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Die Erfindung betrifft eine lenkbare Radaufhängung für Fahrzeuge, umfassend einen eine Lenkachse und eine Radachse aufweisenden Radträger und ein an dem Radträger drehbar um die Radachse angeordneten Rad.
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Bei herkömmlichen Lenkungen für Kraftfahrzeuge sind die lenkbaren Räder an Radträgern befestigt, welche um eine Lenkachse schwenkbar sind. Der Radträger weist einen Lenkhebel auf, welcher mit einer Koppel- oder Spurstange verbunden ist, welche durch einen über das Lenkrad betätigten Axialsteller ausgelenkt wird. Derartige Lenkungen lassen Lenkwinkel nur in einem begrenzten Umfang, d. h. im Bereich von etwa 50 Grad zu.
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Für bestimmte Anwendungen sind größere Lenkwinkel, beispielsweise von ± 90 Grad erforderlich. Zur Lösung dieses Problems wurde in der
DE 10 2014 225 599 A1 vorgeschlagen, dass der Radträger, an welchem das Rad befestigt ist, über eine Drehachse mit einem Dreiecksquerlenker verbunden ist, welcher seinerseits fahrzeugseitig auf einer kreisförmigen Führungsbahn geführt ist. Mit dieser Radaufhängung lassen sich Lenkwinkel von etwa 90 Grad nach beiden Seiten, d. h. nach rechts und nach links erreichen.
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Durch die
DE 197 11 381 C2 wurde eine weitere Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge bekannt, wobei Lenkwinkel von 360 Grad realisierbar sind. Das lenkbare Rad ist dabei über Lenker an einer Konsole, welche um eine senkrechte Achse drehbar ist, befestigt. Die Konsole ist gegenüber der Fahrzeugkarosserie schwenkbar gelagert und motorisch antreibbar.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine lenkbare Radaufhängung für Fahrzeuge mit großen Lenkwinkeln vorzuschlagen.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß sind - im Wesentlichen parallel und im Abstand zur Lenkachse - mindestens zwei Dämpfungselemente vorgesehen, welche einerseits am Radträger und andererseits an einem Querträger befestigt sind. Der quer zur Lenkachse angeordnete Querträger erlaubt in Verbindung mit den beiden im Abstand zueinander angeordneten Dämpfungselementen die Übertragung eines Dreh- oder Lenkmoments auf den Radträger, an welchem das Rad drehbar befestigt ist. Das Rad ist somit um mindestens 90 Grad nach beiden Seiten schwenkbar. Bei einem Lenkwinkel von 0 Grad fährt das Fahrzeug geradeaus, bei einem Lenkwinkel von 90 Grad ist eine Querfahrt des Fahrzeuges möglich. Unter Lenkwinkel wird der Radeinschlagwinkel gegenüber der Null-Stellung verstanden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Lenkmoment in den Querträger einleitbar, d. h. das Lenkmoment greift am Querträger an und bewirkt eine Drehung des Querträgers um die Lenkachse, welche vorzugsweise senkrecht zur Aufstandsfläche des Rades bzw. zur Fahrbahn verläuft. Das Lenkmoment wird über die beiden Dämpfungselemente auf den Radträger und damit auf das Rad übertragen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Lenkmoment durch einen Lenkaktuator, der vorzugsweise als Drehaktuator ausgebildet ist, aufgebracht, wobei die Drehachse des Drehaktuators mit der Lenkachse zusammenfällt. Der Drehaktuator kann elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Lenkmoment durch eine am Querträger angreifende Spurstange aufgebracht, wobei die Spurstange mit einem Hebelarm in Bezug auf die Lenkachse am Querträger angreift. Die Spurstange kann andererseits mit einer herkömmlichen Lenkung, z.B. einem Linearaktuator verbunden sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Dämpfungselement jeweils eine Dämpfereinheit, welche ihrerseits ein Dämpferrohr und eine Kolbenstange aufweist. Die Kolbenstange, die notwendigerweise nicht die Form einer Stange, sondern beispielsweise auch die eines Rohres haben kann, ist mit einem im Dämpfungsrohr angeordneten Dämpfungskolben verbunden. Die Kolbenstange ragt aus dem Dämpfungsrohr heraus und dient der Befestigung am Fahrzeug oder Radträger.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein Dämpfungselement jeweils zusätzlich ein koaxial zu seiner Längsachse angeordnetes Federelement auf, welches vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist und das Dämpferrohr und die Kolbenstange umschließt. Hierbei handelt es sich um ein so genanntes Feder-Dämpfungsbein, auch bekannt unter der Bezeichnung McPherson-Federbein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist für zwei Dämpfungselemente nur ein Federelement vorgesehen, welches zentral und koaxial zur Lenkachse angeordnet ist. Damit wird ein Federelement eingespart.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens ein Dämpferrohr mit dem Radträger und mindestens eine Kolbenstange mit dem Querträger verbunden. Bildlich gesprochen ist das Dämpfungselement somit mit seinem unteren Ende, hier dem Dämpferrohr mit dem Radträger und mit seinem oberen Ende, hier der Kolbenstange mit dem Querträger verbunden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens ein Dämpferrohr mit dem Querträger und mindestens eine Kolbenstange mit dem Radträger verbunden. Bildlich gesprochen bedeutet dies, dass das obere Ende, hier die Kolbenstange mit dem Radträger und das untere Ende, hier das Dämpferrohr mit dem Querträger verbunden sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die mindestens zwei Dämpfungselemente jeweils unterschiedliche Dämpfer- und/oder Federeinheiten auf, d. h. die Dämpfungs- und Federraten beider Dämpfungselemente sind nicht gleich. Damit ergeben sich Möglichkeiten für eine erweiterte Dämpfungs- und Federcharakteristik der Radaufhängung.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lenkachse des Radträgers gegenüber einer Vertikalen geneigt angeordnet und bildet damit einen Nachlaufwinkel. Letzterer bewirkt - wie aus der Fahrwerktechnik bekannt - eine Stabilisierung der gelenkten Räder in Richtung in Nullstellung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht auf eine erfindungsgemäße lenkbare Radaufhängung mit zwei parallel angeordneten Dämpfungselementen,
- 2 die Radaufhängung gemäß 1 in Fahrtrichtung gesehen,
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit separatem Federelement,
- 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit umgekehrter Anordnung der Dämpfungselemente,
- 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geneigter Lenkachse,
- 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit umgekehrter Anordnung der Dämpfungselemente,
- 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Anlenkung einer Spurstange und
- 8 die Radaufhängung gemäß 7 in Fahrtrichtung gesehen.
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1 zeigt eine Ansicht von innen (von der Fahrzeugseite) auf ein lenkbares Rad 1 und einen Radträger 2 mit einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Radachse a, hier dargestellt durch den Durchstoßpunkt A. Der Radträger 2 weist eine Schwenk- oder Lenkachse b auf, welche in der Zeichnung senkrecht zu einer Aufstandsebene E verläuft. Zwei Dämpfungselemente 3, 4, welche jeweils ein Dämpferrohr 3a, 4a, eine Kolbenstange 3b, 4b sowie eine Feder 3c, 4c umfassen, sind parallel und beabstandet zur Lenkachse b angeordnet. Die in der Zeichnung unteren Enden der Dämpfungselemente 3, 4, hier die Dämpferrohre 3a, 4a sind mit dem Radträger 2 fest verbunden. Die oberen Enden der Dämpfungselemente 3, 4, hier deren Kolbenstangen 3b, 4b, sind mit einem Querträger 5, auch Brücke 5 genannt, verbunden. Die Dämpfungselemente 3, 4, welche Längsachsen c1, c2 aufweisen und den bekannten McPherson-Federbeinen entsprechen, sind somit durch den Querträger 5 in ihrer Wirkung parallel geschaltet. An dem Querträger 5, welcher einen Drehzapfen 5a aufweist, ist ein als Drehaktuator 6 ausgebildeter Lenkaktuator 6 angeordnet, welcher bedarfsweise ein Lenkmoment M, bezogen auf die Lenkachse b, in den Querträger 5 einleitet. Das Lenkmoment M wird über die beiden Dämpfungselemente 3, 4 auf den Radträger 2 und damit auf die Radachse a übertragen, so dass eine Drehung des Rades 1 um die Lenkachse b bewirkt wird. Das Rad 1 ist, bezogen auf die Lenkachse b frei schwenkbar, so dass sich Lenkwinkel, auch Radeinschlagswinkel genannt, von mindestens 90 Grad in beiden Schwenkrichtungen erzielen lassen.
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2 zeigt die Radaufhängung gemäß 1 in einer Ansicht in Fahrtrichtung. Die Radachse a, um welche sich das Rad 1 dreht, und die senkrecht auf der Aufstandsebene E stehende Lenkachse b liegen in der Zeichenebene. Abweichend von der zeichnerischen Darstellung, können die Radachse a und die Lenkachse b abweichende Winkel aufweisen. Das Dämpfungselement 4, der Querträger 5 sowie der Lenkaktuator 6 sind somit seitlich vom Rad 1 angeordnet. Bei Schwenkung des Rades 1 um die Lenkachse b bewegt sich das Rad 1 also auf einem nicht dargestellten Lenkrollradius, dessen Mittelpunkt der Durchstoßpunkt B der Lenkachse b durch die Aufstandsebene E ist.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem gleiche oder analoge Teile mit um 30 erhöhten Bezugsziffern gegenüber 1 und 2 bezeichnet sind. Die Dämpfungselemente 33, 34 sind hier als reine Dämpferbeine ausgebildet, d. h. sie weisen lediglich Dämpfungsrohre 33a, 34a sowie Kolbenstangen 33b, 34b auf. Beiden Dämpferbeinen 33, 34 ist ein zentral, d. h. koaxial zur Lenkachse b angeordnetes Federelement 37, ausgebildet als Schraubenfeder 37, zugeordnet. Diese Lösung mit einem einzigen Federelement 37 hat gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 Kosten- und Bauraumvorteile.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche oder analoge Teile um 40 gegenüber den Bezugszahlen gemäß 1 erhöht sind. Hier sind die Dämpfungselemente 43, 44 umgekehrt gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 angeordnet, d. h. die Dämpferrohre 43a, 44a sind mit dem Querträger 45 und die Kolbenstangen 43b, 44b sind mit dem Radträger 42 verbunden. Die Funktion bleibt die gleiche, es können sich jedoch Bauraumvorteile ergeben.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche oder analoge Teile mit um 50 erhöhten Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet sind. Die Lenkachse b ist gegenüber einer Vertikalen v um einen Winkel т geneigt, d. h. es ergibt sich für das Rad 51 ein Nachlaufwinkel. Der Durchstoßpunkt V der Vertikalen v liegt, in Fahrtrichtung x gesehen, hinter dem Durchstoßpunkt B der Lenkachse b durch die Aufstandsebene E. Die Dämpfungselemente 53, 54 sind somit auch, da sie parallel zur Lenkachse b angeordnet sind, um den Nachlaufwinkel т geneigt angeordnet.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche oder analoge Teile mit um 60 erhöhten Bezugszahlen wie in 1 bezeichnet sind. Die Dämpfungselemente 63, 64 sind hier unterschiedlich ausgebildet und unterschiedlich angeordnet, d. h. um 180 Grad um ihre Querachsen gegeneinander verdreht. Hierdurch lassen sich Zug- und Druckstufe auf die beiden Dämpferelemente 63, 64 aufteilen und somit besser einstellen.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche oder analoge Teile mit um 70 erhöhten Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet sind. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen wird das Lenkmoment hier über eine Spurstange 77 in Verbindung mit einem Linearaktuator 76 aufgebracht. Die Spurstange 77 greift exzentrisch, d. h. außerhalb der Lenkachse b am Querträger 75 an und leitet somit ein Drehmoment in den Querträger 75 ein, wobei das Drehmoment analog den vorherigen Ausführungsbeispielen über die beiden Dämpfungselemente 73, 74 auf den Radträger 72 und damit auf das Rad 71 übertragen wird.
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8 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 7 in einer Ansicht in Fahrtrichtung. Dabei ist die Spurstange 77, welche einerseits am Querträger 75 und andererseits am Aktuator 76 angelenkt ist, in einer anderen Perspektive erkennbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rad
- 2
- Radträger
- 3
- Dämpfungselement
- 3a
- Dämpferrohr
- 3b
- Kolbenstange
- 3c
- Federelement
- 4
- Dämpfungselement
- 4a
- Dämpferrohr
- 4b
- Kolbenstange
- 4c
- Federelement
- 5
- Querträger
- 5a
- Drehzapfen
- 6
- Lenkaktuator
- 31
- Rad
- 32
- Radträger
- 33
- Dämpfungselement
- 33a
- Dämpferrohr
- 33b
- Kolbenstange
- 34
- Dämpfungselement
- 34a
- Dämpferrohr
- 34b
- Kolbenstange
- 35
- Querträger
- 36
- Lenkaktuator
- 37
- Federelement
- 41
- Rad
- 42
- Radträger
- 43
- Dämpfungselement
- 43a
- Dämpferrohr
- 43b
- Kolbenstange
- 44
- Dämpfungselement
- 44a
- Dämpferrohr
- 44b
- Kolbenstange
- 45
- Querträger
- 51
- Rad
- 52
- Radträger
- 53
- Dämpfungselement
- 54
- Dämpfungselement
- 61
- Rad
- 62
- Radträger
- 63
- Dämpfungselement
- 64
- Dämpfungselement
- 71
- Rad
- 72
- Radträger
- 73
- Dämpfungselement
- 74
- Dämpfungselement
- 75
- Querträger
- 76
- Linearaktuator
- 77
- Spurstange
- a
- Radachse
- b
- Lenkachse
- c1
- Längsachse Dämpfungselement
- c2
- Längsachse Dämpfungselement
- v
- Vertikale
- x
- Fahrtrichtung
- т
- Nachlaufwinkel
- A
- Durchstoßpunkt Radachse a
- B
- Durchstoßpunkt Lenkachse b
- E
- Aufstandsebene
- M
- Lenkmoment
- V
- Durchstoßpunkt Vertikal v
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014225599 A1 [0003]
- DE 19711381 C2 [0004]
