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Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Die Einzelradaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs kann als eine Doppelquerlenker-Vorderachse oder als eine Mehrlenker-Vorderachse mit zum Beispiel fünf aufgelösten Einzellenkern realisiert sein.
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Bei einer gattungsgemäßen Doppelquerlenker-Vorderachse ist sowohl in einer oberen Lenkerebene ein Dreieckslenker als auch in einer unteren Lenkerebene ein Dreieckslenker angeordnet. Die beiden Dreieckslenker sind an aufbauseitigen Lagerstellen bevorzugt über Gummi-Metall-Hülsenlager am Fahrzeugaufbau angelenkt und an radseitigen Kugelgelenken an einem, ein Fahrzeugrad tragenden Radträger angelenkt. Die Kinematik einer solchen Doppelquerlenker-Vorderachse zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Kugelgelenke der oberen und unteren Dreieckslenker eine feststehende Spreizachse bzw. Lenkachse definieren, um die das Fahrzeugrad bei einer Lenkbewegung einschlagbar ist. Die Lage der feststehenden Spreizachse bleibt über einen Lenkweg unverändert. Nachteilig bei einer solchen Doppelquerlenker-Vorderachse ist, dass aufgrund der geometrischen Gegebenheiten die aufbauseitigen Gummi-Metall-Hülsenlager der Dreieckslenker sowohl mit Längskräften als auch mit Querkräften beaufschlagt werden, die über das Fahrzeugrad eingeleitet werden. Die Gummi-Metall-Hülsenlager müssen daher sowohl mit einer axialen Kennung für die Rad-Längsführung als auch mit einer radialen Kennung für die Rad-Querführung ausgelegt sein. Das heißt, dass beide Kennlinien voneinander abhängen und sich gegenseitig beeinflussen.
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Beispielhaft ist eine hohe Quersteifigkeit stets mit einer hohen Längssteifigkeit verbunden, die jedoch Komforteinbußen mit sich bringt.
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Alternativ zur obigen Doppelquerlenker-Vorderachse kann die Radaufhängung einen komplett aufgelösten Mehrlenkerverband aufweisen, der lediglich aus Einzellenker aufgebaut ist. Die Einzellenker wirken im Gegensatz zu Dreieckslenker als reine Zug/Druck-Stäbe, so dass deren fahrzeugaufbauseitige Gummi-Metall-Hülsenlager nur radial belastet sind, nicht jedoch auch axial belastet sind. Die Radialkennung eines für die Rad-Querführung zuständigen Quer-Einzellenkers kann somit unabhängig von der Radialkennung eines für die Rad-Längsführung zuständigen Längs-Einzellenkers ausgelegt werden. Die Kinematik einer solchen aufgelösten Mehrlenker-Vorderachse zeichnet sich dadurch aus, dass die radträgerseitigen Kugelgelenke der Einzellenker nicht mehr eine feststehende Spreizachse/Lenkachse definieren. Vielmehr ergibt sich bei einem solchen aus Einzellenker aufgebauten aufgelösten Lenkerverband eine virtuelle Spreizachse, die durch Schnittpunkte definiert sind, an denen die Wirklinien der Einzellenker in gedachter Verlängerung zusammenlaufen. Im Unterschied zur feststehenden Spreizachse einer Doppelquerlenker-Vorderachse ist bei einem solchen aufgelösten Lenkerverband die virtuelle Spreizachse über einen Lenkweg in den Raumrichtungen verlagerbar.
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Aus der
DE 10 2007 062 509 A1 ist allgemein eine Achsaufhängung für ein Fahrzeug bekannt. Aus der
DE 10 2012 203 382 A1 ist eine Radaufhängung bekannt, die einen aufgelösten Querlenker für ein Fahrzeugrad aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einzelradaufhängung bereitzustellen, die einerseits die oben erwähnte Kinematik einer Doppelquerlenker-Vorderachse aufweist und andererseits in einfacher Weise eine Komfortsteigerung ermöglicht.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist zumindest der obere Dreieckslenker der Doppelquerlenker-Achse in zwei Einzellenker aufgelöst. Diese sind jeweils voneinander unabhängig über radträgerseitige Kugelgelenke am Radträger angelenkt. Die beiden radträgerseitigen Kugelgelenke der Einzellenker sowie das zumindest eine radträgerseitige Kugelgelenk des unteren Dreieckslenkers sind so am Radträger positioniert, dass diese eine feststehende Spreizachse oder Lenkachse definieren, um die das Fahrzeugrad lenkbar ist.
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Auf diese Weise ist einerseits die Kinematik einer herkömmlichen Doppelquerlenker-Vorderachse mit einer nach wie vor feststehenden Spreizachse beibehalten. Andererseits ist ermöglicht, die Radialkennung der aufbauseitigen Gummi-Metall-Hülsenlager der beiden oberen Einzellenker voneinander unabhängig so auszulegen, dass einerseits eine hohe Quersteifigkeit und andererseits eine demgegenüber reduzierte Längssteifigkeit ermöglicht ist, um den Komfort zu steigern.
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Beispielhaft kann ein in der Fahrtrichtung oberer vorderer Einzellenker in etwa in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sein, während ein in der Fahrtrichtung oberer hinterer Einzellenker gepfeilt entgegen der Fahrtrichtung nach hinten verläuft. In diesem Fall ist der obere vordere Quer-Einzellenker für eine Rad-Querführung zuständig. Diese kann mittels einer Auslegung der radialen Kennung des Gummi-Metall-Hülsenlagers des oberen vorderen Quer-Einzellenkers erfolgen. Im Unterschied dazu ist der obere hintere Einzellenker für die Längssteifigkeit zuständig, die Einfluss auf den Komfort hat. Die Längssteifigkeit kann unabhängig von der Quersteifigkeit des vorderen oberen Quer-Einzellenkers eingestellt werden, und zwar ebenfalls durch spezielle Auslegung der radialen Kennung des Gummi-Metall-Hülsenlagers des oberen hinteren Einzellenkers.
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Ausgehend von einer Mehrlenker-Vorderachse (zum Beispiel eine Fünf-Lenker-Vorderachse) sind in der Erfindung somit alle radträgerseitigen Kugelgelenke der Einzellenker entlang einer Achse, das heißt Spreizachse, angeordnet. Jedes der radträgerseitigen Kugelgelenke weist jeweils einen am Einzellenker befestigten Kugelgelenkkopf sowie eine dazu korrespondierende Lagerschale auf, in der der Kugelgelenkkopf gelagert ist. Die feststehende Spreizachse ist in diesem Fall durch die Mittelpunkte der Kugelgelenkköpfe der in der oberen und unteren Lenkerebene angeordneten radträgerseitigen Kugelgelenke der Einzellenker sowie des unteren Dreieckslenkers definiert.
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Wie bereits oben erwähnt, sind erfindungsgemäß sämtliche radträgerseitigen Kugelgelenke der Einzellenker sowie des unteren Dreieckslenkers auf der feststehenden Spreizachse positioniert. Die radträgerseitigen Kugelgelenke der beiden Einzellenker sind dabei in der Fahrzeughochrichtung um einen Höhenversatz voneinander beabstandet angeordnet.
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Im Hinblick auf eine Bauraumreduzierung ist es bevorzugt, wenn die beiden radträgerseitigen Kugelgelenke der beiden Einzellenker zu einem Doppelkugelgelenk zusammengefasst sind. Das Doppelkugelgelenk kann ein für beide Kugelgelenke gemeinsames Gelenkgehäuse aufweisen, das am Radträger befestigt oder daran angeformt ist.
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In einer technischen Ausführung können in dem gemeinsamen Gelenkgehäuse Lagerschalen für die beiden Kugelgelenkköpfe der Einzellenker angeordnet sein. Das Gelenkgehäuse kann dabei hülsenartig oder hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei die Kugelgelenkköpfe der beiden Einzellenker an axial gegenüberliegenden Seiten in das Gelenkgehäuse einragen können. Die beiden Mittelpunkte der Kugelgelenkköpfe sowie die Längsachse des gemeinsamen hohlzylindrischen Gelenkgehäuses liegen dabei allesamt auf der Spreizachse.
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Zudem kann eine Spurstange eines Fahrzeug-Lenkgetriebes am Radträger angelenkt sein. Hierzu kann der Radträger einen in der Fahrtrichtung nach vorne abragenden Ausleger aufweisen, auf dem die Spurstange des Fahrzeug-Lenkgetriebes angreift.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der in der unteren Lenkerebene angeordnete Dreieckslenker nicht in aufgelöster Bauweise, sondern vielmehr in starrer Bauweise ausgeführt sein und mit genau einem radträgerseitigen Kugelgelenk am Radträger angelenkt sein sowie mit genau zwei in der Fahrtrichtung voneinander beabstandeten aufbauseitigen Gummi-Metall-Hülsenlagern am Fahrzeugaufbau angelenkt sein.
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In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch der in der unteren Lenkerebene angeordnete Dreieckslenker in aufgelöster Bauweise mit zwei separaten Einzellenkern ausgebildet sein, die wie der obere Dreieckslenker jeweils über radträgerseitige Kugelgelenke am Radträger angebunden sind.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Teildarstellung die linke Seite einer Doppelquerlenker-Vorderachse eines zweispurigen Fahrzeugs mit einer Doppelquerlenker-Anordnung;
- 2 ein vereinfachtes Ersatzdiagramm, das die in der 1 gezeigte Doppelquerlenker-Vorderachse andeutet;
- 3 in einer Seitenschnittdarstellung ein Doppelkugelgelenk, an dem die Einzellenker des oberen aufgelösten Dreieckslenkers am Radträger angelenkt sind; und
- 4 in einer Ansicht entsprechend der 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
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In der 1 ist linke Seite einer Doppelquerlenker-Vorderachse eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt. Die nicht dargestellte rechte Seite der Vorderachse ist mit Bezug auf eine Fahrzeugmittellängsebene spiegelbildlich ausgeführt. Die 1 ist im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis der Erfindung grob vereinfacht dargestellt, und zwar unter Weglassung von Fahrwerkskomponenten, die für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind. Demzufolge weist die Doppelquerlenker-Vorderachse eine in der Fahrzeughochrichtung z obere Lenkerebene sowie eine untere Lenkerebene auf. In der oberen Lenkerebene ist ein aufgelöster Dreieckslenker 1 angeordnet, während in der unteren Lenkerebene ein geschlossener Dreieckslenker 3 angeordnet ist, der im Gegensatz zum oberen Dreieckslenker 1 in starrer Bauweise ausgeführt ist. Der obere Dreieckslenker 1 ist in einen in der Fahrzeuglängsrichtung x bzw. in der Fahrtrichtung FR vorderen oberen Quer-Einzellenker 5 und in einen hinteren oberen Längs-Einzellenker 7 aufgelöst.
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Der obere Quer-Einzellenker 5 ist im Wesentlichen in der Fahrzeugquerrichtung y ausgerichtet und daher für die Sturzsteifigkeit der Vorderachse zuständig. Beispielhaft kann die Radialsteifigkeit des Gummi-Metall-Hülsenlagers 9 des oberen Quer-Einzellenkers 5 hart ausgeführt sein. Im Gegensatz dazu erstreckt sich der obere hintere Längs-Einzellenker 7 gepfeilt nach fahrzeughinten. Der obere hintere Längs-Einzellenker 7 ist daher für die Längssteifigkeit zuständig. Die Radialsteifigkeit des Gummi-Metall-Hülsenlagers 8 des oberen hinteren Längs-Einzellenkers 7 kann - im Gegensatz zum oberen vorderen Quer-Einzellenker 5 - weicher ausgeführt sein. Die Axialsteifigkeiten der beiden Gummi-Metall-Hülsenlager 9 haben keinen Einfluss auf die Radführung.
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Die beiden oberen Einzellenker 5, 7 sowie der untere starre Dreieckslenker 3 sind über aufbauseitige Gummi-Metall-Hülsenlager 9 um angedeutete Schwenkachsen am nicht gezeigten Fahrzeugaufbau schwenkbar angelenkt sowie an radträgerseitigen Kugelgelenken 13 an einem, ein Fahrzeugrad 15 tragenden Radträger 17 angelenkt. Der untere starre Dreieckslenker 3 ist über zwei in der Fahrzeuglängsrichtung x voneinander beabstandete Gummi-Metall-Hülsenlager 9 am Fahrzeugaufbau angelenkt und über genau ein Kugelgelenk 13 am Radträger 17 angelenkt.
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Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist auf dem unteren Dreieckslenker 3 zusätzlich eine nur grob angedeutete Feder-Dämpfer-Einrichtung 19 abgestützt, die mit einem Freigang durch eine Durchführungsöffnung 21 des vorderen oberen Quer-Einzellenkers 5 geführt ist. Zudem ist eine Spurstange 23 eines Fahrzeug-Lenkgetriebes 25 (2) am Radträger 17 angelenkt, und zwar an einem in der Fahrtrichtung FR nach vorne abragenden Ausleger 27 des Radträgers 17.
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Wie aus den 1 und 2 weiter hervorgeht, definieren die insgesamt drei radträgerseitigen Kugelgelenke 13 der oberen und unteren Lenker 3, 5, 7 gemeinsam eine feststehende Spreizachse oder Lenkachse L, um die das Fahrzeugrad 15 über einen Lenkweg eingeschlagen werden kann. In an sich bekannter Weise weist jedes der Kugelgelenke 13 jeweils einen am Lenker 3, 5, 7 befestigten Kugelgelenkkopf 29 sowie eine Lagerschale 31 auf, in der der Kugelgelenkkopf 29 gelagert ist. Die Mittelpunkte M sämtlicher Kugelgelenkköpfe 29 der radträgerseitigen Kugelgelenke 13 der am Radträger 17 angelenkten Einzel- und Dreieckslenker 3, 5, 7 sind hierzu unmittelbar auf der Spreizachse L angeordnet.
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Im Hinblick auf eine bauraumreduzierte Anlenkung sind die beiden Kugelgelenke 13 der oberen Einzellenker 5, 7 zu einem Doppelkugelgelenk 33 zusammengefasst, wie es in der 3 in Schnittdarstellung gezeigt ist. Demzufolge weist das Doppelkugelgelenk 33 für die beiden Kugelgelenke 13 ein gemeinsames hülsenförmiges oder hohlzylindrisches Gelenkgehäuse 35 auf, das materialeinheitlicher sowie einstückiger Bestandteil des Radträgers 17 ist.
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Wie in der 3 gezeigt, sind im Gelenkgehäuse 35 Lagerschalen 31 für die beiden Kugelgelenkköpfe 29 der Einzellenker 5, 7 angeordnet, und zwar in etwa in der Fahrzeughochrichtung z zueinander gegenläufig. Entsprechend sind die beiden radträgerseitigen Kugelgelenke 13 des Doppelkugelgelenkes 33 zwar über einen Höhenversatz Δz (3) voneinander beabstandet, jedoch liegen die Kugelgelenkkopf-Mittelpunkte M beider Kugelgelenke 13 und auch die Längsachse des hohlzylindrisches Gelenkgehäuses 35 unmittelbar auf der Spreizachse L. Die beiden Kugelgelenkköpfe 29 sind in der 3 Bestandteil eines Gelenkzapfens 37, der in nicht näher gezeigter Weise am jeweiligen Einzellenker 5, 7 fest verschraubt ist.
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In der 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, in der im Unterschied zu den 1 bis 3 der untere Dreieckslenker 3 nicht mehr in starrer Bauweise realisiert ist, sondern vielmehr ebenfalls in zwei voneinander separate Einzellenker 39, 41 aufgelöst ist. Die beiden Einzellenker 39, 41 sind, wie auch die oberen Einzellenker 5, 7 ebenfalls mit Kugelgelenken 13 am Radträger 17 angelenkt, die zusammen mit den beiden oberen Kugelgelenken 13 der oberen Einzellenker 5, 7 die Spreizachse L definieren. Entsprechend liegen auch die beiden Mittelpunkte M der Kugelgelenkköpfe 29 der unteren radträgerseitigen Kugelgelenke 13 unmittelbar auf der Spreizachse L.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007062509 A1 [0006]
- DE 102012203382 A1 [0006]
