DE102016213532A1

DE102016213532A1 - Lenkervorrichtung

Info

Publication number: DE102016213532A1
Application number: DE102016213532.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Schieß
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Es wird eine Lenkervorrichtung (12) für eine einer lenkbaren Achse (1) zugeordneten Radaufhängung (2) eines Fahrzeugs mit einem ersten Lenker (13) und zumindest einem zweiten Lenker (14) beschrieben, die über Lagereinheiten (15, 16, 17) sowohl mit einem Radträger (6) als auch mit einer Fahrzeugkarosserie (7) in Wirkverbindung bringbar sind und sich in Einbaulage zwischen einem Radträger (6) und der Fahrzeugkarosserie (10) des Fahrzeugs wenigstens annähernd in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Die zwei Lenker (13, 14) sind relativ zueinander bewegbar. Fahrzeugseitige Lagereinheiten (15, 16) der Lenker (13, 14) sind jeweils aus ihren mit einer Geradeausstellung des Radträgers (9) korrespondierenden Stellungen heraus in Richtung der jeweils anderen Lagereinheit (16, 15) eines Lenkers (14, 13) mittels eines Aktuators (22) oder eines Kraftspeichers (23) und jeweils über einen Kraftspeicher (23) oder einen Aktuator (22) in die dazu entgegengesetzte Richtungen zur Darstellung einer Relativbewegung zwischen den Lenkern (13, 14) betätigbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen sind üblicherweise mit lenkbaren Fahrzeugachsen ausgebildet. Dabei werden die Fahrzeuge unter anderem mit sogenannten McPherson-Radaufhängungen im Bereich der lenkbaren Mehrlenker-Fahrzeugachsen, wie lenkbare Vorderachsen ausgeführt. Zusätzlich dazu existieren verschiedene Radaufhängungskonfigurationen mit Vierlenkern, Dreiecksquerlenkern oder mit Doppelquerlenkern.
Mit diesen konventionellen Radaufhängungen sind jedoch die Schwenkwinkelbereiche der Räder einer lenkbaren Fahrzeugachse nachteilhafterweise auf etwa +/–40 Grad beschränkt und die Manövrierbarkeit von Fahrzeugen insbesondere während Einparkvorgängen unzureichend ist. Die beschränkten Lenkwinkelbereiche resultieren daraus, dass die Querlenker der vorstehend bezeichneten Mehrlenkerachsen in dem für größere Schwenkwinkelbereiche benötigten Bauraum im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufend angeordnet sind.
Darüber hinaus sind Mehrlenkerachsen bekannt, durch welche die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs verbessert wird. Beispielsweise ist in der DE 10 2012 203 382 A1 eine aufgelöste Mehrlenkeranordnung gezeigt, bei der ein schwenkbarer und gekröpft ausgebildeter Teilquerlenker beim Einlenken eines Rades des Fahrzeugs in Richtung eines zweiten Teilquerlenkers in einem einen Schwenkwinkel eines Radträgers erhöhenden Umfang bewegbar ausgeführt ist und einen Schwenkbereich des Rades durch die gekröpfte Ausgestaltung und die Schwenkbewegung freigibt. Dadurch sind Lenkwinkel von 90 Grad und auch darüber hinaus darstellbar, womit ein mit einer solchen Mehrlenkerachse ausgeführtes Fahrzeug durch eine gute Manövrierbarkeit bzw. Wendigkeit gekennzeichnet ist.
Die Verwendung mehrerer derart ausgestalteter Mehrlenkerachsen bietet beispielsweise die Möglichkeit einen Paralleleinschlag aller Räder der Vorderachse und der Hinterachse eines zweiachsigen Fahrzeuges um 90 Grad darzustellen und das Einparken des Fahrzeugs zu vereinfachen. Ist dagegen ein solches zweiachsiges Fahrzeug nur mit einer solchen lenkbaren Mehrlenkerachse ausgebildet, dreht sich ein Fahrzeug bei entsprechendem Lenkeinschlag um die Mitte der jeweils nicht lenkbaren Fahrzeugachse.
Zur Darstellung der Schwenkbewegung der Teilquerlenker ist die Radaufhängung nachteilhafterweise jeweils mit einer aufwendigen mechanischen Kopplung zwischen den Teilquerlenkern und dem Radträger ausgebildet, über die die Schwenkbewegung der Teilquerlenker direkt mit der Lenkbewegung des Radträgers und damit des jeweiligen Rades gekoppelt ist, womit die Betätigung der Teilquerlenker lediglich mit geringem Freiheitsgrad durchführbar ist. Des Weiteren ist die Radaufhängung jeweils nur mit hohem konstruktivem Aufwand in verschiedene, bereits bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar, da die mechanische Kopplung zwischen den Teilquerlenkern und dem Radträger jeweils an in den verschiedenen Fahrzeugsystemen zur Verfügung stehende Bauräume anzupassen ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom genannten Stand der Technik eine mit geringem Aufwand betätigbare Lenkervorrichtung zu schaffen, mittels der gute Manövrierfähigkeit eines Fahrzeugs über einen möglichst großen Betriebsbereich eines Fahrzeuges erzielbar ist und die auf einfache Art und Weise in verschieden ausgeführte sowie bereits bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Lenkervorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Demnach wird eine Lenkervorrichtung für eine einer lenkbaren Achse zugeordneten Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einem ersten Lenker und zumindest einem zweiten Lenker vorgeschlagen, die über Lagereinheiten sowohl mit einem Radträger als auch mit einer Fahrzeugkarosserie in Wirkverbindung bringbar sind und sich in Einbaulage zwischen einem Radträger und der Fahrzeugkarosserie wenigstens annähernd in Fahrzeugquerrichtung erstrecken.
Dabei sind die mindestens zwei Lenker relativ zueinander bewegbar und zumindest der erste Lenker ist aus einer mit einer Geradeausstellung eines Radträgers korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des zweiten Lenkers in einem einen Schwenkwinkelbereich eines Radträgers in eine erste Lenkrichtung erhöhenden Umfang und zumindest der zweite Lenker ist aus einer mit der Geradeausstellung des Radträgers korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des ersten Lenkers in einem den Schwenkwinkelbereich eines Radträgers in eine zu der ersten Lenkrichtung entgegengesetzten zweiten Lenkrichtung erhöhenden Umfang bewegbar ausgeführt.
Erfindungsgemäß sind die fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker jeweils aus ihren mit der Geradeausstellung eines Radträgers korrespondierenden Stellungen heraus in Richtung der jeweils anderen Lagereinheit eines Lenkers mittels eines Aktuators oder eines Kraftspeichers und jeweils mittels eines Kraftspeichers oder eines Aktuators in die dazu entgegengesetzte Richtung zur Darstellung einer Relativbewegung zwischen den Lenkern betätigbar.
Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Lenkervorrichtungen oder Radaufhängungen sind die beiden fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker und damit die Lenker der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung während der Darstellung größerer Lenkwinkel, beispielsweise 90 Grad und größer, und eines damit einhergehenden Lenkvorgangs mittels eines Aktuators und/oder Kraftspeichers relativ zueinander und jeweils unabhängig von der Bewegung des anderen Lenker verschiebbar.
Während Lenkbewegungen ausgehend von kleinen Lenkwinkeln hin zu größerenoder maximalen Lenkeinschlägen, ist derjenige Lenker der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung, der einen größeren Lenkeinschlag eines Radträgers und eines an dem Radträger montierten Rades in der aktuellen Stellung behindert, ohne mechanisch direkte Kopplung mit dem Radträger mit hohem Freiheitsgrad in Richtung des anderen Lenkers und relativ zu diesem zumindest in eine Schwenkrichtung mittels des Aktors aktiv verstellbar und wird jeweils in die dazu entgegengesetzte Richtung vom Kraftspeicher passiv bewegt, um eine Kollision zwischen dem Radträger oder dem damit verbundenen Rad und dem den Lenkwinkeleinschlag zunächst begrenzenden Lenker vermeiden zu können und einen angeforderten Lenkeinschlag zu ermöglichen. Der andere Lenker, auf den der eine Lenker zubewegt wird und gegenüber dem sich der Radträger mit dem daran montierten Rad wegbewegt, verbleibt in der mit der Geradeausstellung des Radträgers korrespondierenden Stellung oder wird in diese Stellung vom Aktor aktiv oder vom Kraftspeicher passiv geführt, um karosserieseitig eine möglichst große Stützbreite zwischen den Lenkern zu erreichen und auch bei hohen Lenkwinkeln ein gewünscht gutes Fahrverhalten darstellen zu können.
Dadurch wird vorteilhafterweise bewirkt, dass auch bei großen Lenkwinkeln bis zu 90 Grad in Relation zur Geradeausstellung des Rades und des Radträgers der lotrechte Abstand zwischen fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker sowohl während der Relativbewegung eines Lenkers in Richtung des anderen Lenkers als auch in der Endposition bei maximalem Lenkeinschlagwinkel größtmöglich haltbar oder einstellbar ist und zwischen den beiden Lenkern betriebszustandsabhängig jeweils ein möglichst größer Winkel und eine damit einhergehende große Stützbreite erzielbar ist bzw. die Lenker möglichst weit gespreizt sind.
Somit wird eine verbesserte Stabilität des aufgelösten Querlenkers bzw. Dreiecksquerlenkers und damit der gesamten Radaufhängung erzielt und die von dem Rad über den Radträger auf die Radaufhängung wirkenden Kräfte können durch die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung besser aufgenommen werden. Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung mit stangenartigen, geradlinig ausgeführten Lenkern herstellbar und auf kosten- und bauraumgünstige Art und Weise in bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar.
Für beide Lenker kann ein gemeinsamer Aktuator und/oder Kraftspeicher zum Verstellen der Lenker relativ zueinander vorgesehen sein oder alternativ jeder Lenker über einen separaten Aktuator bzw. einen separaten Kraftspeicher ansteuerbar und verstellbar sein.
Alternativ hierzu kann die von einem Aktuator aufgebrachte Stellkraft über ein flexibles Übertragungselement an mindestens einem der Lenker aufgebracht werden, wodurch der Aktuator oder der Kraftspeicher in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums angeordnet sein kann.
Die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung ist beispielsweise für einen Einsatz im Bereich von antreibbaren, lenkbaren Fahrzeugachsen geeignet, deren Räder direkt durch einen jeweils im Bereich der Räder angeordneten elektrischen Radnabenantrieb antreibbar sind, die ohne in Fahrzeugquerrichtung zwischen einem Achsdifferential und den Rädern verlaufende Antriebswellen herkömmlicher antreibbarer Fahrzeugachsen ausgeführt sind.
Vorliegend stellen die Begriffe Schwenkwinkel, Lenkwinkel und Einschlagwinkel jeweils Synonyme zur Beschreibung einer Größe einer Schwenkbewegung zumindest eines Radträgers sowie eines jeweils damit gekoppelten Rades einer zumindest lenkbaren Fahrzeugachse dar.
Die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung ist beispielsweise anstatt eines unteren und/oder eines oberen Dreiecksquerlenkers einer Doppelquerlenkeranordnung oder als Teil einer aufgelösten Mehrlenkeranordnung einsetzbar, um ein Fahrzeug mit hohen Lenkwinkeleinschlägen betreiben zu können.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kraftspeicher eine Federeinrichtung, welche die Lenker jeweils mit einer der Stellkraft des Aktuators entgegenwirkenden Federkraft beaufschlagt.
Mit einer Federeinrichtung, die die Lenker jeweils mit einer der Stellkraft des Aktuators entgegenwirkenden Federkraft beaufschlagt, kann auf kostengünstige und konstruktiv einfache Art und Weise gewährleistet werden, dass die Lenker auch dann in eine definierte Stellung bewegbar sind, wenn ein Aktuator vorgesehen ist, mittels dessen eine Stellkraft auf einen der Lenker lediglich entweder in Richtung des jeweils anderen Lenkers oder in die dazu entgegengesetzte Richtungen zur Darstellung einer Relativbewegung zwischen den Lenkern betätigbar ist. Die Federkraft dient bei Verwendung eines solchen Aktuators als Rückstellkraft.
Der Kraftspeicher kann eine mechanische Feder, die als Druck- oder als Zugfeder ausgeführt ist, oder eine pneumatische, eine hydraulische oder eine elektromagnetische Speichervorrichtung sein. Im Bereich solcher Speichervorrichtungen ist die im Bereich eines Aktuators aufgebrachte Kraft zumindest teilweise speicherbar und für die Betätigung des oder der Lenker in einer der Wirkrichtung des Aktuators entgegengesetzte Stellrichtung zur Verfügung stellbar.
Ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung die Federeinrichtung des Kraftspeichers jeweils an den fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker angeschultert und als Zug- oder Druckfeder ausgebildet, wird auf kosten- und zugleich bauraumgünstige Weise eine Rückstellkraft auf die Lagereinheiten und damit die Lenker aufgebracht, die entgegen der Stellkraft des Aktuators wirkt.
Wirkt die Stellkraft des Aktuators in der Art, dass bei Betätigung des Aktuators die Lenker aufeinander zu bewegt werden, ist als Federeinrichtung eine Druckfeder zu wählen. Bewirkt eine Betätigung des Aktuators hingegen, dass die Lenker relativ voneinander wegbewegt werden, ist die Federeinrichtung als Zugfeder auszuführen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Federeinrichtung an einer Führungsbahn angeordnet, wobei die Federeinrichtung in Wirkrichtung durch die Führungsbahn geführt ist. Hierbei ist die Führungsbahn mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden. Mit der Führungsbahn sind die Lenker über die fahrzeugseitigen Lagereinheiten bewegbar verbunden sind und entlang der Führungsbahn sind die Lenker mit ihren fahrzeugseitigen Lagereinheiten in einem den lotrechten Abstand zwischen diesen variierenden Umfang verstellbar gelagert. Dadurch ist die Relativbewegung zwischen den Lenker bzw. sind die unabhängig voneinander darstellbaren Bewegungen jedes einzelnen Lenkers mit geringem konstruktivem Aufwand entlang der Führungsbahn geometrisch definiert.
Ist die Federeinrichtung als Druckfeder zwischen den Lenkern oder den Lagereinheiten der Lenker ohne Führung ausgeführt, besteht die Gefahr des Ausknickens, was zur Folge hat, dass die der Stellkraft des Aktuators entgegenwirkende Federkraft nicht mehr im erforderlichen Maße zur Verfügung steht und die gewünschte definierte Stellung des Lenkers oder der Lenker nicht erreicht werden kann. Wird die Feder dagegen durch die Führungsbahn geführt, fungiert die Führungsbahn beispielsweise als innenliegender Dorn und ein solches Ausknicken wird verhindert.
Die Führungsbahn kann bogenförmig oder kreisbahnförmig sein. Die Führungsbahn kann entweder einstückig ausgebildet sein oder auch mehrere einzelne Führungsbahnsegmenten umfassen, wobei die Lenkervorrichtung bei letztgenannter Ausführungsform mit höherem Freiheitsgrad an zur Verfügung stehende Bauräume anpassbar ist und daher eine größere konstruktive Gestaltungsfreiheit bei der Ausführung der Radaufhängung gegeben ist.
Ein weiterer Vorteil einer Führungsbahn und mit dieser über die fahrzeugseitigen Lagereinheiten bewegbar verbundener Lenker ist der in Fahrzeughochrichtung geringe benötigte Bauraum. Der Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung in Verbindung mit einer Führungsbahn ist auch bezüglich einer Fahrzeughorizontalebene vergleichbar mit dem eines aus dem Stand der Technik bekannten starren Dreieckslenkers, mit dem lediglich kleine Lenkwinkel realisierbar sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung ist die Federeinrichtung als Torsionsfeder ausgebildet und zwischen einem mit einem Lenker drehbar verbundenen Bauteil und dem Lenker einer Relativdrehbewegung, die mit einer den lotrechten Abstand zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker variierenden Relativbewegung zwischen den Lenkern korrespondiert, entgegenwirkend angeordnet oder in einem eine solche Relativbewegung unterstützenden Umfang zwischen diesen vorgesehen.
Zur Betätigung des mit einem Lenker drehbar verbundenen Bauteils in eine Drehrichtung kann somit ein kostengünstiger, in eine Richtung wirkender Aktuator verwendet werden und die erforderliche, einer Stellkraft des Aktuator entgegenwirkende Rückstellkraft kann mittels der Torsionsfeder auf das drehbar mit dem Lenker verbundene Bauteil aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung ist die Federeinrichtung als Torsionsfeder ausgebildet und entgegenwirkend zu einer Relativdrehbewegung, die mit einer den lotrechten Abstand zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker variierenden Relativbewegung zwischen den Lenkern korrespondiert, zwischen einem mit einem der Lenker verbundenen Bauteil und einem mit dem anderen Lenker verbundenen Bauteil angeordnet, oder in einem eine solche Relativbewegung unterstützenden Umfang zwischen diesen vorgesehen. Somit kann bauraumgünstig und mit geringem konstruktivem Aufwand eine Federkraft auf die Lenker aufgebracht werden.
Weist der Aktuator wenigstens ein flexibles Übertragungselement auf, über welches jeweils die Stellkraft des Aktuators auf den wenigstens einen Lenker aufbringbar ist, ist der Aktuator auf einfache Art und Weise in für die Anordnung des Aktuators geeigneten sowie ausreichend Bauraum zur Verfügung stellenden Bereichen eines Fahrzeuges anordenbar. Zusätzlich ist die Stellkraft des Aktuators über das flexible Übertragungselement ohne aufwändige konstruktive Maßnahmen über bestehende und nur ein begrenztes Platzangebot zur Verfügung stellende Bauräume einfach auf den oder die Lenker übertragbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung ist die Stellkraft des Aktuators über ein Umlenkelement geführtes flexibles Übertragungselement auf den anderen Lenker übertragbar.
Das Umlenkelement bietet die Möglichkeit, das flexible Übertragungselement, auf das die Stellkraft des Aktuators aufgebracht wird, derart zwischen dem Aktuator und dem Lenker zu führen und umzulenken, dass die vom Aktuator zur Verfügung gestellte Stellkraft bestmöglich zur Betätigung des Lenkers genutzt wird.
Weist der Aktuator eine Exzentereinheit auf, die drehbar an mindestens einem der beiden Lenker angeordnet ist und die mit dem anderen Lenker zusammenwirkt, wobei während einer Drehbewegung der Exzentereinheit gegenüber den Lenkern ein Abstand zwischen Lenkern variiert, ist den Lenkern mit geringem konstruktiven Aufwand eine Stellbewegung aufprägbar.
Über die Exzentereinheit ist beispielsweise jeweils eine Stellkraft eines Aktuators und/oder eines Kraftspeichers in bauraumgünstigem Umfang auf zumindest einen der Lenker übertragbar. Wirkt die Exzentereinheit beispielsweise mit einem Aktuator zusammen, besteht die Möglichkeit, die Lenker direkt mit einer Stellkraft eines Kraftspeichers zu beaufschlagen, die die Lenker jeweils in Richtung des anderen Lenkers betätigt.
Um ein Verstellen der Lenker relativ zueinander mittels der Exzentereinheit auf einfache Art und Weise zu ermöglichen, ist die Exzentereinheit, die als ein an einem der Lenker drehbar angeordneter Nocken ausgeführt sein kann, beispielsweise mittels eines Elektromotors relativ zu diesem Lenker zu drehen, um in Abhängigkeit von der Form des Nockens den lotrechten Abstand zwischen den Lenkern zu variieren. Damit ein Verstellen eines der Lenker relativ zu dem anderen Lenker und relativ zu der Führungsbahn bei gleichzeitig gesperrtem zweiten Lenker möglich ist, ist der zweite Lenker bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung über die Arretiereinrichtung fest mit der Führungsbahn verbunden.
Weist eine Wirkverbindung zwischen dem Aktuator und den Lenkern ein Getriebe auf, kann die Drehrichtung und/oder die Drehzahl einer vom Aktuator bereitgestellten rotatorischen Bewegung zwischen dem Aktuator und dem Lenker der spezifischen konstruktiven Ausführung angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung ist eine Relativbewegung zwischen den Lenkern jeweils über eine Arretiereinrichtung sperrbar. Hierdurch kann zumindest einer der beiden Lenker oder sind beide Lenker in definierten Stellungen bzw. Positionen festgehalten werden. Dadurch ist ohne zusätzliche auf den oder die Lenker wirkende Haltekräfte gewährleistbar, dass der oder die Lenker in einer oder mehreren definierten Positionen arretiert werden können und über den Lenker oder die Lenker Kräfte, die über das Rad und den Radträger auf die Radaufhängung wirken, aufgenommen und in Richtung einer damit wirkverbundenen Fahrzeugkarosserie weitergeleitet werden.
Die Lenker können im Bereich ihrer radträgerseitigen Lagereinheiten jeweils über eine als Drehgelenk, vorzugsweise als Kugelgelenk, ausgeführten Lagereinheit mit dem Radträger in Wirkverbindung bringbar sein.
Mittels des Drehgelenks wird vorteilhafterweise der Lenkwinkel und ein Einfederwinkel gleichermaßen ermöglicht. Ein solches radträgerseitiges Kugelgelenk ist im Mittelpunkt einer bogenförmigen, vorzugsweise im Kreismittelpunkt einer kreisbahnförmigen Führungsbahn angeordnet. Hierdurch ergeben sich bei während des Betriebs des Fahrzeugs auftretenden und auf die Radaufhängung wirkenden Kräften keine Verdrehmomente auf die Lenkervorrichtung und die Lenker, die ein Ausweichen der Lenker bei an einem Rad angreifenden Längskräften zur Folge hätten.
Eine Relativbewegung eines Lenkers in Bezug auf den jeweils anderen Lenker sperrende Wirkverbindung im Bereich der Arretiereinrichtung ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung zwischen einer der fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker und der Führungsbahn bei Vorliegen eines definierten Schwenkwinkels des Radträgers lösbar, während die Wirkverbindung bei Vorliegen einer definierten Stellung eines Lenkers herstellbar ist.
Mittels einer solchen Arretiereinrichtung besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung zunächst in einen definierten Betriebszustand zu überführen und diesen anschließend daran und unabhängig von im Betrieb eines Fahrzeuges auftretenden und den Betriebszustand verändernden Störeinflüssen aufrecht zu erhalten.
Somit kann beispielsweise in Abhängigkeit des Schwenkwinkels des Radträgers eine Wirkverbindung zwischen einer fahrzeugseitigen Lagereinheit eines Lenkers oder zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten beider Lenker und der Führungsbahn gelöst oder hergestellt werden. Durch diese Arretiereinrichtung ist gewährleistet, dass eine Relativbewegung eines aufgrund des Schwenkwinkels des Radträgers zu verstellenden Lenkers relativ zu dem anderen Lenker ermöglicht wird, während der jeweils andere Lenker aufgrund einer sperrenden Wirkverbindung zwischen seiner fahrzeugseitigen Lagereinheit und der Führungsbahn in seiner aktuellen Position gehalten wird.
Erfolgt nun im weiteren Verlauf wiederum ein Radeinschlag in die entgegengesetzte Lenkrichtung, kann in Abhängigkeit des Schwenkwinkels des Radträgers die sperrende Wirkverbindung zwischen dem einen Lenker und der Führungsbahn gelöst werden, um eine Relativbewegung dieses Lenkers in Schwenkrichtung des Rades bzw. des Radträgers in Richtung des zuvor verschwenkten Lenkers zu ermöglichen.
Weiterhin ist es möglich, die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung mit einer Anschlageinrichtung auszuführen, über die eine Bewegung der Lenker zum Variieren des Abstandes zwischen den Lenkern begrenzbar ist, ist auf einfache Art und Weise eine definierte Stellung eines der Lenker oder beider Lenker zueinander und an einer Führungsbahn festlegbar.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:
1a eine dreidimensionale Teilansicht einer lenkbaren Fahrzeugachse mit einer eine obere herkömmlich ausgeführte Lenkervorrichtung und eine untere erfindungsgemäß ausgeführte Lenkervorrichtung aufweisenden Radaufhängung;
1b die Radaufhängung gemäß 1a in einer stark schematisierten Darstellung;
2a die untere Lenkervorrichtung der Radaufhängung gemäß 1a sowie einen damit zusammenwirkenden Radträger und ein damit wiederum wirkverbundenes Rad sowohl in einem mit einer Geradeausstellung des Rades korrespondierenden Betriebszustand als auch in einem dazu verschwenkten Betriebszustand des Rades;
2b eine 2a entsprechende Darstellung der unteren Lenkervorrichtung, des Radträgers und des Rades der lenkbaren Fahrzeugachse gemäß 1a in einem mit der Geradeausstellung des Rades korrespondierenden Betriebszustand und in einem weiteren Betriebszustand, zu dem das Rad im Wesentlichen um 90 Grad gegenüber seiner Geradeausstellung verschwenkt ist;
3a eine weitere Ausführungsform der unteren Lenkervorrichtung in einer 2a entsprechenden Darstellung, wobei das Rad einen mit der Geradeausstellung korrespondierenden Betriebszustand aufweist und die Lenkervorrichtung mit einer Exzentereinheit ausgebildet ist;
3b die Radaufhängung gemäß 3a in einem Betriebszustand, zu dem das Rad gegenüber seiner Geradeausstellung um etwa 90 Grad verschwenkt ist;
4a eine weitere Ausführungsform der Radaufhängung in einer Ansicht gemäß 3a, wobei eine zum Verstellen eines Lenkers der unteren Lenkervorrichtung von einem Aktuator zur Verfügung stellbare Stellkraft über ein flexibles Übertragungselement auf einen der Lenker aufprägbar ist;
4b die Radaufhängung gemäß 4a in einem Betriebszustand, zu dem das Rad gegenüber seiner Geradeausstellung um etwa 90 Grad verschwenkt ist;
5 eine Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform der unteren Lenkervorrichtung, deren Lenker mit dem Radträger über ein gemeinsames Drehgelenk in Wirkverbindung stehen;
6a eine vergrößerte Darstellung eines das Drehgelenk umfassenden und in 5 näher gekennzeichneten Bereiches VII; und
6b eine 6a entsprechende Darstellung des Bereiches VII in einem Betriebszustand der Lenkervorrichtung gemäß 5, zu dem ein lotrechter Abstand zwischen karosserieseitigen Lagereinheiten der Lenker kleiner ist als in dem in 6a dargestellten Betriebszustand der Lenkervorrichtung.
1a zeigt eine dreidimensionale Teilansicht einer lenkbaren Fahrzeugachse 1 mit einer auf einer Fahrzeugseite angeordneten Radaufhängung 2 aus einer ersten Ansicht. Zusätzlich ist die Radaufhängung 2 in 1b in schematisiertem Umfang in einer zweiten Ansicht dargestellt. Die Radaufhängung 2 umfasst eine obere Lenkervorrichtung 3, die als starrer Dreieckslenker ausgebildet ist. Die obere Lenkervorrichtung 3 ist im Verbindungsbereich 4 von zwei Lenkern 5, 6 über ein vorliegend als Kugellager ausgeführtes Verbindungsgelenk 7 und einen weiteren Lenker 8 mit einem Radträger 9 verbunden, um im Betrieb eines mit der Fahrzeugachse 1 ausgeführten Fahrzeuges im Bereich eines mit dem Radträger 9 verbundenen Rades 9A angreifende Radkräfte, wie Quer- und Längskräfte, über die obere Lenkervorrichtung 3 im Bereich einer Fahrzeugkarosserie 10 abstützen zu können. Hierfür ist die obere Lenkervorrichtung 3 im Bereich von karosserieseitigen Lagereinheiten 11 in definiertem Umfang bewegbar mit der Fahrzeugkarosserie wirkverbunden, um ein Ein- und Ausfedern des Rades und des damit verbundenen Radträgers 9 in an sich bekannter Art und Weise zu ermöglichen. Bewegungen des Radträgers 9 gegenüber der Fahrzeugkarosserie 10 werden zur Darstellung eines gewünscht hohen Fahrkomforts über eine Feder-Dämpfer-Einheit 112 in an sich bekannter Art und Weise abgefedert und gedämpft.
Zusätzlich umfasst die Radaufhängung 2 eine untere Lenkervorrichtung 12 mit einem ersten Lenker 13 und einem zweiten Lenker 14, die in dem in 1a und 1b dargestellten Umfang über Lagereinheiten 15, 16, 17 sowohl mit der Fahrzeugkarosserie 10 als auch mit dem Radträger 9 in Wirkverbindung stehen und sich in Einbaulage zwischen dem Radträger 9 und der Fahrzeugkarosserie 10 wenigstens annähernd in Fahrzeugquerrichtung y erstrecken.
Die zwei Lenker 13, 14 der unteren Lenkervorrichtung 12 sind vorliegend relativ zueinander bewegbar. Dabei ist der erste Lenker 13 aus der in 1a und 1b dargestellten und mit der ebenfalls in 1a und 1b dargestellten Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des zweiten Lenkers 14 in einem einen Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 in eine erste Lenkrichtung R erhöhenden Umfang und zumindest der zweite Lenker 14 aus seiner ebenfalls in 1a bzw. in 1b dargestellten und mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des ersten Lenkers 13 in einem den Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 in eine zu der ersten Lenkrichtung R entgegengesetzten zweiten Lenkrichtung L erhöhenden Umfang bewegbar ausgeführt. Dabei ist der Radträger 9 in seiner Geradeausstellung parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet.
Hierfür ist eine wenigstens annähernd bogenförmig ausgeführte und mit der Fahrzeugkarosserie 10 verbundene Führungsbahn 18 vorgesehen, mit der die Lenker 13, 14 über die fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 bewegbar verbunden sind und entlang der die Lenker 13, 14 mit ihren fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 in einem einen lotrechten Abstand LA zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 variierenden Umfang verstellbar gelagert sind.
Die fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 sind beispielsweise als Gleitlager oder auch als Wälzlager ausführbar, wobei die fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 die vorzugsweise rohrförmig ausgebildete Führungsbahn 18 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles vollumfänglich umfassen oder die Führungsbahn lediglich über einen solchen Umfangswinkel hinweg umgreifen, dass ein selbsttätiges Lösen der Lenker 13, 14 im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 von der Führungsbahn 18 durch einen Formschluss zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 und der Führungsbahn 18 sicher vermieden ist.
Der lotrechte Abstand LA zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der beiden Lenker 13, 14 der unteren Lenkervorrichtung 12 ist im vorbeschriebenen Umfang jeweils durch eine Relativbewegung zwischen den Lenkern 13, 14 entsprechend veränderbar. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der zweite Lenker 14 oder der erste Lenker 13 zum Einstellen einer definierten Stützbreite zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 während einer den Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 erhöhenden Verstellung des ersten Lenkers 13 oder des zweiten Lenkers 14 jeweils in Richtung der mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellung führbar ist. Die Lenker 13, 14 der unteren Lenkervorrichtung 12 stehen im Bereich ihrer radträgerseitigen Lagereinheit 17 über eine als Drehgelenk, vorzugsweise als Kugelgelenk, ausgeführte Lagereinheit mit dem Radträger 9 in Wirkverbindung. Die radträgerseitige Lagereinheit 17 ist vorliegend bei der in 1a und 1b dargestellten Ausführungsform der Radaufhängung 2 als gemeinsames Drehgelenk mit einem Freiheitsgrad für die beiden Lenker 13, 14 ausgeführt. Hiervon abweichend besteht in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles wiederum die Möglichkeit, dass die Lenker 13, 14 jeweils über ein separates Drehgelenk mit dem Radträger 9 verbunden sind, um in gleichem Umfang wie über das gemeinsame Drehgelenk Reifenquer- und Reifenlängskräfte über die Lenker 13, 14 im Bereich der Fahrzeugkarosserie 10 abstützen zu können.
Im Bereich der radträgerseitigen Lagereinheit 17 bzw. des Drehgelenkes ist der Radträger 9 mittels eines nicht näher dargestellten Kugelkopfes mit den beiden Lenkern 13, 14 verbunden, um den Lenkwinkel und einen Einfederwinkel des Rades realisieren zu können. Des Weiteren ist die radträgerseitige Lagereinheit 17 vorzugsweise im Kreismittelpunkt der Kurvenbahn bzw. der Führungsbahn 18 angeordnet, wodurch auf die Lenker 13, 14 der unteren Lenkervorrichtung 12 wirkende Verdrehmomente im Betrieb eines mit der Radaufhängung 2 ausgeführten Fahrzeuges auf einfache Art und Weise vermieden werden. Dies ist von Vorteil, da derartige auf die Lenker 13, 14 einwirkende Verdrehmomente ansonsten ein unerwünschtes Ausweichen der Lenker 13, 14 bei anliegenden Reifenlängskräften verursachen und ein Fahrverhalten eines mit der Radaufhängung 2 ausgeführten Fahrzeuges beeinträchtigen.
Dem Rad 9A und dem damit wirkverbundenen Radträger 9 wird mittels eines Aktuators 19, der beispielsweise als Drehaktuator ausgeführt und im Bereich eines weiteren radführenden Bauteiles, z. B. im Bereich des Feder-Dämpfer-Systems 112, angebunden sowie zwischen der oberen Lenkervorrichtung 3 und dem Radträger 9 positioniert ist, die Lenkbewegung aufgeprägt.
Aufgrund der verschiebbaren Ausführung der Lenker 13, 14 ist eine Länge der Führungsbahn 18 nur so lang wie die Abstützbasis der karosserieseitigen Lagereinheiten 15, 16 in ihren mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 und somit des damit wirkverbundenen Rades 9A vorzusehen, womit die Radaufhängung 2 eine bauraumgünstige Lösung darstellt.
Zusätzlich ist die Radaufhängung 2 in dem in 1b schematisiert dargestellten Umfang im Bereich der Führungsbahn 18 mit einer Anschlageinrichtung 20 ausgebildet, über die eine Bewegung der Lenker 13, 14 zum Variieren des lotrechten Abstandes LA zwischen den Lenkern 13, 14 bzw. deren fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 und damit auch ein Verschiebeweg der Lenker 13, 14 entlang der Führungsbahn 18 begrenzt ist. Dabei ist über die Anschlageinrichtung 20 jeweils eine Bewegung der Lenker 13, 14 über die mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen der Lenker 13, 14 hinaus begrenzt. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass über die Anschlageinrichtung 20 eine Bewegung der Lenker 13, 14 über die eine Verstellung eines Lenkers 13 oder 14 aus der mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des jeweils anderen Lenkers 14 oder 13 in einem einen Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 in die erste oder zweite Lenkrichtung erhöhenden Umfang limitiert ist.
Das bedeutet, dass die Lenker 13, 14 von der Anschlageinrichtung 20 in den in 1b dargestellten Stellungen gehalten sind und von der Anschlageinrichtung 20 lediglich individuelle Bewegungen der Lenker 13, 14 ausgehend von den in 1b dargestellten und mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 bzw. des damit wirkverbundenen Rades 9A in Richtung des jeweils anderen Lenkers 14 oder 13 möglich ist.
In den mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen der Lenker 13, 14 sind jeweils Lenkwinkel des Radträgers 9 bzw. des damit verbundenen Rades 9A in die Lenkrichtung L oder die Lenkrichtung R vorzugsweise bis zu Lenkwinkeln von etwa 50 Grad ausgehend von der Geradeausstellung möglich, ohne dass die Lenker 13 oder 14 hierfür in einem den lotrechten Abstand LA zwischen den Lenkern 13, 14 bzw. zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 verringernden Umfang jeweils aus ihren mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen zu verfahren sind.
Um jeweils größere Lenkwinkel, d. h. vorzugsweise größer als 50 Grad und bis zu 90 Grad oder auch darüber hinaus ausgehend von der Geradeausstellung des Radträgers 9 ermöglichen zu können, sind die Lenker 13, 14 jeweils aus der in 1b dargestellten Position in Richtung des jeweils anderen Lenkers 14 oder 13 verschiebbar ausgeführt. So nimmt beispielsweise der Lenker 14 bei vollem Lenkeinschlag des Rades 9A die unter dem Bezugszeichen 14A dargestellte Schwenkstellung ein, bei der der lotrechte Abstand zwischen der fahrzeugseitigen Lagereinheit 16 des Lenkers 14 und der fahrzeugseitigen Lagereinheit 15 des Lenkers 13, der sich dann nach wie vor in seiner mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierenden Stellung befindet, gegenüber dem lotrechten Abstand LA zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 reduziert ist.
Zusätzlich umfasst die untere Lenkervorrichtung 12 eine Arretiereinrichtung 21, über die jeweils eine Relativbewegung zwischen den Lenkern 13, 14 entlang der Führungsbahn 18 sperrbar ist. Dabei ist eine eine Relativbewegung eines Lenkers 13 oder 14 in Bezug auf den jeweils anderen Lenker 14 oder 13 sperrende Wirkverbindung im Bereich der Arretiereinrichtung 21 zwischen einer der fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 und der Führungsbahn 18 bei Vorliegen eines definierten Schwenkwinkels des Radträgers 9 bzw. des damit verbundenen Rades 9A lösbar, während die Wirkverbindung bei Vorliegen einer definierten Stellung der Lenker 13, 14 jeweils herstellbar ist. Damit ist wiederum auf konstruktiv einfache Weise gewährleistet, dass die Lenker 13, 14 jeweils in gewünschten Endstellungen haltbar und für ein gewünschtes Fahrverhalten erforderliche Stützbreiten bzw. lotrechte Abstände zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 aufrecht erhalten werden können, selbst wenn an den Lenkern 13, 14 im Betrieb eines Fahrzeuges die Lenker 13, 14 Stellkräfte angreifen, die die Lenker 13, 14 in nicht arretiertem Zustand aufeinander zubewegen würden.
Dabei besteht wiederum in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles die Möglichkeit, dass die Wirkverbindung zwischen einer fahrzeugseitigen Lagereinheit 15, 16 der Lenker 13, 14 und der Führungsbahn 18 im Bereich der Arretiereinrichtung 21 eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung darstellt. Alternativ hierzu oder zusätzlich dazu sind im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 derart hohe Reibkräfte im Anlagebereich der Lenker 13, 14 an der Führungsbahn 18 darstellbar, die eine sogenannte Selbsthemmung zur Verfügung stellen und ein selbstständiges Verschwenken der Lenker 13, 14 um die radträgerseitige Lagereinheit 17 herum und entlang der Führungsbahn 18 ohne aktive Betätigung der Lenker 13, 14 verhindern.
Wiederum zusätzlich dazu oder alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass eine Ausführungsform der Radaufhängung 2 mit einer Arretiereinrichtung 21 ausgebildet ist, die ein verstellbares Sperrelement umfasst, das eine formschlüssige Verbindung zwischen den Lenkern 13, 14 und der Führungsbahn 18 herstellt, um eine selbstständige Verstellung der Lenker 13, 14 in Richtung des jeweils anderen Lenkers 14 bzw. 13 sicher zu verhindern.
Die verschiedenen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Radaufhängung 2 sehen jeweils unterschiedliche Lösungen vor, wie eine Lenkbewegung des Radträgers 9 sowie des damit verbundenen Rades 9A und jeweils eine damit in Verbindung stehende Schwenkbewegung der Lenker 13, 14 realisierbar ist. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles wird jeweils einer der Lenker 13 oder 14 in Bezug auf den jeweils anderen Lenker 14 oder 13 in einem den lotrechten Abstand LA zwischen den Lenkern 13, 14 bzw. zwischen deren fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 variierenden Umfang mittels eines Aktuators und mittels eines Kraftspeichers verstellt, während der jeweils andere Lenker in einem den lotrechten Abstand zwischen den Lenkern 13, 14 variierenden Umfang mittels eines Aktuators und eines Kraftspeichers verstellbar ausgeführt ist.
2a zeigt eine schematisierte Draufsicht auf die Radaufhängung 2 gemäß 1a bzw. 1b, wobei 2a und 2b jeweils lediglich die untere Lenkervorrichtung 12 und den Radträger 9 sowie das Rad 9A als Einheit in schematisierter Form darstellen. In 2a ist die aus dem Radträger 9 und dem Rad 9A bestehende Einheit in Lenkrichtung R gegenüber der Geradeausstellung des Rades 9A lediglich um einen Lenkwinkel eingeschlagen, zu dem eine Schwenkbewegung des Lenkers 13 in Richtung des Lenkers 14 eben noch nicht erforderlich ist. Im Unterschied dazu zeigt 2b einen Lenkwinkeleinschlag des Rades 9A in Lenkrichtung R ausgehend von der Geradeausstellung des Rades 9A um einen Lenkwinkel von etwa 90 Grad, zu dessen Darstellung der Lenker 14 in einem den lotrechten Abstand LA zwischen den radseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 reduzierenden Umfang aus seiner mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierenden Stellung in Richtung des Lenkers 13 verstellt ist. Zur Darstellung dieser Stellbewegung des Lenkers 14 in Richtung des sich nach wie vor in seiner mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierenden Schwenkstellung befindenden Lenkers 13 wird die Wirkverbindung im Bereich der Arretiereinrichtung 21 zwischen der fahrzeugseitigen Lagereinheit 16 und der Führungsbahn 18 gelöst und anschließend der Lenker 14 in Richtung des Lenkers 13 entlang der Führungsbahn 18 um das radträgerseitige Drehgelenk bzw. um die radträgerseitige Lagereinheit 17 verschwenkt.
Wie zuvor bereits beschrieben, ist ein solches Ausweichen des Lenkers 14 mittels eines aktiven Stellers bzw. eines Aktuators umsetzbar. In 2a und 2b ist die aus dem Radträger 9 und dem Rad 9A bestehende Einheit jeweils unter dem Bezugszeichen 99A in seiner Geradeausstellung gezeigt, während eine jeweils hierzu verschwenkte Position der Einheit jeweils unter dem Bezugszeichen 99B näher gezeigt ist.
Wird das Rad 9A wiederum in seine Geradeausstellung zurück verschwenkt, wird auch der Lenker 14 wieder ausgehend von der in 2b dargestellten Schwenkstellung in seine mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierende Schwenkstellung, die vorliegend beispielsweise in 2a gezeigt ist, zurückgeschoben, wobei dies über einen sogenannten Kraftspeicher realisiert wird, der beispielsweise als eine eine Zug- oder Druckfeder aufweisende Federeinrichtung ausgeführt sein kann. Dabei besteht beispielsweise die Möglichkeit, eine Schenkelfeder zwischen den Lenkern 13, 14 oder eine Druckfeder zwischen den Lenkern 13, 14 vorzusehen, wobei die Druckfeder in später beschriebenem Umfang vorteilhafterweise im Bereich der Führungsbahn 18 angeordnet sein kann.
Die weiteren in 3a bis 6b dargestellten Ausführungsbeispiele der Radaufhängung 2 unterscheiden sich jeweils lediglich in Teilbereichen von der in 1a bis 2b dargestellten ersten Ausführungsform der Radaufhängung 2, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung zu 3a bis 6b jeweils lediglich auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen der Radaufhängung 2 bzw. der unteren Lenkervorrichtung eingegangen wird und bezüglich der weiteren Funktionsweise der Radaufhängung 2 bzw. der unteren Lenkervorrichtung 12 gemäß 3a bis 6b jeweils auf die vorstehende Beschreibung zu 1a bis 2b verwiesen wird.
3a zeigt eine weitere Ausführungsform der Radaufhängung 2 in einer 2a entsprechenden Darstellung und das Rad 9A befindet sich in seiner Geradeausstellung. Zusätzlich sind auch die Lenker 13, 14 der unteren Lenkervorrichtung 12 in den mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierenden Stellungen angeordnet. Eine Schwenkbewegung zwischen den Lenkern 13, 14 wird vorliegend über einen Aktuator 22 sowie einen eine Federeinrichtung 23A umfassenden Kraftspeicher 23 in Abhängigkeit eines Lenkwinkels des Rades 9A umgesetzt, um Lenkwinkeleinschläge des Rades 9A in die Lenkrichtungen L und R wenigstens zwischen 0 und 90 Grad in vorbeschriebenem Umfang umsetzen zu können. Der Aktuator 22 weist eine Exzentereinheit 24 auf, die vorliegend über ein Rotationslager 25 drehbar auf dem Lenker 14 gelagert ist. Über einen Drehaktor des Aktuators 22 wird die vorliegend als Verstellnocke ausgeführte Exzentereinheit 24 um den Drehpunkt des Rotationslagers 25 gegenüber dem Lenker 14 verdreht. In einem Bereich 26 liegt die Verstellnocke 24 am Lenker 13 an, womit jeweils in Abhängigkeit der Drehstellung der Verstellnocke 24 eine Stellbewegung des Lenkers 13 in Richtung des Lenkers 14 oder des Lenkers 14 in Richtung des Lenkers 13 sowie voneinander weg darstellbar ist. Die Federeinrichtung des Kraftspeichers 23 ist vorliegend als Zugfeder ausgebildet, die an der Führungsbahn 18 angeordnet ist.
Die Federeinrichtung 23A des Kraftspeichers 23 beaufschlagt die Lenker 13, 14 jeweils mit einer der über die Verstellnocke 24 des Aktuators 22 aufgebrachten Stellkraft entgegenwirkenden Federkraft. Hierfür ist die Federeinrichtung 23A des Kraftspeichers 23 jeweils an den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 angeschultert und als Zugfeder ausgebildet.
Um die in 3b dargestellte Schwenkstellung des Rades 9A realisieren zu können, wird die Verstellnocke 24 aus der in 3a dargestellten Drehstellung in die in 3b gezeigte Drehstellung durch den Drehaktor des Aktuators 23 verdreht. Damit der Lenker 14 in der in 3a dargestellten und mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierenden Schwenkstellung bleibt und der Lenker 13 auf seiner ebenfalls in 3a dargestellten und mit der Geradeausstellung korrespondierenden Schwenkstellung in die in 3b gezeigte Schwenkstellung in Richtung des Lenkers 14 durch den Kraftspeicher 23 verstellbar ist, wird die Arretiereinrichtung 21 im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheit 15 des Lenkers 13 aktiviert, womit der Lenker 13 entlang der Führungsbahn 18 um das radträgerseitige Drehgelenk 17 in die in 3b gezeigte Schwenkstellung überführbar ist. Gleichzeitig wird die Arretiereinrichtung 21 im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheit 16 des Lenkers 14 in aktiviertem Betriebszustand belassen, womit eine Verstellung des Lenkers 14 verhindert ist.
Wird das Rad 9A wiederum aus der in 3b dargestellten und vorzugsweise um 90 Grad aus der Geradeausstellung heraus verschwenkten Lenkposition zurück in Richtung der Geradeausstellung gedreht, wird die Verstellnocke 24 wiederum durch den Drehaktor des Aktuators 22 aus der in 3b gezeigten Drehstellung in Richtung der in 3a dargestellten Drehstellung zurückgedreht und der Lenker 13 von der Verstellnocke 24 von dem Lenker 14 weg verschwenkt, bis der Lenker 13 seine mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierende Schwenkstellung erreicht. In diesem Betriebszustand des Lenkers 13 wird wiederum die Arretiereinrichtung 23 im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinehit 15 aktiviert, womit eine Verstellung des Lenkers 13 gesperrt ist.
Durch die Anordnung der Federeinrichtung 23 an der Führungsbahn 18 und durch die führungsbahnseitige Führung der Federeinrichtung 23 wird auf einfache Art und Weise ein Ausknicken der Federeinrichtung 23 vermieden, da die Federeinrichtung 23 durch die als innenliegender Dorn wirkende Führungsbahn 18 in Wirkrichtung der Federeinrichtung 23 gestützt wird. Hiervon abweichend besteht auch die Möglichkeit, ein Abknicken der Federeinrichtung 23 durch Verwendung einer die Federeinrichtung 23 umschließenden Hülse auf konstruktiv einfache Art und Weise zu vermeiden.
Des Weiteren wird im Bereich des Kraftspeichers 23 eine den Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 bzw. des damit verbundenen Rades vergrößernde Stellbewegung der Lenker 13, 14 in eine der Stellkraft des Aktuators 22 entgegenwirkende Betätigungskraft umgewandelt und als potentielle Energie im Bereich der Federeinrichtung 23 gespeichert.
Eine weitere Ausführungsform der Radaufhängung 2 zeigen 4a und 4b, bei welchen den Lenkern 13, 14 jeweils eine Stellbewegung durch einen Aktuator 22 aufgeprägt wird, der vorliegend mit dem Lenker 14 verbunden ist und über ein flexibles Übertragungselement 28 und ein im Bereich des radträgerseitigen Drehgelenks 17 angeordnetes Umlenkelement 29, das vorliegend einstückig mit dem Drehgelenk 17 ausgeführt ist, an dem Lenker 13 angekoppelt ist. Über den pneumatisch, hydraulisch, mechanisch, elektrisch und/oder magnetisch betätigbaren Aktuator 22 und das flexible Übertragungselement 28, über das zwischen den Lenkern 13, 14 eine die Lenker 13, 14 jeweils aufeinander zubewegende Zugkraft erzeugbar ist, ist der jeweils aus dem Schwenkwinkelbereich des Rads 9A herauszuführende Lenker 13 oder 14 in Richtung des Lenkers 14 oder 13 verstellbar, während der jeweils andere Lenker 13 oder 14 über die Arretiereinrichtung 21 in der mit der Geradeausstellung des Rads 9A korrespondierenden Stellung gehalten wird.
Wird das Rad 9A wiederum aus der in 4b um etwa 90 Grad verschwenkten Lenkposition in Richtung der in 4a gezeigten Geradeausstellung zurückgelenkt, wird der Lenker 13 von dem im Bereich der Führungsbahn 18 angeordneten und die Federeinrichtung 23A aufweisenden Kraftspeicher 23 in die in 4a gezeigte Stellung zurück verschwenkt und in seiner mit der Geradeausstellung des Rads 9A korrespondierenden Stellung durch die Arretiereinrichtung 21 fest mit der Führungsbahn 18 verbunden und in dieser Stellung arretiert, wobei während der Rückstellbewegung des Lenkers 13 oder 14 jeweils die zwischen den Lenkern 13, 14 im Bereich des Aktuators 22 zuvor aufgebrachte Zugkraft abzubauen ist, um die Rückstellbewegung zu ermöglichen.
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, den Aktuator 22 als Winde auszuführen, über die das flexible Übertragungselement 28 und/oder das weitere flexible Übertragungselement in vorbeschriebenem Umfang zur Erzeugung der Zugkraft entsprechend aufgerollt werden bzw. wird und während der Rückstellbewegung der Lenker 13, 14 entsprechend abrollbar sind bzw. ist.
5 zeigt die beiden Lenker 13, 14 der unteren Lenkervorrichtung 12 in Alleinstellung, wobei die Lenker 13, 14 sich jeweils in ihren mit der Geradeausstellung des Rades 9A bzw. des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen befinden. Die fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 sind vorliegend wiederum als Gleitlager ausgebildet, wobei Nabenbereiche 40, 41 der Lagereinheiten 15, 16 einstückig mit den Lenkern 13, 14 ausgebildet sind. In den Nabenbereichen 40, 41 sind jeweils mit definierter Bauteilelastizität ausgeführte Hülsenelemente 42, 43 eingesetzt, die vorliegend aus gummielastischem Material bestehen. Wiederum radial innerhalb der Hülsenelemente 42 und 43 sind Gleitlagerbuchsen 44, 45 vorgesehen, die gemeinsam mit den Hülsenelementen 42, 43 und den Nabenbereichen 40, 41 auf die rohrförmig ausgebildete Führungsbahn 18 während der Montage der Radaufhängung aufgeschoben werden. Sowohl die Gleitlagerbuchsen 44, 45 als auch die Nabenbereiche 40, 41 sind mit erheblich geringerer Bauteilelastizität ausgeführt als die dazwischen angeordneten Hülsenelemente 42, 43. Die entsprechend ausgelegte Bauteilelastizität der Hülsenelemente 42 und 43 bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, Fertigungstoleranzen auszugleichen und im Betrieb eines mit der Radaufhängung 2 ausgeführten Fahrzeuges auftretende und aus Radbewegungen resultierende Verschränkungen der Lenker 13, 14 in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie 10 in definiertem Umfang zuzulassen, um einerseits unzulässig hohe Belastungen der Lenker 13, 14 zu vermeiden und andererseits ein gewünschtes Fahrverhalten eines Fahrzeuges darstellen zu können.
Die radträgerseitige Lagereinheit 17 umfasst bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der unteren Lenkervorrichtung 12 ein als Kugelgelenk ausgebildetes Drehgelenk, das in dem zu 6a und 6b näher beschriebenen Umfang konstruktiv ausgeführt ist.
Ein in 5 näher gekennzeichneter Bereich VII ist in 6a und 6b in vergrößerter Darstellung gezeigt, wobei die Lenker 13, 14 in 6a jeweils in ihren mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen angeordnet sind. Im Unterschied hierzu ist der Lenker 13 in der in 6b dargestellten Position wiederum in einem den Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 bzw. des damit verbundenen Rades 9A vergrößernden Umfang in Richtung des Lenkers 14 verstellt, der nach wie vor in seiner mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellung vorliegt.
Vorliegend ist der Lenker 14 im Bereich der radträgerseitigen Lagereinheit 17 in seinem der radträgerseitigen Lagereinheit 17 zugewandten Endbereich 47 mit einer Kugelpfanne ausgebildet, in die ein Kugelelement 48 der radträgerseitigen Lagereinheit 17 eingreift, wobei eine Relativbewegung zwischen einem Mittelpunkt des Kugelelementes 48 und dem Endbereich 47 des Lenkers 14 in Fahrzeughochrichtung z aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der Lagereinheit 17 gesperrt ist. Mit dem Kugelelement 48 ist ein Bolzenelement 49 drehfest verbunden und gemeinsam mit dem Kugelelement 48 in Bezug auf den Endbereich 47 und damit die beiden Lenker 13, 14 verschwenkbar ausgeführt. Eine Drehbewegung des Kugelelementes 48 um die Schwenkachse 46 der Lenker 13, 14 in Bezug auf den Endbereich 47 des Lenkers 14 ist wiederum über eine formschlüssige Verbindung zwischen fest mit dem Kugelelement 48 verbundenen Drehzapfen und der Kugelpfanne des Endbereiches 47 nicht möglich. Das bedeutet, dass bei einer Schwenkbewegung des Lenkers 14 um die Schwenkachse 46 das Kugelelement 48 und das damit verbundenen Bolzenelement 49 in einem mit der Schwenkbewegung des Lenkers 14 korrespondierenden Umfang verdreht werden. Ein Endbereich 50 des Lenkers 13 ist vorliegend koaxial zur Schwenkachse 46 und in Fahrzeughochrichtung z in Einbaulage der Radaufhängung 2 in einem Fahrzeug oberhalb des Endbereiches 47 des Lenkers 14 angeordnet und mit einer Lasche 51 ausgebildet, in die ein mit einer das Bolzenelement 49 umfassenden Verstellhülse 52 fest verbundener Hebel 53 eingreift. Die Verstellhülse 52 ist koaxial zum Bolzenelement 49 angeordnet und relativ gegenüber dem Bolzenelement 49 um dieses herum drehbar ausgeführt.
Sowohl der Lenker 13 als auch der Lenker 14 sind vorliegend in nicht näher dargestellter Art und Weise mit dem Radträger 9 entsprechend gekoppelt, um im Betrieb eines Fahrzeuges auftretende Radkräfte im erforderlichen Umfang vom Radträger 9 auf die Lenker 13, 14 und von dort wiederum über die Führungsbahn 18 in die Fahrzeugkarosserie 10 einleiten zu können. Zusätzlich sind dem Lenker 13 über die Verstellhülse 52, den Hebel 53 und die Lasche 51 sowie dem Lenker 14 über das Bolzenelement 49, das Kugelelement 48 und dessen Schwenkbolzen ausgehend von einem Aktuator oder einem Kraftspeicher jeweils Stellbewegungen aufprägbar, um die Lenker 13, 14 jeweils in einem den Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 vergrößernden Umfang aus ihren mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen in Richtung der den Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 jeweils freigebende Stellungen und über einen Aktuator oder einen Kraftspeicher in diese zurück im vorbeschriebenen Umfang überführen zu können.
Bezugszeichenliste

1: lenkbare Fahrzeugachse
2: Radaufhängung
3: obere Lenkervorrichtung
4: Verbindungsbereich
5, 6: Lenker
7: Verbindungsgelenk
8: weiterer Lenker
9: Radträger
9A: Rad
10: Fahrzeugkarosserie
11: fahrzeugseitige Lagereinheit
12: untere Lenkervorrichtung
13: erster Lenker
14: zweiter Lenker
15: fahrzeugseitige Lagereinheit des ersten Lenkers
16: fahrzeugseitige Lagereinheit des zweiten Lenkers
17: radträgerseitige Lagereinheit
18: Führungsbahn
19: Aktuator
20: Anschlageinrichtung
21: Arretiereinrichtung
22: Aktuator
23: Kraftspeicher
23A: Federeinrichtung
24: Exzentereinheit, Verstellnocke
25: Rotationslager
26: Bereich der Exzentereinheit
28: flexibles Übertragungselement
29: Umlenkelement
40: Nabenbereich
41: Nabenbereich
42: Hülsenelement
43: Hülsenelement
44: Gleitlagerbuchse
45: Gleitlagerbuchse
46: Schwenkachse des Radträgers
47: Endbereich des zweiten Lenkers
48: Kugelelement
49: Bolzenelement
50: Endbereich des ersten Lenkers
51: Lasche
52: Verstellhülse
53: Hebel
99A: Einheit Radträger-Rad in Geradeausstellung
99B: Einheit Radträger-Rad in verschwenkter Stellung
112: Feder-Dämpfer-System
L: Lenkrichtung
LA: lotrechter Abstand
R: Lenkrichtung
x: Fahrzeuglängsrichtung
y: Fahrzeugquerrichtung
z: Fahrzeughochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012203382 A1 [0004]

Claims

Lenkervorrichtung (12) für eine einer lenkbaren Achse (1) zugeordneten Radaufhängung (2) eines Fahrzeugs mit einem ersten Lenker (13) und zumindest einem zweiten Lenker (14), die über Lagereinheiten (15, 16, 17) sowohl mit einem Radträger (6) als auch mit einer Fahrzeugkarosserie (7) in Wirkverbindung bringbar sind und sich in Einbaulage zwischen einem Radträger (6) und der Fahrzeugkarosserie (10) des Fahrzeugs wenigstens annähernd in Fahrzeugquerrichtung (y) erstrecken, wobei die mindestens zwei Lenker (13, 14) relativ zueinander bewegbar sind, zumindest der erste Lenker (13) aus einer mit einer Geradeausstellung des Radträgers (9) korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des zweiten Lenkers (14) in einem einen Schwenkwinkelbereich des Radträgers (9) in eine erste Lenkrichtung erhöhenden Umfang und zumindest der zweite Lenker (14) aus einer mit der Geradeausstellung des Radträgers (9) korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des ersten Lenkers (13) in einem den Schwenkwinkelbereich des Radträgers (9) in eine zu der ersten Lenkrichtung entgegengesetzten zweiten Lenkrichtung erhöhenden Umfang bewegbar ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass fahrzeugseitige Lagereinheiten (15, 16) der Lenker (13, 14) jeweils aus ihren mit der Geradeausstellung des Radträgers (9) korrespondierenden Stellungen heraus in Richtung der jeweils anderen Lagereinheit (16, 15) eines Lenkers (14, 13) mittels eines Aktuators (22) oder eines Kraftspeichers (23) und jeweils über einen Kraftspeicher (23) oder einen Aktuator (22) in die dazu entgegengesetzte Richtungen zur Darstellung einer Relativbewegung zwischen den Lenkern (13, 14) betätigbar sind.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (23) eine Federeinrichtung (23A) umfasst, welche die Lenker (13, 14) jeweils mit einer der Stellkraft des Aktuators (22) entgegenwirkenden Federkraft beaufschlagt.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (23A) des Kraftspeichers (23) jeweils an den fahrzeugseitigen Lagereinheiten (15, 16) der Lenker (13, 14) angeschultert ist und als Zug- oder Druckfeder ausgebildet ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (23A) an einer Führungsbahn (8) angeordnet und durch diese geführt ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung als Torsionsfeder ausgebildet ist und einer Relativdrehbewegung entgegenwirkend, die mit einer den lotrechten Abstand (LA) zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker variierenden Relativbewegung zwischen den Lenkern korrespondiert, zwischen einem mit einem Lenker drehbar verbundenen Bauteil und dem Lenker angeordnet oder in einem eine solche Relativbewegung unterstützenden Umfang zwischen diesen vorgesehen ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung als Torsionsfeder ausgebildet ist und einer Relativdrehbewegung entgegenwirkend, die mit einer den lotrechten Abstand (LA) zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker variierenden Relativbewegung zwischen den Lenkern korrespondiert, zwischen einem mit einem der Lenker verbundenen Bauteil und einem mit dem anderen Lenker verbundenen Bauteil angeordnet oder in einem eine solche Relativbewegung unterstützenden Umfang zwischen diesen vorgesehen ist.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (22) wenigstens ein flexibles Übertragungselement (28) aufweist, über welches jeweils die Stellkraft des Aktuators (22) auf wenigstens einen der Lenker (13, 14) aufbringbar ist.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkraft des Aktuators über ein Umlenkelement geführtes flexibles Übertragungselement auf den anderen Lenker übertragbar ist.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (22) eine Exzentereinheit (24) aufweist, die drehbar an mindestens einem der beiden Lenker (13, 14) angeordnet ist und mit dem anderen Lenker (13, 14) zusammenwirkt, wobei während einer Drehbewegung der Exzentereinheit (24) gegenüber den Lenkern (13, 14) ein Abstand zwischen den Lenkern (13, 14) variiert.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung der Lenker (13, 14) jeweils über eine Arretiereinrichtung (21) sperrbar ist.