DE102015222150A1

DE102015222150A1 - Aufhängungssysteme für seitlich neigbare mehrspurige Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102015222150A1
Application number: DE102015222150.4A
Authority: DE
Inventors: Marc Simon; Thomas Gerhards; Robert Spahl
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2016-06-16
Also published as: GB201520837D0; US10076939B2; US20160144680A1; GB2533477A

Abstract

Eine Aufhängung eines seitlich neigbaren, mehrspurigen Fahrzeugs kann einen ersten und zweiten Achsschenkel umfassen. Die Aufhängung kann auch einen ersten Satz von Querlenkern, die mit dem ersten Achsschenkel verbunden sind, und einen zweiten Satz von Querlenkern, die mit dem zweiten Achsschenkel verbunden sind, umfassen. Jeder des ersten und zweiten Satzes von Querlenkern kann einen oberen und unteren Querlenker umfassen. Die Aufhängung kann weiterhin ein Feder-/Dämpferelement, das zwischen dem ersten und zweiten Satz von Querlenkern wirkt, und ein Ausgleichersystem umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein seitlich neigbare mehrspurige Fahrzeuge, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge, und insbesondere Aufhängungen für seitlich neigbare mehrspurige Fahrzeuge.
In den letzten Jahren ist angesichts der fortgesetzten Ausdehnung städtischer Gebiete, der großen Anzahl von in diesen Gebieten betriebenen Fahrzeugen und der damit zusammenhängenden Probleme, darunter beispielsweise Verkehrsstaus, Parkplatzknappheit und Umweltverschmutzung, das Interesse an innovativen Kraftfahrzeugkonzepten gewachsen. Eine Lösung für solche Probleme (d. h. Parken und Verstopfung) ist es, Fahrzeuge auf eine Weise zu konzipieren, die es erlaubt, dass sich mehrere Fahrzeuge einen Parkplatz oder eine Fahrspur teilen. Damit eine solche Lösung machbar ist, müssen solche Fahrzeuge jedoch klein und insbesondere schmal sein. Entsprechend sind Fahrzeuge dieser Art üblicherweise dazu bemessen, nicht mehr als ein bis zwei Personen aufnehmen. Darüber hinaus erfordern solche Fahrzeuge aufgrund ihrer geringen Größe und ihres niedrigen Gewichts allgemein weniger Kraftmaschinenleistung als herkömmliche Kraftfahrzeuge, was auch die durch solche Fahrzeuge verursachten Emissionen verringern kann, ohne die Fahrleistung der Fahrzeuge zu beeinträchtigen.
In den letzten Jahren sind daher verschiedene Versuche gemacht worden, ein seitlich neigbares mehrspuriges Fahrzeug mit entweder drei oder vier Rädern zu entwickeln, bei dem das gesamte Fahrzeug oder ein Teil desselben sich auf ähnliche Weise wie ein Fahrrad oder Motorrad nach innen, in Richtung eines Drehungsmittelpunkts (z. B. Innenseite einer Kurve), neigen kann. Mit anderen Worten können sich sowohl die Karosserie als auch die Räder eines neigbaren Fahrzeugs beim Kurvenfahren derart in eine Kurve legen, dass die Räder durch die gesamte Kurve hindurch parallel zur Karosserie bleiben. Entsprechend sind solche Fahrzeuge, wie ein Fahrrad oder Motorrad, statisch in einem instabilen Gleichgewicht und würden ohne eine externe Korrektur durch den Fahrer oder eine andere Vorrichtung umfallen. Im Unterschied zu einem Fahrrad oder Motorrad, bei dem das Fahrzeug durch Bewegen des Schwerpunkts des Fahrers (d. h. mittels Krafteintrag seitens des Fahrers) leicht stabilisiert werden kann, erfordern solche neigbaren Fahrzeuge jedoch allgemein Aufhängungen, die dazu beitragen können, das Fahrzeug beim Kurvenfahren oder beispielsweise auf überhöhten Straßen zu stabilisieren.
Entsprechend wurden für seitlich neigbare mehrspurige Fahrzeuge auch verschiedene innovative Aufhängungen entwickelt. Solche Aufhängungen beinhalten beispielsweise allgemein eine Ausgleichsvorrichtung, die ein Drehmoment erzeugen kann, um den Schräglagenwinkel des Fahrzeugs zu beeinflussen. Darüber hinaus sollten solche Aufhängungen für Sicherheit und Fahrkomfort auch eine Feder-/Dämpfungsfunktion zwischen der Karosserie des Fahrzeugs und den Rädern des Fahrzeugs, ähnlich den Aufhängungsfeder-/Dämpferelementen eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs, bereitstellen.
Es kann daher wünschenswert sein, ein Aufhängungssystem für ein seitlich neigbares mehrspuriges Fahrzeug bereitzustellen, das insgesamt eine kompakte Ausgestaltung aufweist und sowohl eine Ausgleichsfunktion als auch eine Feder-/Dämpfungsfunktion bereitstellt. Es kann weiterhin wünschenswert sein, ein Aufhängungssystem bereitzustellen, das eine Feder-/Dämpfungsfunktion bereitstellt, welche die Ausgleichsfunktion des Systems nicht beeinträchtigt.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Aufhängung eines seitlich neigbaren, mehrspurigen Fahrzeugs einen ersten und zweiten Achsschenkel umfassen. Die Aufhängung kann auch einen ersten Satz von Querlenkern, die mit dem ersten Achsschenkel verbunden sind, und einen zweiten Satz von Querlenkern, die mit dem zweiten Achsschenkel verbunden sind, umfassen. Jeder des ersten und zweiten Satzes von Querlenkern kann einen oberen und unteren Querlenker umfassen. Die Aufhängung kann weiterhin ein Feder-/Dämpferelement, das zwischen dem ersten und zweiten Satz von Querlenkern wirkt, und ein Ausgleichersystem umfassen.
Gemäß verschiedenen zusätzlichen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Aufhängungssystem für ein seitlich neigbares, mehrspuriges Fahrzeug einen ersten und zweiten Achsschenkel umfassen, die jeweils innerhalb von Innenräumen eines ersten und zweiten Vorderrads des Fahrzeugs angeordnet sind. Das Aufhängungssystem kann auch einen ersten Satz von Querlenkern, die mit dem ersten Achsschenkel verbunden sind und sich zwischen dem ersten Achsschenkel und einem Rahmenträger des Fahrzeugs erstrecken, und einen zweiten Satz von Querlenkern, die mit dem zweiten Achsschenkel verbunden sind und sich zwischen dem zweiten Achsschenkel und einem Rahmenträger des Fahrzeugs erstrecken, umfassen. Jeder des ersten und zweiten Satzes von Querlenkern kann einen oberen Querlenker, der mit einem oberen Ende des jeweiligen Achsschenkels verbunden ist, und einen unteren Querlenker, der mit einem unteren Ende des jeweiligen Achsschenkels verbunden ist, umfassen. Das Aufhängungssystem kann weiterhin ein Feder-/Dämpferelement, das zwischen den unteren Querlenkern und/oder den oberen Querlenkern des ersten und zweiten Satzes von Querlenkern wirkt, und ein Ausgleichersystem, das dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment zu erzeugen, um einen Schräglagenwinkel des Fahrzeugs zu beeinflussen, umfassen.
Gemäß verschiedenen weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Stabilisieren eines neigbaren, mehrspurigen Fahrzeugs ein Verteilen einer ersten Belastung entlang eines ersten Belastungspfads während einer Wankbewegung des Fahrzeugs umfassen. Das Verfahren kann weiterhin ein Verteilen einer zweiten Belastung entlang eines zweiten Belastungspfads während einer Einfederungs-/Ausfederungsbewegung des Fahrzeugs umfassen, wobei sich der zweite Belastungspfad vom ersten Belastungspfad unterscheidet. Das Verteilen der ersten Belastung kann einen Schräglagenwinkel des Fahrzeugs beeinflussen, und das Verteilen der zweiten Belastung kann eine vertikale Radbewegung ermöglichen und eine mitschwingende vertikale Bewegung des Fahrzeugs unterdrücken.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch Umsetzung der vorliegenden Offenbarung gelernt werden. Verschiedene Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden mittels der Elemente und Kombinationen, die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind, erfüllt und erreicht.
Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erklärend sind und die vorliegende Offenbarung nicht beschränken.
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung eingeschlossen sind und Teil dieser Beschreibung sind, stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu erklären.
Zumindest einige Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung entsprechender Ausführungsformen deutlich, wobei die Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen betrachtet werden sollte, wobei:
1 eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausführungsform eines mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine Seitenansicht des mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs von 1 ist;
3 eine Hinteransicht des mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs von 1 ist;
4 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Aufhängungssystems innerhalb des mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs von 1 ist;
5 eine schematische Ansicht eines anderen herkömmlichen Aufhängungssystems innerhalb des mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs von 1 ist;
6 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Aufhängungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung innerhalb des mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs von 1 ist;
7 eine perspektivische Ansicht des Aufhängungssystems von 6 ist;
8 eine Vorderansicht des Aufhängungssystems von 6 ist; und
9 ein Diagramm ist, das Ausgleichersystembelastungen eines modellierten Aufhängungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einem modellierten herkömmlichen Aufhängungssystem vergleicht.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen sieht die vorliegende Offenbarung ein Aufhängungssystem für ein seitlich neigbares, mehrspuriges Fahrzeug vor, das eine unabhängige Schräglagen- und Feder-/Dämpferfunktion aufweist. Auf diese Weise kann das Aufhängungssystem beide Funktionen (d. h. Schräglage und Dämpfung) bereitstellen, ohne die Leistung einer der beiden Funktionen zu beeinträchtigen. Beispielsweise können die vorliegend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sowohl ein Ausgleichssystem als auch ein Feder-/Dämpferelement nutzen, während sie einen separaten Belastungspfad für jede Funktion bereitstellen. Verschiedene vorliegend beschriebene beispielhafte Ausführungsformen sehen beispielsweise ein Aufhängungssystem vor, das ein Feder-/Dämpferelement umfasst, das zwischen den zwei unteren Querlenkern des Aufhängungssystems oder zwischen den zwei oberen Querlenkern des Aufhängungssystems wirkt, und gestatten dadurch, dass das Feder-/Dämpferelement während einer Einfederungs-/Ausfederungsbewegung des Fahrzeugs (z. B. aufgrund von Unebenheiten in der Straße) zusammengedrückt/ausgedehnt wird, während es während einer Wankbewegung des Fahrzeugs (z. B. beim Kurvenfahren des Fahrzeugs) nur geringfügige Längenänderungen erfährt.
1–3 stellen eine beispielhafte Ausführungsform eines mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie in 1–3 gezeigt wird, kann ein Fahrzeug 1 vier Räder 2a, 2b, 2c und 2d umfassen. Das Vorderrad 2a ist auf der rechten Seite einer Vorderachse 3a des Fahrzeugs 1 befestigt, und das Vorderrad 2b ist auf der linken Seite der Vorderachse 3a befestigt. Das Hinterrad 2c ist auf der rechten Seite einer Hinterachse 3b des Fahrzeugs 1 befestigt, und das Hinterrad 2d ist auf der linken Seite der Hinterachse 3b befestigt. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 1 zum Transportieren von ein bis zwei Personen oder Insassen 4 ausgestaltet. Wie in der beispielhaften Ausführungsform von 1–3 gezeigt wird, kann das Fahrzeug 1 gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen derart ausgestaltet sein, dass die zwei Insassen 4 hintereinander in dem Fahrzeug 1 sitzen. Gemäß verschiedenen zusätzlichen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 1 auch eine geschlossene Karosserie 5 aufweisen, die einen Fahrgastraum ausbildet, um die Insassen 4 beispielsweise vor Witterung zu schützen, und im Fall eines Unfalls für zusätzlichen Schutz sorgt.
Für einen durchschnittlichen Fachmann versteht es sich, dass das in 1–3 dargestellte Fahrzeug 1 nur beispielhaft ist und eine Ausführungsform eines mehrspurigen, seitlich neigbaren Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellen soll. Entsprechend können mehrspurige, seitlich neigbare Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung verschiedene Karosserieausgestaltungen, Insassenkonfigurationen und Anzahlen und/oder Konfigurationen von Rädern aufweisen, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung und Ansprüche abzuweichen. Beispielsweise können, obwohl das mit Bezugnahme auf 1–3 dargestellte und beschriebene Fahrzeug vier Räder 2a, 2b, 2c und 2d umfasst, verschiedene zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Fahrzeug vorsehen, dass nur drei Räder aufweist. Weiterhin versteht es sich für einen durchschnittlichen Fachmann, dass das Fahrzeug 1 jede dem durchschnittlichen Fachmann bekannte Art von Motor oder Kraftquelle, einschließlich u. a. eines Elektromotors, einer Brennkraftmaschine oder einer Kombination derselben (z. B. eines Hybridantriebs), aufweisen kann.
Wie in der Hinteransicht von 3 gezeigt wird, können sich sowohl die Fahrzeugkarosserie 5 als auch die Räder 2a, 2b, 2c und 2d während des seitlichen Neigens des Fahrzeugs 1 neigen. Mit anderen Worten können sich sowohl die Karosserie 5 als auch die Räder 2a, 2b, 2c und 2d beim Kurvenfahren des Fahrzeugs 1 derart in eine Kurve legen, dass die Räder 2a, 2b, 2c und 2d durch die gesamte Kurve hindurch im Wesentlichen parallel zur Karosserie 5 bleiben. Entsprechend ist das Fahrzeug 1 als solches statisch in einem instabilen Gleichgewicht und kann ohne eine externe Korrektur umfallen. Somit erfordert das Fahrzeug 1, wie vorstehend, ein Aufhängungssystem, wie beispielsweise ein Vorderradaufhängungssystem, das dazu beitragen kann, das Fahrzeug beim Kurvenfahren zu stabilisieren, und für höhere Sicherheit und Fahrkomfort (d. h. durch das Dämpfen von Einfederungs-/Ausfederungsbewegung des Fahrzeugs) sorgen kann.
4 stellt eine beispielhafte Anordnung der Komponenten eines herkömmlichen Vorderradaufhängungssystems für ein mehrspuriges, seitlich neigbares Fahrzeug, wie z. B. das Fahrzeug 1, dar. Das Aufhängungssystem 10 umfasst ein Ausgleichersystem 12, das beispielsweise über ein Paar jeweiliger Feder-/Dämpferelemente 18a, 18b und Querlenker (nicht gezeigt) mit den Vorderrädern 2a, 2b des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Das Ausgleichersystem 12 umfasst beispielsweise einen Aktuator (d. h. Drehmomentvorrichtung) 14, der mit einem Ausgleicherquerlenker 16 und mit der Karosserie 5 des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Der Ausgleicherquerlenker 16 erstreckt sich zwischen den Querlenkern des Aufhängungssystems 10. Auf diese Weise kann das Ausgleichersystem 12, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann verstanden werden würde, ein Schräglagenmoment T erzeugen, um einen Schräglagenwinkel α des Fahrzeugs 1 zu beeinflussen. Wie in 4 gezeigt wird, kann das Aufhängungssystem 10, um eine Radbewegung zu ermöglichen und Vibration des Fahrzeugs 1 zu unterdrücken, auch ein Paar Feder-/Dämpferelemente 18a und 18b umfassen, die jeweils zwischen dem Ausgleicherquerlenker 16 und jedem der Räder 2a und 2b positioniert sind. An dieser Stelle können jedoch die Feder-/Dämpferelemente 18a und 18b nicht nur Einbauraumprobleme für das Fahrzeug 1 schaffen, sondern sie können auch die Ausgleichsfunktion beeinträchtigen, indem sie jedes Mal, wenn durch den Aktuator 14 ein Drehmoment erzeugt wird, eine Feder-/Dämpferbewegung gestatten.
5 stellt eine beispielhafte Anordnung der Komponenten eines anderen herkömmlichen Vorderradaufhängungssystems für das Fahrzeug 1 dar. Das Aufhängungssystem 50 umfasst ein Ausgleichersystem 52, das beispielsweise über ein Paar jeweiliger Querlenker (nicht gezeigt) mit den Vorderrädern 2a, 2b des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Ähnlich dem Aufhängungssystem 12 kann das Ausgleichersystem 52 einen Aktuator (d. h. Drehmomentvorrichtung) 54 umfassen, der über ein Feder-/Dämpferelement 58 mit einem Ausgleicherquerlenker 56 und mit der Karosserie 5 des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Der Ausgleicherquerlenker 56 erstreckt sich zwischen den Querlenkern des Aufhängungssystems 50. Auf diese Weise kann das Ausgleichersystem 52, ähnlich dem Ausgleichersystem 12, ein Drehmoment T erzeugen, um einen Schräglagenwinkel α des Fahrzeugs 1 zu beeinflussen. Wie in 5 gezeigt wird, kann das Aufhängungssystem 50, um eine vertikale Radbewegung zu ermöglichen und Vibration des Fahrzeugs 1 zu unterdrücken, auch ein Feder-/Dämpferelemente 58 umfassen, das zwischen dem Ausgleicherquerlenker 56 und der Karosserie 5 des Fahrzeugs 1 positioniert ist. Obwohl ein Positionieren des Feder-/Dämpferelements 58 an dieser Stelle die mit dem Aufhängungssystem 10 zusammenhängenden Einbauraumprobleme beheben kann, verbindet diese Konfiguration den Ausgleicherquerlenker 56 noch immer derart mit dem Feder-/Dämpferelement 58, dass der Ausgleicher 56 auch die Aufhängung und Straßenbelastungen des Feder-/Dämpferelements 58 tragen muss. Mit anderen Worten gelangen alle vertikalen Kräfte, die in das Feder-/Dämpferelement 58 gelangen, auch in den Ausgleicherquerlenker 56.
6–8 stellen eine beispielhafte Ausführungsform eines Vorderradaufhängungssystems 100 für ein mehrspuriges, seitlich neigbares Fahrzeug, wie beispielsweise das Fahrzeug 1, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Ähnlich den in 4 und 5 dargestellten herkömmlichen Aufhängungssystemen 10, 50 umfasst das Aufhängungssystem 100 ein Ausgleichersystem 102, das dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment T zu erzeugen, um einen Schräglagenwinkel α des Fahrzeugs 1 zu beeinflussen, und ein Feder-/Dämpferelement 108, das dazu ausgelegt ist, die andernfalls mitschwingenden Auf- und Abbewegungen (d. h. vertikalen Bewegungen) des Fahrzeugs 1 zu unterdrücken. Im Unterschied zu den Systemen 10, 50 stellt jedoch das Aufhängungssystem 100 separate Belastungspfade für jede seiner Schräglagen- und Feder-/Dämpfungsfunktion bereit. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Aufhängungssystem 100 beispielsweise ein Feder-/Dämpferelement 108, das zwischen den Querlenkern des Aufhängungssystems 100, beispielsweise zwischen entweder den zwei oberen Querlenkern oder den zwei unteren Querlenkern des Systems 100, wirkt.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Vorderradaufhängungssystem 100 beispielsweise einen ersten und zweiten Achsschenkel 101, 103, die entlang einer gemeinsamen Achse A (siehe z. B. 8) angeordnet sind, und einen ersten und zweiten Satz von Querlenkern 110, 112, die jeweils mit den Achsschenkeln 101, 103 verbunden sind. Wie in 7 und 8 dargestellt wird, umfasst jeder des ersten und zweiten Satzes von Querlenkern 110, 112 einen oberen Querlenker 110a, 112a, der mit einem oberen Abschnitt jedes jeweiligen Achsschenkels 101, 103 verbunden ist, und einen unteren Querlenker 110b, 112b, der mit einem unteren Abschnitt jedes jeweiligen Achsschenkels 101, 103 verbunden ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Aufhängungssystem 100 beispielsweise in Form einer Doppelquerlenkeraufhängung (oder einer Aufhängung mit zwei A-Lenkern) vorliegen und zwei parallele gabelbeinförmige Lenker (oder A-förmige Lenker) nutzen, um jedes Rad 2a, 2b zu positionieren. Somit kann gemäß solchen Ausführungsformen jeder Querlenker 110a, 110b, 112a, 112b, wie vielleicht am besten in 7 gezeigt wird, zwei Befestigungspunkte 118 zum Befestigen des Querlenkers an einem Rahmenträger 6 (siehe 1) des Fahrzeugs 1 und einem Gelenk 120 an dem jeweiligen Schenkel 101, 103 umfassen.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen sind beispielsweise der erste und zweite Achsschenkel 101, 103, wenn das Aufhängungssystem 100 in Benutzung ist, jeweils innerhalb eines Innenraums der Vorderräder 2a, 2b angeordnet. Somit sind die Querlenker, wenn das Aufhängungssystem 100 in Benutzung ist, auf jeder der beiden Seiten des Rahmenträgers 6 (der mit der Karosserie 5 verbunden ist) des Fahrzeugs 1 angeordnet, derart dass sich der erste Satz von Querlenkern 110 zwischen dem ersten Achsschenkel 101 und dem Rahmenträger 6 erstreckt und sich der zweite Satz von Querlenkern 112 zwischen dem zweiten Achsschenkel 103 und dem Rahmenträger 6 erstreckt.
Der Begriff „Rahmenträger“, so wie er hier verwendet wird, bezeichnet jede Art von Fahrzeugrahmenträger, einschließlich u. a. Träger, welche die Hauptstruktur des Fahrgestells des Kraftfahrzeugs ausbilden, und Hilfsrahmenträger, die an das Fahrgestell anschließende Rahmenabschnitte ausbilden.
Für einen durchschnittlichen Fachmann versteht es sich jedoch, dass das Aufhängungssystem 100 von 6–8 nur beispielhaft ist, insoweit als die Querlenker 110a, 110b, 112a, 112b und die Achsschenkel 101, 103, mit denen die Querlenker verbunden sind, verschiedene alternative Konfigurationen (d. h. Formen und/oder Querschnitte), Längen, Abmessungen und/oder Verbindungs-/Befestigungspunkte aufweisen können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung und Ansprüche abzuweichen. Weiterhin können die Querlenker 110a, 110b, 112a, 112b und die Achsschenkel 101, 103 dazu ausgelegt sein, mittels jedes Verfahrens und/oder jeder Technik, das/die einem durchschnittlichen Fachmann bekannt ist, aneinander anzubinden, und sie sind nicht auf die in 7 und 8 gezeigten Flansche und Buchsen beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen können beispielsweise die Querlenker 110a, 110b, 112a, 112b, obwohl dies nicht gezeigt wird, über ein Kugelgelenk mit den Achsschenkeln 101, 103 verbunden sein.
Wie vorstehend, umfasst das Aufhängungssystem 100 auch ein Ausgleichersystem 102. Wie in 7 und 8 dargestellt wird, umfasst das Ausgleichersystem 102 gemäß verschiedenen Ausführungsformen einen Ausgleicherquerlenker 106, der sich in einer Querrichtung zwischen den Schenkeln 101, 103 erstreckt, einen Lenker 105, der mit dem Ausgleicherquerlenker 106 verbunden ist, und einen Aktuator 104, der mit dem Lenker 105 verbunden ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Lenker 105 beispielsweise einen Dreieckslenker, der dazu ausgelegt ist, den Ausgleicherquerlenker 106 mit der Karosserie 5 des Fahrzeugs 1 zu verbinden und alle Belastungen von der Karosserie 5 auf den Ausgleicherquerlenker 106 zu übertragen, während er auch eine Einfederungs-/Ausfederungsbewegung des Fahrzeugs 1 erlaubt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Dreieckslenker, um Belastungen von der Karosserie 5 zu übertragen, beispielsweise dazu ausgelegt sein, sich um eine Achse (nicht gezeigt) zu drehen, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann verstanden werden würde.
Der Aktuator 104 ist ebenfalls mit dem Dreieckslenker 105 verbunden. Auf diese Weise kann der Aktuator 104, wenn das Aufhängungssystem 100 in Benutzung ist, ein Drehmoment auf den Ausgleicherlenker 106 aufbringen, um den Ausgleicherlenker 106 zu drehen (z. B. um einen Schräglagenwinkel der Fahrzeugkarosserie 5 zu beeinflussen), ohne den Belastungen von der Fahrzeugkarosserie 5 unterworfen zu sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausgleicherlenker 106 beispielsweise über eine jeweilige Verbindungsstrebe 114 gelenkig mit jedem der unteren Querlenker 110b und 112b verbunden sein. Somit können die durch den Aktuator 104 bereitgestellten Drehkräfte (d. h. Gegendrehmoment), wenn das Aufhängungssystem 100 in Benutzung ist, über die Verbindungsstreben 114 auf die Querlenker 110b, 112b (und die Räder 2a, 2b) übertragen werden.
Der Begriff „Aktuator“, so wie er hier verwendet wird, bezeichnet jede Art von Vorrichtung oder Motor, die/der ein Drehmoment erzeugen kann, einschließlich u. a. eines Elektromotors und/oder eines Hydraulikmotors. Entsprechend können Aktuatoren gemäß der vorliegenden Offenbarung durch verschiedene Energiequellen, darunter beispielsweise einen elektrischen Strom, Hydraulikfluiddruck oder pneumatischen Druck, betrieben werden und sie können diese Energie in Drehbewegung umwandeln.
Ebenfalls wie vorstehend, umfasst das Aufhängungssystem 100 darüber hinaus ein Feder-/Dämpferelement 108, das zwischen den unteren Querlenkern 110b, 112b und/oder den oberen Querlenkern 110a, 112a wirkt. Wie in 7 und 8 dargestellt wird, kann das Feder-/Dämpferelement 108 gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen über eine Halterung 116 mit jedem Querlenker (z. B. 110b, 112b) verbunden sein. Beispielsweise kann das Feder-/Dämpferelement 108 in verschiedenen Ausführungsformen horizontal derart positioniert sein, dass sich das Feder-/Dämpferelement 108 zwischen den Halterungen 116 erstreckt und parallel zu den unteren Querlenkern 110b, 112b und/oder den oberen Querlenkern 110a, 112b ist. Wie in 7 und 8 gezeigt wird, kann das Feder-/Dämpferelement 108 einen Stoßdämpfer 107 und eine Schraubenfeder 109 umfassen. Auf diese Weise ist das Feder-/Dämpferelement 108, wenn das Aufhängungssystem 100 in Benutzung ist, dazu ausgelegt, während der Einfederungs-/Ausfederungsbewegung des Fahrzeugs 1 zusammengedrückt und ausgedehnt zu werden, um eine sich andernfalls entwickelnde mitschwingende Auf- und Abbewegung des Fahrzeugs 1 zu unterdrücken.
Um die erwartete Ausgleichersystembelastung des Aufhängungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung nachzuprüfen, wurde ein Vorderradaufhängungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung, ähnlich dem vorstehend mit Bezugnahme auf 6–8 dargestellten und beschriebenen Aufhängungssystem 100, in einer Multibody Dynamics (MBD) Simulationssoftware modelliert. Ein herkömmliches Vorderradaufhängungssystem, ähnlich dem vorstehend mit Bezugnahme auf 5 dargestellten und beschriebenen Aufhängungssystem 50, wurde für Vergleichszwecke ebenfalls modelliert.
9 ist ein Diagramm, welches die Ausgleichersystembelastung des modellierten Aufhängungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung während eines parallelen Radfederwegs mit dem modellierten herkömmlichen Aufhängungssystem während eines parallelen Radfederwegs vergleicht. Wie in 9 dargestellt wird, zeigt das Diagramm die vertikale Kraft an der Spitze einer Verbindungsstrebe (z. B. wo die Verbindungsstrebe 114 auf den Ausgleicherquerlenker 106 trifft) als eine Funktion der vertikalen Kraft an dem dieser Verbindungsstrebe zugeordneten Rad. Wie erwartet, muss der Ausgleicher, da die Konfiguration des herkömmlichen Aufhängungssystems den Ausgleicher mit dem Feder-/Dämpferelement verbindet, auch die Aufhängung und Straßenbelastungen des Feder-/Dämpferelements tragen. Mit anderen Worten gelangen, wie durch die gestrichelte Linie 200 in 9 dargestellt wird, alle vertikalen Kräfte am Rad (die in das Feder-/Dämpferelement gelangen) auch in den Ausgleicherquerlenker und vergrößern dadurch proportional die vertikale Kraft an der Spitze der Verbindungsstrebe, wenn die vertikale Kraft am Rad vergrößert wird. Gegenteilig dazu ist, da die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung den Ausgleicher und das Feder-/Dämpferelement trennt, der Ausgleicher durch die Aufhängung und Straßenbelastungen des Feder-/Dämpferelements unbeeinflusst.
Somit bleibt, wie durch die durchgehende Linie 300 in 9 dargestellt wird, die vertikale Kraft an der Spitze der Verbindungsstrebe nahe Null, wenn die vertikale Kraft am Rad vergrößert wird.
Es wurde daher festgestellt, dass das offenbarte Aufhängungssystem für ein seitlich neigbares mehrspuriges Fahrzeug wirksam sowohl eine Ausgleichsfunktion als auch eine Feder-/Dämpfungsfunktion bereitstellen kann, ohne eine der beiden Funktionen zu beeinträchtigen.
Weiterhin nutzen Aufhängungssysteme gemäß der vorliegenden Offenbarung nur ein Feder-/Dämpferelement, das im Inneren des Aufhängungssystems (d. h. zwischen den Querlenkern) positioniert ist, und sparen dadurch Geld und vermeiden Einbauraumprobleme, mit denen einige der herkömmlichen Aufhängungssysteme (die mehrere, jedem Rad zugeordnete Feder-/Dämpferelemente nutzen) behaftet sind. Das Positionieren von Feder-/Dämpferelementen auf solche Weise kann daher für mehr Flexibilität in der Ausgestaltung der Aufhängung und Effizienz beim Einbau der Aufhängung sorgen.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Stabilisieren eines neigbaren, mehrspurigen Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird in der folgenden Beschreibung mit Bezugnahme auf das Fahrzeug 1 der Ausführungsform von 1–3 dargelegt. Um das Fahrzeug 1 während einer Wankbewegung des Fahrzeugs 1 zu stabilisieren, kann eine erste Belastung entlang eines ersten Belastungspfads verteilt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise das Verteilen der ersten Belastung einen Schräglagenwinkel des Fahrzeugs 1 beeinflussen.
Um das Fahrzeug während einer Einfederungs-/Ausfederungsbewegung des Fahrzeugs 1 zu stabilisieren, kann eine zweite Belastung entlang eines zweiten Belastungspfads verteilt werden, der sich von dem ersten Belastungspfad unterscheidet. In verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise das Verteilen der zweiten Belastung eine mitschwingende vertikale Bewegung (d. h. Auf- und Abbewegung) des Fahrzeugs 1 unterdrücken.
Die vorliegende Offenbarung wurde zwar durch beispielhafte Ausführungsformen offenbart, um das bessere Verständnis der Offenbarung zu vereinfachen, es versteht sich jedoch, dass die Offenbarung auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, ohne vom Prinzip der Offenbarung abzuweichen. Daher ist die Offenbarung so zu verstehen, dass sie alle möglichen Ausführungsformen, die ausgeführt werden können, ohne vom in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Prinzip der Offenbarung abzuweichen, umfasst. Weiterhin versteht es sich für einen durchschnittlichen Fachmann, obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug zu Kraftfahrzeugen und Vorderradaufhängungen erläutert wurde, dass die vorliegenden Lehren, so wie sie offenbart werden, gleichermaßen gut für jede Art von Fahrzeug mit Rädern, die über jede Art von Aufhängungssystem mit dem Fahrzeug verbunden sind, funktionieren würden.
Für den Zweck dieser Beschreibung und beigefügten Ansprüche sind alle Zahlen, die Mengen, Prozentsätze oder Proportionen angeben, sowie andere in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete numerische Werte als bei jedem Auftreten durch die Benennung „etwa“ modifiziert zu verstehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Entsprechend sind, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist, die numerischen Parameter, die in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen angegeben sind, Näherungen, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, die durch die vorliegende Offenbarung erreicht werden sollen, variieren können. Zumindest, und ohne zu versuchen, die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Schutzbereich der Ansprüche zu beschränken, sollte jeder numerische Parameter mindestens vor dem Hintergrund der Anzahl der angegebenen relevanten Ziffern und durch Anwenden gewöhnlicher Rundungstechniken ausgelegt werden.
Es ist anzumerken, dass die Singularformen „ein/e“ und „der/die/das“ sowie abgeleitete Formen, so wie sie in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, Bezugsobjekte im Plural umfassen, sofern sie nicht ausdrücklich und eindeutig auf ein Bezugsobjekt beschränkt sind. Somit umfasst beispielsweise der Bezug auf „einen Aktuator“ zwei oder mehr verschiedene Aktuatoren. Die Benennung „umfassen“ und ihre grammatischen Varianten, so wie sie hier verwendet werden, sollen nicht beschränkend sein, sodass eine Aufzählung von Objekten in einer Liste keinen Ausschluss anderer ähnlicher Objekte, die die aufgelisteten Objekte ersetzen können oder diesen hinzugefügt werden können, darstellt.

Claims

Aufhängung eines seitlich neigbaren, mehrspurigen Fahrzeugs, die Folgendes umfasst: ersten und zweiten Achsschenkel; einen ersten Satz von Querlenkern, die mit dem ersten Achsschenkel verbunden sind; einen zweiten Satz von Querlenkern, die mit dem zweiten Achsschenkel verbunden sind, wobei jeder des ersten und zweiten Satzes von Querlenkern einen oberen und unteren Querlenker umfasst; ein Feder-/Dämpferelement, das zwischen dem ersten und zweiten Satz von Querlenkern wirkt; und ein Ausgleichersystem.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Feder-/Dämpferelement zwischen den unteren Querlenkern und/oder den oberen Querlenkern des ersten und zweiten Satzes von Querlenkern wirkt.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Achsschenkel jeweils dazu ausgelegt sind, innerhalb eines durch ein Vorderrad des Fahrzeugs definierten Innenraums angeordnet zu sein.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei der obere Querlenker jedes Satzes parallel zum unteren Querlenker jedes Satzes ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei der obere und untere Querlenker jeweils einen A-Lenker umfassen.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei der obere und untere Querlenker jeweils dazu ausgelegt sind, mit einem Rahmenträger des Fahrzeugs verbunden zu sein.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Feder-/Dämpferelement parallel zu den unteren Querlenkern und/oder den oberen Querlenkern ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Feder-/Dämpferelement einen Stoßdämpfer und eine Schraubenfeder umfasst.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Ausgleichersystem mit jedem der unteren Querlenker verbunden ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Ausgleichersystem dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment zu erzeugen, um einen Schräglagenwinkel des Fahrzeugs zu beeinflussen, wenn das Aufhängungssystem in Benutzung ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Ausgleichersystem einen Ausgleicherquerlenker, einen mit dem Ausgleicherquerlenker verbundenen Dreieckslenker und einen an dem Dreieckslenker angebrachten Aktuator umfasst.
Aufhängungssystem nach Anspruch 11, wobei der Dreieckslenker dazu ausgelegt ist, den Ausgleicherquerlenker mit einer Karosserie des Fahrzeugs zu verbinden.
Aufhängungssystem nach Anspruch 12, wobei, wenn das Aufhängungssystem in Benutzung ist, der Dreieckslenker dazu ausgelegt ist, Belastungen von der Karosserie des Fahrzeugs auf den Ausgleicherquerlenker zu übertragen und eine Einfederungs-/Ausfederungsbewegung des Fahrzeugs zu erlauben.
Aufhängungssystem nach Anspruch 13, wobei, wenn das Aufhängungssystem in Benutzung ist, das Feder-/Dämpferelement dazu ausgelegt ist, während der Einfederungs-/Ausfederungsbewegung zusammengedrückt und ausgedehnt zu werden.