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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein einzellenkbares Fahrzeugrad eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Radträger, welcher einer Befestigung des Fahrzeugrades dient und der mit einem Feder-Dämpfer-System in Verbindung steht, das für eine bewegliche Koppelung mit einem Fahrzeugaufbau vorgesehen ist, wobei der Radträger mit einer Lenkaktuatorik in Verbindung steht, über welche der Radträger zur Darstellung von Lenkbewegungen des Fahrzeugrades verdrehbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mindestens eine vorgenannte Radaufhängung zur Anwendung kommt.
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Radaufhängungen dienen bei Kraftfahrzeugen der beweglichen Anbindung der Fahrzeugräder an den Fahrzeugaufbau und definieren die Anzahl an Freiheitsgraden, welche das jeweilige Rad bezüglich des Fahrzeugaufbaus hat und damit auch die jeweilige Radführung. Während bei ungelenkten Fahrzeugrädern nur ein Freiheitsgrad besteht, nämlich in Einfederrichtung, ist bei gelenkten Fahrzeugrädern ein zusätzlicher Freiheitsgrad notwendig, um die Lenkbarkeit des Fahrzeugrades und damit auch eine entsprechende Steuerbarkeit des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen. Während Lenkbewegungen klassischerweise an einem Lenkhebel am Radträger des jeweiligen Fahrzeugrades über eine Koppelstange eingeleitet werden, sind auch Konzepte bekannt, bei welchen eine Lenkaktuatorik direkt im Bereich des Radträgers vorgesehen wird. Hierdurch können Lenkbewegungen direkt an dem jeweiligen Fahrzeugrad hervorgerufen und damit auch dessen Einzellenkbarkeit verwirklicht werden.
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Aus der
DE 102 44 140 A1 ist eine Radaufhängung für ein einzellenkbares Fahrzeugrad bekannt, bei welchem ein der Befestigung des einzellenkbaren Fahrzeugrades dienender Radträger über ein Schwenklager auf eine Einzellenkeraufhängung angeordnet ist. Ein Lenker der Einzellenkeraufhängung ist über ein Federbein mit dem Fahrzeugaufbau verbunden und trägt eine Lenkaktuatorik, die über einen Spurhebel am Radträger angreift und somit diesen auf dem Lenker verdrehen kann, um die Lenkbewegungen des Fahrzeugrades zu realisieren. Abgesehen von dieser Konstruktion wird in der
DE 102 44 140 A1 als Alternative auch vorgeschlagen, eine Lenkaktuatorik im Bereich des Federbeines vorzusehen und hierbei insbesondere aufbauseitig anzuordnen.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radaufhängung für ein einzellenkbares Fahrzeugrad eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, wobei bei dieser Radaufhängung möglichst große Lenkwinkel des Fahrzeugrades darstellbar sein sollen, gleichzeitig aber ein möglichst guter passiver Passantenschutz verwirklicht wird.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst eine Radaufhängung für ein einzellenkbares Fahrzeugrad einen Radträger, welcher einer Befestigung des Fahrzeugrades dient und der mit einem Feder-Dämpfer-System in Verbindung steht. Über das Feder-Dämpfer-System ist dabei im verbauten Zustand der Radaufhängung eine bewegliche Koppelung mit einem Fahrzeugaufbau des jeweiligen Kraftfahrzeuges hergestellt. Des Weiteren ist der Radträger mit einer Lenkaktuatorik verbunden, über welche der Radträger zur Darstellung von Lenkbewegungen des Fahrzeugrades verdreht werden kann.
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Erfindungsgemäß beinhaltet die Radaufhängung also eine Einzelradlenkung, d. h. dass das jeweilige Fahrzeugrad mit Hilfe der Lenkaktuatorik individuell verschwenkt werden kann. Insofern sind im Bereich einer gelenkten Achse des jeweiligen Kraftfahrzeuges beide Radaufhängungen der lenkbaren Fahrzeugräder dieser Achse mit je einer Einzellenkung auszustatten, um an der jeweiligen Achse entsprechende Lenkeinschläge zu realisieren. Da die Fahrzeugräder der jeweiligen Achse dabei unabhängig voneinander gelenkt werden können, können dabei auch voneinander abweichende oder sogar gegensätzliche Lenkwinkel realisiert werden, beispielsweise zur Darstellung eines Abbremsens über die Räder in Notfallsituationen.
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Die Lenkaktuatorik der erfindungsgemäßen Radaufhängung kann hierbei Teil eines Steer-by-Wire-Systems sein, bei welchem keinerlei mechanische Koppelung zwischen der Lenkaktuatorik und einem Lenkrad oder einer sonstigen Einrichtung besteht, über welche ein Fahrzeugführer das Kraftfahrzeug lenken kann. Zweckmäßigerweise könnte hier aber auch eine zuschaltbare mechanische oder hydraulische Koppelung vorgesehen sein, über welche im Falle eines Ausfalls der Lenkaktuatorik Lenkbewegungen am Radträger dargestellt werden können, um ein redundantes System zu schaffen. Bevorzugt können über die Lenkaktuatorik Lenkwinkel im Bereich von +/–90° realisiert werden.
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Im Sinne der Erfindung ist das Feder-Dämpfer-System der Radaufhängung zur Ermöglichung von Einfederbewegungen des Fahrzeugrades und zur Abdämpfung derselbigen vorgesehen, wobei eine Aufbaufeder und ein Schwingungsdämpfer des Feder-Dämpfer-Systems dabei zu einer Einheit zusammengefasst oder auch getrennt voneinander vorliegen können. Die Radaufhängung umfasst dann noch ein oder auch mehrere weitere Komponenten in Form von Lenkern, über welche eine Koppelung des Radträgers mit dem Fahrzeugaufbau hergestellt wird, um nur die gewünschten Freiheitsgrade des Radträgers zu realisieren.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Lenkaktuatorik in Reihe mit dem Feder-Dämpfer-System und dem Radträger vorgesehen ist und das Feder-Dämpfer-System und den Radträger dabei miteinander verbindet. Mit anderen Worten sind der Radträger und das Feder-Dämpfer-System im erfindungsgemäßen Fall also über die zwischenliegende Lenkaktuatorik miteinander gekoppelt, die Lenkaktuatorik ist also mit dem Feder-Dämpfer-System und dem Radträger in Reihe geschaltet. Insofern verdreht die zwischen dem Feder-Dämpfer-System und dem Radträger sitzende Lenkaktuatorik bei Betätigung den Radträger relativ zum Feder-Dämpfer-System.
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Eine derartige Ausgestaltung einer Radaufhängung hat dabei den Vorteil, dass die Lenkaktuatorik zur Einleitung von Lenkbewegungen des einzellenkbaren Fahrzeugrades in einen Bereich verlegt werden kann, in welchem die Lenkaktuatorik nicht zu einer Verschlechterung des passiven Fußgängerschutzes führt. Denn eine aufbauseitige Anordnung der Lenkaktuatorik zu der Feder-Dämpfer-Einheit würde, insbesondere im Falle der Ausgestaltung der Feder-Dämpfer-Einheit als Federbein, zu einer entsprechenden Vergrößerung einer direkt unterhalb der Motorhaube liegenden, steifen Struktur führen, was sich im Hinblick auf den Fußgängerschutz negativ auswirkt. Als weiterer Vorteil können durch die Lenkaktuatorik aufgrund der Platzierung zwischen Radträger und Feder-Dämpfer-System problemlos große Lenkwinkel des Radträgers und damit auch den Fahrzeugrades realisiert werden.
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Im Unterschied dazu muss die Lenkaktuatorik im Falle der
DE 102 44 140 A1 an dem Hebel der Einzellenkeraufhängung angeordnet werden, an welchem der Radträger mit einem Schwenklager geführt ist. Aufgrund der Art der Einbindung der Lenkaktuatorik können hier aber keine großen Lenkwinkel realisiert werden, da die Übertragung über den Spurhebel hier kinematische Grenzen setzt. Zudem würde es ab bestimmten Lenkwinkeln zu einer Kollision des Fahrzeugrades mit der an dem Einzellenker sitzenden Lenkaktuatorik kommen. Bei der hierzu alternativ vorgeschlagenen Variante, bei welcher eine Lenkaktuatorik aufbauseitig zu einem Federbein sitzt, kommt es hingegen zu einer entsprechenden Verschlechterung des passiven Passantenschutzes, da es zu einer Vergrößerung der unterhalb der Motorhaube des jeweiligen Kraftfahrzeuges liegenden, steifen Struktur kommen würde.
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Im Sinne der Erfindung kann die Lenkaktuatorik dabei seitens des Feder-Dämpfer-Systems oder auch seitens des Radträgers vorgesehen und befestigt sein, um das Verdrehen zum Einleiten der Lenkbewegungen darzustellen.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist das Feder-Dämpfer-System als Federbein gestaltet, so dass die Radaufhängung nach Art einer McPherson Federbein-Radführung gestaltet ist, wie sie dem Fachmann prinzipiell bekannt ist. Prinzipiell kommen aber auch anderweitige, dem Fachmann prinzipiell bekannte Einzelradaufhängungen in Betracht, wobei diese prinzipiell bekannten Radaufhängungen dann so zu modifizieren sind, dass zwischen dem Feder-Dämpfer-System und dem Radträger der Lenkaktuator angeordnet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist im Bereich des Feder-Dämpfer-Systems ein Lenker angelenkt. In Weiterbildung der Ausgestaltungsmöglichkeit dient der Lenker einer Verbindung mit dem Fahrzeugaufbau. Hierdurch kann eine Abstützung der von der Lenkaktuatorik aufgebrachten Lenkmomente an dem Fahrzeugaufbau stattfinden. Besonders bevorzugt ist der Lenker dabei sowohl seitens des Aufbaus, als auch seitens der Anlenkung am Feder-Dämpfer-System über Gelenke angebunden.
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Alternativ zu der vorgenannten Weiterbildung ist der Lenker mit einer Lenkeinrichtung verbunden. Vorteilhafterweise kann hierdurch eine Einbindung einer konventionellen Lenkung realisiert werden, deren Lenkbewegungen dann entsprechend durch den Lenkaktuator überlagert werden können. So wird der Lenkaktuator im Zuge normaler Lenkbewegungen dann gesperrt, so dass ein Lenken des Fahrzeugrades nur über die konventionelle Lenkung und den Lenker stattfindet. Beispielsweise im Zuge von Parkmanövern wird dann über den Lenkaktuator ein zusätzlicher Lenkwinkel am Fahrzeugrad hervorgerufen, um bei geringen Lenkvorgaben am Lenkrad größere Lenkeinschläge darstellen zu können. Wesentlich ist dabei allerdings bei beiden vorgenannten Alternativen, dass die Anlenkung des Lenkers oberhalb des Fahrzeugrades liegen muss, da es ansonsten im Zuge des Verdrehens des Radträgers und damit auch des Fahrzeugrades zu einer Kollision zwischen Fahrzeugrad und Lenker kommen könnte.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei welcher eine Gestaltung des Feder-Dämpfer-Systems als Federbein mit der Anlenkung eines Lenkers kombiniert ist, ist der Lenker an einem Dämpferrohr des Federbeins angelenkt. Hierdurch kann eine geeignete Anbindung des Lenkers an dem Federbein verwirklicht werden.
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Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lenkaktuatorik einen elektrischen Drehaktuator. Hierdurch kann eine geeignete Einleitung von Lenkbewegungen realisiert werden, wobei allerdings auch anderweitige Ausgestaltungen eines Elektromotors im Sinne der Erfindung in Frage kommen, beispielsweise als translatorischer Aktuator. Ggf. kann ein entsprechender elektrischer Motor auch mit einem Lenkgetriebe kombiniert sein, um geeignete Lenkmomente realisieren zu können. Prinzipiell könnte die Lenkaktuatorik aber auch als hydraulisches oder pneumatisches System verwirklicht sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Teils eines Fahrwerks mit einer Radaufhängung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Draufsicht auf den Teil des Fahrwerks aus 1;
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3 eine schematische Darstellung eines Teils eines Fahrwerks mit einer Radaufhängung gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
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4 eine schematische Draufsicht auf den Teil des Fahrwerks aus 3.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Teil eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges, bei welchem es sich bevorzugt um einen PKW handelt. Dabei ist das Fahrwerkt im Bereich einer Radaufhängung 1 eines Fahrzeugrades 2 dargestellt, das an der Radaufhängung 1 über einen Radträger 3 befestigt ist. Eine Koppelung des Radträgers 3 mit einem – vorliegend nur angedeuteten – Fahrzeugaufbau 4 ist dabei zum einen über einen 3-Punkt-Lenker 5 und zum anderen über ein Federbein 6 realisiert, so dass eine Radführung des Fahrzeugrades 2 entsprechend einer McPherson Federbein-Radführung gestaltet wird. Das Federbein 6 setzt sich dabei aus einem Schwingungsdämpfer 7 und einer umliegenden Aufbaufeder 8 zusammen.
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Als Besonderheit werden Lenkbewegungen des Fahrzeugrades 2 vorliegend über eine Lenkaktuatorik 9 realisiert, die dabei in Reihe mit dem Federbein 6 und dem Radträger 3 angeordnet ist und bei Betätigung den Radträger 3 relativ zum Federbein 6 verdreht. Insofern liegt das Fahrzeugrad 2 vorliegend als einzellenkbares Fahrzeugrad vor. Die – vorliegend nur stark schematisch dargestellte – Lenkaktuatorik 9 umfasst dabei einen elektrischen Drehaktuator, welcher an einem Dämpferrohr 10 des Schwingungsdämpfers 7 befestigt ist und über ein nachgeschaltetes – vorliegend nicht weiter dargestelltes – Lenkgetriebe mit dem Radträger 3 verbunden ist.
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Zur Abstützung der über die Lenkaktuatorik 9 aufgebrachten Lenkmomente ist im Bereich des Federbeines 6 zudem ein Lenker 11 vorgesehen, welcher sowohl seitens des Fahrzeugaufbaus 4, als auch seitens des Dämpferrohres 10 über Gelenke 12 und 13 angelenkt ist. Diese Anbindung ist dabei auch aus der Draufsicht in 2 ersichtlich und erfolgt mit dem Gelenk 13 exzentrisch am Dämpferrohr 10. Zudem liegt eine Anbindung hier oberhalb des Fahrzeugrades 2.
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Des Weiteren zeigen die 3 und 4 Ansichten eines Fahrwerks, bei welchem eine Radaufhängung 14 entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung zur Anwendung kommt. Im Unterschied zu der Variante nach den 1 und 2 ist der Lenker 11 dabei nicht mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbunden, sondern steht mit einer konventionellen Lenkeinrichtung 15 in Verbindung, die vorliegend nur schematisch dargestellt ist. Über diese Lenkeinrichtung 15 werden dabei die durch einen Fahrzeugführer vorgegebenen Lenkbewegungen eingeleitet und in ein Verdrehen des Federbeines 6 umgesetzt, was über die zwischenliegende Lenkaktuatorik 9 entsprechend starr auf den Radträger 3 übertragen wird.
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Zusätzlich kann eine Lenkbewegung mit einer zusätzlichen Lenkbewegung der Lenkaktuatorik 9 überlagert werden, indem durch die Lenkaktuatorik 9 ein zusätzliches Lenkmoment aufgebracht wird. So kann beispielsweise im Zuge von Parkmanövern ein über die Lenkeinrichtung 15 dargestellter Lenkeinschlag zusätzlich erhöht werden, um schon bei geringen Lenkradeinschlägen große Lenkwinkel darzustellen. Wie in den 3 und 4 dargestellt, muss der Lenker 11 dabei aber zwingend oberhalb des Fahrzeugrades 2 liegen, um im Zuge dieser Vergrößerung des Lenkwinkels eine Kollision des Lenkers 11 mit dem Fahrzeugrad 2 zu verhindern.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen einer Radaufhängung können große Lenkwinkel eines einzellenkbaren Fahrzeugrades bei gleichzeitig guten Eigenschaften hinsichtlich des passiven Passantenschutzes verwirklicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängung
- 2
- Fahrzeugrad
- 3
- Radträger
- 4
- Fahrzeugaufbau
- 5
- 3-Punkt-Lenker
- 6
- Federbein
- 7
- Schwingungsdämpfer
- 8
- Aufbaufeder
- 9
- Lenkaktuatorik
- 10
- Dämpferrohr
- 11
- Lenker
- 12
- Gelenk
- 13
- Gelenk
- 14
- Radaufhängung
- 15
- Lenkeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10244140 A1 [0003, 0003, 0012]
