DE102016213571A1

DE102016213571A1 - Lenkervorrichtung

Info

Publication number: DE102016213571A1
Application number: DE102016213571.6A
Authority: DE
Inventors: Marc Schieß; Andreas Knoll
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 (9) als auch mit einer Fahrzeugkarosserie (10) in Wirkverbindung bringbar sind und sich in Einbaulage zwischen einem Radträger (9) und der Fahrzeugkarosserie (10) wenigstens annähernd in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Die Lenker (13, 14) sind relativ zueinander bewegbar. Zumindest eine der fahrzeugseitigen Lagereinheiten (15, 16) der Lenker (13, 14) ist jeweils gegenüber der anderen fahrzeugseitigen Lagereinheit (16, 15) in einem den lotrechten Abstand (LA) zwischen den Lenkern (13, 14) variierenden Umfang über den Radträger (9) verstellbar ausgeführt.

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 zur Darstellung gewünscht großer Lenkeinschlagwinkel von Rädern jeweils wenigstens ein Teilquerlenker im Bereich der Radseiten einer lenkbaren Fahrzeugachse beim Einlenken eines Rades des Fahrzeugs in Richtung eines zweiten Teilquerlenkers jeweils in einem einen Schwenkwinkel eines Radträgers erhöhenden Umfang um eine ortsfeste Schwenkachse verschwenkbar ist. Durch die einen Schwenkbereich des Rades freigebende Schwenkbewegung 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 Mehrlenkerachsenbietet 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.
Nachteilhafterweise sind die verschwenkbaren Teilquerlenker zur Erhöhung des Lenkeinschlages gewinkelt bzw. gekröpft auszuführen, womit Radkräfte nur mit einer ungünstigen Kraftführung aufbauseitig abstützbar sind und die Radaufhängung jeweils nur mit hohem konstruktivem Aufwand in verschiedene, bereits bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar 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 des 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 des Radträgers in eine zu der ersten Lenkrichtung entgegengesetzten zweiten Lenkrichtung erhöhenden Umfang bewegbar ausgeführt.
Erfindungsgemäß ist zumindest eine der fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker jeweils gegenüber der anderen fahrzeugseitigen Lagereinheit in einem den lotrechten Abstand zwischen den Lenkern variierenden Umfang über den Radträger verstellbar ausgeführt.
Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Lenkervorrichtungen bzw. Radaufhängungen ist zumindest eine der fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker und damit wenigstens einer der Lenker der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung während der Darstellung größerer Lenkwinkel, beispielsweise 90 Grad und größer, und eines damit einhergehenden Lenkvorgangs relativ zu dem anderen Lenker unabhängig von der Bewegung des anderen Lenkers verschiebbar.
Während Lenkbewegungen ausgehend von kleinen Lenkwinkeln hin zu größeren oder maximalen Lenkeinschlägen, wird derjenige Lenker der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung, der einen größeren Lenkeinschlag eines Radträgers und somit eines an dem Radträger montierten Rades in der aktuellen Stellung behindert, durch den Radträger auf bauraumgünstige Art und Weise in Richtung des anderen Lenkers und relativ zu diesem bewegt, wodurch eine Kollision zwischen dem Radträger bzw. dem damit verbundenen Rad und dem den Lenkwinkeleinschlag zunächst begrenzenden Lenker vermieden wird und ein angeforderter Lenkeinschlag ermöglicht wird. 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 bei einer entsprechenden Ausführung der Lenkervorrichtung vom Radträger in diese Stellung überführt, 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 bzw. des Radträgers der lotrechte Abstand zwischen fahrzeugseitigen Lagereinheiten der Lenker sowohl während der Relativbewegung eines der Lenker in Richtung des anderen der Lenker 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, oder genauer des 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 dafür vorteilhaften stangenartigen, geradlinig ausgeführten Lenkern ausführbar und auf kosten- und bauraumgünstige Art und Weise in bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar.
Hierbei ist kostengünstigerweise kein separater Aktuator zum Verstellen der Lenker relativ zueinander erforderlich, sondern die Stellkraft des für das Lenken des Radträgers und Einschlagen des Rades eingesetzten Aktors ist über den Radträger auf wenigstens einen der Lenker übertragbar.
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 der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung ist der Radträger mit wenigstens einem Anlagebereich ausgebildet, mit dem der Radträger jeweils ab einem definierten Schwenkwinkel ausgehend von der Geradeausstellung des Radträgers zumindest an einem der Lenker anliegt, wobei aus einer darüber hinausgehenden Lenkbewegung des Radträgers ein Verstellen des mit dem Anlagebereich zusammenwirkenden Lenkers in einem den jeweiligen Schwenkwinkelbereich des Radträgers vergrößernden Umfang resultiert. Somit kann vorteilhafterweise auf konstruktiv einfache Art und Weise und mit geringem Bauraumbedarf eine über den Radträger auf den Lenker aufgebrachte Stellkraft über den Anlagebereich auf den Lenker übertragen werden und die von dem Radträger auf den Lenker aufgeprägte Druckkraft mit definierter Flächenpressung in den Lenker eingeleitet werden.
Ist wenigstens einer der Lenker in Bezug auf den jeweils anderen Lenker in einem den Abstand zwischen den Lenkern variierenden Umfang mittels eines Aktuators und/oder mittels eines Kraftspeichers verstellbar ausgeführt, während der jeweils andere Lenker in einem den Abstand zwischen den Lenkern variierenden Umfang mittels eines Aktuators und/oder Kraftspeichers verstellbar ausgeführt ist, sind die Lenker unabhängig voneinander mittels eines Aktuators und/oder mittels eines Kraftspeichers betätigbar. Damit ist gewährleistet, dass die Lenker unabhängig voneinander in vordefinierte Stellungen verfahrbar sind.
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 eine der Wirkrichtung des Aktuators entgegengesetzte Stellrichtung zur Verfügung stellbar.
Als Aktuator kann unter anderem eine mechanische, elektrische, pneumatische, hydraulische und/oder elektromechanische bzw. elektromagnetische Antriebsvorrichtung vorgesehen sein.
Steht der Radträger über eine Verbindungseinrichtung mit dem wenigstens einen Lenker in Wirkverbindung, über die die Stellkraft des Aktuators vom Radträger an dem Lenker anlegbar ist, ist die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung kosten- und bauraumgünstig ausführbar sowie mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbar. Dadurch ist der jeweilige Lenker von dem Radträger bzw. in Abhängigkeit der Bewegung des Radträgers bewegbar und der Lenker und der Radträger sind über einen gemeinsamen Aktuator betätigbar.
Weist die Verbindungseinrichtung 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.
Als flexible Übertragungselemente eignen sich beispielsweise Seile, Fasern, Ketten oder dergleichen. Zusätzlich kann das flexible Übertragungselement in Längsrichtung auch elastisch ausgebildet sein, um eine betriebszustandsabhängige reversible Längung des Übertragungselementes zu ermöglichen. Hierfür kann das Übertragungselement beispielsweise aus einem gummiartigen Material hergestellt sein. Bei der Materialauswahl des Übertragungselementes ist jedoch der Umstand zu berücksichtigen, dass die Stellkraft des Aktuators vom Radträger auf den oder die Lenker über den gesamten Betriebsbereich der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung sicher übertragbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung ist eine Länge des flexiblen Übertragungselementes zwischen einem Anbindungspunkt des Übertragungselementes an dem Radträger und einem Anbindungspunkt des Übertragungselementes an dem Lenker veränderbar.
Die Länge des flexiblen Übertragungselements kann beispielsweise dadurch veränderbar sein, dass das flexible Übertragungselement radträgerseitig aufgerollt wird, um die Länge an den jeweiligen Abstand der Anbindungspunkte zueinander anzupassen. Hiermit kann unabhängig von der Stellung des Radträger oder der Stellung des Lenkers eine Stellkraft von dem Radträger auf den Lenker übertragen werden.
Das flexible Übertragungselement ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung als ein zwischen den Lenkern verlaufendes und durch die Lenker geführtes sowie relativ zu den Lenkern und durch diese hindurch verschiebbares seilartiges Element ausgebildet, das jeweils auf den dem jeweils anderen Lenkern abgewandten Seiten der Lenker mit dem Radträger verbunden ist, wobei eine Relativbewegung zwischen jeweils einem Lenker und dem seilartigen Element über eine Halteeinrichtung sperrbar ist.
Hiermit kann unabhängig von der Stellung des Radträgers oder der Stellung des Lenkers eine Stellkraft von dem Radträger auf den Lenker übertragen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung ist eine annähernd bogenförmig ausgeführte und mit der Karosserie eines Fahrzeugs verbindbare Führungsbahn vorgesehen, mit der die Lenker über die fahrzeugseitigen Lagereinheiten bewegbar verbunden sind und entlang der die Lenker mit ihren fahrzeugseitigen Lagereinheiten in einem den lotrechten Abstand zwischen diesen variierenden Umfang verstellbar gelagert sind. Dadurch ist die erfindungsgemäße Relativbewegung zwischen den Lenkern bzw. sind die unabhängig voneinander darstellbaren Bewegungen jedes einzelnen Lenkers mit geringem konstruktivem Aufwand entlang der Führungsbahn geometrisch definiert.
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.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung sind die Lenker im Bereich ihrer radträgerseitigen Lagereinheiten jeweils über ein als Drehgelenk, vorzugsweise als Kugelgelenk, ausgeführten Lagereinheit mit dem Radträger in Wirkverbindung bringbar.
Mittels des Drehgelenks wird vorteilhafterweise der Lenkwinkel und ein Einfederwinkel gleichermaßen ermöglicht. Ist ein solches radträgerseitiges Kugelgelenk 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.
Ist die erfindungsgemäße Lenkervorrichtung mit einer Anschlageinrichtung ausgeführt, 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.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform begrenzt die Anschlageinrichtung jeweils eine Bewegung der Lenker über die mit der der Geradeausstellung eines Radträgers korrespondierenden Stellung hinaus und/oder limitiert die Anschlageinrichtung eine Bewegung der Lenker über die eine Verstellung eines Lenkers aus der mit der Geradeausstellung eines Radträgers korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des anderen Lenkers in einem einen Schwenkwinkelbereich eines Radträgers in die erste oder zweite Lenkrichtung erhöhenden Umfang, womit vorteilhafterweise gewährleistet wird, dass die Lenker nicht über die mit der Geradeausstellung korrespondierenden Stellungen hinaus bewegbar sind.
Eine Relativbewegung zwischen den Lenkern entlang der Führungsbahn ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkervorrichtung jeweils über eine Arretiereinrichtung sperrbar. Hierdurch besteht mit geringem Aufwand die Möglichkeit, zumindest einen der beiden Lenker oder beide Lenker in definierten Stellungen oder Positionen vorzugsweise an der Führungsbahn festzuhalten. 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.
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 zeigen:
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;
3 eine Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform der unteren Lenkervorrichtung, deren Lenker mit dem Radträger über ein gemeinsames Drehgelenk in Wirkverbindung stehen;
4a eine vergrößerte Darstellung eines das Drehgelenk umfassenden und in 3 näher gekennzeichneten Bereiches IV;
4b eine 4a entsprechende Darstellung des Bereiches IV in einem Betriebszustand der Lenkervorrichtung gemäß 3, zu dem ein lotrechter Abstand zwischen karosserieseitigen Lagereinheiten der Lenker kleiner ist als in dem in 4a dargestellten Betriebszustand der Lenkervorrichtung;
5a eine weitere Ausführungsform der Lenkervorrichtung in einer 3a entsprechenden Darstellung, bei der die Lenker der unteren Lenkervorrichtung durch den Radträger relativ zueinander bewegbar ausgeführt sind;
5b die Lenkervorrichtung gemäß 5a in einem Betriebszustand, zu der das Rad aus der in 5a gezeigten Geradeausstellung in Richtung eines der Lenker verschwenkt ist, wobei die beiden Lenker in der mit der Geradeausstellung des Rades korrespondierenden Stellungen angeordnet sind;
5c die Lenkervorrichtung gemäß 5a in einem Betriebszustand, zu dem das Rad gegenüber der Geradeausstellung im Wesentlichen um 90 Grad verschwenkt ist und einer der Lenker relativ zu dem anderen Lenker, der nach wie vor in der mit der Geradeausstellung des Rades korrespondierenden Stellung angeordnet ist, verschwenkt ist;
6a eine sich lediglich bereichsweise von der in 5a gezeigten Ausführungsform der Lenkervorrichtung abweichende weitere Ausführungsform der Lenkervorrichtung, bei der ein flexibles Übertragungselement im Bereich beider Enden mit dem Radträger gekoppelt ist und durch beide Lenker hindurch geführt ist;
6b die Lenkervorrichtung gemäß 6a in einem Betriebszustand, zu dem das Rad gegenüber der in 6a gezeigten Geradeausstellung in Richtung eines der Lenker der unteren Lenkervorrichtung verschwenkt ist, wobei die beiden Lenker in mit der Geradeausstellung des Rades korrespondierenden Stellungen angeordnet sind;
6c die Lenkervorrichtung gemäß 6a in einem Betriebszustand, zu dem das Rad gegenüber seiner Geradeausstellung um 90 Grad verschwenkt ist und der dem Rad zugewandte Lenker gegenüber dem anderen Lenker aus seiner mit der Geradeausstellung des Rades korrespondierenden Stellung heraus verschwenkt ist, während der andere Lenker nach wie vor in seiner mit der Geradeausstellung des Rades korrespondierenden Stellung angeordnet ist;
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 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 oder 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 später näher erläuterte 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 durch den Radträger verstellt, während der jeweils andere Lenker in einem den lotrechten Abstand zwischen den Lenkern 13, 14 variierenden Umfang mittels des Radträgers 9 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.
Der Lenker 14 wird durch die Lenkbewegung des Radträgers 9 aus seiner mit der Geradeausstellung des Rades 9A korrespondierenden Stellung in die in 2b gezeigte Schwenkstellung gedrückt bzw. geschoben. 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.
Die weiteren in 3 bis 10 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 3 bis 10 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 3 bis 10 jeweils auf die vorstehende Beschreibung zu 1a bis 2b verwiesen wird.
3 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 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der unteren Lenkervorrichtung 12 ein als Kugelgelenk ausgebildetes Drehgelenk, das in dem zu 4a und 4b näher beschriebenen Umfang konstruktiv ausgeführt ist und über das die Lenker 13, 14 relativ zueinander entlang der Führungsbahn 18 und um eine Schwenkachse 46 der radträgerseitigen Lagereinheit 17 herum verschwenkbar sind.
Ein in 3 näher gekennzeichneter Bereich IV ist in 4a und 4b in vergrößerter Darstellung gezeigt, wobei die Lenker 13, 14 in 4a jeweils in ihren mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen angeordnet sind. Im Unterschied hierzu ist der Lenker 13 gemäß 4b 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.
Bei den in 5a bis 6c dargestellten Ausführungsformen der Radaufhängung 2 werden die fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 jeweils gegenüber der anderen fahrzeugseitigen Lagereinheit 16 oder 15 ab einem definierten Schwenkwinkel des Radträgers 9 in einem den lotrechten Abstand LA zwischen den Lenkern 13, 14 variierenden Umfang durch den Radträger 9 in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise verstellt.
Zum Verstellen der Lenker 13, 14 werden/ wird in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles an den Lenkern 13, 14 jeweils ausgehend vom Radträger 9 eine Zugkraft, eine Druckkraft und/oder ein Drehmoment angelegt. Grundsätzlich ist der Radträger 9 hierfür mit Anlagebereichen 56, 57 ausgebildet, mit denen der Radträger 9 jeweils ab einem definierten Schwenkwinkel ausgehend von seiner Geradeausstellung an dem einen Lenker 13 oder an dem anderen Lenker 14 zum Anliegen kommt. Aus darüber hinausgehenden Lenkbewegungen des Radträgers 9 resultiert ein Verstellen des mit dem Anlagebereich 56 oder 57 zusammenwirkenden Lenkers 13 oder 14 in einem den jeweiligen Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 vergrößernden Umfang.
Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, den Radträger 9 und die Lenker 13, 14 mittels eines gemeinsamen Aktuators 22 zu betätigen und eine Schwenkbewegung der Lenker 13, 14 auf konstruktiv einfache Art und Weise ab Überschreiten eines definierten Lenkwinkeleinschlages des Radträgers 9 an die Lenkbewegung des Radträgers 9 zu koppeln und große Schwenkwinkel des Radträgers 9 bei gleichzeitig geringem Betätigungsaufwand zu ermöglichen. Zusätzlich steht der Radträger 9 über Verbindungseinrichtungen 58 bzw. 59 mit dem Lenker 13 bzw. mit dem Lenker 14 in Wirkverbindung, über die eine Stellkraft des Aktuators 22 vom Radträger 9 an dem Lenker 13 bzw. 14 anlegbar ist.
Bei den vorliegend betrachteten Ausführungsbeispielen der Radaufhängung 2 gemäß 5a bis 6c umfassen die Verbindungseinrichtungen 58 und 59 jeweils wenigstens ein flexibles Übertragungselement 60 bzw. 60A und 60B, über das wiederum die Stellkraft des Aktuators 22 auf die Lenker 13, 14 aufbringbar ist. Das flexible Übertragungselement 60 bzw. die flexiblen Übertragungselemente 60A und 60B ist/ sind vorliegend als Seil, Faser, Kette oder dergleichen ausführbar, wobei die Länge der flexiblen Übertragungselemente 60 bzw. 60A und 60B zwischen einem Anbindungspunkt 61, 62 des Übertragungselementes 60 bzw. 60A, 60B an dem Radträger 9 und einem Anbindungspunkt 63 am Lenker 13 bzw. einem Anbindungspunkt 64 am Lenker 14 veränderbar ist. Hierfür ist beispielsweise im Bereich der Anlagebereiche 56 und 57 jeweils eine Aufwickeleinrichtung vorgesehen, in deren Bereich jeweils in definiertem Umfang Bereiche der flexiblen Übertragungselemente 60 bzw. 60A, 60B aufwickelbar bzw. abrollbar sind, um die nachfolgend näher beschriebene Funktionalitäten der Radaufhängung 2 gemäß 5a bzw. 6a darstellen zu können.
Bei der in 5a bis 5c dargestellten Ausführungsform der Radaufhängung 2 wird die Länge der Übertragungselemente 60A und 60B in Lenkwinkelbereichen ausgehend von der Geradeausstellung des Radträgers 9 in Lenkrichtung L bzw. R, zu deren Darstellung die Lenker 13, 14 in den jeweils in 5a dargestellten und mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellungen belassen werden können, jeweils variabel geändert. Ab Lenkwinkeln des Radträgers 9, zu welchen der Radträger 9 jeweils mit seinem Anlagebereich 56 am Lenker 13 oder mit seinem Anlagebereich 57 am Lenker 14 zum Anliegen kommt, verschiebt der Radträger 9 den Lenker 13 oder den Lenker 14 jeweils in Richtung des anderen Lenkers 14 oder 13, wobei hierfür jeweils die Arretiereinrichtung 21 im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheit 15 oder im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheit 16 zu deaktivieren ist, während die Arretiereinrichtung 21 jeweils im Bereich des aktuell nicht zu verstellenden Lenkers 14 oder 13 in aktiviertem Zustand bzw. in sperrendem Zustand belassen wird. Während einer solchen Stellbewegung des Lenkers 13 oder des Lenkers 14 wird die Länge der Übertragungselemente 60A und 60B weiterhin durch die Aufwickel- und Abrollmechanik im Bereich des Radträgers 9 variiert. Einen solchen Betriebszustand der Radaufhängung 2 zeigt 5b. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, die Aufroll- und Abwickeleinheit für die flexiblen Betätigungselemente 60, 60A und 60B im Bereich der Lenker 13, 14 vorzusehen.
Wird der Radträger 9 beispielsweise aus der in 5b dargestellten Schwenkstellung weiter in Richtung einer in 5c gezeigten Schwenkstellung verstellt, wird dabei der Lenker 13 in einem den lotrechten Abstand zwischen den fahrzeugseitigen Lagereinheiten 15, 16 der Lenker 13, 14 verringernden Umfang in Richtung des Lenkers 14 verstellt, wobei das Übertragungselement 60A nahezu vollständig aufgewickelt und das Übertragungselement 60B vollständig abgewickelt ist.
Ergeht eine entsprechende Aufforderung für eine Rückstellung des Radträgers 9 und des damit wirkverbundenen Rads 9A ausgehend von der in 5c dargestellten Schwenkstellung in Richtung der in 5b bzw. in Richtung der in 5a gezeigten Schwenkstellung des Radträgers 9, wird die Aufwickel- und Abrolleinrichtung des Radträgers 9 des Übertragungselements 60A gesperrt und eine sogenannte längenvariable Funktion des Übertragungselements 60A deaktiviert. Damit greift am Lenker 13 während einer letztbeschriebenen Rückschwenkbewegung des Radträgers 9 in Richtung seiner Geradeausstellung eine vom Radträger 9 über das Übertragungselement 60A auf den Lenker 13 übertragene sowie in Richtung seiner mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellung wirkende Zugkraft an und der Lenker 13 wird vom Lenker 14 weg verschwenkt. Die längenvariable Funktion des Übertragungselements 60A wird solange gesperrt, bis der Lenker 13 wieder in der in 5a dargestellten Position angeordnet ist und die Arretiereinrichtung 21 im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheit 15 aktiviert ist. Anschließend ist die Schwenkbewegung des Radträgers 9 wieder von einer Bewegung des Lenkers 13 sowie einer Bewegung des Lenkers 14 entkoppelt, wobei hierfür die längenvariable Funktionalität beider Übertragungselemente 60A und 60B wieder aktiviert ist.
Die Aufroll- und Abwickeleinrichtungen des Radträgers 9 sind beispielsweise als eine federaktuierte Rolle ausführbar, deren Drehbewegung beispielsweise durch einen Aktuator in beliebigem Umfang klemmbar bzw. sperrbar ist. Die flexiblen Übertragungselemente können beispielsweise auch als Drahtseil, Nylonseil, Kettenglied, Stahlseil oder dergleichen ausgeführt sein.
Generell ist eine Länge der Übertragungselemente 60 bis 60B derart vorgesehen, dass der komplette Ein- und Ausfederweg des Rads 9A sowie dessen gesamter Lenkwinkelbereich sowohl in Lenkrichtung L als auch in Lenkrichtung R ausgehend von der Geradeausstellung des Radträgers 9 darstellbar sind.
Über die Aufroll- und Abwickeleinrichtung des Radträgers 9 wird jeweils sichergestellt, dass ein während ungünstiger Betriebszustände der Radaufhängung 2 zwischen den Anbindungspunkten 61 und 63 bzw. 62 und 64 auftretendes Durchhängen und ein Bodenkontakt eines Übertragungselementes 60 bis 60B sowie ein Anschlagen an benachbarten Bauteilen der Radaufhängung 2 vermieden werden.
Alternativ hierzu ist die Radaufhängung 2 gemäß 6a bis 6c mit einem flexiblen Übertragungselement 60 ausgeführt, das als ein zwischen den Lenkern 13, 14 verlaufendes und durch die Lenker 13, 14 geführtes sowie relativ zu den Lenkern 13, 14 und durch diese hindurch verschiebbares, seilartiges Element ausgebildet ist, das jeweils auf den dem jeweils anderen Lenker 13, 14 abgewandten Seiten der Lenker 13, 14 mit dem Radträger 9 verbunden ist. In definierten Betriebszuständen ist eine Relativbewegung zwischen jeweils einem Lenker 13 oder 14 und dem flexiblen Übertragungselement 60 über eine im Bereich der Lenker 13, 14 vorgesehene Halteeinrichtung 65 sperrbar. Ausgehend von dem in 6a gezeigten Betriebszustand der Radaufhängung 2, zu dem sich der Radträger 9 in seiner Geradeausstellung befindet, in Richtung eines hierzu verschwenkten und in 6b dargestellten Betriebszustands des Radträgers 9 wird das Übertragungselement 60 bei gleichzeitig deaktivierter Halteeinrichtung 65 durch die beiden über die Arretiereinrichtung 21 fest mit der Führungsbahn 18 gehaltenen Lenker 13, 14 geführt.
Kommt der Radträger 9 mit einem Anlagebereich 56 am Lenker 13 zum Anliegen, wird die Arretiereinrichtung 21 im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheit 15 gelöst und der Lenker 13 gemeinsam mit dem Radträger 9 in Richtung der in 6c gezeigten und den Schwenkwinkelbereich des Radträgers 9 freigebenden Stellung verschwenkt. Während einer solchen Schwenkbewegung des Radträgers 9 und des Lenkers 13 wird das Übertragungselement 60 in zunehmendem Umfang weiter durch den Lenker 14 geführt, wobei eine hierfür erforderliche Längenänderung jeweils wiederum über eine zu 5a bis 5c beschriebene Aufwickel- und Abrolleinheit im Bereich des Radträgers 9 realisiert werden kann oder das Übertragungselement 60 in Längsrichtung mit einer hierfür erforderlichen Elastizität ausgeführt ist.
Während einer Rückstellbewegung des Radträgers 9 ausgehend von dem in 6c darstellten Betriebszustand in Richtung seiner Geradeausstellung wird eine Relativbewegung zwischen dem Übertragungselement 60 und dem Lenker 13 gesperrt, womit vom Radträger 9 am Lenker 13 eine den Lenker 13 in Richtung seiner mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierenden Stellung rückführende Zugkraft über das Übertragungselement 60 anlegbar ist. Wenn der Lenker 13 seine mit der Geradeausstellung des Radträgers 9 korrespondierende Stellung erreicht, kommt er an der Anschlageinrichtung 20 der Führungsbahn 18 zum Anliegen und die Arretiereinrichtung 21 wird im Bereich der fahrzeugseitigen Lagereinheit 15 aktiviert. Zusätzlich wird die Halteeinrichtung 65 im Bereich des Lenkers 13 deaktiviert, womit bei einer weiteren Rückstellbewegung des Radträgers 9 ausgehend von der in 6b dargestellten Schwenkstellung in Richtung seiner in 6a dargestellten Geradeausstellung wiederum eine Relativbewegung zwischen dem Übertragungselement 60 und dem Lenker 13 darstellbar ist.
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
22A, B: Aktuator
56, 57: Anlagebereich
58, 59: Verbindungseinrichtung
60: Übertragungselement
60A, B: Übertragungselement
61, 62: Anbindungspunkt des Übertragungselementes an Radträger
63: Anbindungspunkt des Übertragungselementes am ersten Lenker
64: Anbindungspunkt des Übertragungselementes am zweiten Lenker
65: Halteeinrichtung
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 (9) als auch mit einer Fahrzeugkarosserie (10) in Wirkverbindung bringbar sind und sich in Einbaulage zwischen einem Radträger (9) und der Fahrzeugkarosserie (10) wenigstens annähernd in Fahrzeugquerrichtung 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 zumindest eine der fahrzeugseitigen Lagereinheiten (15, 16) der Lenker (13, 14) jeweils gegenüber der anderen fahrzeugseitigen Lagereinheit (16, 15) in einem den lotrechten Abstand (LA) zwischen den Lenkern (13, 14) variierenden Umfang über den Radträger (9) verstellbar ausgeführt ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (9) mit wenigstens einem Anlagebereich (56, 57) ausgebildet ist, mit dem der Radträger (9) jeweils ab einem definierten Schwenkwinkel ausgehend von der Geradeausstellung des Radträgers (9) zumindest an einem der Lenker (13, 14) anliegt, wobei aus einer darüber hinausgehenden Lenkbewegung des Radträgers (9) ein Verstellen des mit dem Anlagebereich zusammenwirkenden Lenkers (13, 14) in einem den jeweiligen Schwenkwinkelbereich des Radträgers (9) vergrößernden Umfang resultiert.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lenker in Bezug auf den jeweils anderen Lenker in einem den Abstand zwischen den Lenkern variierenden Umfang mittels eines Aktuators und/oder mittels eines Kraftspeichers verstellbar ausgeführt ist, während der jeweils andere Lenker in einem den Abstand zwischen den Lenkern variierenden Umfang mittels eines Aktuators und/oder eines Kraftspeichers verstellbar ausgeführt ist.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (9) über eine Verbindungseinrichtung (58, 59) mit dem wenigstens einen Lenker (13, 14) in Wirkverbindung steht, über die die Stellkraft des Aktuators (22) vom Radträger (9) an dem Lenker (13, 14) anlegbar ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (58, 59) wenigstens ein flexibles Übertragungselement (60; 60A, 60B) aufweist, über welches jeweils die Stellkraft des Aktuators (22) auf den wenigstens einen Lenker (13, 14) aufbringbar ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des flexiblen Übertragungselementes (60; 60A, 60B) zwischen einem Anbindungspunkt (61, 62) des Übertragungselementes (60; 60A, 60B) an dem Radträger (9) und einem Anbindungspunkt (63, 64) des Übertragungselementes (60; 60A, 60B) an dem Lenker (13, 14) veränderbar ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Übertragungselement (60) als ein zwischen den Lenkern (13, 14) verlaufendes und durch die Lenker (13, 14) geführtes sowie relativ zu den Lenkern (13, 14) und durch diese hindurch verschiebbares seilartiges Element ausgebildet ist, das jeweils auf den dem jeweils anderen Lenkern (13, 14) abgewandten Seiten der Lenker (13, 14) mit dem Radträger (9) verbunden ist, wobei eine Relativbewegung zwischen jeweils zwischen einem Lenker (13, 14) und dem seilartigen Element (60) über eine Halteeinrichtung (65) sperrbar ist.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine annähernd bogenförmig ausgeführte und mit der Fahrzeugkarosserie (10) verbindbare Führungsbahn (18) vorgesehen ist, 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 den Abstand zwischen diesen variierenden Umfang verstellbar gelagert sind.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (13, 14) im Bereich ihrer radträgerseitigen End-Abschnitte jeweils über eine als Drehgelenk, vorzugsweise als Kugelgelenk ausgeführte Lagereinheit (17) mit dem Radträger (9) in Wirkverbindung bringbar sind.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlageinrichtung (20) vorgesehen ist, über die eine Bewegung der Lenker (13, 14) zum Variieren des Abstandes zwischen den Lenkern (13, 14) begrenzbar ist.
Lenkervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die Anschlageinrichtung (20) jeweils eine Bewegung der Lenker (13, 14) über die mit der der Geradeausstellung des Radträgers (9) korrespondierenden Stellungen hinaus begrenzt ist und/oder eine Bewegung der Lenker (13, 14) über die eine Verstellung eines Lenkers (13, 14) aus der mit der Geradeausstellung des Radträgers (9) korrespondierenden Stellung heraus in Richtung des anderen Lenkers (13, 14) in einem einen Schwenkwinkelbereich eines Radträgers (9) in die erste oder zweite Lenkrichtung erhöhenden Umfang limitiert ist.
Lenkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (13, 14) jeweils über eine Arretiereinrichtung (21) in zumindest einer definierten Stellung arretierbar sind.