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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine drehfeste Radnabe zur Aufnahme und Führung eines daran drehbar gelagerten Reifenträgers, wobei die Radnabe zumindest mittelbar über eine erste und zweite Federgabel mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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Aus der
US 2006/017240 A1 geht ein Fahrzeug hervor, das eine aufgehängte Karosserie sowie mindestens zwei Räder aufweist, wobei die Räder je auf einen Radhalter montiert sind. Jeder Radhalter ist auf eine Aufhängungsvorrichtung montiert, die einen Aufhängungsträger und Führungseinrichtungen des Radhalters bezüglich des Aufhängungsträgers aufweist. Die Aufhängungsvorrichtung erlaubt eine Einfederung des Radhalters bezüglich des Aufhängungsträgers, wobei der Hub der Einfederung ausreichend ist, um die erforderliche senkrechte Aufhängungsbewegung zu liefern. Jeder Aufhängungsträger eines jeden Rades ist mit der Karosserie über einen Höhenverstellungsmechanismus verbunden, der es ermöglicht, die relative Höhe des Aufhängungsträgers bezüglich der Karosserie zu verstellen. Jeder Höhenverstellungsmechanismus wird dabei von einer Höhensteuerungseinrichtung betätigt. Der Höhenverstellungsmechanismus für jedes Rad weist eine ein verformbares Parallelogramm bildende Vorrichtung auf, wobei das Parallelogramm auf der einen Seite den Aufhängungsträger aufnimmt und auf der gegenüberliegenden Seite fest mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden ist. Die Höhensteuerungseinrichtungen sind dazu geeignet, das Parallelogramm zu verformen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Möglichkeit zur Niveauverstellung einer Karosserie bzw. Fahrzeugaufbaus geschaffen wird, die insbesondere platzsparend ausgebildet ist, sowie die Funktion der Fahrzeugfederung sowie die Freiheitsgrade der Lenkvorrichtung nicht einschränkt. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
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Eine erfindungsgemäße Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine drehfeste Radnabe zur Aufnahme und Führung eines daran drehbar gelagerten Reifenträgers, wobei die Radnabe zumindest mittelbar über eine erste und zweite Federgabel mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei innerhalb der Radnabe ein Feder- und Dämpfersystem sowie eine Niveauverstelleinheit angeordnet sind, und wobei die Niveauverstelleinheit eine drehangetriebene Gewindemutter mit einer entlang der Gewindemutter axial verlagerbaren Gewindespindel umfasst, um einen Hub- oder Senkvorgang der Karosserie durchzuführen. Mit anderen Worten bilden die Gewindemutter und die Gewindespindel der Niveauverstelleinheit einen Gewindetrieb aus, wobei der Gewindetrieb dazu vorgesehen ist, durch das axiale Verlagern der Gewindespindel gegenüber der Gewindemutter eine Hubbewegung auszuführen und dabei das an einer Fahrzeugachse aufliegende Fahrzeuggewicht zu tragen und anzuheben. Dadurch wird ein Höhenstand des Fahrzeugs verändert und das Fahrzeug kann in eine gewünschte Soll-Niveaulage gebracht werden. Die Radnabe ist zur Aufnahme der Niveauverstelleinheit und des Feder- und Dämpfersystems zumindest teilweise hohl ausgebildet, wobei die Radnabe mithin zumindest teilweise hülsen- oder rohrförmig ausgebildet ist. Durch die Anordnung der Niveauverstelleinheit und des Feder- und Dämpfersystems innerhalb der Radnabe wird der Innenraum der Radnabe optimal ausgenutzt und die Radaufhängung wird platzsparend ausgebildet. Vorteilhafterweise wird ferner die Funktion einer Lenkvorrichtung durch die in die Radnabe integrierte Anordnung der Niveauverstelleinheit bzw. des Feder- und Dämpfersystems nicht beeinträchtigt.
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Vorzugsweise ist die Gewindemutter mittels eines Kegelradgetriebes drehantreibbar, wobei das Kegelradgetriebe ein drehfest mit der Gewindemutter verbundenes Tellerrad und ein durch eine Antriebseinheit angetriebenes Ritzel umfasst. Das Tellerrad und das Ritzel stehen miteinander in Zahneingriff und sind miteinander wirkverbunden. Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente, beispielsweise zwei Zahnräder direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelementen noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen, wobei unter einem Zahnrad auch das Tellerrad und das Ritzel zu verstehen sind.
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Die Antriebseinheit kann beispielsweise ein elektrischer Antriebsmotor sein, der mit dem Tellerrad gekoppelt ist, sodass eine von der Antriebseinheit erzeugte Drehbewegung des Ritzels und ein damit bewirkter Drehantrieb der Gewindemutter in eine Längsverlagerung der Gewindespindel gegenüber der Gewindemutter umgewandelt wird, wobei die Gewindespindel in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Antriebseinheit vertikal aufwärts oder abwärts bewegt wird. Mithin ist die Gewindemutter stationär festgelegt. Mit einem derartigen Gewindetrieb können zuverlässige Stellbewegungen der Gewindespindel durchgeführt werden. Das Tellerrad ist zur Drehmoment- und Drehzahlübertragung in einen hülsenartigen Abschnitt der Gewindemutter vorzugsweise eingepresst. Es ist auch denkbar, das Tellerrad und die Gewindemutter einteilig auszubilden.
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Bevorzugt ist die Gewindespindel beiderends an einer Innenmantelfläche der Radnabe abgestützt. Mit anderen Worten ist die Niveauverstelleinheit vollständig innerhalb der Radnabe angeordnet und an beiden distalen Enden der Gewindespindel gegen die Innenmantelfläche der Radnabe abgestützt.
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Ferner bevorzugt ist die Gewindespindel beiderends über ein jeweiliges Gelenk mit der Radnabe verbunden. Das jeweilige Gelenk ist dazu beispielsweise als Befestigungsöse ausgebildet.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Reifenträger über ein Radiallagerelement auf der Radnabe gelagert ist. Der Reifenträger ist als Felge des Rades ausgebildet, wobei der Reifenträger dazu vorgesehen ist, einen Radreifen aufzunehmen. Das Radiallagerelement ist vorzugsweise als zweireihiges Radialkugellager ausgebildet, um den Reifenträger drehbar zu lagern.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Feder- und Dämpfersystem ein Axialfederelement, wobei das Axialfederelement zwischen den beiden Federgabeln angeordnet ist. Bezogen auf die Längsachse der Gewindespindel sind die beiden Federgabeln mit einem jeweiligen ersten Ende axial benachbart zueinander in der Radnabe angeordnet, wobei die erste Federgabel mit einem ersten Federteller und die zweite Federgabel mit einem zweiten Federteller ausgestattet sind. Räumlich zwischen den Federgabeln bzw. den Federtellern ist das Axialfederelement angeordnet, welches koaxial zur Gewindespindel angeordnet ist. Anders gesagt windet sich das Axialfederelement um die Gewindespindel der Niveauverstelleinheit herum.
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Vorzugsweise umfasst das Feder- und Dämpfersystem einen Dämpfer, wobei der Dämpfer zwischen den beiden Federgabeln angeordnet ist. Mit anderen Worten ist bezogen auf die Längsachse der Gewindespindel sowohl das Axialfederelement als auch der Dämpfer räumlich zwischen den Federgabeln angeordnet, wobei der Dämpfer und das Axialfederelement parallel geschaltet sind. Der Dämpfer ist bevorzugt ebenfalls innerhalb der Radnabe angeordnet. Es ist auch denkbar, den Dämpfer außerhalb der Radnabe anzuordnen.
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Im Zuge einer Niveauverstellung wird durch die Niveauverstelleinheit die Gewindespindel inklusive der Radnabe und den daran gelagerten Bauteilen relativ zur Gewindemutter verlagert. Dabei bleibt, bezogen auf die Längsachse der Gewindespindel, der axiale Abstand zwischen den Federtellern konstant. Mithin erfolgt während der Niveauverstellung keine axiale Stauchung des Axialfederelements. Die beiden Federgabeln sind dabei jeweils derart an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet und befestigt, dass durch die Niveauverstellung eine Rotation der Federgabeln um einen jeweiligen Drehpunkt erfolgt, um die Höhenverstellung der Karosserie relativ zum Rad zu ermöglichen. Dazu sind die Federteller sowie der Dämpfer beiderends gelenkig an der jeweiligen Federgabel angeordnet.
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Bevorzugt weist die Gewindemutter ein Innentrapezgewinde auf, das korrespondierend zu einem Außentrapezgewinde der Gewindespindel ausgebildet ist. Mithin ist der Gewindetrieb als Trapezgewindetrieb ausgebildet. Dadurch können vergleichsweise hohe Vertikalkräfte aus der Karosserie bzw. dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs aufgenommen und weitergeleitet werden. Wird das Ritzel des Kegelradgetriebes der Niveauverstelleinheit nicht von der Antriebseinheit angetrieben, so ist die vertikale Bewegung der Gewindespindel aufgrund des Trapezgewindes der Gewindespindel bzw. der Gewindemutter selbstverriegelt bzw. selbsthemmend. Alternativ kann der Gewindetrieb, bestehend aus der Gewindemutter und der Gewindespindel auch als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein, wobei dann räumlich zwischen der Gewindemutter und der Gewindespindel Wälzkörper vorgesehen sind, die auf einer jeweiligen spiralförmigen Laufbahn an der Gewindespindel bzw. an der Gewindemutter abrollen. In diesem Fall ist ein Sperrmechanismus zum zumindest mittelbaren Sperren des Kugelgewindetriebs vorgesehen.
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Des Weiteren bevorzugt ist eine Distanzbuchse in der Niveauverstelleinheit vorgesehen, um zumindest ein die Gewindemutter drehbar lagerndes Lagerelement axial vorzuspannen. Die Niveauverstelleinheit ist räumlich durch ein rohrförmiges Gehäuse sowie einem jeweiligen Deckel an den beiden Stirnseiten des Gehäuses begrenzt. Vorzugsweise weist die Gewindemutter an beiden axialen Enden ein jeweiliges Lagerelement auf, um die Gewindemutter axialfest im Gehäuse zu lagern. Die Distanzbuchse ist insbesondere dazu vorgesehen, die Lagerelemente axial vorzuspannen.
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Ferner bevorzugt weist die Radaufhängung eine Lenkvorrichtung mit einem Betätigungselement auf, wobei das Betätigungselement dazu vorgesehen ist, einen Lenkwinkel des Rades einzustellen. Das Betätigungselement der Lenkvorrichtung ist beispielsweise als Betätigungslasche ausgebildet, wobei die Betätigungslasche um einen Drehpunkt betätigbar ist. Die Betätigungslasche ist derart mit der Radnabe verbunden oder an der Radnabe angeordnet, dass durch eine Betätigung der Betätigungslasche eine Rotation des Rades um eine Lenkachse zur Einstellung eines Lenkwinkels möglich ist.
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Mindestens eine, vorzugsweise alle Fahrzeugachsen des Kraftfahrzeugs weisen jeweils zwei Räder mit der erfindungsgemäßen Radaufhängung auf. Vorteilhaft ist dabei die schlanke und platzsparende Anordnung der Niveauverstelleinheit und des Feder- und Dämpfersystems innerhalb der Radnabe des Rades. Die Antriebseinheiten mehrerer Niveauverstelleinheiten sind vorzugsweise über eine Steuereinheit miteinander verbunden, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Ist-Niveaulage des Kraftfahrzeugs zu überwachen und zu regeln. Mithin wird dadurch die Sicherheit des Kraftfahrzeugs erhöht.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
- 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Niveauverstelleinheit und eines Feder- und Dämpfersystems der erfindungsgemäßen Radaufhängung gemäß 1, und
- 3 eine schematische Schnittansicht einer Niveauverstelleinheit der erfindungsgemäßen Radaufhängung gemäß 1.
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Gemäß 1 umfasst eine Radaufhängung 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine drehfeste Radnabe 2 zur Aufnahme und Führung eines daran drehbar gelagerten Reifenträgers 3. Die Radnabe 2 sowie der Reifenträger 3 mit einem daran angeordneten Radreifen 23 bilden gemeinsam ein Rad 20 aus. Der Reifenträger 3 ist über ein als zweireihiges Radialkugellager ausgebildetes Radiallagerelement 12 drehbar auf der Radnabe 2 gelagert. Darüber hinaus ist der Reifenträger 3 drehfest mit einer Bremsscheibe 24 verbunden, die mit einem Bremssattel zusammenwirkt. Der Bremssattel 25 ist vorliegend drehfest an der Radnabe 2 angeordnet, wobei während einer im Betrieb des Kraftfahrzeugs erfolgenden Rotation des Reifenträgers 3 mit dem Radreifen 23 bei einer Betätigung des Bremssattels 25 eine Verzögerung der Bremsscheibe 24 zur Einleitung eines Bremsvorgangs erfolgt.
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Die Radnabe 2 ist hülsenförmig ausgebildet, wobei innerhalb der Radnabe 2 ein Feder- und Dämpfersystem 6 sowie eine Niveauverstelleinheit 7 angeordnet und aufgenommen sind. Die Niveauverstelleinheit 7 umfasst eine Gewindespindel 9, die beiderends über ein jeweiliges als Befestigungsöse ausgebildetes Gelenk 11a, 11 b mit der Radnabe 2 verbunden ist, sodass die Niveauverstelleinheit 7 gegen eine Innenmantelfläche 10 der Radnabe 2 abgestützt ist.
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Die innerhalb der Radnabe 2 angeordnete Niveauverstelleinheit 7 und das Feder- und Dämpfersystem 6 sind über eine erste und zweite Federgabel 4a, 4b mit einer Karosserie 5 des Kraftfahrzeugs verbunden, wobei die erste Federgabel 4a eine untere Federgabel 4a ist und die zweite Federgabel 4b eine obere Federgabel 4b ist.
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Die untere Federgabel 4a ist einerseits gelenkig mit der Karosserie 5 des Kraftfahrzeugs verbunden. Radseitig ist an der unteren Federgabel 4a sowohl ein erstes Ende eines Dämpfers 14 des Feder- und Dämpfersystems 6 als auch ein erster Federteller 27a gelenkig gelagert. Die obere Federgabel 4b ist vorliegend L-förmig ausgebildet, wobei die obere Federgabel 4b karosserieseitig in einer Buchse 28 aufgenommen und gelenkig gelagert ist. Radseitig ist die obere Federgabel 4b mit einem zweiten Ende des Dämpfers 14 sowie einem zweiten Federteller 27b gelenkig verbunden. Mit anderen Worten umfasst das Feder- und Dämpfersystem 6 ein Axialfederelement 13 und einen Dämpfer 14, wobei das Axialfederelement 13 und der Dämpfer 14 bezogen auf eine Längsrichtung der Gewindespindel 9 axial zwischen den beiden Federgabeln 4a, 4b angeordnet ist.
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Das Axialfederelement 13 ist an den Federtellern 27a, 27b axial abgestützt und derart zwischen den Federtellern 27a, 27b angeordnet, dass die Niveauverstelleinheit 7 radial vom Axialfederelement 13 vollumfänglich umgeben ist, wobei sich das spiralförmige Axialfederelement 13 um die Gewindespindel 9 herum windet. Mithin ist die Gewindespindel 9 der Niveauverstelleinheit 7 koaxial zum Axialfederelement 13 angeordnet. Somit wird die Funktion des Axialfederelements 13 durch die Niveauverstelleinheit 7 nicht eingeschränkt und die Radaufhängung 1 ist platzsparend ausgebildet.
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2 zeigt eine Schnittansicht in Draufsicht durch die Gewindespindel 9 und das Axialfederelement 13. Die Radaufhängung 1 weist eine Lenkvorrichtung 18 auf, die ein als Betätigungslasche ausgebildetes Betätigungselement 19 umfasst. Das Betätigungselement 19 kommt an der Innenmantelfläche 10 der Radnabe 2 zur Anlage und ist dazu vorgesehen, bei einer Betätigung einen Lenkwinkel des Rades 20 einzustellen.
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Nach 3 umfasst die Niveauverstelleinheit 7 eine drehangetriebene Gewindemutter 8 mit einer entlang der Gewindemutter 8 axial verlagerbaren Gewindespindel 9, um einen Hub- oder Senkvorgang der Karosserie 5 durchzuführen. Die Gewindemutter 8 und die Gewindespindel 9 bilden gemeinsam einen Gewindetrieb 26 aus, wobei der Gewindetrieb 26 dazu vorgesehen ist, durch das axiale Verlagern der Gewindespindel 9 gegenüber der Gewindemutter 8 eine Hubbewegung auszuführen und dabei das an einer Fahrzeugachse aufliegende Fahrzeuggewicht zu tragen und anzuheben. Dadurch wird ein Höhenstand der Karosserie 5 des Kraftfahrzeugs verändert und das Kraftfahrzeug kann in eine gewünschte Soll-Niveaulage gebracht werden. Der Gewindetrieb 26 ist vorliegend ein Trapezgewindetrieb, wobei die Gewindemutter 8 ein Innentrapezgewinde aufweist, welches korrespondierend zu einem Außentrapezgewinde der Gewindespindel 9 ausgebildet ist.
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Die Gewindemutter 8 ist drehfest mit einem Tellerrad 16 eines Kegelradgetriebes 15 verbunden, wobei das Tellerrad 16 mit einem senkrecht zur Gewindespindel 9 angeordneten Ritzel 17 in Zahneingriff steht. Das Ritzel 17 ist vorliegend durch eine - hier nicht dargestellte - Antriebseinheit antreibbar, wobei je nach Rotationsrichtung des Ritzels 17 ein Anheben oder ein Absenken des Fahrzeugaufbaus erfolgt.
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Die Niveauverstelleinheit 7 ist durch ein Gehäuse 32 mit einem ersten und zweiten Deckel 33a, 33b räumlich begrenzt. Die Gewindemutter 8 ist innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet, wobei die Gewindemutter 8 durch ein erstes und zweites Lagerelement 22a, 22b drehbar gelagert und axialfest im Gehäuse angeordnet ist. Darüber hinaus sind an der Außenumfangsfläche der Gewindemutter 8 Laufbahnen ausgebildet, an denen Wälzkörper 31 des jeweiligen Lagerelements 22a, 22b abrollen. Die Lagerelemente 22a, 22b weisen ferner jeweilige Außenringe 30a, 30b auf, die radial gegenüber dem Gehäuse 32 abgestützt sind, wobei die Deckel 33a, 33b der Niveauverstelleinheit 7 derart ausgebildet sind, dass während einer Montage der Deckel eine Axialvorspannung der Lagerelemente 22a, 22b realisiert wird. Zur Axialvorspannung der Lagerelemente 22a, 22b ist ferner eine Distanzbuchse 21 in der Niveauverstelleinheit 7 vorgesehen.
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Die Niveauverstelleinheit 7 ist vorliegend mittels eines jeweiligen Federbalgs 29a, 29b, der am jeweiligen Deckel 33a, 33b bzw. im Bereich der Gelenke 11a, 11b befestigt ist, vor äußeren Einflüssen, Feuchtigkeit und Verunreinigungen geschützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängung
- 2
- Radnabe
- 3
- Reifenträger
- 4a, 4b
- Federgabel
- 5
- Karosserie
- 6
- Feder- und Dämpfersystem
- 7
- Niveauverstelleinheit
- 8
- Gewindemutter
- 9
- Gewindespindel
- 10
- Innenmantelfläche
- 11a, 11b
- Gelenk
- 12
- Radiallagerelement
- 13
- Axialfederelement
- 14
- Dämpfer
- 15
- Kegelradgetriebe
- 16
- Tellerrad
- 17
- Ritzel
- 18
- Lenkvorrichtung
- 19
- Betätigungselement
- 20
- Rad
- 21
- Distanzbuchse
- 22a, 22b
- Lagerelement
- 23
- Radreifen
- 24
- Bremsscheibe
- 25
- Bremssattel
- 26
- Gewindetrieb
- 27a, 27b
- Federteller
- 28
- Buchse
- 29a, 29b
- Balg
- 30a, 30b
- Außenring
- 31
- Wälzkörper
- 32
- Gehäuse
- 33a, 33b
- Deckel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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