DE102016222157B4

DE102016222157B4 - Aufgelöste McPherson-Radaufhängung

Info

Publication number: DE102016222157B4
Application number: DE102016222157.4A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schremmer; Julius Kortenbruck
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2036-11-12
Also published as: DE102016222157A1

Abstract

Aufgelöste McPherson-Radaufhängung (10), umfassend eine einen Dämpfer (12) tragende Dämpferstelze (14) und ein an der Dämpferstelze (14) um eine Lenkachse (16) schwenkbar gelagertes Schwenklager (18), wobei die Dämpferstelze (14) an einem unteren Querlenker (22) gelagert ist und zwischen dem Querlenker (22) und der Dämpferstelze (14) Mittel (24) zur Bindung des Drehfreiheitsgrads der Dämpferstelze (14) angeordnet sind, wobei die Mittel zur Bindung des Drehfreiheitsgrads der Dämpferstelze (14) in Form einer zwischen dem unteren Querlenker (22) und der Dämpferstelze (14) angeordneten Koppel (24) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppel (24) und der Querlenker (22) als eine einteilige Baueinheit ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgelöste McPherson-Radaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
McPherson-Radaufhängungen sind aufgrund ihrer geringen Komplexität und niedrigen Herstellungskosten ein weit verbreiteter Achsentyp und sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die DE 43 40 557 A1 verwiesen.
Für Fahrzeuge mit hohen Motor-und Fahrleistungen stellt dieser Achsentyp aufgrund seiner Kinematik nicht die ideale Basis dar. Grund hierfür ist unter anderem die Lage der Lenkachse und dem daraus resultierenden großen Störkrafthebelarm. Die am Rad angreifenden Momente und Kräfte, also unter anderem Antriebs-, Bremsmomente und Rollwiderstandskräfte, erzeugen ein Drehmoment um die Lenkachse. Solange die Momente an der rechten und linken Fahrzeugseite gleich groß sind, erzeugen diese Störmomente keine Gier-und Lenkbewegung des Fahrzeugs. Sollten sich durch Seitenneigung des Fahrzeuges oder unterschiedliche Haftungsverhältnisse die Störkrafthebelarme und die am Rad angreifenden Momente unterscheiden, heben sich die Störmomente zwischen linker und rechter Fahrzeugseite nicht mehr vollständig auf. Es entsteht das sogenannte „torque steering“, also eine durch Störmomente erzeugte Lenk- und Gierbewegung des Fahrzeuges.
Eine bekannte aufgelöste McPherson-Radaufhängung zur Reduktion der störenden Lenkmomente ist die sogenannte Revo-Knuckle-Bauform, vgl. Zeitschrift ATZ 5/2004, Jahrgang 106, Seite 434 bis 440. Diese Bauform zeichnet sich dadurch aus, dass die an einem unteren Querlenker gelagerte Dämpferstelze zweigeteilt ausgebildet ist, nämlich einen federnden, den Dämpfer tragenden Teil und einen daran gelagerten lenkenden (Schwenklager) Teil, der die neue Lenkachse bildet. Zur Unterdrückung der Rotation der feststehenden Dämpferstelze um die alte Lenkachse, die zwischen Domlager und unterem Kugelgelenk liegt, ist nach der Revo-Knuckle-Bauform zwischen unterem Querlenker und Dämpferstelze anstelle des unteren Kugelgelenks ein, den Drehfreiheitsgrad um die alte Lenkerachse unterbindendes, spezielles Gelenk vorgesehen. Siehe hierzu auch die DE 103 62 009 A1 . Aufgrund der hohen auftretenden Kräfte sind jedoch erhöhte Verschleißerscheinungen am Elastomer des Gelenks zu erwarten, was zu einer geringeren Lebensdauererwartung führen dürfte.
Eine gattungsgemäße aufgelöste McPherson-Radaufhängung ist in der DE 10 2015 206 443 A1 beschrieben. Die Radaufhängung umfasst ein Lagerelement, an dem ein Rad drehbar gelagert ist, einen Träger, an dem das Lagerelement um eine im Wesentlichen im am Fahrzeug eingebauten Zustand der Radaufhängung vertikale Lenkdrehachse drehbar gelagert ist, wobei die vertikale Lenkdrehachse nahe dem Radzentrum verläuft, ein Feder-Dämpfer-Bein, das einenends mit dem Träger verbunden und anderenends an einem Fahrzeugaufbau abgestützt ist, einen Querlenker, der einenends mit dem Träger in einem ersten Gelenk verbunden und anderenends schwenkbeweglich am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, und einen Zusatzlenker, der einenends mit dem Träger in einem zweiten Gelenk verbunden und anderenends mit dem Querlenker in einem dritten Gelenk verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufgelöste McPherson-Radaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass die Mittel zur Bindung des Drehfreiheitsgrads in Bezug der Drehsteifigkeit eine verbesserte Dauerfestigkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 in Kombination mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
In bekannter Art und Weise umfasst die aufgelöste McPherson-Radaufhängung eine einen Dämpfer tragende Dämpferstelze und ein an der Dämpferstelze um eine Lenkachse schwenkbar gelagertes Schwenklager. Zudem sind zur Verhinderung eines Mitdrehens der Dämpferstelze um die alte Lenkachse, welche zwischen dem oberen Domlager und dem unteren Kugellenk liegt, zwischen dem Querlenker und der Dämpferstelze Mittel zur Bindung des Drehfreiheitsgrads der Dämpferstelze angeordnet, wobei die Mittel zur Bindung des Drehfreiheitsgrads der Dämpferstelze in Form einer zwischen dem unteren Querlenker und der Dämpferstelze angeordneten Koppel ausgebildet.
Da nunmehr die wirkenden Kräfte von der Koppel aufgenommen werden, ist eine verbesserte Dauerfestigkeit und damit ein verschleißfreier, eine lange Lebensdauer gewährleistender Betrieb sichergestellt.
Erfindungsgemäß sind die Koppel und der Querlenker als eine einteilige Baueinheit ausgebildet. D.h. die Koppel ist Bestandteil des Querlenkers. Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Ausgestalltung ist der geringere Bauteilbedarf (=> Wegfall des Lagers und zugehöriger Schraubverbindungen) sowie die geringeren Fertigungskosten aufgrund des verminderten Montageaufwands und der nicht mehr benötigten Kontaktflächenbearbeitung. Ein weiterer Vorteil ist, dass nunmehr auch die Krafteinleitungsstelle Koppel/Querlenker unterbrechungsfrei gestaltet ist.
Vorzugsweise sind dabei die Koppel und der Querlenker in einer gemeinsamen Horizontalebene liegend zueinander angeordnet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Koppel als ein zum Querlenker separates Bauteil ausgebildet, die über ein Lager mit dem Querlenker verbunden ist. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass - je nach Ausbildung des Lagers - eine zusätzliche akustische Entkopplung zur Verfügung gestellt ist.
Bevorzugt ist dabei die Baueinheit aus Querlenker und Koppel als ein einstückiges Schmiedebauteil aus einer Leichtmetalllegierung, wie z.B. einer Aluminium- oder Titanlegierung, gebildet. Neben geringen Herstellungskosten ist hierdurch gewährleistet, dass hohe Steifigkeiten bei niedrigem Gewicht erzielt werden können. Denkbar ist aber auch die Ausbildung als Schmiedebauteil aus Stahl.
Um eine möglichst spielfreie Lagerung zu gewährleisten, ist das Gelenk zwischen Koppel und Dämpferstelze vorzugsweise als ein Uniball-Gelenk ausgebildet.
Bevorzugt ist hierbei das Uniball-Gelenk über eine Schraubverbindung mit der Koppel verbunden. Dies hat den Vorteil, dass das Erstellen einer Passfläche an der Koppel entfallen kann.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Zeichnung bedeutet:

1 eine aufgelöste McPherson-Radaufhängung, und
2 ein unterer Querlenker für eine erfindungsgemäße aufgelöste McPherson-Radaufhängung.

1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete aufgelöste McPherson-Radaufhängung.
In bekannter Art und Weise umfasst die aufgelöste McPherson-Radaufhängung 10 eine einen Dämpfer 12 tragende Dämpferstelze 14 und ein an der Dämpferstelze 14 um eine Lenkachse 16 schwenkbar gelagertes Schwenklager 18. Über ein Kugelgelenk 20 ist die Dämpferstelze 14 mit dem unteren Querlenker 22 verbunden.
Zur Vermeidung einer Rotation der feststehenden Dämpferstelze 14 um die „alte“ - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten - Lenkachse, ist zwischen der Dämpferstelze 14 und dem Querlenker 22 eine Koppel 24 angeordnet. Die Koppel 24 und der Querlenker 22 sind dabei in einer gemeinsamen Horizontalebene liegend zueinander angeordnet.
Die Verwendung einer Koppel 24 zur Bindung des Drehfreiheitsgrads der Dämpferstelze 14 hat den Vorteil, dass ein verschleißarmer Betrieb und damit eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.
Gemäß in 1 ist die Koppel 24 als ein vom Querlenker 22 separates Bauteil ausgebildet. Die Anbindung der Koppel 24 an den Querlenker 22 erfolgt über ein Kugelgelenk 26. Zur Sicherstellung einer möglichst spielfreien Lagerung zwischen Koppel 24 und Dämpferstelze 14 ist die Koppel 24 über ein Uniball-Gelenk 28 mit der Dämpferstelze 14 verbunden.
2 zeigt einen modifizierten Querlenker 22, für eine erfindungsgemäße, aufgelöste McPherson-Radaufhängung 10.
Wie 2 zu entnehmen ist, sind dabei die Koppel 24 und der Querlenker 22 als eine einteilige Baueinheit ausgebildet, d.h. die Koppel 24 und der Querlenker 22 sind nicht wie bei der ersten Ausführungsform zwei über ein Lager miteinander verbundene Einzelteile, sondern die Koppel 24 ist Bestandteil des Querlenkers 22.
Als besonders vorteilhaft erweist sich hierbei, dass aufgrund des Wegfalls des Lagers und den zugehörigen Fügeelementen die Teileanzahl verringert ist, so dass der Montageaufwand vermindert ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einer entsprechenden belastungsgerechten Gestaltung des Querlenkers 22 und dem Wegfall des Lagers und der Fügeelemente eine deutliche Gewichtsersparnis zu realisieren ist.

Claims

Aufgelöste McPherson-Radaufhängung (10), umfassend eine einen Dämpfer (12) tragende Dämpferstelze (14) und ein an der Dämpferstelze (14) um eine Lenkachse (16) schwenkbar gelagertes Schwenklager (18), wobei die Dämpferstelze (14) an einem unteren Querlenker (22) gelagert ist und zwischen dem Querlenker (22) und der Dämpferstelze (14) Mittel (24) zur Bindung des Drehfreiheitsgrads der Dämpferstelze (14) angeordnet sind, wobei die Mittel zur Bindung des Drehfreiheitsgrads der Dämpferstelze (14) in Form einer zwischen dem unteren Querlenker (22) und der Dämpferstelze (14) angeordneten Koppel (24) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppel (24) und der Querlenker (22) als eine einteilige Baueinheit ausgebildet sind.
Aufgelöste McPherson-Radaufhängung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppel (24) und der Querlenker (22) in einer gemeinsamen Horizontalebene liegend zueinander angeordnet sind.
Aufgelöste McPherson-Radaufhängung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einteilige Baueinheit aus Querlenker (22) und Koppel (24) als Schmiedebauteil aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet ist.
Aufgelöste McPherson-Radaufhängung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetalllegierung eine Aluminiumlegierung oder eine Titanlegierung ist.
Aufgelöste McPherson-Radaufhängung (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppel (24) über ein Uniball-Gelenk (28) mit der Dämpferstelze (14) verbunden ist.
Aufgelöste McPherson-Radaufhängung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Uniball-Gelenk (28) über eine Schraubverbindung mit der Koppel (24) verbunden ist.