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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängungsanordnung für eine Achsanordnung eines Fahrzeugs mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1.
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Bei herkömmlichen Vorderachsen, beispielsweise in Doppelquerlenkerausführung oder in McPherson-Ausführung, werden die Räder der Vorderachse mittels Querlenker geführt. Die unteren Querlenker stützen sich an der Karosserie ab und übertragen die bei einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs auftretenden Längs- und Querkräfte. Beim Lenken des Fahrzeugs in eine Kurve entsteht ein Lenkwinkel. Dieser ist auf Grund der Konstruktion der Achsanordnung auf einen gewissen Maximalwinkel begrenzt, üblich sind beispielsweise 50°.
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Aus der
JP 2009090698 A2 ist ein Lenkmechanismus bekannt, welcher eine Lenkbewegung um zwei Rotationsachsen gleichzeitig mit einem maximalen Lenkwinkel von +/–90° ermöglicht. Der Lenkmechanismus weist einen oberen und einen unteren Querlenker auf, welche beide in jeweils zwei miteinander verbundene Abschnitte unterteilt sind. Der obere Querlenker weist einen oberen Lenkerarmabschnitt und einen oberen Hilfsabschnitt, der untere Querlenker einen unteren Lenkerarmabschnitt und einen unteren Hilfsabschnitt auf. Durch den oberen und den unteren Lenkerarmabschnitt verläuft die erste Rotationsachse, durch den oberen und den unteren Hilfsabschnitt verläuft die zweite Rotationsachse. Beide Achsen sind miteinander mechanisch gekoppelt, beispielsweise durch ein Stirnrad- oder Kegelradpaar. Um eine Lenkbewegung des Rades zu ermöglichen wird sowohl um die erste Rotationsachse als auch um die zweite Rotationsachse geschwenkt, wobei die Abschnitte des Querlenkers geschwenkt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Radaufhängungsanordnung vorzuschlagen. Diese verbesserte Radaufhängungsanordnung soll ein Schwenken des Rades um wenigstens 90° zu beiden Seiten hin ermöglichen ohne eine Kollision des Rades, d. h. des Reifens und der Felge, mit einem Bauelement der Radaufhängungsanordnung zu verursachen. Die Radaufhängungsanordnung soll zudem kostengünstig herstellbar sein, und vorzugsweise konventionelle Bauelemente, z. B. konventionelle Querlenker verwenden. Die Radaufhängungsanordnung soll zudem mit einem Radnabenmotor kompatibel sein. Die Radaufhängungsanordnung soll nur einen Lenkaktuator aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe eine Radaufhängungsanordnung für eine Achsanordnung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Eine Radaufhängungsanordnung für eine Achsanordnung eines Fahrzeugs umfasst einen schwenkbaren Radträger, einen unteren Querlenker, einen oberen Querlenker, eine mechanische Kopplung, einen hydraulischen oder elektrischen Lenkaktuator und ein Rad. Die Radaufhängungsanordnung weist eine erste Lenkachse und eine zweite Lenkachse auf. Die zweite Lenkachse ist zu der ersten Lenkachse in einem spitzen Winkel angeordnet. Die erste Lenkachse formt eine Schwenkachse des hydraulischen oder elektrischen Lenkaktuators aus. Die zweite Lenkachse formt eine Schwenkachse des Radträgers aus. Beide Lenkachsen sind mittels der mechanischen Kopplung miteinander gekoppelt, wobei das Rad sowohl um die erste Lenkachse als auch um die zweite Lenkachse schwenkbar ist.
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Die erste Lenkachse der Radaufhängungsanordnung ist hierbei in Konstruktionslage vorzugsweise senkrecht, d. h. vertikal, zu einer Fahrbahn angeordnet. Die zweite Lenkachse hingegen ist nicht senkrecht zu der Fahrbahn angeordnet, sondern in einem Winkel. Die zweite Lenkachse ist ein einem spitzen Winkel zu der ersten Lenkachse angeordnet, d. h. geometrisch gesehen schneiden sich beide Achsen unter einem spitzen Winkel. In anderen Worten ist die zweite Lenkachse zu der ersten Lenkachse schräg angeordnet. Beide Lenkachsen sind in einem Bereich zueinander beabstandet angeordnet, wobei der Bereich räumlich nach oben begrenzt wird von einer Ebene, die der obere Querlenker aufspannt, und nach unten begrenzt wird von einer Ebene, die der untere Querlenker aufspannt. Der Abstand der beiden Lenkachsen zueinander kann beispielsweise von einem Schnittpunkt der ersten Lenkachse mit einer Raddrehachse zu einem Schnittpunkt der zweiten Lenkachse mit der Raddrehachse ermittelt werden. Dieser Abstand steht in direktem Zusammenhang mit der mechanischen Kopplung der beiden Lenkachsen. Je größer der Abstand der beiden Lenkachsen zueinander ist, desto größer ist derjenige Bereich an den beiden Querlenkern, der kollisionsfrei ist.
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Das Rad ist aus einer Felge und einem Reifen ausgeformt, wobei das Rad auf Grund der Schwenkbewegung um beide Lenkachsen gleichzeitig nicht mit einem der beiden Querlenker oder beiden Querlenkern oder einem anderen Bauelement der Radaufhängungsanordnung kollidieren kann. Der hydraulische Lenkaktuator ist z. B. durch einen hydraulischen Schwenkzylinder ausgeformt. Dieser weist eine hydraulische Flügelwelle auf, welche rotationsfest gelagert ist. Die hydraulische Flügelwelle ist beispielsweise analog einem Wankstabilisator ausgeformt. Der hydraulische oder der elektrische Lenkaktuator weist beispielsweise einen maximalen Lenkwinkel von +/–45° auf.
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Der Radträger ist aus zwei separaten, permanent in Wirkverbindung stehenden Segmenten ausgeformt. Ein erstes dieser Segmente umfasst ein erstes Gehäuse, welches direkt mit dem hydraulischen oder elektrischen Lenkaktuator wirkverbunden ist. Ein zweites dieser Segmente umfasst ein zweites Gehäuse, welches direkt und permanent mit dem ersten Gehäuse wirkverbunden ist. Das zweite Segment ist mit der mechanischen Kopplung wirkverbunden. Die zweite Lenkachse verläuft hierbei durch das erste Segment des Radträgers hindurch. Das zweite Segment des Radträgers ist mit dem ersten Segment des Radträgers wirkverbunden, wobei die Wirkverbindung mittels einer gelenkigen Lagerung erfolgt. Das zweite Segment des Radträgers ist mit dem Rad der Radaufhängungsanordnung verbunden.
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Wird mittels des hydraulischen oder elektrischen Lenkaktuators eine Schwenkbewegung initiiert so schwenkt das erste Segment des Radträgers um die erste Lenkachse. Mittels der mechanischen Kopplung wird die Schwenkbewegung auf das zweite Segment des Radträgers übertragen, welcher um die zweite Schwenkachse schwenkt. Die gelenkige Lagerung ermöglicht die Schwenkbewegung des zweiten Segments des Radträgers. Das Rad, das mit dem zweiten Segment des Radträgers wirkverbunden ist, schwenkt bei einer eingebrachten Lenkbewegung somit gleichzeitig um die die erste Lenkachse und um die zweite Lenkachse.
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Vorteilhaft hierbei ist, dass bei einem Schwenken des Rades um die erste und die zweite Lenkachse gleichzeitig ein effektiver Drehpunkt bei einer Verwendung der Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug in eine Fahrzeuglängsrichtung verlagert wird. Dadurch ist ein maximaler Lenkwinkel von +/–90° ermöglicht. Auf Grund der mechanischen Kopplung, welche die beiden Lenkachsen miteinander koppelt, ist nur ein Lenkaktuator nötig. Dies vereinfacht die Gesamtkonstruktion. Der maximale Lenkwinkel des hydraulischen oder elektrischen Lenkaktuators wird durch das gleichzeitige Schwenken um die erste und die zweite Lenkachse verdoppelt.
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Nach einer ersten Ausführungsform sind der untere Querlenker und/ oder der obere Querlenker als Dreiecksquerlenker ausgeformt. Der oder die Dreiecksquerlenker sind hierbei konventionell ausgeformt. Der obere Dreiecksquerlenker und/ oder der untere Dreiecksquerlenker sind mit dem Radträger verbunden und stützen sich an ihrem karosserieseitigen Ende an der Karosserie ab, wenn die Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug verwendet wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Kopplung durch wenigstens zwei miteinander kämmende Stirnräder ausgeformt, wobei ein erstes der wenigstens zwei Stirnräder karosseriefest ist und ein zweites der wenigstens zwei Stirnräder mit dem Radträger wirkverbunden ist. Der Abstand der beiden Lenkachsen zueinander steht in Zusammenhang mit der Ausformung der wenigstens zwei Stirnräder. Je größer der Durchmesser dieser Stirnräder ist, desto größer ist der Abstand der Lenkachsen zueinander. Vorzugsweise ist die mechanische Kopplung durch ein Stirnradpaar ausgeformt. Das Übersetzungsverhältnis ist hierbei beispielsweise 1:1.
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Beispielsweise kann die mechanische Kopplung auch durch drei miteinander kämmende Stirnräder ausgeformt sein, wobei ein erstes der wenigstens zwei Stirnräder karosseriefest ist, ein zweites der wenigstens zwei Stirnräder mit dem Radträger wirkverbunden ist und ein drittes Stirnrad funktionell zwischen dem ersten der wenigstens zwei Stirnräder und dem zweiten der wenigstens zwei Stirnräder angeordnet ist. In anderen Worten kämmt das erste Stirnrad mit dem dritten Stirnrad und das zweite Stirnrad kämmt mit dem dritten Stirnrad. Das Übersetzungsverhältnis ist hierbei beispielsweise 1:1
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Bei einer in die Radaufhängungsanordnung eingebrachten Lenkbewegung rollt sich der Radträger an dem karosseriefesten Stirnrad ab. Hierbei steht das karosseriefeste Stirnrad fest. Gleichzeitig führt der Radträger mittels der Übertragung der Lenkbewegung durch die wenigstens zwei Stirnräder eine überlagerte Eigendrehung um die zweite Lenkachse durch. Alternativ können statt der Stirnräder Stirnradsegmente Einsatz finden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Kopplung durch wenigstens zwei miteinander kämmende Beveloidräder ausgeformt, wobei ein erstes der wenigstens zwei Beveloidräder karosseriefest ist und ein zweites der wenigstens zwei Beveloidräder mit dem Radträger wirkverbunden ist. Der Abstand der beiden Lenkachsen zueinander steht in Zusammenhang mit der Ausformung der wenigstens zwei Beveloidräder. Je größer der Durchmesser dieser Beveloidräder ist, desto größer ist der Abstand der Lenkachsen zueinander. Vorzugsweise ist die mechanische Kopplung durch ein Beveloidradpaar ausgeformt. Das Übersetzungsverhältnis ist hierbei beispielsweise 1:1.
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Bei einer in die Radaufhängungsanordnung eingebrachten Lenkbewegung rollt sich der Radträger an dem karosseriefesten Beveloidrad ab. Hierbei steht das karosseriefeste Beveloidrad fest. Gleichzeitig führt der Radträger mittels der Übertragung der Lenkbewegung durch die wenigstens zwei Beveloidräder eine überlagerte Eigendrehung um die zweite Lenkachse durch. Alternativ können statt der Beveloidräder Beveloidradsegmente Einsatz finden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Kopplung durch wenigstens eine Koppelstange ausgeformt. Die wenigstens eine Koppelstange ist sowohl mit dem Radträger als auch mit dem hydraulischen oder elektrischen Lenkaktuator wirkverbunden. Die wenigstens eine Koppelstange ist beispielsweise konventionell ausgeformt. Bei einer in die Radaufhängungsanordnung eingebrachten Lenkbewegung schwenkt der Radträger um die erste Lenkachse. Gleichzeitig führt der Radträger mittels der Übertragung der Lenkbewegung durch die wenigstens eine Koppelstange eine überlagerte Eigendrehung um die zweite Lenkachse durch.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Kopplung durch wenigstens einen Hebel ausgeformt. Der wenigstens eine Hebel ist sowohl mit dem Radträger als auch mit dem hydraulischen oder elektrischen Lenkaktuator wirkverbunden. Der wenigstens eine Hebel ist beispielsweise konventionell ausgeformt. Bei einer in die Radaufhängungsanordnung eingebrachten Lenkbewegung schwenkt der Radträger um die erste Lenkachse. Gleichzeitig führt der Radträger mittels der Übertragung der Lenkbewegung durch den wenigstens einen Hebel eine überlagerte Eigendrehung um die zweite Lenkachse durch.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist der elektrische Lenkaktuator ein hochübersetzendes Wolfromgetriebe auf. Hierbei ist die Drehachse des Sonnenrads des Wolfromgetriebes koaxial zu der ersten Lenkachse.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Radaufhängungsanordnung einen Radnabenmotor auf, welcher als ein Außenläufer ausgeformt ist. Der Außenläufer-Radnabenmotor ist als ein konventioneller Außenläufer-Elektromotor ausgebildet und dient als ein direkter Radantrieb.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Radaufhängungsanordnung einen Radnabenmotor, welcher als ein Innenläufer ausgeformt ist, und ein Planetengetriebe, welches mit dem Innenläufer wirkverbunden ist, auf. Ein Steg des Planetengetriebes ist mit einer Felge des Rades und ein Rotor des Innenläufers mit einer Sonnenwelle des Planetengetriebes wirkverbunden. Der Innenläufer-Radnabenmotor ist als ein konventioneller Innenläufer-Elektromotor ausgebildet und dient als ein Radantrieb. Ein Motorgehäuse des Innenläufers ist stetig mit dem Radträger wirkverbunden. Der Abtrieb des Innenläufers ist mit dem Steg des Planetengetriebes wirkverbunden. Das Planetengetriebe ist hierbei aus konventionellen Bauelementen ausgeformt.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung mit einem hydraulischen Lenkaktuator und einem Stirnradpaar nach einem Ausführungsbeispiel,
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2 eine schematische Draufsicht der Radaufhängungsanordnung mit dem hydraulischen Lenkaktuator und dem Stirnradpaar nach dem Ausführungsbeispiel aus 1,
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3 eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung mit einem hydraulischen Lenkaktuator und einem Stirnradpaar nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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4 eine schematische Draufsicht der Radaufhängungsanordnung mit dem hydraulischen Lenkaktuator und dem Stirnradpaar nach dem Ausführungsbeispiel aus 3,
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5 eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung mit einem elektrischen Lenkaktuator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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6 eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung mit einem Außenläufer-Elektromotor und einem hydraulischen Lenkaktuator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
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7 eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung mit einem Innenläufer-Elektromotor und einem elektrischen Lenkaktuator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung 1 mit einem hydraulischen Lenkaktuator 6a und einem ersten Stirnradpaar 8 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Radaufhängungsanordnung 1 weist den hydraulischen Lenkaktuator 6a, einen Radträger 2, welcher aus einem ersten Radträgersegment 17 und aus einem zweiten Radträgersegment 18 ausgeformt ist, eine mechanische Kopplung 5, die durch ein erstes Stirnrad 8 und durch ein zweites Stirnrad 8 ausgebildet ist, einen unteren Querlenker 3, einen oberen Querlenker 4 und ein Rad 7 mit einer Felge 13 auf. Zudem weist die Radaufhängungsanordnung 1 eine erste Lenkachse A1 und eine zweite Lenkachse A2 auf. Dargestellt ist eine Konstruktionslage.
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Der obere Querlenker 4 und der untere Querlenker 3 sind als konventionelle Dreiecksquerlenker ausgeformt. Der Radträger 2, welcher aus zwei Radträgersegmenten 17, 18 ausgeformt ist, ist in sich beweglich. Dies heißt, dass der Radträger 2 eine Lenkbewegung, welche in die Radaufhängungsanordnung 1 eingeleitet wird, in eine Schwenkbewegung umsetzt, welche auf das Rad 7 übertragen wird. Das Rad 7 weist dann einen gewissen Lenkwinkel auf. Das erste Radträgersegment 17 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 gelenkig verbunden. Das zweite Radträgersegment 18 ist mit dem Rad 7 verbunden
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Die erste Lenkachse A1 ist senkrecht zu einer Drehachse des Rades 7, welche durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellt ist. Die zweite Lenkachse A2 ist in einem spitzen Winkel zu der ersten Lenkachse A1 angeordnet, wobei die beiden Lenkachsen A1, A2 sich erst außerhalb der dargestellten Figur schneiden. Beide Lenkachsen A1 und A2 weisen bei Betrachtung entlang der Drehachse des Rades 7 einen gewissen Abstand zueinander auf. Dieser Abstand wird bedingt durch die beiden Stirnräder 8, die die mechanische Kopplung 5 ausformen.
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Das erste Stirnrad 8 ist karosseriefest. Das zweite Stirnrad 8 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 wirkverbunden. Beide Stirnräder 8 kämmen miteinander. Wird eine Lenkbewegung in die Radaufhängungsanordnung 1 eingebracht, wird durch den hydraulischen Lenkaktuator 6a, der als hydraulischer Schwenkzylinder mit einer rotationsfesten hydraulischen Flügelwelle ausgeformt ist, eine Schwenkbewegung des ersten Radträgersegments 17 um die erste Lenkachse A1 eingeleitet. Mittels der mechanischen Kopplung 5 wird die Schwenkbewegung an das zweite Radträgersegment 18 weitergeleitet, welches somit eine Schwenk- und eine Abrollbewegung durchführt. Das mit dem zweiten Radträgersegment 18 verbundene Stirnrad 8 rollt sich an dem karosseriefesten Stirnrad 8 ab. Somit wird der maximale Lenkwinkel des hydraulischen Lenkaktuators 6a verdoppelt, z. B. von +/–°45° auf +/–°90°. Die Übersetzung ist hierbei 1:1.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht der Radaufhängungsanordnung 1 mit dem hydraulischen Lenkaktuator 6a und dem Stirnradpaar 8 nach dem Ausführungsbeispiel aus 1. Hierbei ist dargestellt wie das Rad 7 von seiner Ausgangslage, in welcher es keinen Lenkwinkel aufweist, in eine Position gelenkt ist, in welcher es einen Lenkwinkel aufweist. Der dargestellte Winkel beträgt 90°. Die gelenkte Position des Rades 7 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
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Das erste Radträgersegment 17 und das zweite Radträgersegment 18 sind hierbei nur schematisch als Linie dargestellt. Das erste Radträgersegment 17 ist in der gelenkten Position um die erste Lenkachse A1 um einen gewissen Lenkwinkel geschwenkt. Das zweite Radträgersegment 18 ist in der gelenkten Position um die zweite Lenkachse A2 um einen gewissen Lenkwinkel geschwenkt. Um von der Ausgangslage in die geschwenkte Position zu gelangen rollt sich das zweite Stirnrad 8 der mechanischen Kopplung 5 an dem karosseriefesten ersten Stirnrad 8 der mechanischen Kopplung 5 ab. Der untere Querlenker 3, der als Dreiecksquerlenker ausgeformt ist, kollidiert daher nicht mit dem Rad 7.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung 1 mit einem hydraulischen Lenkaktuator 6a und einem Stirnradpaar 8 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Radaufhängungsanordnung 1 weist den hydraulischen Lenkaktuator 6a, einen Radträger 2, welcher aus einem ersten Radträgersegment 17 und aus einem zweiten Radträgersegment 18 ausgeformt ist, eine mechanische Kopplung 5, die durch ein erstes Stirnrad 8 und durch ein zweites Stirnrad 8 ausgebildet ist, einen unteren Querlenker 3, einen oberen Querlenker 4 und ein Rad 7 mit einer Felge 13 auf. Zudem weist die Radaufhängungsanordnung 1 eine erste Lenkachse A1 und eine zweite Lenkachse A2 auf. Dargestellt ist eine Konstruktionslage.
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3 unterscheidet sich von 1 nur insofern, dass die Stirnräder 8, die die mechanische Kopplung 5 ausformen, einen größeren Durchmesser aufweisen als die Stirnräder in 1. Die Übersetzung ist hierbei 1:1. Durch die größer dimensionierten Stirnräder 8 ist der Abstand zwischen der ersten Lenkachse A1 und der zweiten Lenkachse A2, welcher entlang der Drehachse des Rades 7 festgestellt wird, ebenfalls größer als in 1.
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Der obere Querlenker 4 und der untere Querlenker 3 sind als konventionelle Dreiecksquerlenker ausgeformt. Der Radträger 2, welcher aus zwei Radträgersegmenten 17, 18 ausgeformt ist, ist in sich beweglich. Dies heißt, dass der Radträger 2 eine Lenkbewegung, welche in die Radaufhängungsanordnung 1 eingeleitet wird, in eine Schwenkbewegung umsetzt, welche auf das Rad 7 übertragen wird. Das Rad 7 weist dann einen gewissen Lenkwinkel auf. Das erste Radträgersegment 17 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 gelenkig verbunden. Das zweite Radträgersegment 18 ist mit dem Rad 7 verbunden
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Die erste Lenkachse A1 ist senkrecht zu einer Drehachse des Rades 7, welche durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellt ist. Die zweite Lenkachse A2 ist in einem spitzen Winkel zu der ersten Lenkachse A1 angeordnet, wobei die beiden Lenkachsen A1, A2 sich erst außerhalb der dargestellten Figur schneiden.
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Das erste Stirnrad 8 ist karosseriefest. Das zweite Stirnrad 8 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 wirkverbunden. Beide Stirnräder 8 kämmen miteinander. Wird eine Lenkbewegung in die Radaufhängungsanordnung 1 eingebracht, wird durch den hydraulischen Lenkaktuator 6a, der als hydraulischer Schwenkzylinder mit einer rotationsfesten hydraulischen Flügelwelle ausgeformt ist, eine Schwenkbewegung des ersten Radträgersegments 17 um die erste Lenkachse A1 eingeleitet. Mittels der mechanischen Kopplung 5 wird die Schwenkbewegung an das zweite Radträgersegment 18 weitergeleitet, welches somit eine Schwenk- und eine Abrollbewegung durchführt. Das mit dem zweiten Radträgersegment 18 verbundene Stirnrad 8 rollt sich an dem karosseriefesten Stirnrad 8 ab. Somit wird der maximale Lenkwinkel des hydraulischen Lenkaktuators 6a verdoppelt, z. B. von +/–°45° auf +/–°90°.
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4 zeigt eine schematische Draufsicht der Radaufhängungsanordnung 1 mit dem hydraulischen Lenkaktuator 6a und dem Stirnradpaar 8 nach dem Ausführungsbeispiel aus 3. Hierbei ist dargestellt wie das Rad 7 von seiner Ausgangslage, in welcher es keinen Lenkwinkel aufweist, in eine Position gelenkt ist, in welcher es einen Lenkwinkel aufweist. Der dargestellte Winkel beträgt 90°. Die gelenkte Position des Rades 7 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
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Das erste Radträgersegment 17 und das zweite Radträgersegment 18 sind hierbei nur schematisch als Linie dargestellt. Das erste Radträgersegment 17 ist in der gelenkten Position um die erste Lenkachse A1 um einen gewissen Lenkwinkel geschwenkt. Das zweite Radträgersegment 18 ist in der gelenkten Position um die zweite Lenkachse A2 um einen gewissen Lenkwinkel geschwenkt. Um von der Ausgangslage in die geschwenkte Position zu gelangen rollt sich das zweite Stirnrad 8 der mechanischen Kopplung 5 an dem karosseriefesten ersten Stirnrad 8 der mechanischen Kopplung 5 ab. Der untere Querlenker 3, der als Dreiecksquerlenker ausgeformt ist, kollidiert daher nicht mit dem Rad 7. Der kollisionsfreie Bereich ist durch den größeren Durchmesser der Stirnräder 8 vergrößert im Vergleich zu 2.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung 1 mit einem elektrischen Lenkaktuator 6b und einem drei Stirnrädern 8 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Radaufhängungsanordnung 1 weist den elektrischen Lenkaktuator 6b, einen Radträger 2, welcher aus einem ersten Radträgersegment 17 und aus einem zweiten Radträgersegment 18 ausgeformt ist, eine mechanische Kopplung 5, die durch ein erstes Stirnrad 8, durch ein zweites Stirnrad 8 und durch ein drittes Stirnrad 8 ausgebildet ist, einen unteren Querlenker 3, einen oberen Querlenker 4 und ein Rad 7 mit einer Felge 13 auf. Zudem weist die Radaufhängungsanordnung 1 eine erste Lenkachse A1 und eine zweite Lenkachse A2 auf. Dargestellt ist eine Konstruktionslage.
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5 unterscheidet sich von 1 nur insofern, dass statt des Stirnradpaares 8 drei Stirnräder 8 die mechanische Kopplung 5 ausformen und dass statt des hydraulischen Lenkaktuators 6a ein elektrischer Lenkaktuator 6b mit einem hochübersetzenden Wolfromgetriebe 9 Verwendung findet.
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Der obere Querlenker 4 und der untere Querlenker 3 sind als konventionelle Dreiecksquerlenker ausgeformt. Der Radträger 2, welcher aus zwei Radträgersegmenten 17, 18 ausgeformt ist, ist in sich beweglich. Dies heißt, dass der Radträger 2 eine Lenkbewegung, welche in die Radaufhängungsanordnung 1 eingeleitet wird, in eine Schwenkbewegung umsetzt, welche auf das Rad 7 übertragen wird. Das Rad 7 weist dann einen gewissen Lenkwinkel auf. Das erste Radträgersegment 17 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 gelenkig verbunden. Das zweite Radträgersegment 18 ist mit dem Rad 7 verbunden
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Die erste Lenkachse A1 ist senkrecht zu einer Drehachse des Rades 7, welche durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellt ist. Die zweite Lenkachse A2 ist in einem spitzen Winkel zu der ersten Lenkachse A1 angeordnet, wobei die beiden Lenkachsen A1, A2 sich erst außerhalb der dargestellten Figur schneiden. Beide Lenkachsen A1 und A2 weisen bei Betrachtung entlang der Drehachse des Rades 7 einen gewissen Abstand zueinander auf. Dieser Abstand wird bedingt durch die drei Stirnräder 9, die die mechanische Kopplung 5 ausformen.
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Der elektrische Lenkaktuator 6b weist das hochübersetzende Wolfromgetriebe 9 auf, wobei eine Drehachse einer Sonne des Wolfromgetriebes 9 koaxial zu der ersten Lenkachse A1 ist.
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Das erste Stirnrad 8 ist karosseriefest. Das zweite Stirnrad 8 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 wirkverbunden. Das dritte Stirnrad 8 kämmt sowohl mit dem ersten Stirnrad 8 als auch mit dem zweiten Stirnrad 8. Wird eine Lenkbewegung in die Radaufhängungsanordnung 1 eingebracht, wird durch den elektrischen Lenkaktuator 6b, der das Wolfromgetriebe 9 aufweist, eine Schwenkbewegung des ersten Radträgersegments 17 um die erste Lenkachse A1 eingeleitet. Mittels der mechanischen Kopplung 5 wird die Schwenkbewegung an das zweite Radträgersegment 18 weitergeleitet, welches somit eine Schwenk- und eine Abrollbewegung durchführt. Das mit dem zweiten Radträgersegment 18 verbundene Stirnrad 8 rollt sich an dem dritten Stirnrad 8 ab. Das dritte Stirnrad 8 rollt sich an den karosseriefesten Stirnrad 8 ab. Somit wird der maximale Lenkwinkel des elektrischen Lenkaktuators 6b verdoppelt, z. B. von +/–°45° auf +/–°90°.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung 1 mit einem Außenläufer-Elektromotor 10 und einem hydraulischen Lenkaktuator 6a nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Radaufhängungsanordnung 1 weist den hydraulischen Lenkaktuator 6a, einen Radträger 2, welcher aus einem ersten Radträgersegment 17 und aus einem zweiten Radträgersegment 18 ausgeformt ist, eine mechanische Kopplung 5, die durch ein erstes Stirnrad 8 und durch ein zweites Stirnrad 8 ausgebildet ist, einen unteren Querlenker 3, einen oberen Querlenker 4, ein Rad 7 mit einer Felge 13, und einen Radnabenmotor, der als Außenläufer-Elektromotor 10 ausgeformt ist, auf. Zudem weist die Radaufhängungsanordnung 1 eine erste Lenkachse A1 und eine zweite Lenkachse A2 auf. Dargestellt ist eine Konstruktionslage. Der Abtrieb des Außenläufers 10 ist mit der Felde 13 des Rades 7 in Wirkverbindung.
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6 unterscheidet sich von 1 nur insofern, dass ein Radnabenmotor, der als Außenläufer-Elektromotor 10 ausgeformt ist, das Rad 7 individuell antreiben kann.
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Der obere Querlenker 4 und der untere Querlenker 3 sind als konventionelle Dreiecksquerlenker ausgeformt. Der Radträger 2, welcher aus zwei Radträgersegmenten 17, 18 ausgeformt ist, ist in sich beweglich. Dies heißt, dass der Radträger 2 eine Lenkbewegung, welche in die Radaufhängungsanordnung 1 eingeleitet wird, in eine Schwenkbewegung umsetzt, welche auf das Rad 7 übertragen wird. Das Rad 7 weist dann einen gewissen Lenkwinkel auf. Das erste Radträgersegment 17 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 gelenkig verbunden. Das zweite Radträgersegment 18 ist mit dem Rad 7 verbunden
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Die erste Lenkachse A1 ist senkrecht zu einer Drehachse des Rades 7, welche durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellt ist. Die zweite Lenkachse A2 ist in einem spitzen Winkel zu der ersten Lenkachse A1 angeordnet, wobei die beiden Lenkachsen A1, A2 sich erst außerhalb der dargestellten Figur schneiden. Beide Lenkachsen A1 und A2 weisen bei Betrachtung entlang der Drehachse des Rades 7 einen gewissen Abstand zueinander auf. Dieser Abstand wird bedingt durch die beiden Stirnräder 8, die die mechanische Kopplung 5 ausformen.
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Das erste Stirnrad 8 ist karosseriefest. Das zweite Stirnrad 8 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 wirkverbunden. Beide Stirnräder 8 kämmen miteinander. Wird eine Lenkbewegung in die Radaufhängungsanordnung 1 eingebracht, wird durch den hydraulischen Lenkaktuator 6a, der als hydraulischer Schwenkzylinder mit einer rotationsfesten hydraulischen Flügelwelle ausgeformt ist, eine Schwenkbewegung des ersten Radträgersegments 17 um die erste Lenkachse A1 eingeleitet. Mittels der mechanischen Kopplung 5 wird die Schwenkbewegung an das zweite Radträgersegment 18 weitergeleitet, welches somit eine Schwenk- und eine Abrollbewegung durchführt. Das mit dem zweiten Radträgersegment 18 verbundene Stirnrad 8 rollt sich an dem karosseriefesten Stirnrad 8 ab. Somit wird der maximale Lenkwinkel des hydraulischen Lenkaktuators 6a verdoppelt, z. B. von +/–°45° auf +/–°90°. Die Übersetzung ist hierbei 1:1.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängungsanordnung 1 mit einem Innenläufer-Elektromotor 11 und einem elektrischen Lenkaktuator 6b nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Radaufhängungsanordnung 1 weist den elektrischen Lenkaktuator 6b, der ein hochübersetzendes Wolfromgetriebe 9 aufweist, einen Radträger 2, welcher aus einem ersten Radträgersegment 17 und aus einem zweiten Radträgersegment 18 ausgeformt ist, eine mechanische Kopplung 5, die durch ein erstes Stirnrad 8, durch ein zweites Stirnrad 8 und durch ein drittes Stirnrad 8 ausgebildet ist, einen unteren Querlenker 3, einen oberen Querlenker 4, ein Rad 7 mit einer Felge 13, einen Radnabenmotor, der als Innenläufer-Elektromotor 11 ausgeformt ist, und ein Planetengetriebe 12 auf. Zudem weist die Radaufhängungsanordnung 1 eine erste Lenkachse A1 und eine zweite Lenkachse A2 auf. Dargestellt ist eine Konstruktionslage.
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Das Planetengetriebe 12 ist konventionell ausgeformt und weist unter anderem eine Sonnenwelle 15 und einen Steg 16 auf. Der Innenläufer-Elektromotor 11 ist konventionell ausgeformt und weist unter anderem einen Rotor 14 und ein Motorgehäuse 19 auf. Die Sonnenwelle 15 ist mit dem Rotor 14 wirkverbunden. Das Motorgehäuse 19 ist mit dem Radträger 2 wirkverbunden. Der Abtrieb des Innenläufer-Elektromotors 11 ist mit dem Steg 16 wirkverbunden. Der Steg 16 ist mit der Felge 13 des Rades 7 wirkverbunden.
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7 unterscheidet sich von 5 nur insofern, dass die Radaufhängungsanordnung 1 das Planetengetriebe 12 und einen Radnabenmotor aufweist, der als Innenläufer-Elektromotor 11 ausgeformt ist und mittels des Planetengetriebes 12 mit dem Rad 7 wirkverbunden ist. Das Rad 7 kann somit individuell angetrieben werden.
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Der obere Querlenker 4 und der untere Querlenker 3 sind als konventionelle Dreiecksquerlenker ausgeformt. Der Radträger 2, welcher aus zwei Radträgersegmenten 17, 18 ausgeformt ist, ist in sich beweglich. Dies heißt, dass der Radträger 2 eine Lenkbewegung, welche in die Radaufhängungsanordnung 1 eingeleitet wird, in eine Schwenkbewegung umsetzt, welche auf das Rad 7 übertragen wird. Das Rad 7 weist dann einen gewissen Lenkwinkel auf. Das erste Radträgersegment 17 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 gelenkig verbunden. Das zweite Radträgersegment 18 ist mit dem Rad 7 verbunden
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Die erste Lenkachse A1 ist senkrecht zu einer Drehachse des Rades 7, welche durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellt ist. Die zweite Lenkachse A2 ist in einem spitzen Winkel zu der ersten Lenkachse A1 angeordnet, wobei die beiden Lenkachsen A1, A2 sich erst außerhalb der dargestellten Figur schneiden. Beide Lenkachsen A1 und A2 weisen bei Betrachtung entlang der Drehachse des Rades 7 einen gewissen Abstand zueinander auf. Dieser Abstand wird bedingt durch die drei Stirnräder 8, die die mechanische Kopplung 5 ausformen.
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Der elektrische Lenkaktuator 6b weist das hochübersetzende Wolfromgetriebe 9 auf, wobei eine Drehachse einer Sonne des Wolfromgetriebes 9 koaxial zu der ersten Lenkachse A1 ist.
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Das erste Stirnrad 8 ist karosseriefest. Das zweite Stirnrad 8 ist mit dem zweiten Radträgersegment 18 wirkverbunden. Das dritte Stirnrad 8 kämmt sowohl mit dem ersten Stirnrad 8 als auch mit dem zweiten Stirnrad 8. Wird eine Lenkbewegung in die Radaufhängungsanordnung 1 eingebracht, wird durch den elektrischen Lenkaktuator 6b, der das Wolfromgetriebe 9 aufweist, eine Schwenkbewegung des ersten Radträgersegments 17 um die erste Lenkachse A1 eingeleitet. Mittels der mechanischen Kopplung 5 wird die Schwenkbewegung an das zweite Radträgersegment 18 weitergeleitet, welches somit eine Schwenk- und eine Abrollbewegung durchführt. Das mit dem zweiten Radträgersegment 18 verbundene Stirnrad 8 rollt sich an dem dritten Stirnrad 8 ab. Das dritte Stirnrad 8 rollt sich an den karosseriefesten Stirnrad 8 ab. Somit wird der maximale Lenkwinkel des elektrischen Lenkaktuators 6b verdoppelt, z. B. von +/–°45° auf +/–°90°.
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Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann im Falle eines Radnabenmotors, der als Außenläufer ausgeformt ist, ein elektrischer Lenkaktuator Verwendung finden. Beispielsweise kann im Falle eines Radnabenmotors, der als Innenläufer ausgeformt ist, ein hydraulischer Lenkaktuator Verwendung finden. Des Weiteren kann die mechanische Kopplung mittels einer oder mehrerer Koppelstangen oder mittels eines oder mehrerer Hebel ausgeformt sein. Beispielsweise können die Stirnräder beveloidverzahnt sein. Außerdem kann für die Übersetzung der mechanischen Koppelung ein anderer Wert als 1:1 gewählt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängungsanordnung
- 2
- Radträger
- 3
- unterer Querlenker
- 4
- oberer Querlenker
- 5
- mechanische Kopplung
- 6a
- hydraulischer Lenkaktuator
- 6b
- elektrischer Lenkaktuator
- 7
- Rad
- 8
- Stirnrad
- 9
- Wolfromgetriebe
- 10
- Außenläufer
- 11
- Innenläufer
- 12
- Planetengetriebe
- 13
- Felge
- 14
- Rotor
- 15
- Sonnenwelle
- 16
- Steg
- 17
- erstes Radträgersegment
- 18
- zweites Radträgersegment
- 19
- Motorgehäuse
- A1
- erste Lenkachse
- A2
- zweite Lenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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