DE102018206417A1

DE102018206417A1 - Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018206417A1
Application number: DE102018206417.2A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Seethaler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2019-10-31
Also published as: WO2019206622A1; US20210229513A1; CN112004697A; US11173762B2; CN112004697B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Drei-Punkt-Lenkeranordnung zur Verbindung eines Radträgers mit einem Fahrzeugaufbau, wobei die Drei-Punkt-Lenkeranordnung einen Querlenkerbereich und einen Zug- und/oder Druckstrebenbereich umfasst, wobei der Querlenkerbereich über ein erstes vorderes Lager mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, wobei die Drehachse des vorderen Lagers zumindest annähernd in Fahrzeugfahrtrichtung ausgerichtet ist, wobei der Zug- und/oder Druckstrebenbereich über ein hinteres Lager mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, wobei die Drehachse des hinteren Lagers zumindest annähernd senkrecht auf der Verbindungslinie des hinteren Lagers mit dem radträgerseitigen Gelenk steht und wobei der Drei-Punkt-Lenker an zumindest einem Abschnitt eine im eingebauten Zustand des Lenkers in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Querschnittsverjüngung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die GB 2529870 A und die WO 2017 220 589 A1 verwiesen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, insbesondere bei Doppelquerlenker-Vorderachsen oder auch bei Federbein-Vorderachsen, Drei-Punkt-Lenker als Verbindung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Radträger zu verwenden. Aufgrund des Radeinschlages ist dieser Lenker üblicherweise sichelförmig bzw. bumerangförmig ausgeführt. Dabei ist der Drei-Punkt-Lenker an jeweils zwei Punkten mit je einem Lager (ein in Fahrzeugfahrtrichtung vorderes und ein hinteres), üblicherweise mit einem Gummilager, an der Karosserie bzw. am Fahrzeugaufbau und mit einem Lager am Radträger, üblicherweise mit einem Kugelgelenk, gelagert. Durch die Anordnung der beiden karosserieseitigen Lager wird der Lenker durch Längs- als auch Querkräfte sowohl in Längs- als auch in Querrichtung belastet.
Durch die genannte Anordnung der Lager in einem Drei-Punkt-Lenker muss jedoch ein Kompromiss in der Abstimmung zwischen Akustik und Komfort einerseits und Fahrdynamik andererseits eingegangen werden. Dadurch, dass die fahrzeugaufbauseitige Lagerung des Drei-Punkt-Lenkers sowohl Quer- als auch Längskräfte aufnehmen muss und dass die Lagerung idealerweise in Fahrzeuglängsrichtung zur Komforterhöhung möglichst weich und aus fahrdynamischen Gründen in Fahrzeugquerrichtung möglichst hart ausgelegt sein sollte, entsteht ein Zielkonflikt zwischen Akustik/Komfort und Fahrdynamik.
Das hintere Lager ist in der Regel als relativ weiches Gummilager ausgeführt und stellt bei äußeren Längskräften einen gewissen Verformungsweg zur Verfügung, um für ausreichende Längsfederung zu sorgen. Wenn die axiale Richtung des Gummilagers etwa in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist, kann die axiale Federrate des Lagers sehr niedrig gewählt werden. Damit nimmt das Lager praktisch keine Längskräfte auf und wird rein radial belastet. Daraus folgt allerdings, dass alle äußeren Längskräfte am vorderen Querlenkerlager abgestützt werden müssen. Falls dieses vordere Lager ebenfalls als Gummilager ausgeführt ist, muss die Drehachse (entspricht der Verschraubungsachse) etwa in Fahrtrichtung angeordnet sein, um zu hohe kardanische Winkel zu vermeiden. Deshalb wirken die besagten Längskräfte als Axiallasten auf das Gummilager und machen entweder sehr harte Federraten, axiale Anschläge oder beides erforderlich.
Durch die beschriebenen Belastungen auf das vordere Querlenkerlager ist es schwierig, hohen Abrollkomfort und eine gute akustische Entkopplung zu erreichen.
Deshalb kann es zweckmäßig sein, durch die Auflösung des Drei-Punkt-Lenkers eine Trennung der beiden Funktionen Quersteifigkeit und Längselastizität zu schaffen. Wird der untere Drei-Punkt-Lenker beispielsweise durch zwei Zwei-Punkt-Lenker, einer quer und ein anderer schräg angeordnet, ersetzt, sind die beiden Funktionen (Quersteifigkeit und Längselastizität) bei dieser Geometrieauslegung durch reine Zug- bzw. Druckkraftübertragung voneinander getrennt.
Eine in der Praxis üblich genutzte Lösung zur genannten Auflösung des Drei-Punkt-Lenkers ist in der GB 2529870 A aufgezeigt. Dabei wird ein aufgelöster Drei-Punkt-Lenker aufgezeigt, bei welchem der Schräglenker nicht am Radträger, sondern mit einem Gummilager am Querlenker gelagert ist. Der Querlenker wird dadurch nur mehr in Fahrzeugquerrichtung und der Schräglenker nur mehr in der Richtung, welche aus der virtuellen Verbindunglinie zwischen der radträgerseitigen Lagerung des Querlenkers und der aufbauseitigen Lagerung des Schräglenkers entsteht, belastet. Die Kinematikpunkte bleiben dabei unverändert . Somit kann der Kompromiss bei der Abstimmung zwischen Akustik und Fahrdynamik durch eine Auflösung des Drei-Punkt-Lenkers gelöst werden.
Nachteilig an dieser Ausführung ist jedoch, dass der Lagerpunkt des Schräglenkers am Querlenker aus Bauraum- bzw. Packagegründen bei einigen Fahrzeugvarianten schwer zu realisieren ist. So kann beispielsweise die Felge bei einem weiten Radausschlag diesen Bauraum benötigen. Außerdem ist eine solche Auflösung eines Drei-Punkt-Lenkers mit einem vergleichsweise großen Aufwand verbunden, erfordert ein zusätzliches Gummilager und verursacht damit zusätzliche Kosten, Komplexität und Gewicht.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, den beschriebenen Zielkonflikt zwischen Betriebsfestigkeit einerseits und Komfort und Akustik eines eingebauten Drei-Punkt-Lenkers andererseits zu lösen und gleichzeitig einen niedrigen Fertigungs- und Kostenaufwand des Drei-Punkt-Lenkers zu gewährleisten.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch eine Radaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Es wird eine Radaufhängung, insbesondere eine Vorderachsradaufhängung, für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Diese umfasst, insbesondere in einer sogenannten unteren Lenkerebene, einen radführenden und den Radträger mit dem Fahrzeugaufbau verbindenden Drei-Punkt-Lenker.
Die untere Lenkerebene beschreibt eine (quasi Horizontal-) Ebene, welche von dem radführenden Drei-Punkt-Lenker aufgespannt wird und auf der Fahrzeughochachse betrachtet unterhalb der Raddrehachse vorgesehen ist.
Der Drei-Punkt-Lenker ist dabei zumindest annähernd sichel- oder bumerangförmig ausgebildet, wobei dieser in zwei unterschiedliche Bereiche, welche bevorzugt als zwei voneinander unterscheidbare Bereiche zu erkennen sind, einteilbar ist. Dennoch ist der Drei-Punkt-Lenker als einstückiges Bauteil ausgebildet.
Dabei wird der Drei-Punkt-Lenker von einem Querlenkerbereich und einem Zug- und/oder Druckstrebenbereich (im Folgenden auch nur als Druckstrebenbereich bezeichnet) gebildet.
Der Querlenkerbereich wird im eingebauten Zustand des Lenkers durch den zumindest annähernd in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Bereich des Drei-Punkt-Lenkers gebildet. Der Querlenkerbereich erstreckt sich dabei von der Anbindung des Lenkers am Radträger bis zu einem vorderen Lager des Lenkers am Fahrzeugaufbau. Das vordere Lager stellt dabei bevorzugt ein Gummilager dar, dessen Drehachse bzw. Längsachse im eingebauten Zustand im Fahrzeug zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist.
Der Druckstrebenbereich wird durch den verbleiben Bereich des Drei-Punkt-Lenkers gebildet und wird damit durch den schräg zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Bereich des Drei-Punkt-Lenkers gebildet. Der Druckstrebenbereich ist durch ein (in Fahrzeugfahrtrichtung betrachtet) hinteres Lager mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Auch das hintere Lager stellt bevorzugt ein Gummilager dar, bei welchem die Lagerlängsachse zumindest annähernd senkrecht zur Verbindungslinie des hinteren Lagers mit dem radträgerseitigen Gelenk des Drei-Punkt-Lenkers, der Kraftwirkungslinie, ausgerichtet ist. Das hintere Lager befindet sich im eingebauten Zustand in Fahrzeugfahrtrichtung (bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges) betrachtet hinter dem vorderen Lager.
Das hintere Lager, insbesondere Gummilager, ist dabei bevorzugt in radialer Richtung vergleichsweise weich ausgebildet, wobei sich ein großer Verformungsweg bei Längskräften einstellt. Das bedeutet, dass das hintere Lager bevorzugt kaum Axialkräfte aufnimmt und nur radial belastet wird (wenn die Drehachse des Lagers zumindest annähernd senkrecht zur Kraftwirkungslinie, wie oben beschrieben, ausgerichtet ist).
Bevorzugt sind die beiden Bereiche des Lenkers (Querlenkerbereich und Druckstrebenbereich) durch eine Kerbe voneinander teilweise losgelöst. Alternativ bzw. übergehend von einer Kerbe können die beiden Bereiche auch durch einen Spalt zumindest teilweise voneinander losgelöst sein. Eine solche Kerbe bzw. Spalt verstärkt dann beispielsweise die Unterscheidung zwischen dem Querlenker- und dem Druckstrebenbereich. Es ist also bevorzugt vorgesehen, dass in einer Draufsicht auf den eingebauten Lenker, die Verbindung zwischen dem Querlenker und dem Druckstrebenbereich in Form einer Kerbe bzw. eines Spalts aufgelöst wird. Diese Kerbe bzw. der Spalt erstreckt sich besonders bevorzugt in Fahrzeugquerrichtung betrachtet vom Fahrzeugaufbau bis ca. zur halben Länge des Querlenkerbereichs in Richtung des Radträgers. Je tiefer eine solche Kerbe bzw. Spalt ist bzw. je weiter sich eine solche Kerbe bzw. Spalt in Richtung des Radträgers erstreckt, desto höher sind die Verformungen und damit die Übernahme einer Gelenkfunktion durch die Kerbe bzw. den Spalt unter Längskräften.
Dabei ist jedoch auch zu beachten, dass mit steigender Länge der Kerbe bzw. Des Spalts die Spannungen im Kerbgrund erhöht werden. Es ist deswegen vorteilhaft, die Kerbe bzw. den Spalt derart in ihrer Länge auszulegen, dass ein optimaler Kompromiss zwischen Verformung und Spannungen gefunden wird.
Um die Axiallast auf das vordere Lager (auch als Querlenkerlager bezeichnet) zu reduzieren und eine größere Auslegungsfreiheit für dieses Lager zu erreichen, ist es vorgesehen, dass der Drei-Punkt-Lenker an zumindest einem Abschnitt eine im eingebauten Zustand des Lenkers in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Querschnittsverjüngung aufweist. Eine solche Querschnittsverjüngung ist mit einem im Bauteil selbst integrierten Filmscharnier vergleichbar, welches gezielt eine niedrige Biegesteifigkeit um die Fahrzeughochachse aufweist und damit die Gelenkfunktion im (bevorzugt metallischen) Werkstoff des Lenkers darstellt.
Die Querschnittsverjüngung ist dabei ausschließlich (im eingebauten Zustand des Lenkers betrachtet) in dessen Breite, also quasi in Fahrzeuglängsrichtung, vorgesehen. Dies bedeutet, das aus der Querschnittsverjüngung resultierende „Filmscharnier“ ist derart am Lenker ausgebildet, dass dessen Nachgiebigkeit eine Drehung um die Fahrzeughochachse erlaubt. Denn Axialkräfte auf das Querlenkerlager entstehen nur, wenn es sich bei den äußeren Kräften um Längskräfte handelt und die resultierenden Momente am Lager um die Fahrzeughochachse drehen. Daher ist eine Nachgiebigkeit des aus der Querschnittsverjüngung resultierenden Filmscharniers um die Fahrzeughochachse vorgesehen.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wandstärke des Abschnitts mit der Querschnittsverjüngung höchstens halb so groß ist wie die Wandstärke des verbleibenden Querschnitts des Drei-Punkt-Lenkers. Besonders bevorzugt ist eine Reduzierung des Lenkerquerschnitts (in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in der „Breite“ des Querschnitts) gegenüber dem Ausgangsquerschnitt des Lenkers um den Faktor 2 bis 3 vorgesehen.
Es ist dabei weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die Höhe des Querschnitts des Lenkers an der Stelle der Querschnittsverjüngung, also der Querschnitt in Richtung der Fahrzeughochachse betrachtet, keine Verjüngung erfährt. Dies ist vorteilhaft, da somit auftretende Zug- und Druckkräfte weiterhin übertragen werden können.
Es ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass auch der Querschnitt des Querlenkerbereichs und des Druckstrebenbereichs im eingebauten Zustand in Fahrzeughochrichtung betrachtet zumindest überwiegend gleich groß ist. Aussparungen oder vereinzelte Höhenunterschiede (im Querschnitt in Fahrzeughochrichtung verlaufend), wie sie bei herkömmlichen Lenkerausbildungen bekannt sind, sind dabei mitinbegriffen, wobei unter zumindest annähernd gleicher Höhe des Querschnitts ein in seiner Gesamtheit betrachtet uniform bzw. einheitlich hoch ausgebildeter Querschnitt angesprochen ist.
Durch die bevorzugte Kerbe bzw. des Spalts sowie die Querschnittsverjüngung ergibt sich eine optimale Gelenkfunktion, sodass die Axiallasten auf das vordere Lager optimal reduziert werden können und gleichzeitig der Abrollkomfort verbessert sowie eine akustische Entkoppelung durch ein weicheres Querlenkerlager erfolgen kann. Durch die einstückige Ausbildung des Lenkers (also keine Verwendung eines Gummilagers, wie es im Stand der Technik gezeigt ist) kann zusätzlicher Bauaufwand, Bauraum, Komplexität und Kosten vorteilhaft eingespart werden.
Dabei ist bevorzugt nur ein (in seiner Länge begrenzter) Abschnitt des Drei-Punkt-Lenkers mit einem solchen „Filmscharnier“ bzw. einer solchen Querschnittsverjüngung versehen.
Für den genauen Anordnungsbereich eines solchen Filmscharniers bzw. einer solchen Querschnittsverjüngung stehen mehrere Alternativen zur Verfügung.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Querschnittsverjüngung an einem Abschnitt des Querlenkerbereichs angeordnet. Besonders bevorzugt ist dieser Abschnitt mit der Querschnittsverjüngung in Fahrzeugquerrichtung betrachtet näher am Fahrzeugaufbau als am Radträger angeordnet. Der Abschnitt befindet sich dabei bevorzugt in unmittelbarer Nähe des vorderen Lagers, also des Querlenkerlagers.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass der Querschnitt an einem solchem Abschnitt auf minimal ca. 6 mm verjüngt wird.
Alternativ oder auch zusätzlich ist eine Querschnittsverjüngung an anderen Abschnitten am Querlenkerbereich oder auch am Druckstrebenbereich denkbar.
Dabei kann auch der gesamte Querlenkerbereich bzw. der gesamte Druckstrebenbereich in dessen Querschnitt verjüngt sein. Beispielhafte Ausführungsbeispiele sind den Figuren zu entnehmen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Lenker aus einem Aluminium-Werkstoff ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Lenker dabei aus einer AluminiumKnetlegierung hergestellt sein.
Besonders bevorzugt ist der Lenker dabei in einem Guss- oder Schmiedeverfahren hergestellt. Dabei ist es vorteilhaft, dass der Lenker mit den beiden Bereichen bereits im Herstellungsverfahren als einstückiges Bauteil ausgebildet wird.
Alternativ ist es auch möglich, den Querlenkerbereich und den Druckstrebenbereich als Einzelteile zu fertigen und in einem zweiten Herstellungsschritt diese miteinander zu verschweißen, verschrauben oder zu vernieten. Als Fügestelle ist dabei insbesondere der Bereich zwischen dem Kerbgrund der bevorzugten Kerbe bzw. des Spalts und dem Anschluss des radträgerseitigen Gelenks denkbar. In einer solchen Ausbildung (also Druckstrebenbereich und Querlenkerbereich als Einzelteile, welche anschließend gefügt werden) können die beiden Bereiche auch als Strangpressprofile ausgebildet sein.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von sechs Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.

1 zeigt dabei eine im Stand der Technik bekannte Ausführung eines Drei-Punkt-Lenkers in einer dreidimensionalen Ansicht.
2 zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Drei-Punkt-Lenker einer Vorderachsradaufhängung in einer Draufsicht, in einer solchen Lage, wie er in einem Fahrzeug eingebaut wäre.
In den 3 bis 6 sind weitere Ausführungsbeispiele für einen erfindungsgemäßen Drei-Punkt-Lenker ebenfalls in einer Draufsicht des Lenkers zu erkennen, in einer solchen Lage, wie der Lenker in einem Fahrzeug eingebaut wäre.

Anhand des aus dem Stand der Technik bekannten Drei-Punkt-Lenkers gemäß 1 sollen die Nachteile des Stands der Technik erläutert werden. Dabei wird ein Drei-Punkt-Lenker eines Kraftfahrzeuges in einer dreidimensionalen Ansicht aufgezeigt, welcher mittels eines radseitigen Gelenks 3 an einem nicht aufgezeigten Radträger und mittels eines vorderen Gummilagers 1 sowie eines hinteren, nicht gezeigten Lagers 2 an einen nicht aufgezeigten Fahrzeugaufbau angebunden ist.
Das vordere Lager 1 befindet sich dabei im eingebauten Zustand des Lenkers in Fahrtrichtung R_Fahrt des Fahrzeuges betrachtet vor dem hinteren Lager 2. Das hintere Lager 2 kann beispielsweise auch als Gummilager ausgebildet sein. Der Drei-Punkt-Lenker umfasst dabei einen Querlenkerbereich 4 sowie einen Druckstrebenbereich 5.
Der Querlenkerbereich 4 wird im eingebauten Zustand des Lenkers durch den zumindest annähernd in Fahrzeugquerrichtung Q verlaufenden Bereich des Drei-Punkt-Lenkers gebildet. Der Querlenkerbereich 4 erstreckt sich dabei von der Anbindung des Lenkers am Radträger 3 bis zu dem vorderen Lager 1 des Lenkers an einem nicht aufgezeigten Fahrzeugaufbau. Das vordere Lager 1 stellt dabei bevorzugt ein Gummilager dar, dessen Drehachse bzw. Längsachse A im eingebauten Zustand im Fahrzeug zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung L ausgerichtet ist.
Der Druckstrebenbereich 5 wird durch den verbleibenden Bereich des Drei-Punkt-Lenkers gebildet und wird damit durch den zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung L verlaufenden Bereich des Drei-Punkt-Lenkers gebildet. Der Druckstrebenbereich 5 ist durch das (in Fahrzeugfahrtrichtung R_Fahrt betrachtet) hintere Lager 2 mit dem nicht eingezeichneten Fahrzeugaufbau verbunden. Auch das hintere Lager 2 stellt bevorzugt ein Gummilager dar, bei welchem die Lagerlängsachse A zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung L ausgerichtet ist.
Dieses hintere Lager 2 ist in der Regel als relativ weiches Gummilager ausgeführt und stellt bei äußeren Längskräften F_x auf das Rad einen gewissen Verformungsweg zur Verfügung, um für ausreichende Längsfederung zu sorgen. Wenn die axiale Richtung des Gummilagers etwa in Fahrtrichtung R_Fahrt angeordnet ist, Kann die axiale Federrate des Lagers sehr niedrig gewählt werden. Damit nimmt das Lager praktisch keine Längskräfte Fax auf und das Lager wird rein radial F_rad belastet.
Daraus folgt allerdings, dass alle äußeren Längskräfte Fax am vorderen Lager 1 abgestützt werden müssen. Die Drehachse des vorderen Lagers 1 muss etwa in Fahrtrichtung R_Fahrt angeordnet sein, um zu hohe kardanische Winkel zu vermeiden. Deshalb wirken die besagten Längskräfte als Axiallasten Fax auf das Gummilager 1 und machen entweder sehr harte Federraten, axiale Anschläge oder beides erforderlich.
Durch die beschriebenen Belastungen auf das vordere Lager 1 ist es schwierig, hohen Abrollkomfort und eine gute akustische Entkopplung zu erreichen. Dafür wäre eine möglichst weiche Gummimischung erforderlich, die aber mit den auftretenden Axiallasten Fax zu Betriebsfestigkeits-Problemen führen würde. Eine dauerfeste Auslegung des Gummilagers 1 erfordert geringe axiale Verformungswege, die sich nur mit hohen Steifigkeiten oder axialen Anschlägen erreichen lassen. Beides ist für Komfort und Akustik ungünstig.
2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drei-Punkt-Lenkers in einer Draufsicht. Die Komponenten des Lenkers unterscheiden sich dabei (bis auf die im Folgenden genannten erfinderischen Merkmale) im Wesentlichen nicht vom Stand der Technik Beispiel aus 1. Der Lenker aus 2 umfasst also ebenfalls das vordere Lager 1, das hintere Lager 2 sowie die Anbindung 3 am nicht aufgezeigten Radträger sowie einen Querlenkerbereich 4 und einen Druckstrebenbereich 5.
Um das vordere Lager 1 bezüglich der Axiallasten zu entlasten und eine höhere Auslegungsfreiheit dieses Lagers 1 für die Steifigkeiten zu erreichen, ist zumindest in unmittelbarer Nähe des vorderen Lagers 1 der Querschnitt des Querlenkerbereichs 4 an einem Abschnitt in Richtung der Fahrzeuglängsachse L verjüngt. Eine solche Querschnittsverjüngung 6 des Materials ist einer Ausführung eines Filmscharniers ähnlich, das gezielt eine niedrige Biegesteifigkeit um die Hochachse H aufweist und damit eine Gelenkfunktion im metallischen Grundwerkstoff darstellt. Axialkräfte auf das vordere Lager 1 entstehen nur, wenn es sich bei den äußeren Kräften um Längskräfte handelt und die resultierenden Momente am vorderen Lager 1 um die Fahrzeughochachse H drehen, daher ist eine Nachgiebigkeit des Filmscharniers 6 um die Hochachse H gefordert.
Weiterhin ist bei dem Lenker aus 2 zwischen dem Querlenkerbereich 4 und dem Druckstrebenbereich 5 eine Kerbe 7 bzw. ein Spalt 7 vorgesehen. Die Kerbe 7 bzw. der Spalt 7 trennt die beiden Bereiche 4, 5 räumlich zumindest teilweise voneinander. Dabei ragt die Kerbe 7 bzw. der Spalt 7 in diesem Beispiel ausgehend vom vorderen Lager 1 des Querlenkerbereichs 4 in Richtung der Anbindung 3 am nicht aufgezeigten Radträger bis ca. zur halben Länge des Querlenkerbereichs 4 hinein. Damit setzt sich die genannte Gelenkfunktion des Lenkers aus den beiden Anteilen „gezielte Verjüngung 6 des Querschnitts am vorderen Lagerauge 1“ und „Gestaltung der Kerbe 7 zwischen dem Querlenkerbereich und dem Druckstrebenbereich“ zusammen. Je tiefer dabei die Kerbe 7 bzw. der Spalt 7 ausgehend vom vorderen Lager 1 bzw. vom nicht aufgezeigten Fahrzeugaufbau in Richtung der Anbindung 3 bzw. in Richtung des nicht aufgezeigten Radträger hineinragt, desto höher werden auch die Spannungen im Kerbgrund. Es ist deswegen ein optimaler Kompromiss zwischen den genannten Spannungen und einer ausreichenden Gelenkfunktion zu finden, weshalb sich die genannte halbe Länge des Querlenkerbereichs 4 besonders bevorzugt für eine Kerblänge eignet.
Durch die genannte Querschnittsverjüngung 6 und zusätzlich bevorzugt mit einer genannten Kerbe 7 bzw. Spalt 7 kann eine Gelenkfunktion im Lenker selbst hergestellt werden, welche eine optimale Lenkerauslegung bezüglich Komplexität, Kosten, Festigkeit sowie Abrollkomfort und akustischer Entkopplung aufweist. Die Betriebsfestigkeit eines Gummilagers als vorderes Lager 1 kann vorteilhaft durch Reduzierung der Axiallasten gewährleistet werden, während gleichzeitig zusätzlicher Bauaufwand (durch Vermeidung eines aufgelösten Querlenkers und damit die Vermeidung eines zusätzlichen Gummilagers) eingespart werden kann. Weiterhin ist eine nahezu kosten- und aufwandsneutrale Ausführung einer metallischen Gelenkfunktion des Lenkers möglich.
Alternativ zu der Querschnittsverjüngung 6 im Querlenkerbereich 4 am vorderen Lager 1 zeigen die 3, 4, 5 und 6 weitere mögliche Ausführungsbeispiele. Dabei ist beispielhaft gezeigt, an welchen anderen Abschnitten bzw. Bereichen des Lenkers die Querschnittsverjüngung 6 angeordnet sein kann. Ebenfalls sind unterschiedliche Kerbtiefen 7 in unterschiedlichen Varianten zu erkennen.
Dabei handelt es sich jeweils um Beispiele, wobei die jeweiligen Kerbtiefen 7 und Kerbausführung auch mit den Querschnittsverjüngungen 6 der jeweiligen Ausführungsbeispiele kombiniert werden können.
Die jeweiligen Bezugszeichen sind identisch zu den vorherigen 1 und 2 für die gleichen Lenkerkomponenten.
Beispielsweise zeigt das Ausführungsbeispiel aus 3 einen Lenker bei welchem keine Kerbe 7 bzw. Spalt 7 zu erkennen ist. Die Querschnittsverjüngung 6 ist dabei an einem Abschnitt am Querlenkerbereich 4 angeordnet, welcher in der Nähe des radseitigen Lagers 3 angeordnet ist.
Der Lenker gemäß 4 umfasst dabei eine Querschnittsverjüngung 6, welche sich entlang der gesamten Länge des Querlenkerbereichs 4 erstreckt. Außerdem weist der Lenker aus 4 eine Kerbe 7 bzw. ein Spalt 7 auf, welche im Gegensatz zur Kerbe 7 bzw. zum Spalt 7 aus 2 tiefer in Richtung des radseitigen Lagers 3 hineinragt. Durch eine derart große Kerbtiefe 7 (vom vorderen Lager 1 in Richtung des radseitigen Lagers 3 entlang des Querlenkerbereichs 4) entstehen innerhalb eines immer noch zusammenhängenden Drei-Punkt-Lenkers ein zumindest annähernd in Fahrzeugquerrichtung Q ausgerichteter Querlenker 4 sowie ein in Fahrzeugquerrichtung Q und in Fahrzeuglängsrichtung L, zumindest annähernd sichelförmiger Schräglenker im Druckstrebenbereich 5.
In 5 ist die gleiche Kerbtiefe 7 wie in 4 zuerkennen, während sich jedoch die Querschnittsverjüngung 6 über die gesamte Länge des durch die Kerbe 7 bzw. den Spalt 7 gebildeten „Schräglenkers“ des Druckstrebenbereichs 5 erstreckt.
6 zeigt wie in 4 und 5 eine Kerbe 7 bzw. einen Spalt 7, die den Lenker in den genannten Querlenker und Schräglenker aufteilt. Die Querschnittsverjüngung 6 ist dabei am Schräglenker in unmittelbarer Nähe des radseitigen Lagers 3 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Vorderes Lager
2: Hinteres Lager
3: Radseitiges Lager
4: Querlenkerbereich
5: Druckstrebenbereich
6: Querschnittsverjüngung
7: Kerbe bzw. Spalt
Frad: Radialkräfte
Fax: Axialkräfte
F_x: Kräfte auf Rad
R_Fahrt: Fahrtrichtung
A: Lagerachse
L: Fahrzeuglängsrichtung
H: Fahrzeughochrichtung
Q: Fahrzeugquerrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2529870 A [0001, 0005]
WO 2017220589 A1 [0001]

Claims

Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: • eine Drei-Punkt-Lenkeranordnung zur Verbindung eines Radträgers mit einem Fahrzeugaufbau, • wobei die Drei-Punkt-Lenkeranordnung einen Querlenkerbereich (4) und einen Zug- und/oder Druckstrebenbereich (5) umfasst, • wobei der Querlenkerbereich (4) über ein erstes vorderes Lager (1) mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, • wobei die Drehachse des vorderen Lagers (1) zumindest annähernd in Fahrzeugfahrtrichtung (R_Fahrt) ausgerichtet ist, • wobei der Zug- und/oder Druckstrebenbereich (5) über ein hinteres Lager (2) mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, • wobei die Drehachse des hinteren Lagers (2) zumindest annähernd senkrecht auf der Verbindungslinie des hinteren Lagers (2) mit einer radträgerseitigen Anbindung (3) steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Drei-Punkt-Lenker an zumindest einem Abschnitt eine im eingebauten Zustand des Lenkers in Fahrzeuglängsrichtung (L) verlaufende Querschnittsverjüngung (6) aufweist.
Radaufhängung gemäß Anspruch 1, wobei der Querschnitt des Querlenkerbereichs (4) und des Zug- und/oder Druckstrebenbereichs (5) im eingebauten Zustand in Fahrzeughochrichtung (H) betrachtet zumindest überwiegend gleich groß ist.
Radaufhängung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wandstärke des Abschnitts mit der Querschnittsverjüngung (6) höchstens halb so groß ist wie die Wandstärke des verbleiben Querschnitts des Drei-Punkt-Lenkers.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Querschnittsverjüngung (6) an einem Abschnitt des Querlenkerbereichs (4) angeordnet ist.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Querschnittsverjüngung (6) an einem Abschnitt des Zug- und/oder Druckstrebenbereichs (5) angeordnet ist.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Querschnittsverjüngung (6) in einem Abschnitt am Querlenkerbereich (4) angeordnet ist, welcher in Fahrzeugquerrichtung (Q) betrachtet näher am Fahrzeugaufbau, als am Radträger ist.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Querschnittsverjüngung (6) in einem Abschnitt am Zug- und/oder Druckstrebenbereich (5) angeordnet ist, welcher in Fahrzeugquerrichtung (Q) betrachtet näher am Radträger, als am Fahrzeugaufbau ist.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei sich die Querschnittsverjüngung (6) über den gesamten Zug- und/oder Druckstrebenbereich (5) erstreckt.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Querschnittsverjüngung (6) über den gesamten Querlenkerbereich (4) erstreckt.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Zug- und/oder Druckstrebenbereich (5) und der Querlenkerbereich (4) durch eine Kerbe (7) und/oder einem Spalt (7) zumindest teilweise voneinander losgelöst sind.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kerbe (7) und/oder der Spalt (7) zwischen dem Zug- und/oder Druckstrebenbereich (5) und dem Querlenkerbereich (6) sich in Fahrzeugquerrichtung (Q) betrachtet vom Fahrzeugaufbau bis zur halben Länge des Querlenkerbereichs (4) in Richtung des Radträgers erstreckt.
Radaufhängung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Drei-Punkt-Lenker aus einem Aluminium-Werkstoff ausgebildet ist.