kreisbahnen, um welche herum die Lenker begrenzt verschwenkbar sind.
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Bei dem Laufrad 9 handelt es sich um eine Rad-Reifen-Kombination, welche eine Radfelge 11 und einen in üblicher Weise auf die Radfelge 11 aufgezogenen (und vorliegend geschnitten dargestellten) Reifen 12 besitzt. Dabei weist die Radfelge 11 eine Tiefe b auf, welche mit Bezug auf die Darstellung von 1 von einer rechten inneren Kante der Radfelge 11 her bemessen ist.
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Wie zu erkennen ist, erstrecken sich sowohl das Dämpferelement 8 als auch das Federelement 7 zwischen dem Radträger 6 und dem Fahrzeugaufbau 3. Hierzu weist der Radträger 6 einen entgegen der Querrichtung y vorspringenden Auflagerbereich 13 in Form eines Kragarmes auf. Ein Teil des Auflagerbereichs 13 dient insofern dem Aufstützen des Dämpferelements 8 und des Federelements 7 an dem Radträger 6. Für die notwendige Verbindung weist das Dämpferelement 8 ein an seinem unteren Ende 14 gelegenes Verbindungselement 15 auf, über welches das Dämpferelement 8 mit dem Auflagerbereich 13 des Radträgers 6 gelenkig gekoppelt ist. Da das Dämpferelement 8 ein Zylinderrohr 16 und eine zumindest abschnittsweise längsverschieblich in dem Zylinderrohr 16 angeordnete Kolbenstange 17 besitzt, ist besagtes Verbindungselement 15 mit dem entsprechend unten gelegenen Zylinderrohr 16 verbunden. Demgegenüber ist an einem oberen Ende 18 des Dämpferelements 8 ein weiteres Verbindungselement 19 gelegen, welches das Dämpferelement 8 über seine Kolbenstange 17 mit einem Bereich der Radkastenstruktur 5 verbindet.
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Ersichtlich sind Längsträger 4 des Fahrzeugaufbaus 3 und Laufrad 9 derart zueinander beabstandet, dass das Dämpferelement 8 zumindest abschnittsweise über seine Kolbenstange 17 zwischen dem Laufrad 9, näherhin zwischen dessen Reifen 12 und dem Längsträger 4 des Fahrzeugaufbaus 3 angeordnet ist. Mit anderen Worten sind Reifen 12 des Laufrads 9 und Längsträger 4 des Fahrzeugaufbaus 3 so nah aneinander geführt, dass die Kolbenstange 17 des Dämpferelements 8 zwischen diesen kontaktlos gelegen ist.
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In Bezug auf die Verbindungselemente 15, 19 können diese beispielsweise in Form von Buchsen oder Kugelgelenken vorliegen.
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2 zeigt die linke Einzelradaufhängung 1 der Hinterachse um 180° um die Hochrichtung z herum rotiert von vorn; näherhin mit Blick entgegen der Fahrtrichtung x. Hierdurch liegt das Federelement 7 nunmehr vor dem Dämpferelement 8, so dass das Dämpferelement 8 vorliegend mit gepunkteten Linien angedeutet wurde, während das im Vordergrund liegende Federelement 7 in geschnittener Form klar erkennbar ist. Da es sich bei dem Federelement 7 vorliegend um eine Schraubenfeder handelt, sind in der geschnittenen Darstellung deren einzelne Windungen 20 erkennbar.
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Gegenüber dem sich im Wesentlichen parallel zur Hochrichtung z erstreckenden Dämpferelement 8 weist das Federelement 7 erkennbar eine Neigung auf. Die Neigung des Federelements 7 ist so gewählt, dass ein unteres Ende 21 des Federelements 7 auf dem Auflagerbereich 13 des Radträgers 6 aufliegt und ein oberes Ende 22 des Federelements 7 sich gegen einen Bereich des Längsträgers 4 des Fahrzeugaufbaus 3 abstützt. Dabei ist das obere Ende 22 des Federelements 7 entgegen der Querrichtung y mehr zur Fahrzeugmitte hin versetzt. Um eine ausreichende Auflage für das Federelement 7 zu gewährleisten, sind endseitig Lager 23, 24 vorgesehen. Hierbei sind ein oberes Lager 23 zwischen dem oberen Ende 22 des Federelements 7 und dem Längsträger 4 sowie ein unteres Lager 24 zwischen dem unteren Ende 21 des Federelements 7 und dem Auflagerbereich 13 des Radträgers 6 eingegliedert. Um die Neigung des Federelements 7 zu ermöglichen, weisen die beiden Lager 23, 24 eine entsprechende Keilform auf.
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3 verdeutlich die Lage von Dämpferelement 8 und Federelement 7 zueinander nochmals in einer Seitenansicht auf die Einzelradaufhängung 1 mit Blick entgegen der Querrichtung y. In dieser Ansicht konzentriert sich die Darstellung auf das Hervorheben der einzelnen Elemente der Einzelradaufhängung 1, während die übrigen Teile wie beispielsweise das im Hintergrund liegende Laufrad 9 und der Fahrzeugaufbau 3 mit gepunkteten Linien nur angedeutet sind. Ersichtlich weisen Dämpferelement 8 und Federelement 7 einen Abstand c zueinander auf, welcher parallel zur Fahrtrichtung x verläuft. Dieser kann bedarfsweise vergrößert werden, um das Hindurchführen einer nicht näher gezeigten Antriebswelle zwischen dem Dämpferelement 8 und dem Federelement 7 zu der Radlageranordnung 10 des Radträgers 6 hin zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelradaufhängung, links
- 2
- Untergrund
- 3
- Fahrzeugaufbau
- 4
- Längsträger von 4
- 5
- Radkastenstruktur von 3
- 6
- Radträger von 1
- 7
- Federelement von 1
- 8
- Dämpferelement von 1
- 9
- Laufrad
- 10
- Radlageranordnung von 6
- 11
- Radfelge von 9
- 12
- Reifen von 9
- 13
- Auflagerbereich von 6
- 14
- unteres Ende von 8
- 15
- Verbindungselement zwischen 8 und 6
- 16
- Zylinderrohr von 8
- 17
- Kolbenstange von 8
- 18
- oberes Ende von 8
- 19
- Verbindungselement zwischen 8 und 5
- 20
- Windung von 7
- 21
- unteres Ende von 7
- 22
- oberes Ende von 7
- 23
- oberes Lager zwischen 4 und 7
- 24
- unteres Lager zwischen 7 und 6
- a
- Rotationsachse von 10
- b
- Tiefe von 11
- c
- Abstand zwischen 7 und 8
- x
- Fahrtrichtung, vorwärts
- y
- Querrichtung
- z
- Hochrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3716706 A1 [0008]
- DE 102009012238 A1 [0009]
- US 6755429 B1 [0010]
- DE 3303551 A1 [0010]
- US 3155382 A [0011]
