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Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für Hinterräder eines Fahrzeuges mit wenigstens einem Radträger und wenigstens einem Schräglenker. Der Schräglenker ist über wenigstens ein erstes Gelenk am Radträger angeordnet, wobei der Schräglenker einen ersten Lenkerarm aufweist, der über ein zweites Gelenk am Fahrzeug angeordnet ist. Zusätzlich weist der Schräglenker einen zweiten Lenkerarm auf, der über ein drittes Gelenk am Fahrzeug angeordnet ist.
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Das Fahrzeug weist üblicherweise eine selbsttragende Karosserie auf, an der ein Fahrschemel angeordnet ist, wobei dieser Fahrschemel wenigstens teilweise in einen Zwischenraum zwischen wenigstens zwei zueinander beabstandeten Radträgern des Fahrzeuges angeordnet ist. Im Stand der Technik ist es üblich, dass der erste Lenkerarm und der zweite Lenkerarm über das zweite Gelenk bzw. das dritte Gelenk am Fahrschemel drehbar gelagert sind. Hierbei sind der erste Lenkerarm und der zweite Lenkerarm so ausgerichtet, dass sie zum überwiegenden Teil in den Zwischenraum des Fahrzeuges hineinragen. Zwar führt der Einsatz von Schräglenkern zu einer Verbesserung der Fahreigenschaften des Fahrzeugs, jedoch kann ein Großteil des Zwischenraums des Fahrzeuges lediglich für die Einzelradaufhängungen der Räder des Fahrzeuges genutzt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausführungsform einer Einzelradaufhängung mit wenigstens einem Schräglenker anzugeben, bei der der freibleibende Zwischenraum des Fahrzeuges vergrößert wird.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den ersten Lenkerarm des Schräglenkers im Wesentlichen quer zum zweiten Lenkerarm des Schräglenkers auszurichten.
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Die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung für Hinterräder eines Fahrzeuges weist wenigstens einen Radträger und wenigstens einen Schräglenker auf.
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Ein Schräglenker weist wenigstens ein erstes Gelenk, ein zweites Gelenk und ein drittes Gelenk auf, wobei diese Gelenke zueinander beabstandet angeordnet sind. Hierbei sind das erste Gelenk und das zweite Gelenk durch einen ersten Lenkerarm miteinander verbunden. Das erste Gelenk und das dritte Gelenk sind durch einen zweiten Lenkerarm miteinander verbunden. Der Schräglenker ist in einer Einbauposition im Fahrzeug über das erste Gelenk an einem Radträger angeordnet. Der erste Lenkerarm und der zweite Lenkerarm sind über das zweite Gelenk bzw. das dritte Gelenk am Fahrzeug angeordnet. Der Schräglenker zeichnet sich in seiner Einbauposition im Fahrzeug zusätzlich dadurch aus, dass das zweite Gelenk wenigstens eine Drehachse für den ersten Lenkerarm und das dritte Gelenk wenigstens eine Drehachse für den zweiten Lenkerarm vorgibt, wobei jede dieser vorgegebenen Drehachsen nicht parallel und/oder windschief zur Querrichtung und/oder zur Längsrichtung des Fahrzeuges ausgerichtet ist. Der Schräglenker kann als unterer Schräglenker ausgebildet sein.
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Jedes Gelenk des Schräglenkers weist einen Massenmittelpunkt auf. Die Ausrichtung des ersten Lenkerarms in der Einbauposition des Schräglenkers im Fahrzeug kann durch eine erste imaginäre Verbindungsachse definiert werden, die die Massenmittelpunkte des ersten Gelenkes und des zweiten Gelenkes verbindet. Die Ausrichtung des zweiten Lenkerarms in der Einbauposition des Schräglenkers im Fahrzeug kann durch eine zweite imaginäre Verbindungsachse definiert werden, die die Massenmittelpunkte des ersten Gelenkes und des dritten Gelenkes verbindet. Folglich haben die erste imaginäre Verbindungsachse und die zweite imaginäre Verbindungsachse ihren Ursprung im Massenmittelpunkt des ersten Gelenkes, wobei die erste imaginäre Verbindungsachse und die zweite imaginäre Verbindungsachse einen Winkel einschließen. Unter dem Winkel ist stets der kleinste Winkel zu verstehen, der von der ersten imaginären Verbindungsachse und der zweiten imaginären Verbindungsachse eingeschlossen wird. Hierbei ist zu beachten, dass die erste imaginäre Verbindungsachse ihren Ursprung im Massenmittelpunkt des ersten Gelenkes und ihr Ende im Massenmittelpunkt des zweiten Gelenkes hat, wobei die zweite imaginäre Verbindungsachse ihren Ursprung im Massenmittelpunkt des ersten Gelenkes und ihr Ende im Massenmittelpunkt des dritten Gelenkes hat.
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Der erste Lenkerarm des Schräglenkers ist im Wesentlichen quer zum zweiten Lenkerarm des Schräglenkers ausgerichtet. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die erste imaginäre Verbindungsachse und die zweite imaginäre Verbindungsachse quer zueinander ausgerichtet sind. Unter im Wesentlichen quer kann zu verstehen sein, dass die erste imaginäre Verbindungsachse und die zweite imaginäre Verbindungsachse im Wesentlichen senkrecht bzw. orthogonal zueinander ausgerichtet sein können. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Winkel zwischen der ersten imaginären Verbindungsachse und der zweiten imaginären Verbindungsachse im Bereich von 100° bis 80° liegt. Der Winkel kann auch im Bereich von 95° bis 85° und/oder von 90° bis 87° liegen. Der Winkel kann im Rahmen der Fertigungstoleranzen auch 90° betragen.
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Da der erste Lenkerarm des Schräglenkers im Wesentlichen quer zum zweiten Lenkerarm des Schräglenkers ausgerichtet ist, ist der Abstand zwischen dem zweiten Gelenk und dem dritten Gelenk vergrößert, sodass der Zwischenraum einen Freiraum zwischen dem zweiten Gelenk und dem dritten Gelenk aufweist, der für weitere Fahrzeugbauteile genutzt werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der erste Lenkerarm im Wesentlichen in Längsrichtung des Fahrzeuges ausgerichtet ist, wobei der zweite Lenkerarm im Wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeuges ausgerichtet ist.
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Der Schräglenker kann im Heck einer Schräglenkerachse des Fahrzeugs so angeordnet sein, dass sich der erste Lenkerarm ausgehend vom Radträger im Wesentlichen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Bei einer Schräglenkerachse mit wenigstens zwei in Querrichtung des Fahrzeuges zueinander beabstandeten Radträgern kann somit zusätzlicher Freiraum im Zwischenraum des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt werden. Dieser zusätzliche Freiraum kann beispielsweise für den Einbau eines Aggregates und/oder einer Batterieeinheit vorgesehen sein. Eine in diesem Freiraum angeordnete Batterieeinheit bzw. ein in diesem Freiraum angeordnetes Aggregat wird somit von wenigstens zwei Schräglenkern zumindest teilweise umgriffen. Dieser Zwischenraum wurde beim Stand der Technik bisher ausschließlich von Achsbauteilen, wie Lenkern oder sonstigen Fahrwerksbauteilen, einer Hinterachse des Fahrzeuges belegt. Ein weiterer Vorteil einer solchen Schräglenkerachse mit der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung ist, dass die zwei Schräglenker zusammen mit einem Fahrschemel einen heckseitigen und teilweise seitlich angeordneten Crashschutz für das Aggregat bzw. die Batterieeinheit ausbilden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das zweite Gelenk im Wesentlichen am Radträger auftretende Längskräfte aufnimmt, wobei das dritte Gelenk im Wesentlichen am Radträger auftretende Querkräfte aufnimmt.
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Unter Längskräften und Querkräften sind Kräfte zu verstehen, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrzeuges bzw. im Wesentlichen parallel zur Querachse des Fahrzeuges wirken.
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Das zweite Gelenk bzw. die Lagerung des ersten Lenkerarms am Fahrzeug kann in Längsprojektion zum Rad näher an der Radmittenebene positioniert sein als das dritte Gelenk. Außerdem kann das zweite Gelenk bzw. die Lagerung des ersten Lenkerarms am Fahrzeug so ausgelegt sein, dass überwiegend Längskräfte aufgenommen werden. Die Längsnachgiebigkeit dieser Lagerung ist wesentlich bestimmend für den Fahrkomfort, je höher die Längsnachgiebigkeit ist, desto höher ist der Fahrkomfort.
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Das dritte Gelenk bzw. die Lagerung des zweiten Lenkerarms am Fahrzeug kann in Längsrichtung des zweiten Lenkerarms steifer als in allen weiteren Richtungen ausgelegt sein, um die Präzision des Eigenlenkens zu erhöhen und eine Querabstützung beim Ein- und Ausfedern des betroffenen Rades zu gewährleisten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das dritte Gelenk an einem Fahrschemel des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei der Fahrschemel mit einer Karosserie des Fahrzeuges verbunden ist, wobei das zweite Gelenk an der Karosserie des Fahrzeuges angeordnet ist.
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Da jeweils nur das dritte Gelenk eines jeden Schräglenkers am Fahrschemel des Fahrzeuges angeordnet ist, kann der Fahrschemel im Vergleich zum Stand der Technik deutlich kleiner, leichter und kostengünstiger ausgestaltet werden, da der Fahrschemel nur die vom zweiten Lenkerarm übertragenen Kräfte aufnehmen muss. Dies wird dadurch erreicht, dass der erste Lenkerarm bzw. das zweite Gelenk an einer Position der Karosserie des Fahrzeuges angeordnet ist, die strukturell stark genug ausgebildet ist, um die vom ersten Lenkerarm übertragenen Kräfte aufzunehmen. Hierdurch kann beispielsweise eine Quertraverse beim Fahrschemel eingespart werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Schräglenker als Trapezlenker ausgebildet ist, um weitere Lenker bzw. radführende Bauteile einzusparen und somit einen kompakteren Aufbau der Einzelradaufhängung bzw. der Schräglenkerachse zu ermöglichen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Schräglenker ein viertes Gelenk aufweist, wobei zwischen dem vierten Gelenk und dem Radträger eine Verbindungsstrebe angeordnet ist. Die Verbindungsstrebe kann am vierten Gelenk sowie am Radträger drehbar gelagert sein und zwingt den Schräglenker und den dazugehörigen Radträger auf eine vorbestimmte Kinematik bzw. Bewegungsbahn beim Ein- und Ausfedern des Rades.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass am Schräglenker ein Stabilisator über eine Pendelstrebe angeordnet ist. Die Pendelstrebe kann schwenkbar am Stabilisator und am Schräglenker gelagert sein, wobei der Stabilisator am Fahrschemel drehbar gelagert sein kann. Bei einer erfindungsgemäßen Schräglenkerachse führt der Stabilisator dazu, dass beim Ein- oder Ausfedern eines Rades ein in Querrichtung des Fahrzeuges gegenüberliegendes Rad der Schräglenkerachse ebenfalls ein- oder ausfedert.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass am Schräglenker wenigstens eine Spurstange oder weitere zusätzliche radführende Bauteile angeordnet sind. Hierdurch werden weniger Bauteile benötigt, sodass die Konstruktion leichter und kostengünstiger wird.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Hinterrädern, wobei die wenigstens zwei Hinterräder jeweils mit einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung am Fahrzeug angeordnet sind, wobei zwischen den Schräglenkern wenigstens ein Aggregat und/oder eine Batterieeinheit vorgesehen ist. Das Fahrzeug kann auch ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann eine selbsttragende Karosserie aufweisen, an der ein Fahrschemel angeordnet sein kann, wobei dieser Fahrschemel zumindest teilweise zwischen wenigstens zwei zueinander beabstandeten Radträgern des Fahrzeuges angeordnet sein kann. Der Fahrschemel kann eine Quertraverse aufweisen, die an ihren Enden zwei C-förmige Rahmenelemente aufweist, wobei die Öffnung der C-förmigen Rahmenelemente zum nächstliegenden Radträger zeigen kann. Es kann auch eine Hilfstraverse vorgesehen sein, die eine kürzere Längserstreckung aufweist als die Quertraverse.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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 Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
- 1 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung der Hinterräder in einer perspektivischen Ansicht von unten,
- 2 eine perspektivische Draufsicht einer Schräglenkerachse mit erfindungsgemäßen Einzelradaufhängungen,
- 3 eine Schräglenkerachse mit erfindungsgemäßen Einzelradaufhängungen in einer Ansicht von unten,
- 4 ein Fahrschemel ohne Einzelradaufhängungen in einer Ansicht von unten,
- 5 einen erfindungsgemäßen Schräglenker in einer Ansicht von unten, wobei der Schräglenker an einem Radträger angeordnet ist.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 2 ausschnittsweise in einer perspektivischen Ansicht von unten gezeigt, wobei eine Hinterachse mit erfindungsgemäßen Einzelradaufhängungen 1 dargestellt ist. Das Fahrzeug 2 weist eine selbsttragende Karosserie 13 und einen Fahrschemel 12 auf, wobei der Fahrschemel 12 an der Karosserie 13 angeordnet ist. Das Fahrzeug 2 weist eine Längsrichtung 10 und eine Querrichtung 11 auf, die jeweils in den 2, 3 und 5 mit entsprechenden Pfeilen angedeutet sind. Bei dem Pfeil für die Längsrichtung 10 ist ein Kreissymbol eingefügt, dass die Fahrtrichtung des Fahrzeuges 2 symbolisiert.
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Die Einzelradaufhängungen 1 umfassen jeweils einen Schräglenker 4, wobei diese Schräglenker 4 zueinander beabstandet angeordnet sind. Der Schräglenker 4 der jeweiligen Einzelradaufhängung 1 ist über ein erstes Gelenk 5 an einem Radträger 3 angeordnet. An jedem Radträger 3 ist jeweils eine Radlagereinheit 18 vorgesehen, die ein nicht dargestelltes Rad des Fahrzeuges aufnehmen kann. Der Radträger 3 und die Radlagereinheit 18 sind besonders gut in den 2 bis 5 zu erkennen.
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Der Schräglenker 4 weist einen ersten Lenkerarm 6 auf, der über ein zweites Gelenk 7 an der Karosserie 13 des Fahrzeuges 2 drehbar gelagert ist. Zusätzlich weist der Schräglenker 4 einen zweiten Lenkerarm 8 auf, der über ein zweites Gelenk 9 am Fahrschemel 12 drehbar gelagert ist. Der Schräglenker 4 weist ein viertes Gelenk 14 auf, welches besonders gut in 3 zu erkennen ist. An diesem vierten Gelenk 14 ist eine Verbindungsstrebe 15 vorgesehen, die über eine weiteres Gelenk am Radträger 3 angeordnet ist. Diese Verbindungsstrebe 15 weist im Vergleich zum Schräglenker 4 einen im Wesentlichen vertikalen Verlauf auf.
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In 1 ist ein Querlenker 19 gezeigt, der mit einem Ende am Fahrschemel 12 drehbar gelagert und mit einem gegenüberliegenden Ende drehbar am Radträger 3 gelagert ist. Zusätzlich ist ein Stabilisator 16 am Fahrschemel 12 drehbar gelagert. Der Stabilisator 16 weist zwei Enden auf, die jeweils über eine Pendelstrebe 17 mit dem jeweiligen Schräglenker 4 verbunden sind. Die Pendelstrebe 17 ist drehbar am Schräglenker 4 und am Stabilisator 16 angeordnet. Die Pendelstrebe 17 ist besonders gut in 2 zu erkennen. Zwischen den Schräglenkern 4 und der Karosserie 13 des Fahrzeuges 2 können Federeinheiten angeordnet sein. In 2 ist eine Sturzstrebe 20 gezeigt, die mit einem Ende am Fahrschemel 12 drehbar gelagert und mit einem gegenüberliegenden Ende drehbar am Radträger 3 gelagert ist.
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In der 3 ist der Freiraum 29 dargestellt, der sich aufgrund des Einsatzes der erfindungsgemäßen Schräglenker 4 ergibt und für ein Aggregat und/oder eine Batterieeinheit genutzt werden kann. Hier ist gut zu erkennen, dass der Freiraum 29 wenigstens teilweise von den Schräglenker 4 und dem Fahrschemel 12 umgriffen, sodass die Hinterachse für das Aggregat und/oder die Batterieeinheit einen Crashschutz ausbildet.
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Der Fahrschemel 12 ist teilweise in 3 und besonders gut in 4 zu erkennen. Der Fahrschemel 12 umfasst eine Traverse 22, die eine Längserstreckung aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Querrichtung 11 des Fahrzeuges 2 ausgerichtet ist. An den Enden der Traverse 22 ist jeweils ein C-förmiges Rahmenelement 21 vorgesehen, wobei die Öffnung des C-förmiges Rahmenelementes 21 in Richtung des nächstliegenden Radträgers 3 zeigt. Zwischen der Traverse 22 und dem C-förmigen Rahmenelement 21 kann eine Diagonalstrebe 30 vorgesehen sein. Der Fahrschemel 12 kann eine Hilfstraverse 23 aufweisen, die eine kürzere Längserstreckung aufweist als die Traverse 22. Die Hilfstraverse 23 und die Traverse 22 können über einen vergleichsweise kurzen Längssteg miteinander verbunden sein.
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Die Drehlager des Stabilisators 16 können an den C-förmigen Rahmenelementen 21 vorgesehen sein. Auch die Sturzstrebe 20 kann an dem C-förmigen Rahmenelement 21 angeordnet sein. Der Querlenker 19 kann an der Hilfstraverse 23 drehbar gelagert sein.
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In 5 ist ein erfindungsgemäßer Schräglenker 4 in eine Einbauposition im Fahrzeug 2 gezeigt. Der Schräglenker 4 weist wenigstens ein erstes Gelenk 5, ein zweites Gelenk 7 und ein drittes Gelenk 9 auf, wobei diese Gelenke zueinander beabstandet angeordnet sind.
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Hierbei sind das erste Gelenk 5 und das zweite Gelenk 7 durch den ersten Lenkerarm 6 miteinander verbunden. Das erste Gelenk 5 und das dritte Gelenk 9 sind durch den zweiten Lenkerarm 8 miteinander verbunden. Der Schräglenker 4 zeichnet sich in seiner Einbauposition im Fahrzeug 2 zusätzlich dadurch aus, dass das zweite Gelenk 7 wenigstens eine Drehachse 24 für den ersten Lenkerarm 6 und das dritte Gelenk 9 wenigstens eine Drehachse 25 für den zweiten Lenkerarm 8 vorgibt, wobei jede dieser vorgegebenen Drehachsen nicht parallel und/oder windschief zur Querrichtung 11 und/oder zur Längsrichtung 10 des Fahrzeuges ausgerichtet ist.
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Jedes Gelenk des Schräglenkers 4 weist einen Massenmittelpunkt auf. Die Ausrichtung des ersten Lenkerarms 6 in der Einbauposition des Schräglenkers 4 im Fahrzeug 2 kann durch eine erste imaginäre Verbindungsachse 26 definiert werden, die die Massenmittelpunkte des ersten Gelenkes 5 und des zweiten Gelenkes 7 verbindet. Die Ausrichtung des zweiten Lenkerarms 8 in der Einbauposition des Schräglenkers 4 im Fahrzeug 2 kann durch eine zweite imaginäre Verbindungsachse 27 definiert werden, die die Massenmittelpunkte des ersten Gelenkes 5 und des dritten Gelenkes 9 verbindet. Folglich haben die erste imaginäre Verbindungsachse 26 und die zweite imaginäre Verbindungsachse 27 ihren Ursprung im Massenmittelpunkt des ersten Gelenkes 5, wobei die erste imaginäre Verbindungsachse 26 und die zweite imaginäre Verbindungsachse 27 einen Winkel 28 einschließen. Hierbei ist zu beachten, dass die erste imaginäre Verbindungsachse 26 ihr Ende im Massenmittelpunkt des zweiten Gelenkes 7 hat, wobei die zweite imaginäre Verbindungsachse 27 ihr Ende im Massenmittelpunkt des dritten Gelenkes 9 hat.
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In 5 ist erkennbar, dass der erste Lenkerarm 6 und der zweite Lenkerarm 8 im Wesentlichen quer zueinander ausgerichtet sind. Hierbei ist der erste Lenkerarm 6 im Wesentlichen zur Längsachse 10 des Fahrzeuges 2 ausgerichtet und erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges 2. Der zweite Lenkerarm 8 ist im Wesentlichen zur Querachse 11 des Fahrzeuges 2 ausgerichtet und erstreckt sich vom Radträger 3 weg.
