-
Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Aufhängung eines lenkbaren Rads an einem Kraftfahrzeug. Ein Personenkraftwagen umfasst üblicherweise vier Räder, von denen zwei lenkbar ausgelegt sind. Um die Räder am Kraftfahrzeug bzw. einer Karosserie, einem Fahrgestell oder einem Drehschemel des Kraftfahrzeugs anzubringen, kann eine Einzelradaufhängung gewählt werden, bei der ein Radträger, an dem das Rad um seine Radachse drehbar befestigt ist, mittels einer Anzahl Lenkern derart mit dem Kraftfahrzeug verbunden wird, dass die gewünschten Freiheitsgrade ermöglicht sind.
-
Eine Radaufhängung, die unter der Bezeichnung McPherson-Federbein bekannt ist, bindet den Radträger an seinem unteren Ende mittels eines Lenkers und an seinem oberen Ende mittels eines Federbeins am Kraftfahrzeug an. Diesen und ähnlichen Konstruktionen haftet der Nachteil an, dass ein Lenkwinkel des Rads um eine vertikal verlaufende Lenkachse dadurch eingeschränkt sein kann, dass das Rad mit dem Lenker kollidiert. Ein üblicher maximaler Lenkwinkel beträgt hier ca. ±50°.
-
EP 1 147 927 A1 betrifft die Aufhängung eines Vorderrads an einem Autobus oder einem ähnlichen Fahrzeug. Es wird vorgeschlagen, eine Vorderachse mit doppelten Querlenkern auszustatten und ein Verbindungsstück zwischen den Querlenkern, das das Rad trägt, am oberen Querlenker mittels eines Lagers zu befestigen, das gleichzeitig einen Luftbalg einer Luftfederung trägt.
-
Insbesondere ein Kraftfahrzeug, das zum vorwiegenden Einsatz in Städten konzipiert ist, erfordert einen großen Lenkwinkel, um seinen Nutzwert, beispielsweise bei der Parkplatzsuche, zu maximieren. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik zur verbesserten Radaufhängung anzugeben, die einen vergrößerten Lenkwinkel realisieren kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
-
Eine Radaufhängung zur Aufhängung eines Rads mit einer Radachse an einem Kraftfahrzeug umfasst einen oberen und einen unteren Lenker, jeweils zur vertikal schwenkbaren Lagerung an einem Strukturbauteil des Kraftfahrzeugs, und einen Radträger, der dazu eingerichtet ist, das Rad drehbar um die Radachse zu lagern. Dabei ist der Radträger derart am oberen und am unteren Lager gelagert, dass der Radträger gegenüber dem Strukturbauteil in vertikaler Richtung schwenkbar und um eine Lenkachse drehbar ist. Beide Lenker greifen oberhalb der radialen Außenkonturen des Rads am Radträger an und wenigstens einer der Lenker ist ein Querlenker.
-
Die Radaufhängung kann sowohl an einem linken als auch an einem rechten Rad und wahlweise an einer Vorderachse oder an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Der Querlenker erstreckt sich im Wesentlichen quer zu einer üblichen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs. Durch das Anordnen beider Lenker oberhalb des Rads kann das Rad beim Einlenken nicht mit den Lenkern kollidieren, sodass ein Lenkwinkel nicht durch die Lenker beschränkt ist. Ein Lenkwinkel von ca. ±90°, weiter bevorzugt ca. ±100°, kann so realisiert werden. Besteht keine weitere Einschränkung seitens des Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch ein Radhaus oder ein Anbauteil, so ist der Lenkwinkel bei der beschriebenen Radaufhängung prinzipiell unbeschränkt und das Rad kann um 360° um die Lenkachse gedreht werden. Das Kraftfahrzeug kann dadurch einen verkleinerten minimalen Kurvenradius aufweisen. Dies kann insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, das zum vorwiegenden Einsatz in städtischen Gebieten vorgesehen ist, vorteilhaft sein. Derartige Kraftfahrzeuge können häufig klein sein und können über Räder mit kleinen Durchmessern verfügen. Ein vertikaler Abstand zwischen dem unteren Lenker und der Radachse kann dadurch ebenfalls relativ klein sein, sodass die zwischen dem Rad und dem Kraftfahrzeug wirkenden Kräfte gut kontrolliert werden können.
-
Bevorzugterweise umfasst einer der Lenker einen Dreieckslenker mit zwei Lagerstellen am Strukturbauteil und einer Lagerstelle am Radträger. Der Dreieckslenker kann Kräfte in der Bewegungsebene des Kraftfahrzeugs verbessert aufnehmen. Die Radführung kann dadurch einfacher oder stabiler gestaltet sein.
-
Einer der Lenker kann auch zwei Stangen umfassen, die sich V-förmig vom Radträger zum Strukturbauteil erstrecken und jeweils an beiden Enden eine Lagerstelle aufweisen. Diese Variante ist auch als aufgelöster Dreieckslenker bekannt. Dabei können sich die gleichen Vorteile wie beim Dreieckslenker ergeben, zusätzlich können die beiden Stangen unabhängig voneinander dimensioniert oder montiert werden.
-
Umfassen beide Lenker jeweils drei oder vier Lagerstellen, folgen also jeweils einer der beiden oben beschriebenen Ausführungsformen, so können Ebenen, die jeweils durch Drehpunkte der Lagerstellen eines der Lenker verlaufen, miteinander einen spitzen Winkel einschließen. Ein aufgelöster Dreieckslenker umfasst vier Lagerstellen, ein nicht aufgelöster Dreieckslenker umfasst hingegen drei Lagerstellen. Durch das Anordnen der Lenker derart, dass die beschriebenen Ebenen nicht zueinander parallel sind, kann beispielsweise beim Bremsen oder Anfahren ein Ausgleich für ein Nickmoment realisiert werden. Das Nickmoment kann ein Heben oder Senken des Kraftfahrzeugs bewirken, wenn ein Antriebs- oder Bremsmoment zwischen dem Radträger und dem Rad wirkt.
-
In einer Variante sind beide Lenker Querlenker. Querkräfte, die zwischen dem Radträger und dem Kraftfahrzeug wirken, können dadurch verbessert aufgenommen werden.
-
In einer anderen Variante ist einer der Lenker ein Querlenker und der andere ein Längslenker. Der Längslenker erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur üblichen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs. Dabei kann ein geschobener Längslenker, dessen Lagerstelle bezüglich der Karosserie in Fahrtrichtung hinter der Lagerstelle am Radträger liegt, oder ein gezogener Längslenker verwendet werden, dessen Lagerstelle an der Karosserie in Fahrtrichtung vor der Lagerstelle am Radträger liegt. Eine Variante, bei der sowohl der obere als auch der untere Lenker als Längslenker ausgeführt ist, ist ebenfalls möglich.
-
In einer Ausführungsform verläuft die Lenkachse vertikal. Das heißt, dass ein Nachlaufwinkel des Rads bei ca. 0° liegt. Ein Nachlauf kann demzufolge bei 0 mm liegen. Ein Rückstellmoment des um die Lenkachse eingeschlagenen Rads kann dadurch klein sein. In Verbindung mit den großen möglichen Lenkwinkeln kann ein einfaches Führen des Kraftfahrzeugs auch um einen kleinen Abbiegeradius ermöglicht sein.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist eine elastische Abstützung zwischen dem Radträger und dem Strukturbauteil in Richtung der vertikalen Schwenkbewegung vorgesehen. Zur Abstützung können beispielsweise eine Feder, ein Faltenbalg oder ein hydropneumatisches Federelement vorgesehen sein. Zusätzlich kann auch ein Dämpfungselement vorgesehen sein, das mit der elastischen Abstützung kombiniert ausgeführt sein kann. Insbesondere ein Integralfederbein kann als elastische Abstützung vorgesehen sein. Ein Ende der elastischen Abstützung kann alternativ am Radträger oder an einem der beiden Lenker angreifen. Das andere Ende ist üblicherweise am Strukturbauteil angebracht. Die Radaufhängung kann so komplettiert sein, dass außer Befestigungspunkten am Strukturbauteil keine weiteren Funktionselemente zur Aufhängung des Rads vorgesehen sein müssen.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die Lenkachse geneigt ausgeführt. Die Lenkachse weist zu einer Senkrechten also einen Winkel auf. Durch die geneigte Ausgestaltung der Lenkachse weist das Rad einen Nachlaufwinkel auf. Beispielsweise kann das Rad alternativ dazu einen Spreizungswinkel aufweisen.
-
Ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug umfasst die oben beschriebene Radaufhängung und eine Lenkeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Radträger mit dem Rad um wenigstens 180° um die Lenkachse zu drehen. Der Lenkwinkel von 180° ist bevorzugterweise auf ±90° aufgeteilt, sodass Einschläge nach rechts und nach links um jeweils um 90° möglich sind.
-
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
-
1 eine Radaufhängung an einem Kraftfahrzeug in einer Ansicht in Fahrtrichtung;
-
2 die Radaufhängung von 1 in einer Seitenansicht;
-
3 eine weitere Ausführungsform einer Radaufhängung an einem Kraftfahrzeug in einer Ansicht in Fahrtrichtung; und
-
4 die Radaufhängung von 3 in einer Seitenansicht
darstellt.
-
1 und 2 zeigen eine Radaufhängung 100 an einem Kraftfahrzeug 102 in unterschiedlichen Ansichten. In 1 ist die Radaufhängung 100 am Kraftfahrzeug 102 bezüglich einer üblichen Fahrtrichtung von hinten und in 2 von der Seite dargestellt. Die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 102 ist jeweils durch ein Symbol im oberen Bereich der Darstellung angedeutet. Vom Kraftfahrzeug 102 ist lediglich ein Strukturbauteil 105 dargestellt, an dem die Radaufhängung 100 am Kraftfahrzeug 102 angebracht ist. Das Strukturbauteil 105 wird auch als tragendes Teil bezeichnet und kann insbesondere ein Fahrgestell, einen Fahrschemel, ein Untergestell, einen Rahmen, ein Chassis oder eine Karosserie des Kraftfahrzeugs 102 umfassen. Es können auch mehrere Strukturbauteile 105 vorgesehen sein, die üblicherweise steif miteinander verbunden sind.
-
Ein Rad 110, das mittels der Radaufhängung 100 am Kraftfahrzeug 102 aufgehängt ist, ist mit durchgezogenen Linien in einer Neutralstellung, also bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs 102, und mit unterbrochenen Linien bei einem exemplarischen Lenkwinkel von 90° dargestellt. Das Rad 110 kann beispielsweise ein linkes Vorderrad des Kraftfahrzeugs 102 darstellen. Die im Folgenden beschriebene Technik ist jedoch auch auf jedes andere Rad 110 eines Kraftfahrzeugs 102 anwendbar. Dabei spielt es keine Rolle, wie viele Spuren das Kraftfahrzeug hat.
-
Die Radaufhängung 100 umfasst einen Radträger 120, einen unteren Lenker 125 und einen oberen Lenker 130. Am Radträger 120, der auch Achsschenkel genannt werden kann, ist das Rad 110 mittels eines Radlagers 135 drehbar um die Radachse 140 des Rads 110 gelagert. Das Radlager 135 ist üblicherweise als Wälzlager ausgeführt. Die Lenker 125 und 130 sind in einer so großen radialen Entfernung vom Radlager 135 am Radträger 120 angebracht, dass sie oberhalb bzw. außerhalb der radialen Außenkonturen des Rads 110 liegen. Der Radträger 120 ist um eine Lenkachse 145, die sich in einer vertikalen Richtung erstreckt, drehbar gegenüber den Lenkern 125 und 130. Die Lenkachse 145 verläuft durch Lagerstellen 150 zwischen dem Radträger 120 und jeweils einem der Lenker 125, 130. Die Lenker 125 und 130 sind am Radträger 120 so hoch angebracht, dass das Rad 110 mit keinem der Lenker 125, 130 kollidiert, wenn der Radträger 120 um einen größeren Lenkwinkel um die Lenkachse 145 gedreht wird.
-
Die Lenker 125 und 130 sind in den Darstellungen von 1 und 2 beide als Querlenker ausgeführt. Dabei erstrecken sich die Lenker 125, 130 in einer horizontalen Richtung, sodass Lagerstellen 150 zur Verbindung der Lenker 125, 130 an Strukturbauteilen 105 bezüglich der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 102 in lateraler (seitlicher) Richtung der korrespondierenden Lagerstellen 150 am Radträger 120 liegen. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform liegen die Lagerstellen 150 der Dreieckslenker 125, 130 seitens des Strukturbauteils 105 in Fahrtrichtung hintereinander. Die Lagerstellen 150 seitens des Radträgers 120 sind üblicherweise als Kugelgelenke ausgeführt.
-
Einer oder beide der Lenker 125, 130 kann statt als Dreieckslenker auch als Anordnung zweier Stangen 155 ausgeführt sein, wobei sich die Stangen 155 in horizontaler Richtung V-förmig vom Radträger 120 zum Strukturbauteil 105 erstrecken. Die Stangen 155 können seitens des Radträgers 120 mittels einer gemeinsamen Lagerstelle 150 oder separater Lagerstellen 150 angebracht sein. In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine der Stangen 155 mittels einer eigenen Lagerstelle 150 seitens des Radträgers 120 an der anderen Stange 155 angebracht.
-
Es ist bevorzugt, einen Abstand der Lagerstellen 150 jeweils zwischen dem Radträger 120 und einem der Lenker 125, 130 möglichst groß zu wählen, um günstige Hebelverhältnisse herzustellen. Die Längenverhältnisse zwischen den einzelnen Lagerstellen 150 eines Dreieckslenkers 125, 130 können an den Einsatzzweck und die Gesamtkonstruktion des Strukturbauteils 105 bzw. des restlichen Kraftfahrzeugs 102 angepasst werden.
-
Jeder Dreieckslenker – auch ein aufgelöster Dreieckslenker, der aus mehreren Stangen 155 zusammengesetzt ist – umfasst wenigstens drei Lagerstellen 150, die die Drehpunkte des Lenkers 125, 130 bezüglich des Radträgers 120 bzw. des Strukturbauteils 105 definieren. Ein aufgelöster Dreieckslenker umfasst vier Lagerstellen. Durch jeden der Lenker 125, 130 kann daher eine geometrische Ebene durch die Lagerstellen 150 bzw. die Drehpunkte gelegt werden. Während die Ebenen beider Lenker 125, 130 in einer Ausführungsform parallel sind, können sie in einer anderen Ausführungsform nicht parallel sein, sodass sie miteinander eine Schnittgerade einschließen. An der Schnittgerade kann ein Winkel zwischen den Ebenen bestimmt werden, der bevorzugterweise ein spitzer Winkel ist, also größer als 0° und kleiner als 90°.
-
Die Lenker 125, 130 können so dimensioniert sein, dass die Lenkachse 145 vertikal verläuft und somit senkrecht auf einer Fahrbahn steht, auf der das Rad 110 ruht. Ein Lenkwinkel, der zwischen der Lenkachse 145 und der Senkrechten durch die Fahrbahn definiert ist (siehe 2) kann im Bereich von 0° liegen. Ein Radsturz, der zwischen einer Mittelebene des Rads 110 und einer Senkrechten auf die Fahrbahn liegt (vgl. 1) kann ebenfalls bei ca. 0° liegen oder auch größer sein. Üblicherweise ist der Radsturz negativ, sodass ein oberer Rand des Rads 110 näher an der Fahrzeugmitte des Kraftfahrzeugs 102 liegt als ein unterer Rand.
-
Optional umfasst die Radaufhängung 100 zusätzlich eine elastische Abstützung 160, die lediglich in 1 dargestellt ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das elastische Element 160 eine Feder und ist integriert mit einer ebenfalls optionalen Dämpfereinrichtung 165 als Feder-Dämpfer-Einheit ausgeführt. Dabei kann eine weitere Lagerstelle 150 zwischen dem elastischen Element 160 – oder dem Dämpfer 165 – und dem Radträger 120 oder einem der Lenker 125, 130 vorgesehen sein.
-
Ein Fahrwerk 170 des Kraftfahrzeugs 102 umfasst üblicherweise die Gesamtheit aller Teile, die eine Verbindung eines Strukturbauteils 105 mit den Rädern 110 herstellen. Zusätzlich zur Radaufhängung 100 kann das Fahrwerk 170 eine Lenkeinrichtung 175 umfassen, die in den 1 und 2 nur symbolisch dargestellt ist. Die Lenkeinrichtung 175 ist dazu eingerichtet, den Radträger 120 mit dem Rad 110 um die Lenkachse 145 zu drehen. Bevorzugterweise liegt der Lenkwinkel bezüglich einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs 102 bei wenigstens ±90°, weiter bevorzugt bei wenigstens ±100°.
-
3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Radaufhängung 100 am Kraftfahrzeug 102, wobei die Darstellungen denen der 1 und 2 entsprechen. In der Ausführungsform der 3 und 4 ist jedoch einer der Lenker 125, 130, nämlich exemplarisch der obere Lenker 130, nicht als Querlenker, sondern als Längslenker ausgeführt. Lagerstellen 150 des oberen Lenkers 130 bezüglich des Strukturbauteils 105 liegen dabei bezüglich der üblichen Fahrtrichtung vor oder hinter der korrespondierenden Lagerstelle 150 am Radträger 120. Dadurch können Längskräfte auf den Radträger 120 verbessert gegenüber dem Strukturbauteil 105 abgestützt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Radaufhängung
- 102
- Kraftfahrzeug
- 105
- Strukturbauteil
- 110
- Rad
- 115
- Radachse
- 120
- Radträger
- 125
- unterer Lenker
- 130
- oberer Lenker
- 135
- Radlager
- 140
- Radachse
- 145
- Lenkachse
- 150
- Lagerstelle
- 155
- Stange
- 160
- elastisches Element
- 165
- Dämpfer
- 170
- Fahrwerk
- 175
- Lenkeinrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
