DE102017216983A1

DE102017216983A1 - independent suspension

Info

Publication number: DE102017216983A1
Application number: DE102017216983.4A
Authority: DE
Inventors: Fritz von Burkersroda; Jochen Matern
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung (1) für ein Kraftfahrzeug. Die Einzelradaufhängung (1) weist einen um eine Lenkachse (8) schwenkbaren Radträger (2) zum drehbaren Lagern eines Fahrzeugrads (9) auf. Dabei sind ein unterer Querlenker (3a) und ein oberer Querlenker (3b) jeweils einseitig am Radträger (2) beweglich gelagert.
Erfindungsgemäß ist ein an dem unteren Querlenker (3a) angeordnetes Schwenkteil (5a) des Radträgers (2) in einem Kopplungsbereich (13) über einen Lenkaktuator (6) an einem an dem oberen Querlenker (3b) angeordneten Festteil (5b) um die Lenkachse (8) schwenkbar festgelegt.

The invention relates to an independent suspension (1) for a motor vehicle. The independent wheel suspension (1) has a wheel carrier (2) which is pivotable about a steering axle (8) and rotatably supports a vehicle wheel (9). In this case, a lower wishbone (3a) and an upper wishbone (3b) are each mounted on one side on the wheel carrier (2) movable.
According to the invention, a pivoting part (5a) of the wheel carrier (2) arranged on the lower transverse link (3a) is arranged in a coupling region (13) via a steering actuator (6) on a fixed part (5b) arranged on the upper transverse link (3b) about the steering axis (FIG. 8) pivotally fixed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an independent suspension for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Einzelradaufhängungen sind in unterschiedlichen Bauweisen - beispielsweise als ein sogenanntes MacPherson-Federbein oder als ein Doppelquerlenkersystem oder als ein Mehrlenkersystem - aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die Einzelradaufhängung weist dabei üblicherweise einen um eine Lenkachse drehbaren Radträger auf, auf dem ein Fahrzeugrad gelagert ist. Um den Radträger und das Fahrzeugrad mit dem Kraftfahrzeug beweglich zu verbinden, ist der Radträger durch mehrere je nach Bauweise der Einzelradaufhängung unterschiedlich ausgestaltete Lenker mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Der Radträger und damit das auf dem Radträger gelagerte Fahrzeugrad können um die Lenkachse verdreht und das Fahrzeugrad auf diese Weise gelenkt werden. Aus dem Stand der Technik sind dazu unterschiedliche Konzepte bereits bekannt.Independent suspensions are already known in the art from a variety of constructions, for example as a so-called MacPherson strut or as a double wishbone system or as a multi-link system. The independent suspension usually has a wheel carrier rotatable about a steering axle, on which a vehicle wheel is mounted. In order to connect the wheel carrier and the vehicle wheel to the motor vehicle, the wheel carrier is connected to the vehicle body by a plurality of links, which are designed differently depending on the design of the independent wheel suspension. The wheel carrier and thus the vehicle wheel mounted on the wheel carrier can be rotated about the steering axis and the vehicle wheel can be steered in this way. Different concepts are already known from the prior art.

In EP 1 757 469 A1 ist beispielsweise eine Einzelradaufhängung beschrieben, bei der der Radträger durch einen seitlich liegenden Motor um die Lenkachse verdreht wird. Dabei liegt der Motor in und der Radträger außerhalb der Lenkachse. L.Heese at all beschreibt in „The Wheel-Individually Steerable Front Axle of the Research Vehicle SpeedE“ - veröffentlicht in 22^nd Aachen Colloquium Automobile Engine Technology 2013, pp. 619-636, 2013 -eine Einzelradaufhängung, bei der die Lenkachse durch den Radträger geht und ein auf dem Radträger sitzender Motor den Radträger um die Lenkachse schwenkt. Ähnliche Lösungen werden auch von Z.R.Dong at all in „Suspension Design and Research for Electric Vehicles with independent Steering and Driving“ - veröffentlicht in „Adv. Mater. Res.“, vol. 479-481, pp. 1481-1489, 2012 - und von H.Qian at all in „Vehicle Structure and Omni-directionally for Higher Space Efficiency“ - veröffentlicht in 8th World Congr. Intell. Control Autom., pp. 638-644, 2011 - beschrieben.In EP 1 757 469 A1 For example, an independent suspension is described in which the wheel carrier is rotated by a motor lying laterally about the steering axis. The motor is in and the wheel carrier outside the steering axle. L.Heese at all describes in "The Wheel Individually Steerable Axle Front of the Vehicle Research speedé" - published in 22 ^nd Aachen Colloquium Automobile Engine Technology, 2013, pp. 619-636, 2013 - An independent suspension, in which the steering axle passes through the wheel carrier and a motor sitting on the wheel carrier pivots the wheel carrier about the steering axis. Similar solutions are also used by ZRDong at all in "Suspension Design and Research for Electric Vehicles with Independent Steering and Driving" - published in "Adv. Mater. Res. ", Vol. 479-481, pp. 1481-1489, 2012 - and from H.Qian at "Vehicle Structure and Omni-directionally for Higher Space Efficiency" - published in 8th World Congr. Intell. Control Autom., Pp. 638-644, 2011 - described.

Bei den genannten Lösungen weist jedoch die Einzelradaufhängung durch den elektrischen Motor einen erhöhten Bauraumbedarf auf, wobei ein zusätzlicher Bauraum öfters nicht zur Verfügung steht. Der Energieverbrauch des elektrischen Motors ist zudem relativ hoch und steigt aufgrund eines zum Lenken des Fahrzeugrads zu erzeugenden hohen Drehmoments weiter. Ferner muss der elektrische Motor auch in einem stationären Zustand - also bei einer Geradeausfahrt - dauerhaft ein Drehmoment erzeugen, um das Fahrzeugrad in einer Spur halten zu können. Ist eine mechanische Bremseinrichtung vorgesehen, so steigen die Kosten der Einzelradaufhängung.In the solutions mentioned, however, the independent suspension has an increased space requirement by the electric motor, with an additional space is often not available. The power consumption of the electric motor is also relatively high and continues to increase due to a high torque to be generated for steering the vehicle wheel. Furthermore, the electric motor must also permanently generate a torque in a stationary state-that is, when driving straight ahead-in order to be able to hold the vehicle wheel in a lane. If a mechanical brake device is provided, the cost of independent suspension increases.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Einzelradaufhängung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die genannten Nachteile überwunden werden.The object of the invention is therefore to provide an improved or at least alternative embodiment for an independent suspension of the generic type, in which the mentioned disadvantages are overcome.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the subject of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Radträger in einer Einzelradaufhängung aktuatorisch zu bewegen. Die Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug weist gattungsgemäß den Radträger zum drehbaren Lagern eines Fahrzeugrads auf, der um eine Lenkachse schwenkbar ist. Ein unterer Querlenker und ein oberer Querlenker sind dabei jeweils einseitig am Radträger beweglich gelagert. Erfindungsgemäß ist ein an dem unteren Querlenker angeordnetes Schwenkteil des Radträgers in einem Kopplungsbereich über einen Lenkaktuator an einem an dem oberen Querlenker angeordneten Festteil um die Lenkachse schwenkbar festgelegt bzw. gehalten.The present invention is based on the general idea to actuate a wheel carrier in an independent suspension. The independent suspension for a motor vehicle generically includes the wheel carrier for rotatably supporting a vehicle wheel, which is pivotable about a steering axis. A lower wishbone and an upper wishbone are each movably mounted on one side of the wheel. According to the invention, a pivoting part of the wheel carrier arranged on the lower transverse link is pivotally fixed or held about the steering axis in a coupling region via a steering actuator on a fixed part arranged on the upper transverse link.

Erfindungsgemäß ist das Schwenkteil an dem Festteil durch den Lenkaktuator schwenkbar festgelegt, der bevorzugt ein getriebeloser Piezomotor ist. Das Fahrzeugrad ist zweckgemäß an dem Schwenkteil um eine Raddrehachse drehbar gelagert und zusammen mit dem Schwenkteil um die Lenkachse schwenkbar. Ein herkömmlich verwendeter elektrischer Motor erzeugt ein kleines Drehmoment bei einer hohen Drehzahl und in dem Piezomotor kann dagegen vorteilhaft ein hohes Drehmoment bei einer geringen Drehzahl erzeugt werden. Vorteilhaft entfällt ein herkömmlich notwendiges Getriebe zum Anpassen der Drehzahl und des Drehmoments des elektrischen Motors. Der Lenkaktuator weist aus diesem Grund im Vergleich zu dem herkömmlich verwendeten elektrischen Motor einen reduzierten Bauraumbedarf auf. Bei dem herkömmlich verwendeten elektrischen Motor hängt zudem die Leistung mit dem Durchmesser des elektrischen Motors quadratisch zusammen. Der Piezomotor kann dagegen einen kleinen Durchmesser aufweisen und dadurch der Bauraumbedarf insbesondere radial zu der Lenkachse reduziert werden. Ferner ist insbesondere in einem stationären Zustand der Energieverbrauch in der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung durch den Lenkaktuator reduziert.According to the invention, the pivoting part on the fixed part is pivotably fixed by the steering actuator, which is preferably a gearless piezomotor. The vehicle wheel is suitably rotatably mounted on the pivoting part about a wheel rotation axis and pivotable together with the pivoting part about the steering axis. A conventionally used electric motor generates a small torque at a high speed, and in the piezomotor, on the other hand, a high torque at a low speed can be advantageously produced. Advantageously eliminates a conventionally necessary transmission for adjusting the speed and the torque of the electric motor. The steering actuator therefore has a reduced space requirement compared to the conventionally used electric motor. In the conventionally used electric motor, moreover, the power is quadratically related to the diameter of the electric motor. By contrast, the piezomotor can have a small diameter and thus the space requirement, in particular, can be reduced radially relative to the steering axis. Furthermore, in particular in a stationary state, the energy consumption in the independent suspension according to the invention is reduced by the steering actuator.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Schwenkteil um die Lenkachse um maximal 180° verschwenkbar ist. Dabei kann das Schwenkteil beispielsweise an dem Festteil in einer Nullposition schwenkbar festgelegt sein, wobei die Nullposition eine Geradeausfahrt definiert. Aus der Nullposition kann das Schwenkteil dann in eine erste Schwenkstellung um +90° und in eine zweite Schwenkstellung um -90° um die Lenkachse verschwenkt werden. Insbesondere durch den reduzierten Bauraum und einen Verzicht auf eine Spurstange werden auf diese Weise omnidirektionale Fahrmanöver möglich, die in zukünftigen Mobilitätskonzepten beispielsweise für den urbanen Raum eine wichtige Rolle spielen können. Insbesondere kann ein seitliches oder schräges Fahren sowie ein Wenden des Kraftfahrzeugs auf der Stelle realisiert werden.Advantageously, it can be provided that the pivoting part is pivotable about the steering axis by a maximum of 180 °. In this case, the pivoting part may for example be fixed pivotably to the fixed part in a zero position, wherein the zero position defines a straight ahead. From the zero position, the pivoting part can then in a first Swiveling position by + 90 ° and in a second swiveling position by -90 ° about the steering axis. In particular, the reduced space and a waiver of a tie rod omnidirectional maneuvers are possible in this way, which can play an important role in future mobility concepts, for example, for urban space. In particular, a lateral or oblique driving and a turning of the motor vehicle can be realized on the spot.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Lenkaktuator im Radträger angeordnet und festgelegt ist. Auf diese Weise wird der Bauraumbedarf in der Einzelradaufhängung erheblich reduziert. Der Lenkaktuator kann dabei beispielsweise bereichsweise in dem Schwenkteil und bereichsweise in dem Festteil angeordnet und festgelegt sein, wobei das Schwenkteil mit dem Festteil durch den Lenkaktuator schwenkbar verbunden ist. Vorteilhafterweise kann das Festteil ein Gehäuse des Lenkaktuator sein. Insbesondere kann dadurch der Lenkaktuator platzsparend in dem Radträger angeordnet und von äußeren negativen Einflüssen und insbesondere von mechanischen Schäden durch das Festteil geschützt werden. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Festteil ein Bestandteil des Radträgers ist. Auf diese Weise kann der Radträger besonders platzsparend ausgestaltet sein. Ferner wird nicht der Radträger, sondern nur das Schwenkteil des Radträgers durch den Lenkaktuator verschwenkt, so dass ein zum Lenken des Fahrzeugrads zu erzeugendes Drehmoment erheblich reduziert werden kann.In an advantageous development of the independent suspension according to the invention is advantageously provided that the steering actuator is arranged and fixed in the wheel. In this way, the space requirement in the independent suspension is significantly reduced. The steering actuator can be arranged and fixed, for example, partially in the pivoting part and partially in the fixed part, wherein the pivoting part is pivotally connected to the fixed part by the steering actuator. Advantageously, the fixed part may be a housing of the steering actuator. In particular, the steering actuator can thereby be arranged in a space-saving manner in the wheel carrier and be protected from external negative influences and in particular from mechanical damage by the fixed part. Advantageously, it is provided that the fixed part is a part of the wheel carrier. In this way, the wheel carrier can be designed to save space. Further, not the wheel carrier, but only the pivoting part of the wheel carrier is pivoted by the steering actuator, so that a torque to be generated for steering the vehicle wheel can be significantly reduced.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung ist vorgesehen, dass der Lenkaktuator ein piezoelektrischer Drehaktuator mit einer an dem Festteil festgelegten oder axial verschiebbar festgelegten Statoreinheit und mit einer an dem Schwenkteil festgelegten oder axial verschiebbar festgelegten Rotoreinheit ist. Die Statoreinheit kann dabei in dem Festteil stoff-, kraft- oder formschlüssig festgelegt sein, so dass die Statoreinheit drehfest sowie radial und axial an dem Festteil festgelegt ist. Alternativ kann die Statoreinheit an dem Festteil axial verschiebbar - beispielsweise durch eine Keilwelle - festgelegt sein, so dass axiale Stoßkräfte aus dem Fahrzeugrad nicht in die Statoreinheit, sondern in das Festteil eingeleitet werden. Die Rotoreinheit ist relativ zu der Statoreinheit um die Lenkachse drehbar gelagert und kann an dem Schwenkteil stoff-, kraft- oder formschlüssig drehfest sowie radial und axial festgelegt sein. Alternativ kann die Rotoreinheit an dem Schwenkteil axial verschiebbar - beispielsweise durch eine Keilwelle - festgelegt sein, so dass axiale Stoßkräfte durch das Schwenkteil aufgenommen werden können. Bei dem Verschwenken der Rotoreinheit relativ zu der Statoreinheit wird auch das Schwenkteil relativ zu dem Festteil um die Lenkachse verschwenkt und auf diese Weise das zweckgemäß an dem Schwenkteil gelagerte Fahrzeugrad gelenkt.In a particularly advantageous development of the independent suspension according to the invention, it is provided that the steering actuator is a piezoelectric rotary actuator with a fixed to the fixed part or axially displaceable stator unit and fixed to the pivot member or axially displaceable rotor unit. The stator unit can be fixed in the fixed part material, non-positive or positive, so that the stator is rotatably and radially and axially fixed to the fixed part. Alternatively, the stator unit on the fixed part axially displaceable - for example, by a spline - be set so that axial impact forces are not introduced from the vehicle into the stator, but in the fixed part. The rotor unit is rotatably mounted relative to the stator unit about the steering axis and can be non-rotatably on the pivoting part, non-positive or non-positive and radially and axially fixed. Alternatively, the rotor unit can be axially displaceable on the pivoting part-for example, by a splined shaft-so that axial impact forces can be absorbed by the pivoting part. During the pivoting of the rotor unit relative to the stator unit and the pivoting part is pivoted relative to the fixed part about the steering axis and directed in this way the purpose mounted on the pivot member vehicle wheel.

Alternativ ist vorgesehen, dass die Rotoreinheit des piezoelektrischen Drehaktuators durch das Schwenkteil und die Statoreinheit des piezoelektrischen Drehaktuators durch das Festteil gebildet sind. Das Verschwenken der Rotoreinheit relativ zu der Statoreinheit kann dabei durch zusätzliche aktuatorische Komponenten erreicht werden, die an der Statoreinheit und an der Rotoreinheit stoff-, kraft- oder formschlüssig festgelegt sein können.Alternatively, it is provided that the rotor unit of the piezoelectric rotary actuator are formed by the pivotal part and the stator unit of the piezoelectric rotary actuator through the fixed part. The pivoting of the rotor unit relative to the stator unit can be achieved by additional actuator components which can be fixed to the stator unit and to the rotor unit in a force, force or form fit manner.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Schwenkteil an dem Festteil durch wenigstens ein Lager um die Lenkachse schwenkbar gelagert ist. Durch das wenigstens eine Lager wird das Schwenkteil um die Lenkachse schwenkbar an dem Festteil gelagert und das Verschwenken des Schwenkteils durch den Drehaktuator unterstützt. Ferner wird durch das wenigstens eine Lager das Eigengewicht des Schwenkteils getragen. Das wenigstens eine Lager kann zudem axiale sowie radiale Stoßkräfte, die von dem Fahrzeugrad in den Radträger angeleitet werden, aufnehmen und diese an das Festteil und weiter in den Fahrzeugaufbau weiterleiten.Advantageously, it is provided that the pivoting part is mounted on the fixed part by at least one bearing pivotally about the steering axis. By the at least one bearing, the pivoting part is mounted pivotably about the steering axis on the fixed part and supports the pivoting of the pivoting part by the rotary actuator. Furthermore, the self-weight of the pivoting part is borne by the at least one bearing. The at least one bearing can also absorb axial and radial impact forces, which are guided by the vehicle wheel in the wheel carrier, and forward them to the fixed part and further into the vehicle body.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Radträgers ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Festteil zumindest in dem Kopplungsbereich hohlzylindrisch ist und einen Innenraum aufweist. Vorteilhafterweise kann das Schwenkteil in dem Kopplungsbereich in dem Innenraum des Festteils koaxial zu dem Festteil angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Schwenkteil zumindest in dem Kopplungsbereich hohlzylindrisch sein und einen Innenraum aufweisen. Das Festteil kann dann in dem Kopplungsbereich in dem Innenraum des Schwenkteils koaxial zu dem Schwenkteil angeordnet sein. Das koaxiale Anordnen des Schwenkteils und des Festteils ineinander ermöglicht ein Lagern des Schwenkteils an dem Festteil sowie ein Verschwenken des Schwenkteils an dem Festteil um die Lenkachse.In a further development of the wheel carrier according to the invention is advantageously provided that the fixed part is at least in the coupling area hollow cylindrical and has an interior. Advantageously, the pivoting part can be arranged in the coupling region in the interior of the fixed part coaxial with the fixed part. Alternatively or additionally, the swiveling part can be hollow-cylindrical at least in the coupling region and can have an interior. The fixed part can then be arranged in the coupling region in the interior of the pivoting part coaxial with the pivoting part. The coaxial arrangement of the pivoting part and the fixed part in one another allows a bearing of the pivoting part on the fixed part and a pivoting of the pivoting part on the fixed part about the steering axis.

Vorteilhafterweise ist ferner vorgesehen, dass die Rotoreinheit in dem Innenraum des Schwenkteils und/oder die Statoreinheit in dem Innenraum des Festteils festgelegt oder axial verschiebbar festgelegt sind. Auf diese Weise ist der Drehaktuator in dem Innenraum des Schwenkteils oder des Festteils angeordnet und ist von äußeren Einflüssen und insbesondere von mechanischen Schäden geschützt. Ein Festlegen der Rotoreinheit und der Statoreinheit kann dabei stoff-, kraft- oder formschlüssig erfolgen. Alternativ können die Rotoreinheit und/oder die Statoreinheit axial verschiebbar - beispielsweise durch eine Keilwelle - festgelegt sein. Insbesondere können dadurch axiale Kräfte aus dem Fahrzeugrad in das Schwenkteil und/oder in das Festteil eingeleitet werden. Der Drehaktuator ist dann vollständig in dem Radträger der Einzelradaufhängung angeordnet, wodurch kein zusätzlicher Bauraumbedarf an dem Radträger für den Drehaktuator entsteht. Vorteilhafterweise ist zum Verschwenken des Schwenkteils um die Lenkachse vorgesehen, dass die an dem Schwenkteil festgelegte oder axial verschiebbar festgelegte Rotoreinheit und die an dem Festteil festgelegte oder axial verschiebbar festgelegte Statoreinheit koaxial zueinander angeordnet sind. Advantageously, it is further provided that the rotor unit in the interior of the pivoting part and / or the stator in the interior of the fixed part are fixed or axially displaceable. In this way, the rotary actuator is arranged in the interior of the pivoting part or the fixed part and is protected from external influences and in particular from mechanical damage. A fixing of the rotor unit and the stator unit can be carried out material, force or positive fit. Alternatively, the rotor unit and / or the stator unit axially displaceable - for example, by a splined shaft - be set. In particular, axial forces can thereby be introduced from the vehicle wheel into the pivoting part and / or into the fixed part. The rotary actuator is then arranged completely in the wheel carrier of the independent wheel suspension, whereby no additional space is required on the wheel carrier for the rotary actuator. Advantageously, it is provided for pivoting the pivoting part about the steering axis that the fixed to the pivoting part or axially displaceable fixed rotor unit and fixed to the fixed part or axially displaceable fixed stator unit are arranged coaxially to each other.

Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der obere Querlenker mit dem Festteil und/oder der untere Querlenker mit dem Schwenkteil jeweils durch ein Kugelgelenk oder durch ein Kardangelenk verbunden sind. Zudem kann das Schwenkteil am unteren Querlenker um die Lenkachse schwenkbar gelagert und zum Montieren eines Radlagers zum Lagern des Fahrzeugrads ausgestaltet sein. Sowohl das Kugelgelenk als auch das Kardangelenk ermöglichen auf gleiche Weise ein bewegliches Lagern der beiden Querlenker an dem Radträger und sowohl axiale als auch radiale Bewegungen der Einzelradaufhängung relativ zu dem Kraftfahrzeug können ausgeglichen werden. Die Einzelradaufhängung kann auch ein Federdämpfersystem aufweisen, das an dem oberen Querlenker und/oder an dem unteren Querlenker festgelegt ist. So kann das Federdämpfersystem an dem oberen Querlenker und an dem unteren Querlenker oder alternativ an dem Fahrzeugaufbau und dem unteren Querlenker festgelegt sein. Durch das Federdämpfersystem können in der Einzelradaufhängung entstehende Vibrationen und Störbewegungen vorteilhaft gedämpft werden.Furthermore, it is advantageously provided that the upper arm with the fixed part and / or the lower arm are connected to the pivot member each by a ball joint or by a universal joint. In addition, the pivoting part may be pivotally mounted on the lower control arm about the steering axis and designed to mount a wheel bearing for supporting the vehicle wheel. Both the ball joint and the universal joint allow in the same way a movable bearings of the two wishbones on the wheel and both axial and radial movements of the independent suspension relative to the motor vehicle can be compensated. The independent suspension may also include a spring damper system fixed to the upper control arm and / or to the lower control arm. Thus, the spring damper system may be fixed to the upper control arm and to the lower control arm or alternatively to the vehicle body and the lower control arm. By means of the spring damper system, vibrations and disturbing movements arising in the independent suspension can be advantageously damped.

Insgesamt können in der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung im Vergleich zu einem herkömmlich verwendeten elektrischen Motor der Bauraumbedarf für den Radträger sowie der Energieverbrauch zum Lenken des Fahrzeugrads insbesondere in dem stationären Zustand minimiert werden. Zudem kann auch ein zum Lenken des Fahrzeugrads zu erzeugendes Drehmoment vorteilhaft reduziert werden. Die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung behält zudem alle Vorteile einer individuellen Einzelradlenkung an einer Vorderachse und/oder an einer Hinterachse bei.Overall, in the independent suspension according to the invention compared to a conventionally used electric motor, the space requirement for the wheel carrier and the energy consumption for steering the vehicle wheel can be minimized, especially in the stationary state. In addition, a torque to be generated for steering the vehicle wheel can also advantageously be reduced. The independent suspension according to the invention also retains all the advantages of individual individual wheel steering on a front axle and / or on a rear axle.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung mit einem Radträger und zwei Querlenkern und mit einem Lenkaktuator;
2 bis 5 Teilansichten jeweils eines abweichend ausgestalteten Radträgers in einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung;
6 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung mit dem Radträger nach 2;
7 eine vergrößerte Teilansicht des in 6 gezeigten Radträgers;
8 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung mit dem Radträger nach 3;
9 eine vergrößerte Teilansicht des in 8 gezeigten Radträgers.

It show, each schematically

1 a view of an independent suspension according to the invention with a wheel and two wishbones and with a steering actuator;
2 to 5 Partial views of each deviating configured wheel carrier in an independent suspension according to the invention;
6 a view of an independent suspension according to the invention with the wheel according to 2 ;
7 an enlarged partial view of the in 6 shown wheel carrier;
8th a view of an independent suspension according to the invention with the wheel according to 3 ;
9 an enlarged partial view of the in 8th shown wheel carrier.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 mit einem Radträger 2. Ein unterer Querlenker 3a und ein oberer Querlenker 3b sind dabei jeweils einseitig an dem Radträger 2 durch jeweils ein Kugelgelenk 4a und 4b beweglich gelagert. Der Radträger 2 weist erfindungsgemäß ein Schwenkteil 5a und ein Festteil 5b auf, wobei das Schwenkteil 5a an dem unteren Querlenker 3a und das Festteil 5b an dem oberen Querlenker 3b angeordnet sind. Das Schwenkteil 5a ist durch einen Lenkaktuator 6, bevorzugt einen Drehaktuator 7, an dem Festteil 5b um eine Lenkachse 8 schwenkbar festgelegt. Zum drehbaren Lagern eines Fahrzeugrads 9 weist der Radträger 2 ein Radlager 10. Durch das Radlager 10 ist das Fahrzeugrad 9 um eine Raddrehachse 11 drehbar gelagert. 1 shows a schematic view of an independent suspension according to the invention 1 with a wheel carrier 2 , A lower wishbone 3a and an upper wishbone 3b are each one-sided on the wheel 2 by a ball joint 4a and 4b movably mounted. The wheel carrier 2 has according to the invention a pivoting part 5a and a hard part 5b on, wherein the pivoting part 5a on the lower wishbone 3a and the hard part 5b on the upper wishbone 3b are arranged. The swivel part 5a is through a steering actuator 6 , preferably a rotary actuator 7 , on the hard part 5b around a steering axle 8th set pivotally. For rotatably supporting a vehicle wheel 9 has the wheel carrier 2 a wheel bearing 10 , Through the wheel bearing 10 is the vehicle wheel 9 around a wheel axis 11 rotatably mounted.

2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Radträgers 2 der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Festteil 5b in einem Kopplungsbereich 13 einen Innenraum 12b auf, in dem das Schwenkteil 5a koaxial zu dem Festteil 5b angeordnet ist. Das Schwenkteil 5a und das Festteil 5b sind aneinander durch zwei umlaufende Lager 14 drehbar und bei Bedarf axial festgelegt. Um ein Drehmoment um die Lenkachse 8 zu erzeugen, ist in dem Innenraum 12b des Festteils 5b der Drehaktuator 7 angeordnet. Eine Rotoreinheit 15a des Drehaktuators 7 ist dabei in einem Innenraum 12a des Schwenkteils 5a festgelegt und eine Statoreinheit 15b des Drehaktuators 7 ist in dem Innenraum 12b an dem Festteil 5b axial verschiebbar festgelegt. Die Statoreinheit 15b kann dabei an dem Festteil 5b beispielsweise durch eine Keilwelle axial verschiebbar festgelegt sein, so dass axiale Stoßkräfte aus dem Fahrzeugrad 9 von dem Festteil 5b und nicht von der Statoreinheit 15b aufgenommen werden. Durch den Drehaktuator 7 kann ein Drehmoment zwischen der Rotoreinheit 15a und der Statoreinheit 15b erzeugt werden. Dadurch, dass die Rotoreinheit 15a an dem Schwenkteil 5a und die Statoreinheit 15b an dem Festteil 5b festgelegt sind, wirkt das von dem Drehaktuator 7 erzeugte Drehmoment gleichzeitig auch zwischen dem Schwenkteil 5a und dem Festteil 5b. Das Schwenkteil 5a schwenkt um die Lenkachse 8, so dass das an dem Schwenkteil 5a gelagerte Fahrzeugrad 9 sich entsprechend um die Lenkachse 8 verdreht und auf diese Weise gelenkt wird. Ein Verschwenken des Schwenkteils 5a relativ zu dem Festteil 5b wird durch die beiden umlaufenden Lager 14 unterstützt. Zudem kann durch die beiden Lager 14 das Eigengewicht des Schwenkteils 5a getragen werden und aus dem Fahrzeugrad 9 in den Radträger 2 geleitete axiale sowie radiale Stoßkräfte aufgenommen werden. 2 shows a possible embodiment of the wheel carrier 2 the independent suspension according to the invention 1 , In this embodiment, the fixed part 5b in a coupling area 13 an interior 12b on, in which the swivel part 5a coaxial with the fixed part 5b is arranged. The swivel part 5a and the hard part 5b are connected to each other by two encircling bearings 14 rotatable and axially fixed if necessary. To a torque around the steering axle 8th to generate is in the interior 12b of the fixed part 5b the rotary actuator 7 arranged. A rotor unit 15a of the rotary actuator 7 is in one inner space 12a of the swivel part 5a fixed and a stator unit 15b of the rotary actuator 7 is in the interior 12b on the hard part 5b fixed axially displaceable. The stator unit 15b can do this on the hard part 5b be set axially displaceable example, by a spline, so that axial impact forces from the vehicle 9 from the hard part 5b and not from the stator unit 15b be recorded. Through the rotary actuator 7 can be a torque between the rotor unit 15a and the stator unit 15b be generated. As a result, the rotor unit 15a on the pivoting part 5a and the stator unit 15b on the hard part 5b are fixed, this acts of the rotary actuator 7 generated torque at the same time between the pivoting part 5a and the hard part 5b , The swivel part 5a pivots about the steering axle 8th , so that on the pivoting part 5a mounted vehicle wheel 9 corresponding to the steering axis 8th twisted and steered in this way. A pivoting of the pivoting part 5a relative to the fixed part 5b is through the two rotating bearings 14 supported. In addition, through the two camps 14 the dead weight of the swivel part 5a be worn and out of the vehicle wheel 9 in the wheel carrier 2 guided axial and radial impact forces are absorbed.

3 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des Radträgers 2 der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schwenkteil 5a in dem Innenraum 12b des Festteils 5b angeordnet. Die Rotoreinheit 15a ist dabei durch das Schwenkteil 5a und die Statoreinheit 15b ist durch das Festteil 5b gebildet. Die Rotoreinheit 15a und die Statoreinheit 15b sind koaxial zueinander und durch die umlaufenden Lager 14 drehbar aneinander festgelegt. Die umlaufenden Lager 14 können axiale sowie radiale Stoßkräfte aufnehmen, die von dem Fahrzeugrad 9 in den Radträger 2 geleitet werden. 3 shows a further possible embodiment of the wheel carrier 2 the independent suspension according to the invention 1 , In this embodiment, the pivoting part 5a in the interior 12b of the fixed part 5b arranged. The rotor unit 15a is thereby by the pivoting part 5a and the stator unit 15b is through the hard part 5b educated. The rotor unit 15a and the stator unit 15b are coaxial with each other and through the rotating bearings 14 rotatably fixed to each other. The rotating bearings 14 can absorb both axial and radial impact forces from the vehicle wheel 9 in the wheel carrier 2 be directed.

4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des Radträgers 2 der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1. Hier ist das Festteil 5b in dem Innenraum 12a des Schwenkteils 5a angeordnet. Die Rotoreinheit 15a ist bereichsweise in dem Innenraum 12a des Schwenkteils 5a festgelegt und bereichsweise in dem Innenraum 12b des Festteils 5b angeordnet. Das Schwenkteil 5a ist in diesem Ausführungsbeispiel indirekt durch die Rotoreinheit 15a an dem Festteil 5b mittels der beiden Lager 14 drehbar gelagert. Die Statoreinheit 15b ist koaxial zu der Rotoreinheit 15a an dem Festteil 5b festgelegt, so dass ein zwischen der Rotoreinheit 15a und der Statoreinheit 15b erzeugtes Drehmoment auf das Schwenkteil 5a und das Festteil 5b übertragbar ist. Die Rotoreinheit 15a ist an dem Festlegteil 5a und die Statoreinheit 15b ist an dem Festteil 5b kraft-, form- oder stoffschlüssig festgelegt. Axiale sowie radiale Stoßkräfte aus dem Radträger 2 werden in diesem Ausführungsbeispiel von den Lager 14 aufgenommen. 4 shows a further possible embodiment of the wheel carrier 2 the independent suspension according to the invention 1 , Here is the hard part 5b in the interior 12a of the swivel part 5a arranged. The rotor unit 15a is partially in the interior 12a of the swivel part 5a determined and partially in the interior 12b of the fixed part 5b arranged. The swivel part 5a is in this embodiment indirectly by the rotor unit 15a on the hard part 5b by means of the two bearings 14 rotatably mounted. The stator unit 15b is coaxial with the rotor unit 15a on the hard part 5b set so that one between the rotor unit 15a and the stator unit 15b generated torque on the swivel part 5a and the hard part 5b is transferable. The rotor unit 15a is at the Festlegteil 5a and the stator unit 15b is on the hard part 5b fixed in terms of force, shape or material. Axial and radial impact forces from the wheel carrier 2 be in this embodiment of the camp 14 added.

5 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des Radträgers 2 der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Festteil 5b in dem Innenraum 12a des Schwenkteils 5a angeordnet. Die Rotoreinheit 15a ist an dem Schwenkteil 5a axial verschiebbar und die Statoreinheit 15b ist in dem Innenraum 12b des Festteils 5b festgelegt. Die Rotoreinheit 15a kann beispielsweise durch eine Keilwelle an dem Schwenkteil 5a gelagert sein, so dass axiale Stoßkräfte aus dem Fahrzeugrad 9 von dem Schwenkteil 5a aufgenommen werden können. Auch hier ist die Statoreinheit 15b und das Festteil 5b in dem Innenraum 12a des Schwenkteils 5a durch die beiden Lager 14 aneinander drehbar festgelegt, die axiale sowie radiale Stoßkräfte aus dem Fahrzeugrad 9 aufnehmen können. 5 shows a further possible embodiment of the wheel carrier 2 the independent suspension according to the invention 1 , In this embodiment, the hard part 5b in the interior 12a of the swivel part 5a arranged. The rotor unit 15a is on the pivoting part 5a axially displaceable and the stator unit 15b is in the interior 12b of the fixed part 5b established. The rotor unit 15a can, for example, by a spline shaft on the pivoting part 5a be stored so that axial impact forces from the vehicle wheel 9 from the pivoting part 5a can be included. Again, the stator unit 15b and the hard part 5b in the interior 12a of the swivel part 5a through the two camps 14 rotatably fixed to each other, the axial and radial impact forces from the vehicle wheel 9 be able to record.

6 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 mit dem nach 2 ausgestalteten Radträger 2. In 7 ist eine vergrößerte Teilansicht des Radträgers 2 aus 6 in dem Kopplungsbereich 13 gezeigt. Die Einzelradaufhängung 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Federdämpfersystem 16 auf, das an dem unteren Querlenker 3a und an dem oberen Querlenker 3b durch ein Kugelgelenk festgelegt ist. Wie oben bereits erläutert, ist das Schwenkteil 5a koaxial zu dem Festteil 5b in dem Innenraum 12b und durch den Drehaktuator 7 an dem Festteil 5b drehbar angeordnet. Das Schwenkteil 5a ist zudem an dem Festteil 5b durch die Lager 14 drehbar gelagert. 6 shows a view of the independent suspension according to the invention 1 with the after 2 designed wheel carrier 2 , In 7 is an enlarged partial view of the wheel carrier 2 out 6 in the coupling area 13 shown. The independent suspension 1 has a spring damper system in this embodiment 16 on that at the lower wishbone 3a and on the upper wishbone 3b is determined by a ball joint. As already explained above, the pivoting part 5a coaxial with the fixed part 5b in the interior 12b and through the rotary actuator 7 on the hard part 5b rotatably arranged. The swivel part 5a is also on the hard part 5b through the camps 14 rotatably mounted.

8 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 mit dem nach 3 ausgestalteten Radträger 2. Abweichend zu dem in 3 gezeigten Radträger 2 ist hier der obere Querlenker 3b durch ein Kardangelenk an dem Festteil 5b festgelegt. In 9 ist eine vergrößerte Teilansicht des Radträgers 2 aus 8 in dem Kopplungsbereich 13 gezeigt. Auch hier weist die Einzelradaufhängung 1 das Federdämpfersystem 16 auf. Wie oben bereits erläutert, ist bei dem hier gezeigten Radträger 2 das Schwenkteil 5a und der Drehaktuator 7 in dem Innenraum 12b des Festteils 5b angeordnet. Die Rotoreinheit 15a und die Statoreinheit 15b sind in dem Innenraum 12b des Festteils 5b koaxial zueinander festgelegt. Durch die Lager 14 ist das Schwenkteil 5a an dem Festteil 5b drehbar gelagert. 8th shows a view of the independent suspension according to the invention 1 with the after 3 designed wheel carrier 2 , Notwithstanding the in 3 shown wheel carrier 2 Here is the upper wishbone 3b by a universal joint on the fixed part 5b established. In 9 is an enlarged partial view of the wheel carrier 2 out 8th in the coupling area 13 shown. Again, the independent suspension 1 the spring damper system 16 on. As already explained above, in the wheel carrier shown here 2 the swivel part 5a and the rotary actuator 7 in the interior 12b of the fixed part 5b arranged. The rotor unit 15a and the stator unit 15b are in the interior 12b of the fixed part 5b fixed coaxially to each other. Through the camps 14 is the swivel part 5a on the hard part 5b rotatably mounted.

In der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 kann das Schwenkteil 5a relativ zu dem Festteil 5b um die Lenkachse 8 verschwenkt werden, so dass das an dem Schwenkteil 5a gelagerte Fahrzeugrad 9 gelenkt werden kann. Dadurch, dass durch den Lenkaktuator 6 nur das Schwenkteil 5a verschwenkt wird, kann ein zum Lenken des Fahrzeugrads 9 zu erzeugendes Drehmoment erheblich reduziert werden. Ferner weist der in dem Radträger 2 angeordnete Lenkaktuator 6 und insbesondere der Drehaktuator 7 im Vergleich zu einem herkömmlich verwendeten elektrischen Motor vorteilhafterweise einen reduzierten Bauraumbedarf und einen reduzierten Energieverbrauch auf.In the independent suspension according to the invention 1 can the swivel part 5a relative to the fixed part 5b around the steering axle 8th be pivoted, so that at the pivoting part 5a mounted vehicle wheel 9 can be steered. Because of that through the steering actuator 6 only the swivel part 5a is pivoted, one for steering the vehicle wheel 9 torque to be generated considerably be reduced. Furthermore, it has in the wheel carrier 2 arranged steering actuator 6 and in particular the rotary actuator 7 compared to a conventionally used electric motor advantageously a reduced space requirement and reduced energy consumption.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1757469 A1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

L.Heese at all describes in "The Wheel Individually Steerable Axle Front of the Vehicle Research speedé" - published in 22 nd Aachen Colloquium Automobile Engine Technology, 2013, pp. 619-636, 2013 [0003]
Z.R.Dong at all in "Suspension Design and Research for Electric Vehicles with Independent Steering and Driving" - published in "Adv. Mater. Res. ", Vol. 479-481, pp. 1481-1489, 2012 [0003]
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Claims

Independent wheel suspension (1) for a motor vehicle, - Wherein the independent suspension (1) has a wheel carrier (2) for rotatably supporting a vehicle wheel (9), - wherein a lower wishbone (3a) and an upper wishbone (3b) each on one side on the wheel carrier ( 2) are movably mounted, and - wherein the wheel carrier (2) about a steering axis (8) is pivotable, characterized in that on the lower control arm (3a) arranged pivoting part (5a) of the wheel carrier (2) in a coupling region (13 ) is fixed about a steering actuator (6) on a fixed to the upper control arm (3b) fixed part (5 b) about the steering axis (8) pivotally.

Independent suspension to Claim 1 , characterized in that the pivoting part (5a) is pivotable about the steering axis (8) by a maximum of 180 °.

Independent suspension to Claim 1 or 2 , characterized in that the steering actuator (6) in the wheel carrier (2) is arranged and fixed.

Independent suspension to Claim 3 , characterized in that the fixed part (5b) is a housing of the steering actuator (6).

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the fixed part (5b) is a part of the wheel carrier (2).

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the steering actuator (6) comprises a piezoelectric rotary actuator (7) with a fixed to the pivot member (5a) or axially displaceable rotor unit (15a) and fixed to the fixed part (5b) or axially fixed stator unit (15b) is.

Independent suspension according to one of the Claims 1 to 5 characterized in that the steering actuator (6) is a piezoelectric rotary actuator (7), wherein a rotor unit (15a) of the rotary actuator (7) passes through the fixed part (5a) and a stator unit (15b) of the rotary actuator (7). 5b) are formed.

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting part (5a) is pivotally mounted on the fixed part (5b) by at least one bearing (14) about the steering axis (8).

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that - the pivoting part (5a) is hollow-cylindrical at least in the coupling area (13) and has an interior space (12a) and / or - the fixed part (5b) is at least in the coupling area (13) is hollow cylindrical and has an inner space (12b).

Independent suspension to Claim 9 Characterized in - that the pivoting part (5a) in the coupling region (13) in the interior (12b) of the fixed part (5b) coaxial to the fixed part (5b) is arranged and / or - that the fixed part (5b) in the coupling region (13) in the interior (12a) of the pivoting part (5a) is arranged coaxially with the pivoting part (5a).

Independent suspension to Claim 9 or 10 Characterized - in that the rotor unit (15a) in the interior (12a) of the pivoting part (5a) fixed or fixed axially displaceably and / or - that the stator (15b) in the interior (12b) of the fixed part (5b) defined or axially displaceable.

Independent suspension to Claim 11 , characterized in that the rotor unit (15a) fixed to the pivot part (5a) and the stator unit (15b) fixed to the fixed part (5b) are arranged coaxially with each other.

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the lower transverse link (3a) with the pivoting part (5a) and / or the upper transverse link (3b) with the fixed part (5b) each by a ball joint (4a, 4b) or by a Cardan joint are connected.

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting part (5a) is pivotably mounted on the lower transverse link (3a) about the steering axis (8).

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting part (5a) is designed for mounting a wheel bearing (10) for supporting the vehicle wheel (9).

Independent wheel suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the independent wheel suspension (1) comprises a spring damper system (16) fixed to the lower control arm (3a) and / or to the upper control arm (3b).