DE102016124870A1 - Wheel suspension for a wheel of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Offenbarung betrifft eine Radaufhängung (100) für ein Rad (101), das um eine Lenkachse (103) drehbar ist, mit einer Radfeder (105) für die Radfederung, wobei die Radfeder (105) eine erste Längsachse (107) aufweist, mit einem elastischen Federelement (109), das eine zweite Längsachse (111) aufweist, wobei das elastische Federelement (109) bezüglich der Radfeder (105) derart angeordnet ist, dass eine Projektion (201) der ersten Längsachse (107) auf eine Projektionsebene (203) und eine Projektion (205) der zweiten Längsachse (111) auf die Projektionsebene (203) spitzwinklig zueinander sind.The disclosure relates to a wheel suspension (100) for a wheel (101), which is rotatable about a steering axis (103), with a wheel spring (105) for the wheel suspension, wherein the wheel spring (105) has a first longitudinal axis (107) with an elastic spring element (109) which has a second longitudinal axis (111), wherein the elastic spring element (109) is arranged with respect to the wheel spring (105) such that a projection (201) of the first longitudinal axis (107) onto a projection plane (203 ) and a projection (205) of the second longitudinal axis (111) on the projection plane (203) are at an acute angle to one another.
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Radaufhängung für ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The present disclosure relates to a wheel suspension for a wheel of a vehicle, in particular of a motor vehicle.
Für die Radfederung in einem Fahrzeug werden üblicherweise Radfedern eingesetzt, welche üblicherweise radseitig sowie fahrzeugaufbauseitig befestigt sind. Zusätzlich zu den Radfedern werden Radlenker, beispielsweise Spurlenker oder Querlenker eingesetzt, um eine Geometrie der Radaufhängung, beispielsweise eine Radspur bzw. einen Radsturz, einzustellen.For the Radfederung in a vehicle usually wheel springs are used, which are usually attached to the wheel side and the vehicle body side. In addition to the Radfedern Radlenker, for example, control arm or wishbone used to adjust a geometry of the suspension, such as a wheel track or a camber.
Hierbei hängt eine Lenkachse eines Rades, wie sie beispielsweise in der Norm DIN 7000 definiert und oft als King Pin Achse genannt wird, von der, durch die Radlenker eingestellten Geometrie der Radaufhängung ab. Dabei kann ein Unterschied zwischen der Ausrichtung der Radfeder und dem Verlauf der Lenkachse, insbesondere bei Mehrlenkersystemen, die dynamischen Fahreigenschaften eines Fahrzeugs verschlechtern.Here, a steering axle of a wheel, as defined for example in the standard DIN 7000 and often referred to as the King Pin axle, depends on the, set by the Radlenker geometry of the suspension. In this case, a difference between the orientation of the wheel spring and the course of the steering axle, in particular in multi-link systems, worsen the dynamic driving characteristics of a vehicle.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fahreigenschaften eines Fahrzeugs zu verbessern.It is therefore the object of the present invention to improve the driving characteristics of a vehicle.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Beschreibung, der Figuren sowie der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the description, the figures and the dependent claims.
Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch ein, zusätzlich zu einer Radfeder eingesetztes, elastisches Federelement, das im Idealfall in Richtung der Lenkachse ausgerichtet ist, gelöst werden kann.The present disclosure is based on the finding that the above object can be achieved by a, in addition to a wheel spring used, elastic spring element, which is ideally aligned in the direction of the steering axis.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung eine Radaufhängung für ein Rad, das um eine Lenkachse drehbar ist, mit einer Radfeder für die Radfederung, wobei die Radfeder eine erste Längsachse aufweist, mit einem elastischen Federelement, das eine zweite Längsachse aufweist, wobei das elastische Federelement bezüglich der Radfeder derart angeordnet ist, dass eine Projektion der ersten Längsachse auf eine Projektionsebene und eine Projektion der zweiten Längsachse auf die Projektionsebene spitzwinklig zueinander sind. Aus dieser geometrischen Bedingung ergibt sich eine, relativ zu den übrigen Elementen der Radaufhängung vorteilhafte Anordnung des elastischen Federelements. Die während des Einfederns der Radaufhängung entlang der Lenkachse wirkenden Kräfte werden in vorteilhafter Weise von dem elastischen Federelement aufgenommen.According to a first aspect, the disclosure relates to a wheel suspension for a wheel, which is rotatable about a steering axis, with a wheel spring for the wheel suspension, wherein the wheel spring has a first longitudinal axis, with an elastic spring element having a second longitudinal axis, wherein the elastic spring element with respect to the wheel spring is arranged such that a projection of the first longitudinal axis on a projection plane and a projection of the second longitudinal axis on the projection plane at an acute angle to each other. From this geometric condition results in a, relative to the other elements of the suspension advantageous arrangement of the elastic spring element. The forces acting during the suspension of the suspension along the steering axis forces are absorbed by the elastic spring element in an advantageous manner.
Im Arbeitsbereich des elastischen Federelements können zusätzlich zu Druckkräften auch Scher- und Torsionskräfte auf die Fahrwerkselemente, insbesondere auf die Lenker wirken. Dies kann zu erhöhter mechanischer Belastung der Fahrwerkselemente führen, insbesondere kann es zu reduzierter Leistung bei Dehnungs- und Lebensdauertests kommen.In the working range of the elastic spring element, shear forces and torsional forces can act on the chassis elements, in particular on the handlebars, in addition to compressive forces. This can lead to increased mechanical stress on the chassis elements, in particular it can lead to reduced performance in strain and life tests.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement ein Bumpstop bzw. ein Druckanschlag, welcher einen Endanschlag, aufweist. Der Endanschlag begrenzt dabei das Federvermögen des elastischen Federelements und/oder der Radfeder. Wird der Endanschlag des elastischen Federelements erreicht, werden darüber hinaus auf das elastische Federelement wirkende Kräfte auf die weiteren Elemente der Radaufhängung und/oder den Fahrzeugbau des Fahrzeugs übertragen.In one embodiment, the elastic spring element is a Bumpstop or a pressure stop, which has an end stop. The end stop limits the spring capacity of the elastic spring element and / or the wheel spring. If the end stop of the elastic spring element is reached, in addition forces acting on the elastic spring element are transmitted to the further elements of the wheel suspension and / or the vehicle construction of the vehicle.
In einer Ausführungsform verläuft die Lenkachse in der Projektionsebene. Zusätzlich kann die Projektionsebene durch einen Federaufnahmepunkt festgelegt sein. So kann die Projektionsebene eindeutig definiert werden und als Vorgabe für die Positionierung des elastischen Federelements genutzt werden: Die Kraftübertragung auf das elastische Federelement erfolgt in vorteilhafter Weise, wenn die Längsachse des elastischen Federelements möglichst parallel zu der Projektionsebene verläuft oder die Projektion der Längsachse des elastischen Federelements einen möglichst kleinen Winkel mit der Lenkachse einschließt.In one embodiment, the steering axis extends in the projection plane. In addition, the projection plane may be defined by a spring receiving point. Thus, the projection plane can be clearly defined and used as a default for the positioning of the elastic spring element: The power transmission to the elastic spring element is advantageously carried out when the longitudinal axis of the elastic spring element as parallel as possible to the projection plane or the projection of the longitudinal axis of the elastic spring element includes the smallest possible angle with the steering axle.
Die Lenkachse kann in erster Näherung geometrisch über die Schnittpunkte der oberen und unteren Lenker einer Radaufhängung oder mit einem numerischen Verfahren bestimmt werden.The steering axis can be determined in a first approximation geometrically over the intersections of the upper and lower arms of a suspension or with a numerical method.
In einer Ausführungsform ist der Winkel zwischen der Projektion der Längsachse des elastischen Federelements und der Lenkachse im Mittel so klein wie möglich. Dabei kann die Ausrichtung der Lenkachse bei unterschiedlich starker Einfederung der Radaufhängung bezüglich der Ausrichtung der Lenkachse in einem unbelasteten Gleichgewichtszustand der Radaufhängung abweichen, da sich die relative Position der Fahrwerkselemente zueinander ändern kann.In one embodiment, the angle between the projection of the longitudinal axis of the elastic spring element and the steering axis is on average as small as possible. In this case, the orientation of the steering axle at different degrees of deflection of the suspension with respect to the orientation of the steering axle in an unloaded state of equilibrium of the suspension vary, since the relative position of the suspension elements can change each other.
In einer Ausführungsform ist das Federelement so angeordnet, dass sowohl in einem eingefederten Zustand, als auch in dem unbelasteten Gleichgewichtszustand der Radaufhängung eine verbesserte Kraftübertragung der, entlang der Lenkachse wirkenden Kräfte auf das elastische Federelement erfolgt.In one embodiment, the spring element is arranged so that both in a sprung state, as well as in the unloaded state of balance of the suspension, an improved power transmission of, acting along the steering axis forces on the elastic spring element.
In einer Ausführungsform ist die Lenkachse eine King Pin Achse. Dabei kann die King Pin Achse eine virtuelle Achse ohne ein korrespondierendes Element der Radaufhängung sein.In one embodiment, the steering axle is a kingpin axle. The King Pin Axis be a virtual axis without a corresponding element of the suspension.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement innerhalb der Radfeder angeordnet, insbesondere in die Radfeder eingeführt oder das elastische Federelement ist seitlich der Radfeder angeordnet. Ein seitlich angeordnetes, elastisches Federelement kann als separates Dämpferbein mit eigenen Aufnahmepunkten an dem Rad und/oder an dem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs realisiert sein.In one embodiment, the elastic spring element is arranged inside the wheel spring, in particular introduced into the wheel spring or the elastic spring element is arranged laterally of the wheel spring. A laterally arranged, elastic spring element can be realized as a separate shock absorber leg with its own pickup points on the wheel and / or on the vehicle body of the vehicle.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement an einem Radträger oder an einem Radlenker oder an einem Achsrahmen oder an einem Fahrzeugaufbau lagerbar, insbesondere abgestützt.In one embodiment, the elastic spring element can be mounted on a wheel carrier or on a wheel link or on an axle frame or on a vehicle body, in particular supported.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement zylindrisch geformt.In one embodiment, the elastic spring element is cylindrically shaped.
Auf Grund der Kompressibilität des elastischen Federelements kann es bei Belastung des elastischen Federelements zu einer Durchmesservergrößerung des elastischen Federelements kommen, welche vorteilhaft genutzt werden kann, da mit zunehmender Kompression entlang der Längsachse des elastischen Federelements auch die Kontaktfläche zunimmt und die Federwirkung des elastischen Federelements keine abrupte Änderung des Federverhaltens der gesamten Radaufhängung zur Folge haben muss.Due to the compressibility of the elastic spring element, an increase in diameter of the elastic spring element can occur when the elastic spring element is loaded, which can be used to advantage, since with increasing compression along the longitudinal axis of the elastic spring element the contact surface also increases and the spring effect of the elastic spring element does not increase abruptly Changing the suspension behavior of the entire suspension must result.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement innerhalb der Radfeder angeordnet und weist einen zylinderförmigen Schaft auf, welcher in einen Verbindungsabschnitt übergeht, wobei der Verbindungsabschnitt einen größeren Durchmesser als der zylinderförmige Schaft aufweist, und wobei der Verbindungsabschnitt seitlich einen umlaufende Nut für die, zumindest teilweise, Aufnahme einer Federwindung der Radfeder aufweist, um das elastische Federelement durch die Federwindung zu halten.In one embodiment, the elastic spring element is disposed within the wheel spring and has a cylindrical shaft which merges into a connecting portion, wherein the connecting portion has a larger diameter than the cylindrical shaft, and wherein the connecting portion laterally a circumferential groove for, at least partially, Receiving a spring coil of the wheel spring to hold the elastic spring element by the spring coil.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement seitlich der Radfeder angeordnet und die Radfeder und das elastische Federelement sind radseitig befestigt.In one embodiment, the elastic spring element is arranged laterally of the wheel spring and the wheel spring and the elastic spring element are attached to the wheel side.
In einer Ausführungsform kann das elastische Federelement am Rad, am Fahrzeugaufbau, insbesondere an einer Achse oder an einem Rahmen oder an einem Radlenker, auch mittig, befestigt werden.In one embodiment, the elastic spring element on the wheel, on the vehicle body, in particular on an axle or on a frame or on a Radlenker, even in the middle, are attached.
In einer Ausführungsform ist das Federelement aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere aus Elastomer, Gummi oder Polyurethan geformt, insbesondere einteilig geformt. Vorteilhaft sind insbesondere geschäumte bzw. zellige, elastische Werkstoffe, welche auf Grund ihrer Kompressibilität eine geringere Durchmesservergrößerung bei Belastung aufweisen und daher einen kleineren Einbauraum einnehmen können.In one embodiment, the spring element is formed of an elastic plastic, in particular of elastomer, rubber or polyurethane, in particular integrally molded. Foamed or cellular, elastic materials are particularly advantageous which, due to their compressibility, have a smaller increase in diameter under load and can therefore assume a smaller installation space.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement eine Torsionsfeder, insbesondere eine Schraubenfeder.In one embodiment, the elastic spring element is a torsion spring, in particular a helical spring.
In einer Ausführungsform weist die Radaufhängung eine Mehrlenkeranordnung auf, wobei die Lenkachse durch die Mehrlenkeranordnung definiert ist. Die Radlenker können beispielsweise einen Doppelquerlenker bilden, welcher sich aus drei Lenkern zusammensetzt. Ein Doppelquerlenker setzt sich beispielsweise aus einem oberen Querlenker, einem unteren Querlenker und einem Spurlenker in der Mitte zusammen.In one embodiment, the suspension has a multi-link arrangement, wherein the steering axle is defined by the multi-link arrangement. The Radlenker can for example form a double wishbone, which is composed of three links. A double wishbone is composed for example of an upper control arm, a lower arm and a steering arm in the middle.
In einer Ausführungsform weist die Mehrlenkeranordnung zwei obere Radlenker, insbesondere Radsturzlenker, und zwei untere Radlenker, insbesondere Querlenker, welche unterhalb der oberen Radlenker angeordnet sind, auf, wobei die Längsachsen der oberen Radlenker sich in einem ersten Kreuzungspunkt kreuzen, wobei die Längsachsen der unteren Radlenker sich in einem zweiten Kreuzungspunkt kreuzen, und wobei die Lenkachse durch den ersten Kreuzungspunkt und durch den zweiten Kreuzungspunkt verläuft. Diese Mehrlenkeranordnung wird insbesondere als Teil einer Mehrlenkerhinterachse realisiert.In one embodiment, the multi-linkage arrangement comprises two upper tie rods, in particular camber linkage, and two lower tie rods, in particular wishbones, which are arranged below the upper link arms, wherein the longitudinal axes of the upper linkage intersect at a first crossing point, wherein the longitudinal axes of the lower linkage intersect at a second intersection, and wherein the steering axis passes through the first intersection and through the second intersection. This multi-link arrangement is realized in particular as part of a multi-link rear axle.
In einer Ausführungsform ist die Mehrlenkeranordnung eine Doppelquerlenkeranordnung, mit einem oberen Querlenker und einem unteren Querlenker, wobei der obere Querlenker radseitig mittels eines ersten Lagers befestigbar ist, wobei der untere Querlenker radseitig mittels eines zweiten Lagers befestigbar ist, und wobei die Lenkachse durch eine Verbindungsachse bestimmt ist, welche das erste Lager und das zweite Lager verbindet.In one embodiment, the multi-link arrangement is a double wishbone arrangement, with an upper wishbone and a lower wishbone, wherein the upper wishbone is fastened on the wheel side by means of a first bearing, wherein the lower wishbone can be fastened on the wheel side by means of a second bearing, and wherein the steering axle is determined by a connecting axle which connects the first bearing and the second bearing.
In einer Ausführungsform ist die erste Längsachse die primäre Stauchungsachse der Radfeder und die zweite Längsachse ist die primäre Wirkachse des elastischen Federelementes. Der Federweg der Radfeder entlang der zweiten Längsachse kann durch das elastische Federelement, insbesondere bei maximaler Einfederung der Radfeder eingeschränkt sein.In one embodiment, the first longitudinal axis is the primary compression axis of the wheel spring and the second longitudinal axis is the primary axis of action of the elastic spring element. The spring travel of the wheel along the second longitudinal axis may be limited by the elastic spring element, in particular at maximum deflection of the wheel.
In einer Ausführungsform ist das elastische Federelement ausgebildet eine, mit zunehmender Stauchung des elastischen Federelementes in Richtung der zweiten Längsachse zunehmende Federkraft zu bewirken.In one embodiment, the elastic spring element is designed to cause an increasing spring force with increasing compression of the elastic spring element in the direction of the second longitudinal axis.
Insbesondere im Bereich der maximalen Einfederung der Radfeder kann das elastische Federelement eine Verstärkung der Federleistung bewirken. Dabei weist das elastische Federelement bevorzugt progressive Federeigenschaften auf, sodass die Federkraft mit zunehmender Kompression linear oder nichtlinear zunimmt.Especially in the area of the maximum deflection of the wheel spring, the elastic Spring element cause an amplification of the spring performance. In this case, the elastic spring element preferably has progressive spring properties, so that the spring force increases linearly or nonlinearly with increasing compression.
Weitere Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Radaufhängung gemäß einer Ausführungsform; -
2 eine Radaufhängung gemäß einer Ausführungsform; -
3 eine Radaufhängung gemäß einer Ausführungsform; -
4 eine Draufsicht einer Querlenkeranordnung; und -
5 eine Seitenansicht einer Querlenkeranordnung.
-
1 a suspension according to an embodiment; -
2 a suspension according to an embodiment; -
3 a suspension according to an embodiment; -
4 a plan view of a wishbone assembly; and -
5 a side view of a wishbone arrangement.
Des Weiteren sind zwei Radsturzlenker
In einer vorteilhaften Ausführungsform können die Radfeder
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausrichtung des elastischen Federelements 109 mit zunehmender Einfederung der Radfeder
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Winkel
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das elastische Federelement
In einer Ausführungsform wird eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Radfeder
In einer Ausführungsform ist der untere Querlenker
In einer Ausführungsform ist der untere Querlenker
In einer Ausführungsform kann die Lenkachse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- RadaufhängungArm
- 101101
- Radwheel
- 103103
- Lenkachsesteering axle
- 105105
- Radfederwheel spring
- 107107
- Erste LängsachseFirst longitudinal axis
- 109109
- Federelementspring element
- 111111
- Zweite LängsachseSecond longitudinal axis
- 119119
- Erster oberer SturzlenkerFirst upper bumper handlebar
- 120120
- Zweiter oberer SturzlenkerSecond upper bumper handlebar
- 121121
- Erster unterer QuerlenkerFirst lower wishbone
- 122122
- Zweiter unterer QuerlenkerSecond lower wishbone
- 123123
- Erster KreuzungspunktFirst crossing point
- 125125
- Zweiter KreuzungspunktSecond crossing point
- 127127
- Federaufnahmepunkt Spring receiving point
- 200200
- AchsanordnungAxle
- 201201
- Erste ProjektionFirst projection
- 203203
- Projektionsebeneprojection plane
- 205205
- Zweite ProjektionSecond projection
- 207207
- Winkelangle
- 209209
- Winkelangle
- 211211
- Winkel angle
- 300300
- Federanordnungspring assembly
- 301301
- Zylinderförmiger SchaftCylindrical shank
- 303303
- Verbindungsabschnittconnecting portion
- 305305
- Umlaufende NutCircumferential groove
- 307307
- Federwindung spring coil
- 400400
- DoppelquerlenkeranordnungDouble wishbone arrangement
- 401401
- Erster oberer QuerlenkerFirst upper wishbone
- 403403
- Zweiter oberer QuerlenkerSecond upper wishbone
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