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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für eine Vorderachse eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei einem sogenannten Small-Overlap-Crashtest erfolgt die Kollision mit dem Kollisionshindernis mit geringer seitlicher Überdeckung. Die Aufprallkräfte werden daher in der Fahrzeuglängsrichtung zumindest teilweise außerhalb des frontseitigen Längsträgers des Fahrzeugs unmittelbar in das crashzugewandte Vorderrad eingeleitet. Die Radfelge des Vorderrads wird in der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten in Richtung des Fahrzeuginsassen-Fußraums verlagert. Dadurch besteht die Gefahr eines crashbedingten Eindrehens des Vorderrads mitsamt einer Intrusion in den Fahrzeuginsassen-Fußraum.
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Aus der
DE 10 2015 112 509 A1 ist eine gattungsgemäße Radaufhängung bekannt, die einen, ein Vorderrad tragenden Radträger aufweist, der über einen Lenkerverband an einem Fahrzeugaufbau angelenkt ist. Der Lenkerverband weist zumindest einen Lenker auf, der an einer radträgerseitigen Lagerstelle über ein Gelenk am Radträger angelenkt ist. Der Radträger ist zudem mit einem Crashelement ausgebildet, mit dem im Frontalkollisionsfall ein crashbedingtes Eindrehen des Vorderrads verhindert wird. Das Crashelement ist als eine Ablenkstütze realisiert. Diese nimmt im Normalbetrieb eine Nichtgebrauchslage ein, in der die Ablenkstütze radial innerhalb einer Vorderrad-Felge sowie mit einem Freigang von einem Felgen-Innenumfang beabstandet angeordnet ist. Im Frontalkollisionsfall wird die Felge des crashzugewandten Vorderrads deformiert und kommt diese in Druckanlage mit der am Radträger ausgebildeten Ablenkstütze.
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Mit der aus der
DE 10 2015 112 509 A1 bekannten Ablenkstütze wird im Fahrzeugkollisionsfall der folgende Wirkmechanismus erzielt: So kommt die sich deformierende Radfelge in Druckanlage mit der am Radträger ausgebildeten Ablenkstütze, und zwar unter Aufbau einer Klemmwirkung zwischen dem Radträger und dem Innenumfang der sich deformierenden Felge. Durch die zwischen dem Radträger und den Felgen-Innenumfang eingeklemmte Ablenkstütze wird ein crashbedingtes Eindrehen des Fahrzeugrads verhindert. Der gleiche Wirkmechanismus findet auch in der
DE 10 2013 214 719 A1 Anwendung: Demzufolge ist am Radträger ein bauteilsteifer Dom angeformt. Im Frontalkollisionsfall kommt der Dom in Anlage mit der sich deformierenden Felge, um ein crashbedingtes Eindrehen des Fahrzeugrades zu verhindern. Ähnliche Wirkmechanismen sind auch aus der
DE 10 2014 003 453 B3 und aus der
DE 10 2013 012 273 A1 bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Radaufhängung mit einem Crashelement bereitzustellen, das bei einem Frontalkollisionsfall einen im Vergleich zum obigen Stand der Technik unterschiedlichen, einfach realisierbaren Wirkmechanismus ermöglicht, mit dem der Radträger im Kollisionsfall zumindest teilweise vom Lenkerverband gelöst wird.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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In Abkehr zu den aus dem Stand der Technik bekannten Wirkmechanismen wird mit dem erfindungsgemäßen Crashelement nicht mehr eine Klemmwirkung zwischen dem Radträger und dem Felgen-Innenumfang erzeugt. Vielmehr ist das Crashelement so ausgelegt, dass es im Fahrzeugkollisionsfall auf das Gelenk zwischen dem Lenker und dem Radträger einwirkt, um die Gelenkverbindung zu lösen. Das Crashelement weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 eine keilförmige Ablösekontur auf. Im Frontalkollisionsfall wird das Crashelement mit Bezug auf den Radträger um einen Crashweg verstellt, und zwar bis in eine Wirkposition, in der die keilförmige Ablösekontur zwischen dem Radträger und dem Gelenk verkeilt ist. Auf diese Weise übt das Crashelement eine Lösekraft entgegen der Gelenkfüge- oder -montagerichtung auf das Gelenk aus, um die Gelenkverbindung zwischen dem Lenker und dem Radträger zu lösen. Im Kollisionsfall kann somit - je nach Kinematik der Achse und Position des gelösten Lenkers - ein Eindrehen oder ein Ausdrehen des Rades außerhalb des Radkastens ermöglicht werden.
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Bevorzugt ist es, wenn das Crashelement über einen im Crashfall elastisch oder plastisch verformbaren Tragabschnitt direkt am Radträger ausgebildet ist. Das Crashelement kann daher im Frontalkollisionsfall mit Bezug auf den Radträger um den Crashweg verstellt werden, und zwar durch Einwirkung der sich deformierenden Felge bis in die Wirkposition, in der das Crashelement mit der Lösekraft gegen das Gelenk drückt.
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In einer technischen Umsetzung kann das Gelenk ein, einen ersten Verbindungspartner zugeordnetes Gelenkgehäuse aufweisen, in das in einer Fügerichtung ein, einem zweiten Verbindungspartner zugeordnetes Gelenkteil eingesetzt ist. Im Hinblick auf einen einfachen Ablösevorgang ist es bevorzugt, wenn im Frontalkollisionsfall das Crashelement mit der Lösekraft unmittelbar auf das Gelenkteil drückt, und zwar bevorzugt in einer zur Fügerichtung (bzw. Zapfenerstreckungsrichtung) entgegengesetzten Richtung, wodurch die erforderliche Größe der Lösekraft gering gehalten werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante kann das Gelenk ein Kugelgelenk sein, das als Gelenkteil einen Kugelzapfen aufweist, der in ein dazu korrespondierendes Gelenkgehäuse eingesetzt ist. Das Gelenkgehäuse kann beispielhaft unmittelbar am Radträger befestigt sein, während der Kugelzapfen unmittelbar am Lenker befestigt sein kann.
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Ein solches Kugelgelenk ist in allen Richtungen der X-Y-Ebene gleich belastbar und erfährt auch im Fahrbetrieb und bei Sonderereignissen starke Belastungen, weshalb ein seitliches Lösen oder Sollbruchstellen nicht zielführend sind. In Fahrzeughochrichtung z ist das Kugelgelenk jedoch um ein Vielfaches weniger belastbar, weil es nur wenige Lastfälle mit einer derartigen Belastungsrichtung im Normalbetrieb gibt. In Fahrwerkslenkern sind häufig Kugelgelenke lösbar oder unlösbar eingebracht. Da die Kräfte in einem Stablenker nahezu vollständig in Lenkerrichtung übertragen werden, sind Kugelzapfen von Kugelgelenken meist normal zu dieser Wirkrichtung fixiert, zum Beispiel durch ein Einrollen.
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Im Hinblick auf eine einwandfreie Funktionsweise kann das Crashelement eine insbesondere keilförmige Ablösekontur aufweisen, die mit einer Gegenkontur des Gelenkes zusammenwirkt. Im Frontalkollisionsfall kann die Ablösekontur des Crashelementes in Kontakt mit der gelenkseitigen Gegenkontur kommen, wodurch eine Lösekraft aufgebaut wird, mittels der Gelenkverbindung gelöst wird. In einer konkreten Einbausituation ist die Fügerichtung bzw. eine Mittelachse des Kugelgelenkes rechtwinklig zu einer (im Wesentlichen horizontalen) Lenkerstabrichtung ausgerichtet. In diesem Fall verläuft die Fügerichtung, die zu einer Kugelgelenkachse koaxial ist, in der Fahrzeughochrichtung, wobei die Lösekraft im Frontalkollisionsfall in der Fahrzeughochrichtung nach oben auf den Kugelzapfen wirkt. Dadurch wird ein Ausknöpfvorgang eingeleitet, bei dem der Kugelzapfen mittels des Crashelementes entgegen der Fügerichtung aus dem Gelenkgehäuse herausgezogen wird.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft die Realisierung des Tragabschnittes, mit dem das Crashelement von seiner Nichtgebrauchslage über den Crashweg in seine Wirkposition verstellbar ist. Bevorzugt kann der Tragabschnitt einen vom Radträger abragenden Radialsteg aufweisen, der an seiner radträgerfernen Seite in einen Umfangssteg übergeht. Dieser kann kreisbogenförmig mit Freigang entlang des Felgen-Innenumfangs verlaufen und an dessen freien Ende das Crashelement tragen.
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Das Crashelement kann plattenförmig ausgeführt sein sowie radial nach innen vom Tragabschnitt abragen. Bevorzugt ist das Crashelement gabelförmig ausgeführt mit zwei voneinander beabstandeten Element-Armen, die im Frontalkollisionsfall den Kugelzapfen beidseitig untergreifen und aus dem Gelenkgehäuse herausziehen. Die beiden Element-Arme können bevorzugt keilförmig ausgeführt sein, und zwar mit zueinander schräggestellten Rampen, die in Richtung auf das Gelenk spitzwinklig zusammenlaufen.
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In einem konkreten Anwendungsfall kann das Gelenk in einer unteren Lenkerebene am Radträger positioniert sein. In diesem Fall kann der Tragabschnitt an einer Anbindungsstelle am Radträger angebunden sein, die um einen Höhenversatz oberhalb einer Radachse angeordnet ist. Das Crashelement ist dabei um einen Höhenversatz unterhalb der Radachse positioniert, um eine ausreichende plastische oder elastische Verformbarkeit des Tragabschnittes zu gewährleisten und um in Crashverbindung mit dem Gelenk zu kommen.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 und 2 jeweils unterschiedliche perspektivische Ansichten einer Radaufhängung mit Crashelement; und
- 3 und 4 jeweils Ansichten, anhand derer ein kollisionsbedingter Ausknöpfvorgang veranschaulicht wird.
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In den 1 und 2 ist in unterschiedlichen Ansichten eine Radaufhängung für eine Vorderachse eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt, die einen Radträger 1 aufweist, der ein Vorderrad 3 des Fahrzeugs 3. Der Radträger 1 ist über einen Lenkerverband aus insgesamt zwei in einer oberen Lenkerebene positionierten Einzellenkern 4, 5 und zwei in einer unteren Lenkerebene positionierte Einzellenker 6, 7 aufgebaut. Jeder der Lenker ist an aufbauseitigen Lagerstellen 9 an einem nicht gezeigten Fahrzeugaufbau angelenkt und an radträgerseitigen Lagerstellen 11 am Radträger 1 angelenkt. Die in den 1 und 2 gezeigte Radaufhängung ist mit Bezug auf eine Fahrzeuglängsmittelebene spiegelbildlich auch auf der anderen Fahrzeugseite verbaut.
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Darüber hinaus kann die Radaufhängung eine nicht dargestellte Federanordnung, bestehend aus einem Stoßdämpfer und einer Tragfeder, aufweisen. Das in den 1 und 2 gezeigte Vorderrad 3 weist einen schlauchlosen Reifen 13 auf, der in einem Felgenbett 15 einer Radfelge 17 eingebettet ist. Das radial äußere Felgenbett 15 ist über einen angedeuteten Speichenabschnitt 19 mit einem radial inneren Nabenabschnitt 21 verbunden. Wie aus der 2 hervorgeht, ist des Radträger 1 sowohl im Bereich seiner Radnabe 23 als auch mit seinen unteren radträgerseitigen Lagerstellen 11 der beiden unteren Lenker 6, 7 in einem Felgen-Innenraum 25 positioniert. Dieser ist radial außen durch einen Felgen-Innenumfang sowie in Axialrichtung durch den Felgen-Speichenabschnitt 19 begrenzt.
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Gemäß der 1 oder 2 ist am Radträger 1 ein Crashelement 27 angeformt, mit dessen Hilfe im Frontalkollisionsfall die Gelenkverbindung zwischen dem in der Fahrzeuglängsrichtung x vorderen unteren Lenker 6 und dem Radträger 3 an der radträgerseitigen Lagerstelle 11 gelöst wird, um ein crashbedingtes Eindrehen des crashzugewandten Vorderrads 3 zu verhindern.
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Um einen solchen Wirkmechanismus im Frontalkollisionsfall bereitzustellen, ist es von Bedeutung, dass die radträgerseitige Lagerstelle 11 des vorderen unteren Lenkers 6 ein Kugelgelenk aufweist, wie es grob schematisch in der 3 gezeigt ist. Demzufolge ist das Kugelgelenk 29 als Traggelenk in dem Radträger 1 verschraubt und stützt den vorderen unteren Lenker 6 ab. Das Kugelgelenk 29 überträgt im normalen Fahrbetrieb Axial- und/oder Radialkräfte, die durch das Fahrzeuggewicht bzw. bei verschiedenen Fahrmanövern des Fahrzeugs erzeugt werden. Gleichzeitig ermöglicht das Kugelgelenk eine gewisse Relativbewegung der Verbindungspartner, das heißt dem vorderen unteren Lenker 6 und dem Radträger 1. In der 3 ist das Kugelgelenk 29 aus einem Gelenkgehäuse 31 und einem Kugelzapfen 33 aufgebaut. Das Gelenkgehäuse 31 ist mit seinem Außengewinde in den Radträger 1 verschraubt. Der Gelenkzapfen 33 weist eine Gelenkkugel 35 auf, die in einer Lagerschale des Gelenkgehäuses 31 dreh- und schwenkbar gelagert ist und mit seinem Zapfen 37 aus einer Gehäuseöffnung herausragt. Diese ist mit einem ringförmigen Verschlusselement 39 begrenzt, die die Gelenkkugel 35 in dem Gelenkgehäuse 31 sichert. Beim Zusammenbau des Kugelgelenks 29 wird der am unteren vorderen Lenker 6 ausgebildete Kugelzapfen 33 in einer Zapfenerstreckungsrichtung I (das heißt Fügerichtung) (3) in das Gelenkgehäuse 31 eingesetzt und darin mit Hilfe des Verschlusselementes 39 gesichert.
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Im Frontalkollisionsfall wird das Crashelement 27 mit seiner Ablösekontur 41 in Kontakt mit einer lenkerseitigen Gegenkontur 43 verlagert. Diese kann (wie in der 3 gezeigt) unmittelbar am unteren Lenker 6 oder direkt am Gelenkzapfen 33 ausgebildet sein. Dadurch erfolgt ein Ausknöpfen, bei dem der Kugelzapfen 33 mit Hilfe des Crashelementes 27 entgegen der Fügerichtung I aus dem Gelenkgehäuse 31 herausgezogen wird.
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Wie aus den 1 und 2 weiter hervorgeht, ist das Crashelement 27 über einen Tragabschnitt 45 am Radträger 1 befestigt, und zwar an einer Anbindungsstelle A, die um einen Höhenversatz oberhalb einer in der 1 angedeuteten Radachse positioniert ist. Der Tragabschnitt 45 weist einen Radialsteg 47 auf, der in horizontaler Richtung radial nach außen vom Radträger in der Fahrtrichtung FR nach vorne abragt. An seiner radträgerfernen Seite geht der Radialsteg 47 in einen Umfangssteg 49 über, der kreisbogenförmig mit Freigang f entlang des Felgen-Innenumfangs 51 verläuft. An seinem unteren Ende ist am Umfangssteg 49 das Crashelement 27 angeformt, das nach Fahrzeuginnen in Richtung auf das radträgerseitige Kugelgelenk 29 abragt, jedoch im dargestellten Normalzustand das Kugelgelenk 29 nicht berührt, sondern vielmehr um einen Freigang davon beabstandet ist.
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Aus der 2 ist ersichtlich, dass das Crashelement 27 in der Fahrzeuglängsrichtung x in Richtung auf das Kugelgelenk 29 in zwei Element-Arme 53 aufgegabelt ist, die als Ablösekontur 41 eine Keilform aufweisen, die sich keilförmig nach fahrzeughinten zuspitzt.
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Nachfolgend wird anhand der 3 und 4 der Wirkmechanismus des Crashelementes 27 erläutert: Demzufolge wird in einem Frontalkollisionsfall mit zumindest geringer seitlicher Überdeckung die Felge 17 des crashzugewandten Vorderrads 3 mit Aufprallkräften FA (4) beaufschlagt, wodurch diese deformiert und in Druckanlage mit dem Umfangssteg 49 des Tragabschnittes 45 des Crashelementes 27 kommt. Der Tragabschnitt 45 ist mit seinem Umfangssteg 49 und seinem Radialsteg 47 ausreichend elastisch bzw. plastisch verformbar am Radträger 1 angeformt. Von daher folgt das Crashelement 27 durch elastische/plastische Verformung seines Tragabschnittes 45 der sich nach fahrzeughinten deformierenden Radfelge 17. Dadurch wird das Crashelement 27 von einer funktionslosen Nichtgebrauchslage N (3) um einen Crashweg Δx bis in eine Wirkposition W (4) verstellt. In der Wirkposition W sind die keilförmigen Elementarme 53 zwischen dem Radträger 1 und dem Gelenk 29 verkeilt. In diesem verkeilten Zustand untergreift das Crashelement 27 mit seinen beiden Elementarmen 53 die am Kugelzapfen 33 ausgebildete Gegenkontur 43, wodurch eine als Lösekraft FL wirkende Kraftkomponente nach fahrzeugoben (das heißt auf den Kugelzapfen 33 ausgeübt wird, um die radträgerseitige Gelenkverbindung zwischen vorderen unteren Lenker 6 und dem Radträger 1 ausknöpfen. Das heißt die Wirkrichtung des als Spreizkeil ausgebildeten Crashelements 27 ist in dem Ausführungsbeispiel entlang der Zapfenachse sowie entgegen der Gelenkmontagerichtung.
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Durch die Keilform gabelförmig ausgebildete Ende des Crashelementes 27 wird beim Eindringen in einen Zwischenraum 50 (3) zwischen dem Kugelgelenk 29 und dem Radträger 1 die Ablösekraft FL nach oben erzeugt, die das Kugelgelenk 29 aus einer Befestigung löst. Die dafür notwendige Kraft ist um ein Vielfaches niedriger als eine Kraft, die notwendig ist, um beispielsweise das Kugelgelenk 29 in Fahrzeugquerrichtung y abzureißen. Es ermöglicht dadurch eine Auslegung der Bauteile ohne die oben genannten Nachteile.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015112509 A1 [0003, 0004]
- DE 102013214719 A1 [0004]
- DE 102014003453 B3 [0004]
- DE 102013012273 A1 [0004]
