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Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, zur schwenkbaren Lagerung an einem Fahrzeugaufbau, mit einem sich entlang der Y-Achse erstreckenden Torsionsabschnitt sowie zwei durch den Torsionsabschnitt verbundenen, sich entlang der X-Achse nach hinten erstreckenden Längslenkern, die jeweils einen Radträger-Anbindungsbereich aufweisen.
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Bei Kraftfahrzeugen sind unterschiedlichste Aufhängungen für die Räder des Fahrzeugs bekannt. Man kann insbesondere zwischen der heutzutage bei Pkw überwiegend genutzten Einzelradaufhängung und der hauptsächlich bei Hinterachsen von Nutzfahrzeugen verwendeten Starrachsaufhängung unterscheiden. Daneben existieren aber auch sogenannte Halbstarrachsen, bei denen die beidseitig vorgesehenen Räder einer Achse bzw. deren Radträger an zwei Längslenkern angebunden sind, die an einem aufbauseitigen Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau, üblicherweise mit dem Chassis, verbunden sind. Dabei ist aufbauseitig typischerweise eine rohrförmige Buchsenaufnahme für eine Lagerbuchse ausgebildet. Die beiden Längslenker sind über eine in Querrichtung verlaufende Achsbrücke (teilweise auch als Querträger oder Torsionsprofil bezeichnet) miteinander verbunden. Letztere ist biegesteif aber torsionsweich ausgebildet, so dass sie nach Art eines Stabilisators bei ungleichmäßigem Einfedern der Längslenker ein Drehmoment zwischen diesen überträgt. Je nach Position der Achsbrücke entlang der Längslenker unterscheidet man zwischen einer Verbundlenkerachse (Achsbrücke näher am aufbauseitigen Ende), einer Koppellenkerachse (Achsbrücke ungefähr in der Mitte der Längslenker) und einer Torsionskurbelachse (Achsbrücke am aufbaufernen Ende). Neben diesen Halbstarrachsen, bei denen die Längslenker wie beschrieben durch eine Achsbrücke verbunden sind, sind auch sogenannte Längslenkerachsen bekannt, bei denen die Längslenker keine Querverbindung aufweisen und unabhängig voneinander beweglich sind.
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Abgesehen von der Aufnahme der Radträger dienen die Längslenker oftmals auch dazu, Federn und/oder Federdämpfer abzustützen. Gemäß einer verbreiteten Bauform ist an dem jeweiligen Längslenker ein Federsitz angeordnet, der bspw. als Federteller angeschweißt sein kann. Ein entsprechender Federteller ist am Fahrzeugaufbau oberhalb des Längslenkers angeordnet und eine Schraubenfeder ist formschlüssig zwischen den beiden Federtellern aufgenommen. Normalerweise ist der obere Federteller an einem Längsträger des Fahrzeugrahmens befestigt. Für die jeweilige Anordnung der Federteller besteht dabei nur ein geringer konstruktiver Spielraum, zumal der obere Federteller zumindest in etwa vertikal über dem unteren Federteller anzuordnen ist. Der maximal zur Verfügung stehende Bauraum für die Schraubenfeder ist dabei beschränkt durch den vertikalen Abstand zwischen dem Längslenker und dem Teil des Fahrzeugaufbaus, an dem der obere Federteller angeordnet ist. Hieraus wiederum resultiert entweder eine Beschränkung des maximalen Federweges oder der Länge der Feder bzw. der Anzahl ihrer Windungen. Diese Beschränkungen führen oft zu nicht zufriedenstellenden Kompromissen.
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Aus der
US 8,777,247 B2 ist eine Radaufhängungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einer Verbundlenkerachse, die über Schwenklager mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist. In etwa im Bereich von Radlagern, die an der Verbundlenkerachse ausgebildet sind, sind beiderseits stabartige Kopplungseinrichtungen angeordnet, durch die die Verbundlenkerachse gelenkig mit einer Querblattfeder verbunden ist. Die Querblattfeder ist an zwei voneinander beabstandete Punkten mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.
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Die
US 6,672,605 B2 zeigt eine Radaufhängung mit einer Halbstarrachse, bei der zwei schwenkbar am Fahrzeugaufbau gelagerte Längslenker durch eine Achsbrücke verbunden sind. Unterhalb jedes Längslenkers ist eine Blattfeder angeordnet, die beiderseits endseitig schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden und in einem mittleren Bereich über Klammern an dem darüber liegenden Längslenker befestigt ist.
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Die
WO 2014/003592 A1 offenbart eine Radaufhängung mit einer Verbundlenkerachse, bei der die Längslenker einstückig mit der Achsbrücke ausgebildet sein können. Die Anbindung der Verbundlenkerachse gegenüber dem Fahrzeugaufbau ist über zwei Blattfedern gegeben, die sich von den Längslenkern oder von der Achsbrücke aus nach vorne erstrecken und an einem vorderen Ende am Fahrzeugaufbau eingespannt sind.
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Aus der
US 2,472,291 A ist eine Einrichtung zur Abfederung eines Fahrzeugaufbaus gegen Rollbewegungen bekannt. Dabei ist eine Fahrzeugachse über sich schräg nach hinten erstreckende Hebelarme mit einer sich in Querrichtung erstreckenden Torsionsfeder verbunden. Die Fahrzeugachse ist außerdem über die Hebelarme mit einem sich in Querrichtung erstreckenden Blattfederpaket verbunden, das seinerseits mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Bei einer Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus ist vorgesehen, dass diese durch eine Torsion der Fahrzeugachse einerseits sowie der Torsionsfeder andererseits begrenzt wird.
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Die
US 1,971,960 A offenbart eine Hinterachsaufhängung, bei der eine Hinterachse beiderseits über Federbriden mit Blattfederpaketen verspannt ist. Die Blattfederpakete sind nach Art einer Hotchkiss-Aufhängung mit Längsträgern eines Fahrzeugrahmens verbunden. Angrenzend an die Fahrzeugachse sind aufwärts führende Verbindungsarme gelenkig mit dem jeweiligen Blattfederpaket verbunden, die wiederum gelenkig mit in Längsrichtung verlaufenden Hebeln verbunden sind. Die beiden Hebel sind über eine in Querrichtung verlaufende Torsionsfeder miteinander verbunden.
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Die
DE 10 2009 028 540 A1 zeigt eine Verbundlenkerachse einer Hinterradaufhängung in einem Fahrzeug, die in Fahrtrichtung betrachtet eine Blattfeder und einen Längslenker je Fahrzeugseite sowie einen die Längslenker miteinander verbinden Querträger aufweist. Die Blattfeder ist jeweils endseitig schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Der insgesamt U-förmige Querträger weist je Fahrzeugseite einen in Fahrtrichtung ausgerichteten Trägerarm auf, so dass die Trägerarme zusammen mit den kraftschlüssig daran befestigten Blattfedern die Längslenker bilden.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Federung einer Achse, bei der die Räder über Längslenker mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind, durchaus noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längslenkerachse oder Halbstarrachse mit optimierter Federung zur Verfügung zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Radaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird eine Radaufhängung mit zwei sich entlang der X-Achse nach hinten erstreckenden Längslenkern zur Verfügung gestellt, die jeweils um eine Schwenkachse schwenkbar wenigstens indirekt an einem Fahrzeugaufbau gelagert sind. Es kann sich insbesondere um eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug wie einen Lkw, Transporter oder Pkw handeln. Allerdings ist auch beispielsweise eine Anwendung für Anhänger möglich. Sämtliche Bezugnahmen auf die X-Achse, Y-Achse sowie die Z-Achse des Fahrzeugs beziehen sich hier und im Folgenden auf den bestimmungsgemäß eingebauten Zustand. Die Längslenker erstrecken sich entlang der X-Achse nach hinten (also entgegen der Fahrtrichtung). Dabei verlaufen sie nicht notwendigerweise parallel zur X-Achse, sondern können wenigstens abschnittsweise zu dieser geneigt sein. Sie können insbesondere ganz oder abschnittsweise gebogen und/oder abgewinkelt ausgebildet sein. Sie können beispielsweise als Blechformteile oder als gegossene Metallteile ausgebildet sein, aber auch eine Ausbildung aus Faserverbundstoff ist möglich. Jeder Längslenker kann einstückig gefertigt sein oder aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Stücken bestehen. Wie später noch erläutert wird, können die Längslenker auch untereinander verbunden sein. Jeder der Längslenker ist entweder direkt oder indirekt, also über ein zwischengeordnetes Element, an dem Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagert. Hierdurch ist eine Schwenkachse gegeben, die normalerweise parallel zur Y-Achse (Querachse) verläuft und für beide Längslenker identisch ist. Es sind aber auch Ausgestaltungen möglich, bei denen die Längslenker um unterschiedliche Schwenkachsen schwenkbar sind, die nicht parallel zur Y-Achse verlaufen. Die Bezeichnung „Fahrzeugaufbau“ dient in diesem Zusammenhang als Sammelbegriff für die Karosserie, das Chassis sowie ggf. einen Hilfsrahmen. Üblicherweise sind die Längslenker an einem Chassis des Fahrzeugs gelagert. Die Lagerung kann über elastische Lager, bspw. Gummi-Metall-Lager, gegeben sein.
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Die Längslenker weisen jeweils einen Radträger-Anbindungsbereich auf. Dieser dient zur Anbindung eines Radträgers, der wiederum zur Aufnahme eines Rades des Fahrzeugs dient. Der jeweilige Längslenker ist zur schwenkbaren Führung des Radträgers gegenüber dem Fahrzeugaufbau vorgesehen. Üblicherweise ist der Radträger-Anbindungsbereich in einem hinteren Teil des Längslenkers, bspw. im hinteren Drittel desselben, angeordnet. Im Radträger-Anbindungsbereich kann eine separat gefertigte Halterung für den Radträger mit dem Längslenker verbunden sein. Normalerweise ist der Radträger starr mit dem Längslenker verbunden, allerdings ist im Rahmen der Erfindung auch beispielsweise eine gelenkige Verbindung denkbar. Es ist aber auch denkbar, dass ein Radträger einstückig mit dem Längslenker ausgebildet ist, so dass der Radträger-Anbindungsbereich ein Bereich ist, in dem der Längslenker in den Radträger übergeht.
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Es versteht sich, dass die Längslenker Halterungen für Stoßdämpfer aufweisen können, die z.B. seitlich an die Längslenker angeschweißt oder bei einer Fertigung aus Faserverbundstoff einstückig angeformt sein können.
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Weiterhin weist die Radaufhängung zwei Blattfedern zur Federung der Längslenker gegenüber dem Fahrzeugaufbau auf. Man kann die Längslenker ebenso wie die Radträger und die daran angeordneten Räder der ungefederten Masse zuordnen, während der Fahrzeugaufbau der gefederten Masse zuzuordnen ist. Dabei dienen die Blattfedern dazu, bei einer Schwenkbewegung der Längslenker gegenüber dem Fahrzeugaufbau eine Rückstellkraft (bzw. ein rückstellendes Drehmoment) zu erzeugen, die auf der elastischen Verformung (genauer gesagt einer Biegung) der jeweiligen Blattfeder beruht. Jede Blattfeder kann hierbei einem der Längslenker zugeordnet werden (und umgekehrt), d.h. normalerweise ist jeweils eine Blattfeder in der Nähe eines Längslenkers angeordnet. Die jeweilige Blattfeder kann in entspanntem Zustand gerade oder aber auch wenigstens abschnittsweise gebogen ausgebildet sein. Wenngleich die Verwendung einer einzelnen Blattfeder bevorzugt ist, ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die jeweilige Blattfeder Teil eines Blattfederpaketes ist.
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Erfindungsgemäß ist jede Blattfeder in einem Befestigungsbereich einseitig am Fahrzeugaufbau befestigt, so dass sie dort höchstens eingeschränkt gegenüber dem Fahrzeugaufbau verdrehbar ist. D.h., die jeweilige Blattfeder ist bezüglich des Fahrzeugaufbaus nicht beidseitig, sondern einseitig befestigt. Der entsprechende Befestigungsbereich kann dabei insbesondere einem ersten Endbereich der Blattfeder entsprechen. Die Befestigung beruht dabei normalerweise wenigstens teilweise auf einem Formschluss, wobei aber auch zumindest ergänzend eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung vorliegen kann. Dabei ist die Befestigung derart, dass die Blattfeder in dem Befestigungsbereich höchstens eingeschränkt gegenüber dem Fahrzeugaufbau verdrehbar ist bzw. eine Drehbarkeit der Blattfeder gegenüber dem Fahrzeugaufbau wenigstens beschränkt ist. Hierbei kann, bspw. aufgrund einer Befestigung durch ein elastisches Lager, eine gewisse Drehbarkeit vorliegen, die aber eingeschränkt ist, z.B. auf einen Winkelbereich von insgesamt weniger als 30° oder weniger als 20°. In diesem Fall kann man auch von einer drehelastischen Befestigung sprechen. Insbesondere bedeutet die eingeschränkte Verdrehbarkeit, dass in dem Befestigungsbereich durch den Fahrzeugaufbau ein rückstellendes Drehmoment auf die Blattfeder einwirken kann, das eine beliebige Verdrehung derselben verhindert.
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In einem vom Befestigungsbereich beabstandeten Kopplungsbereich ist die Blattfeder kraftübertragend an einen Längslenker gekoppelt. Die Kopplung dient einer Kraftübertragung und muss nicht in Form einer Befestigung vorliegen; es kann sich beispielsweise auch um ein einseitiges Abstützen der Blattfeder am Längslenker handeln. Die Kopplung kann selbstverständlich auch indirekt über ein zwischengeordnetes Element gegeben sein, das z.B. an der Blattfeder oder am Längslenker befestigt ist. Dabei ist die Kopplung selbstverständlich derart ausgebildet, dass bei einer Schwenkbewegung des Längslenkers ein Biegemoment auf die Blattfeder ausgeübt wird. Dies resultiert wiederum daraus, dass die Drehbarkeit der Blattfeder im Befestigungsbereich gegenüber dem Fahrzeugaufbau eingeschränkt ist. D.h., im Befestigungsbereich kann die Blattfeder der Bewegung des Längslenkers nicht folgen, während sie im Kopplungsbereich, wo sie an den Längslenker gekoppelt ist, dessen Bewegung folgt. Der Kopplungsbereich entspricht normalerweise einem zweiten Endbereich der Blattfeder, der dem o.g. ersten Endbereich gegenüberliegt.
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Zwischen dem Befestigungsbereich und dem Kopplungsbereich ist die Blattfeder in aller Regel freitragend geführt, d.h. sie hat dort keine Berührung mit anderen Bauteilen.
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Die Federung der Längslenker gegenüber dem Fahrzeugaufbau ist bevorzugt ausschließlich durch die Blattfedern gegeben, so dass auf weitere Federelemente, bspw. Schraubenfedern, verzichtet wird. Ergänzend könnten zusätzliche Federelemente im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, wobei diese allerdings vergleichsweise klein und/oder leicht ausgebildet sein könnten, da sie die Wirkung der Blattfedern nur ergänzen würden.
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Dadurch, dass der jeweilige Längslenker durch eine Blattfeder gefedert ist, lässt sich der Bauraum gegenüber dem Einsatz von Schraubenfedern deutlich reduzieren. Dies betrifft insbesondere den vertikalen Bauraum. Im Gegensatz zu Bauformen im Stand der Technik, bei denen Schraubenfedern zum Einsatz kommen, müssen somit keine Kompromisse hinsichtlich des Federweges bzw. der Länge der Feder eingegangen werden. Hinsichtlich der Positionierung der Blattfeder besteht ein größerer Spielraum als bei einer Schraubenfeder, die normalerweise unterhalb eines Längsträgers angeordnet sein und zumindest näherungsweise vertikal ausgerichtet sein muss. Unter Umständen können auch die Herstellungskosten einer Blattfeder geringer sein als die einer entsprechend leistungsfähigen Schraubenfeder. Vorteilhaft ist auch die nur einseitige Befestigung der Blattfeder am Fahrzeugaufbau, aufgrund derer die Blattfeder kürzer ausgebildet sein kann als bspw. bei einer zweiseitigen Befestigung, wobei eine Kopplung an den Längslenker in einem mittleren Bereich gegeben wäre. Zudem vereinfacht sich der mechanische Aufbau sowie der Zusammenbau der Radaufhängung durch die einseitige Befestigung. Die Position der Blattfeder lässt sich freier wählen, da diese im Gegensatz zur zweiseitigen Befestigung nicht so positioniert werden muss, dass ihr hinteres Ende an einen hinreichend stabilen Bereich des Fahrzeugaufbaus angebunden werden kann. Auch lässt sich ein größerer Bewegungsspielraum im Kopplungsbereich leichter realisieren als bei einer zweiseitigen Befestigung, womit ein größerer Federweg möglich ist. Weiterhin ergibt sich ein größerer vertikaler Bauraum unterhalb des Radträgers und somit eine größere Bodenfreiheit.
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Bevorzugt sind die Längslenker als Teile einer Halbstarrachse durch eine sich entlang der Y-Achse erstreckende Achsbrücke verbunden. D.h., die Radaufhängung weist eine Halbstarrachse auf, die ihrerseits die Längslenker sowie die Achsbrücke aufweist. Wie bei Halbstarrachsen üblich, ist die Achsbrücke bevorzugt biegesteif, aber wenigstens teilweise torsionsweich ausgebildet, während die Längslenker bevorzugt steif gegenüber Biegung und Torsion ausgebildet sind. In jedem Fall dient die Achsbrücke dazu, bei einem ungleichseitigen Einfedern durch Torsion eine Rückstellkraft bzw. ein rückstellendes Drehmoment zu erzeugen, durch welches das ungleichseitige Einfedern und somit eine mögliche Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus beschränkt werden. Die Achsbrücke erstreckt sich entlang der Y-Achse (Querachse) des Fahrzeugs. Sie kann hierbei wenigstens abschnittsweise parallel zur Y-Achse verlaufen, wenigstens teilweise kann sie aber auch im Winkel zu Y-Achse stehen, d.h. sie kann ebenso wie die Längslenker gerade, aber auch wenigstens abschnittsweise gebogen und/oder abgewinkelt ausgebildet sein. Die Achsbrücke kann aus Metall (z.B. Stahl) als Blechformteil oder Rohrprofil ausgebildet sein, es ist allerdings auch eine Fertigung aus Faserverbundstoff oder dergleichen denkbar. Insbesondere kann die Achsbrücke wenigstens teilweise einstückig mit den Längslenkern gefertigt sein, bspw. durch Urformen oder Umformen.
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Allgemein kann die Halbstarrachse als Torsionskurbelachse, als Koppellenkerachse oder als Verbundlenkerachse ausgebildet sein. Im Fall der Torsionskurbelachse ist die Achsbrücke nahe einem hinteren Ende (in etwa auf Höhe der Radträger-Anbindungsbereiche) mit den Längslenkern verbunden. Im Falle einer Koppellenkerachse ist die Achsbrücke in einem mittleren Bereich mit den Längslenkern verbunden, während sie bei einer Verbundlenkerachse nahe einem vorderen Ende (in etwa auf Höhe der Schwenkachse) mit den Längslenkern verbunden ist. Die Achsbrücke muss nicht mit dem vorderen Ende des jeweiligen Längslenkers verbunden sein, sondern der jeweilige Längslenker kann sich über die Achsbrücke weiter nach vorne erstrecken. Ein oder mehrere Lager zur schwenkbaren Anbindung der Längslenker an den Fahrzeugaufbau können dabei an den Längslenkern selbst oder aber an der Achsbrücke angeordnet sein. Alternativ könnte die Halbstarrachse über separat gefertigte Anbindungsarme am Fahrzeugaufbau gelagert sein, die z.B. entweder mit der Achsbrücke oder aber mit den Längslenkern verbunden sind und die sich entlang der X-Achse nach vorne erstrecken.
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Bevorzugt ist wenigstens eine Blattfeder im Bereich der Schwenkachse am Fahrzeugaufbau befestigt. D.h., der Befestigungsbereich ist im Bereich der Schwenkachse angeordnet bzw. umgekehrt. Der Befestigungsbereich kann bspw. (in Y-Richtung) seitlich eines Schwenklagers angeordnet sein, mittels dessen der jeweilige Längslenker mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Auch ist es möglich, dass eine innere Hülse einer Gummi-Metall-Buchse, die zur schwenkbaren Lagerung des Längslenkers dient, derart modifiziert ist, dass sie zur Befestigung der Blattfeder dient. Sofern hier und im Folgenden auf „wenigstens eine Blattfeder“ bzw. „wenigstens einen Längslenker“ Bezug genommen wird, bezieht sich dies bevorzugt auf beide Blattfedern bzw. beide Längslenker, da die Radaufhängung bevorzugt symmetrisch ausgebildet ist.
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Wie bereits oben erläutert, kann die Drehbarkeit der Blattfeder bezüglich des Fahrzeugaufbaus in eingeschränkter Form gegeben sein, bspw. bei einer drehelastischen Verbindung. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens eine Blattfeder im Befestigungsbereich drehfest am Fahrzeugaufbau befestigt. Normalerweise bedeutet dies, dass die Blattfeder starr am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Bspw. könnte hierfür ein Ende der Blattfeder am Fahrzeugaufbau eingespannt sein. Es könnten auch ein oder mehrere Verbindungsbolzen durch die Blattfeder hindurchgeführt sein. Allgemein kann die starre Verbindung formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig realisiert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens eine Blattfeder entlang der X-Achse. Hierbei kann sie auch als Längsblattfeder bezeichnet werden. Dies schließt die Möglichkeit ein, dass sie ganz oder teilweise im Winkel zur X-Achse verläuft, also bspw. insgesamt gegenüber dieser geneigt ist oder eine gebogene oder abgewinkelte Form aufweist. Sie kann aber insbesondere wenigstens überwiegend parallel zur X-Achse verlaufen. In jedem Fall ist eine Erstreckung entlang der X-Achse vorteilhaft, da hierdurch auch bei einer vergleichsweise langen Blattfeder nur ein geringer Bauraum in vertikaler Richtung (entlang der Z-Achse) notwendig ist. Insbesondere kann sich die Blattfeder bei der beschriebenen Ausführungsform entlang des Längslenkers erstrecken.
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Die Position des Kopplungsbereichs kann unterschiedlich gewählt werden. Dabei ist die wirksame Länge der jeweiligen Blattfeder (also der Teil, der hauptsächlich an der elastischen Verformung teilnimmt) durch den Abstand zwischen dem Befestigungsbereich und dem Kopplungsbereich bestimmt. Normalerweise ist der Kopplungsbereich in einer hinteren Hälfte oder in einem hinteren Drittel des Längslenkers angeordnet. Insbesondere ist es bevorzugt, dass wenigstens eine Blattfeder im Bereich des Radträger-Anbindungsbereichs an einen Längslenker gekoppelt ist. Hierdurch wird insbesondere dann, wenn der Befestigungsbereich nahe der Schwenkachse angeordnet ist, die wirksame Länge der Blattfeder maximiert. Sofern die wirksame Länge der Blattfeder geringer ist, erfolgt bei einer gegebenen Auslenkung des jeweiligen Längslenkers nur eine geringere Verformung der Blattfeder, so dass diese zur Erzeugung einer gewünschten Rückstellkraft entsprechend steifer ausgebildet sein muss. Außerdem sind hierbei die im Befestigungsbereich und im Kopplungsbereich auftretenden Kräfte größer, was unter Umständen zu einem vorzeitigen Verschleiß führen kann bzw. dazu, dass Bauteile stabiler und somit schwerer ausgelegt sein müssen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist wenigstens ein Längslenker ein Lagerelement zur Kopplung der Blattfeder auf, an dem die Blattfeder verschiebbar geführt ist. Das Lagerelement kann dabei einstückig mit dem Längslenker ausgebildet oder aber separat gefertigt und mit dem Längslenker verbunden sein. Die Blattfeder ist hieran verschiebbar geführt, was normalerweise eine Verschiebbarkeit in Längsrichtung der Blattfeder beinhaltet. Durch die Verschiebbarkeit kann ein Längenausgleich erfolgen, der im Allgemeinen durch die Verformung der Blattfeder während des Ein- und Ausfederns des Längslenkers notwendig wird. Dabei kann das Lagerelement ein Gleitlager für die Blattfeder bilden. Alternativ zu einer verschiebbaren bzw. gleitenden Führung der Blattfeder könnte diese aber auch bspw. durch ein elastisches Element mit dem Längslenker verbunden sein. Das elastische Element könnte z.B. aus Gummi bestehen und stoffschlüssig mit Blattfeder und Längslenker verbunden sein. Der notwendige Längenausgleich würde in diesem Fall unter Verformung des elastischen Elements erfolgen.
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Insbesondere kann sich wenigstens eine Blattfeder von oben am Lagerelement abstützen. Anders ausgedrückt, die Blattfeder ist oberhalb des Lagerelements angeordnet und stützt sich an diesem ab. Da statische und dynamische Kräfte seitens des Längslenkers überwiegend in Richtung der Z-Achse (also vertikal) wirken und diesbezüglich nur aufwärts, ist eine Abstützung von oben (ggf. ergänzt durch eine seitliche Führung) ausreichend; die Blattfeder kann auf dem Lagerelement aufliegen, wobei sie durch das Gleichgewicht von Federkraft und Gewichtskraft des Fahrzeugaufbaus (sowie auftretender dynamischer Kräfte) in Kontakt mit dem Lagerelement gehalten wird.
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Wie bereits oben ausgeführt, lässt sich der vertikale Bauraum durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Blattfedern minimieren. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens eine Blattfeder wenigstens überwiegend entlang der Z-Achse (also in vertikaler Richtung) auf Höhe des Längslenkers angeordnet. D.h. bei dieser Ausgestaltung trägt die Blattfeder nicht oder nur unwesentlich in vertikaler Richtung gegenüber dem Längslenker auf. Trotzdem kann auch bei dieser extrem platzsparenden Bauform die volle Federwirkung ähnlich einer Schraubenfeder im Stand der Technik erreicht werden. Die Blattfeder ist in aller Regel in Richtung der Y-Achse neben dem Längslenker angeordnet, wenngleich sie bspw. bei einer Ausgestaltung des Längslenkers als Hohlprofil auch innerhalb des Längslenkers angeordnet sein könnte.
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Sämtliche oben dargestellten Vorteile der Erfindung lassen sich mit einer Blattfeder aus Federstahl realisieren. Die Radaufhängung lässt sich allerdings weiter dadurch optimieren, dass wenigstens eine Blattfeder aus Verbundwerkstoff gefertigt ist. Insbesondere kann sie wenigstens teilweise aus Faserverbundstoff bestehen. Als Faserverbundstoffe gelten hierbei sämtliche Werkstoffe, bei denen Fasern, wie bspw. Glasfasern, Carbonfasern und/oder Aramidfasern, zur Verstärkung in eine Polymermatrix (z.B. eine Kunststoff- oder Kunstharzmatrix) eingelagert sind. Optional können dabei weitere Partikel, Schichten oder Komponenten ein- oder angelagert sein, die sich nicht als Polymer oder als Fasern klassifizieren lassen. Durch die Fertigung aus Verbundwerkstoff kann die jeweilige Blattfeder und somit die Radaufhängung insgesamt leichter ausgestaltet werden als bei einer Fertigung aus Federstahl. Außerdem lassen sich bei Verbundwerkstoffen nahezu beliebige Formgebungen mit einem einzigen Urformschritt realisieren.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine teilweise Schnittdarstellung einer Draufsicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine teilweise Schnittdarstellung einer Seitenansicht der Radaufhängung aus 1;
- 3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung gemäß einer dritten Ausführungsform.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 und 2 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Radaufhängung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, die z.B. für einen Pkw, Transporter oder Lkw verwendet werden kann. Die Radaufhängung 1 dient zur Anbindung von Rädern 6 einer Fahrzeughinterachse an ein Fahrzeugaufbau 20.
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Erkennbar ist eine Halbstarrachse 2 mit zwei sich entlang der X-Achse nach hinten erstreckenden Längslenkern 3, die bspw. als Blechformteile ausgebildet sein können. An einem vorderen Ende 3.1 weisen die Längslenker 3 jeweils eine Buchsenaufnahme auf, in die Gummi-Metall-Buchsen 12 eingepresst sind, über die eine schwenkbare Lagerung am Fahrzeugaufbau 20 um eine Schwenkachse S gegeben ist. Die beiden Längslenker 3 sind durch eine Achsbrücke 4 miteinander verbunden, die parallel zur Y-Achse verläuft und nach Art einer Verbundlenkerachse näher am vorderen Ende 3.1 angeordnet ist als an einem gegenüberliegenden hinteren Ende 3.3 des jeweiligen Längslenkers 3. Dies ist allerdings rein beispielhaft zu verstehen und die Achsbrücke 4 könnte z.B. auch nach Art einer Kurbellenkerachse näher am hinteren Ende 3.3 angeordnet sein. Die Achsbrücke 4 kann bspw. als U- oder V-Profil ausgebildet und mit den Längslenkern 3 verschweißt sein. Alternativ könnten aber die Längslenker 3 auch bspw. einstückig mit der Achsbrücke 4 aus Faserverbundstoff gefertigt sein.
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Im Bereich des hinteren Endes 3.3 weist jeder Längslenker 3 einen Radträger-Anbindungsabschnitt 3.4 auf, an dem einen hier stark schematisiert dargestellter Radträger 5 angeordnet ist, der ggf. auch wenigstens teilweise einstückig mit dem jeweiligen Längslenker 3 ausgebildet sein kann. Jeder Radträger 5 dient zur drehbaren Aufnahme einer Nabe 6.1 eines Rades 6. Die Achsbrücke 4 dient dazu, bei einem ungleichseitigen Einfedern der Räder 5 durch Torsion eine Rückstellkraft bzw. ein rückstellendes Drehmoment zu erzeugen, durch welches das ungleichseitige Einfedern und somit eine mögliche Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus 20 beschränkt werden. Im Bereich des Radträger-Anbindungsabschnitts 3.4 ist jeweils ein Stoßdämpfer 7 mit dem Längslenker 3 verbunden. Ein gegenüberliegendes Ende des Stoßdämpfers 7 ist mit dem Fahrzeugaufbau 20 verbunden.
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Während der Stoßdämpfer 7 sich in konventioneller Weise aufwärts erstreckt und dazu dient, ein unerwünschtes Schwingungsverhalten der Halbstarrachse 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 20 zu unterdrücken, erfolgt die Federung über zwei Blattfedern 8, die sich (bezüglich der Y-Achse) seitlich der Längslenker 3 entlang der X-Achse erstrecken. Jede Blattfeder 8 ist in einem Befestigungsbereich 9, der einem vorderen Ende 8.1 entspricht, einseitig am Fahrzeugaufbau 20 befestigt. Die Blattfeder ist dabei formschlüssig in einer Ausnehmung eine Halterung 21 am Fahrzeugaufbau 20 aufgenommen und zusätzlich durch einen Bolzen 22 gesichert, der durch sie hindurch geführt ist. Insgesamt ist die Blattfeder 8 somit im Befestigungsbereich 9 drehfest mit dem Fahrzeugaufbau 20 verbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Befestigung im Bereich der Schwenkachse S gegeben, genauer gesagt gegenüber dieser leicht nach hinten versetzt. Eine Befestigung ist aber auch in anderen Positionen möglich, sowohl im Bereich der Schwenkachse S, als auch abseits hiervon.
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An einem hinteren Ende 8.2 ist die Blattfeder 8 in einem Kopplungsbereich 10 kraftübertragend an den Längslenker 3 gekoppelt. Der Kopplungsbereich 10 ist benachbart zum Radträger-Anbindungsbereich 3.4 angeordnet. Dabei weist der Längslenker 3 ein Lagerelement 11 auf, dass ggf. auch einstückig mit ihm ausgebildet sein kann und dass eine Auflage für das hintere Ende 8.2 der Blattfeder 8 bildet. Die Blattfeder 8 stützt sich somit von oben auf dem Lagerelement 11 auf, ist allerdings an dem Lagerelement 11 in ihrer Längsrichtung verschiebbar geführt. Das Lagerelement 11 bildet hierbei ein Gleitlager für die Blattfeder 8, wodurch ein Längenausgleich zwischen dem Befestigungsbereich 9 und dem Kopplungsbereich 10 möglich ist. Beim Einfedern des jeweiligen Längslenkers 3 wird durch die Festlegung des vorderen Endes 8.1 am Fahrzeugaufbau 20 sowie durch die Kopplung des hinteren Endes 8.2 an den Längslenker 3 ein Biegemoment auf die Blattfeder 8 ausgeübt. Dieses Biegemoment führt zur elastischen Verbiegung der Blattfeder 8, die wiederum zu einer rückstellenden Kraft bzw. einem rückstellenden Drehmoment auf den Längslenker 3 führt.
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Die Blattfeder 8 kann aus Federstahl ausgebildet sein, bevorzugt besteht sie jedoch aus Faserverbundstoff, wodurch sich ihr Gewicht minimieren lässt. Wie insbesondere in 2 erkennbar ist, ist sie entlang der Z-Achse auf Höhe des Längslenkers 3 angeordnet. Im Gegensatz zu im Stand der Technik verwendeten Schraubenfedern trägt sie also gegenüber dem Längslenker 3 nicht in vertikaler Richtung auf. Es ist somit kein Kompromiss hinsichtlich der Dimensionierung der Feder und des Federwegs notwendig. Da nur eine einseitige Befestigung am Fahrzeugaufbau 20 gegeben ist, kann die Blattfeder 8 auch in Längsrichtung (in Richtung der X-Achse) vergleichsweise kurz ausgebildet sein.
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3 zeigt eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radaufhängung 1. Diese entspricht weitgehend der ersten Ausführungsform und wird insofern nicht nochmals erläutert. Allerdings ist die Halbstarrachse 2 hierbei als Koppellenkerachse ausgebildet, d.h. die Achsbrücke 4 ist in einem mittleren Bereich 3.2 der Längslenker 3 angeordnet.
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4 zeigt eine 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radaufhängung 1. Bei dieser einer Längslenkerachse entsprechenden Variante entfällt die Achsbrücke 4 vollständig. Sofern hier ein übermäßiges und gleichseitiges Einfedern verhindert werden soll, kann bspw. ein (hier nicht dargestellter) Stabilisator vorgesehen sein, der in bekannter Weise durch Torsion eine Kraft zwischen den beiden Längslenkern 3 überträgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängung
- 2
- Halbstarrachse
- 3
- Längslenker
- 3.1, 8.1
- vorderes Ende
- 3.2
- mittlerer Bereich
- 3.3, 8.2
- hinteres Ende
- 3.4
- Radträger-Anbindungsbereich
- 4
- Achsbrücke
- 5
- Radträger
- 6
- Rad
- 6.1
- Nabe
- 7
- Stoßdämpfer
- 8
- Blattfeder
- 9
- Befestigungsbereich
- 10
- Kopplungsbereich
- 11
- Lagerelement
- 12
- Gummi-Metall-Buchse
- 20
- Fahrzeugaufbau
- 21
- Halterung
- 22
- Bolzen
- S
- Schwenkachse
- X
- X-Achse
- Y
- Y-Achse
- Z
- Z-Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8777247 B2 [0004]
- US 6672605 B2 [0005]
- WO 2014/003592 A1 [0006]
- US 2472291 A [0007]
- US 1971960 A [0008]
- DE 102009028540 A1 [0009]
