DE102019106608B4

DE102019106608B4 - Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019106608B4
Application number: DE102019106608.5A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Wübbolt-Gorbatenko; Christian Harkort; Manfred Kraus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2039-03-16
Also published as: DE102019106608A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Radaufhängung. Die Radaufhängung 1 umfasst eine Gabel 4 und eine Schwinge 5, die schwenkbar an der Gabel 4 gelagert ist. Die Gabel 4 umfasst eine elektromechanische Dämpfungseinheit 10 und die Schwinge 5 steht mit einer Welle der elektromechanische Dämpfungseinheit 10 drehfest in Eingriff.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Radaufhängung.
Fahrwerke und Radaufhängungen für Kraftfahrzeuge, die elektromechanische Dämpfungseinheiten umfassen, sind im Stand der Technik bekannt. Elektromechanische Dämpfungseinheiten umfassen dabei einen ansteuerbaren Elektromotor, durch den ein geregeltes Dämpfungsverhalten der Dämpfungseinheit bereitgestellt werden kann, so dass auf die während des Fahrbetriebs auftretenden Stöße und Schwingungen aktiv reagiert werden kann. Derartige elektromechanische Dämpfungseinheiten werden typischerweise zusätzlich zu einem Federbein eingesetzt, das wiederum zumindest ein Federelement und zumindest einen Stoßdämpfer umfasst. Durch den Einsatz elektromechanischer Dämpfungseinheiten kann der Fahrkomfort weiter verbessert werden, da durch diese eine steuerbare Komponente zur Anpassung des Dämpfungs- und Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden kann.
Die DE 10 2011 018 574 A1 offenbart beispielsweise eine Federungsanordnung mit einer elektromechanischen Dämpfungseinheit, die für beide an einer Achse angeordneten Radaufhängungen eine steuerbare Dämpfung bereitstellen kann. Die Dämpfungseinheit ist dabei zwischen den beiden Radaufhängungen an einem separaten Hilfsrahmen quer zur Fahrzeugachse angeordnet. Der Hilfsrahmen und die elektromechanische Dämpfungseinheit dienen dabei auch als Wankwinkelstabilisator.
Ferner offenbart beispielsweise die EP 1 512 560 A2 ein verstellbares Fahrwerk mit einem oder mehreren elektromechanischen Dämpfungseinheiten, die quer oder parallel zur Fahrzeugachse am Fahrzeugrahmen angeordnet werden können.
Aus der gattungsbildenden Schrift DE 40 15 777 A1 ist eine Radaufhängung bekannt. Die Radaufhängung umfasst eine Gabel und eine Schwinge, wobei die Schwinge schwenkbar an der Gabel gelagert ist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung für den Einsatz einer elektromechanischen Dämpfungseinheit bereitzustellen, die einen im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Bauraumbedarf aufweist und die darüber hinaus auch bei Fahrzeugen ohne einen Wankwinkelstabilisator eingesetzt werden kann.
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Eine erfindungsgemäße Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug umfasst: eine Gabel und eine Schwinge, die schwenkbar an der Gabel gelagert ist. Die Gabel umfasst eine elektromechanische Dämpfungseinheit und die Schwinge steht mit einer Welle der elektromechanischen Dämpfungseinheit drehfest in Eingriff.
Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, die elektromechanische Dämpfungseinheit nicht am Fahrzeugrahmen, beispielsweise an einem Wankwinkelstabilisator, anzuordnen, sondern eine elektromechanische Dämpfungseinheit unmittelbar in die Gabel der Radaufhängung zu integrieren. Dadurch besteht die Möglichkeit, den Bauraumbedarf erheblich zu reduzieren, da die elektromechanische Dämpfungseinheit in ein bereits vorhandenes Fahrwerksbauteil integriert werden kann. Darüber hinaus besteht dadurch die Möglichkeit Fahrzeuge mit einer elektromechanischen Dämpfungseinheit auszustatten, die aufgrund ihres großen Lenkwinkels nicht mit einem Wankwinkelstabilisator ausgerüstet werden können, an dem eine oder mehrere elektromechanische Dämpfungseinheiten angeordnet werden könnten.
Vorzugsweise umfasst die elektromechanische Dämpfungseinheit eine Motor-/Getriebeeinheit, die vorteilhafterweise vollständig in der Gabel der Radaufhängung integriert ist. Gerade durch die Anordnung der Motor-/Getriebeeinheit der elektromechanischen Dämpfungseinheit in der Gabel kann der Bauraumbedarf erheblich reduziert werden, da in diesem Fall die ohnehin vorhandene Schwenkachse zwischen Schwinge und Gabel genutzt werden kann, um dort die Motor-/Getriebeeinheit der elektromechanischen Dämpfungseinheit vorzusehen, so dass dadurch das Schwenkverhalten von Schwinge und Gabel unmittelbar an der Schwenkachse beeinflusst werden kann.
Vorteilhafterweise steht die Welle der elektromechanischen Dämpfungseinheit an zwei gegenüberliegenden distalen Enden drehfest mit der Schwinge in Eingriff. Alternativ kann die elektromechanische Dämpfungseinheit auch an nur einem Ende der Welle, also an nur einer Seite der Gabel, mit der Schwinge drehfest in Eingriff stehen. Ein beidseitiger Eingriff ist allerdings stabiler und daher bevorzugt. Der drehfeste Eingriff der Welle an der Schwinge kann dabei mittels eines als Stoff-, Reib- oder Formschlusses bereitgestellt werden.
Vorzugsweise umfasst die Motor-/Getriebeeinheit einen Hohlwellenmotor und/oder ein Hohlwellengetriebe. Der Einsatz eines Hohlwellenmotors und eines Hohlwellengetriebes ist bevorzugt, da diese Ausführungsformen vergleichsweise kompakt und diese Bauteile vergleichsweise leicht sind, so dass dadurch das Gesamtgewicht der Schwinge-Gabel-Anordnung nicht maßgeblich erhöht wird. Alternativ kann ein Motor und ein Getriebe ohne Hohlwelle zum Einsatz kommen, insbesondere wenn die Welle nur an einem Ende drehfest mit der Schwinge verbunden ist.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Radaufhängung ein Federbein umfasst, das mit der Schwinge und der Gabel in Eingriff steht. Das Federbein wird dabei durch eine Feder und einen hydraulischen Stoßdämpfer bereitgestellt. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass Federungsverhalten der Radaufhängung einerseits durch das Federbein, d.h. die Feder- und Dämpfungseinheit, und durch die elektromechanische Dämpfungseinheit einzustellen. Diesbezüglich ist es besonders bevorzugt, dass das Federbein das Gewicht des Fahrzeugs trägt und die elektromechanische Dämpfungseinheit im Ruhezustand des Fahrzeugs lastfrei ist. Durch die Kombination eines Federbeins mit der in der Gabel angeordneten elektromechanischen Dämpfungseinheit besteht die Möglichkeit, den Fahrkomfort erheblich zu erhöhen, da das Dämpfungsverhalten direkt an der Gabel-Schwinge-Verbindung beeinflusst werden kann.
Vorzugsweise ist das Federbein ein sogenanntes passives Federbein, das keine variablen/aktiven Federelemente umfasst. In dieser Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, die Fahrzeugmasse über die Feder des Federbeins abzustützen, so dass die elektromechanische Dämpfungseinheit die Schwingungen aufgrund der jeweiligen Fahrbahnanregungen dämpfen kann und die Dämpfung von Federbein und Dämpfungseinheit überlagert werden können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Gabel eingerichtet, um einen Lenkwinkel zwischen 90° und 180°, vorzugsweise zwischen 130° und 140° und besonders bevorzugt von 135° einzunehmen. Durch die Integration der elektromechanischen Dämpfungseinheit unmittelbar in der Gabel der Radaufhängung müssen im Bereich der Radaufhängung keine weiteren Einrichtungen, wie Gestänge, Umlenkungen oder dergleichen vorgesehen werden, um auftretenden Kräfte an am Fahrgestell angeordnete elektromechanischen Dämpfungseinheiten abzuführen. Dadurch besteht die Möglichkeit einen vergleichsweise großen Lenkwinkel bereitstellen zu können.
Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einer oben beschriebenen Radaufhängung. Ein solches Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Motorrad oder Lastkraftwagen sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Figuren. Darin zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug;
2 eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Radaufhängung; und
3 eine Querschnittsansicht der in den 1 und 2 gezeigten Radaufhängung.

Die 1 und 2 zeigen eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radaufhängung 1. In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zur Illustration ein Radnabenmotor 2 und ein Rad 3 an der erfindungsgemäßen Radaufhängung 1 angeordnet.
Die Radaufhängung 1 umfasst eine Gabel 4 und eine Schwinge 5, die schwenkbar um eine Schwenkachse 6 miteinander in Eingriff stehen. Die Gabel 4 und die Schwinge 5 stehen darüber hinaus an ihren gegenüberliegenden Enden über ein Federbein 7 miteinander im Eingriff.
Das Federbein 7 ist in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein sogenanntes passives Federbein und umfasst eine Feder und einen hydraulischen Stoßdämpfer. Unter einem passiven Federbein ist vorliegend zu verstehen, dass das Federbein keine variablen bzw. aktiven Federelemente umfasst.
Die Gabel 4 kann an ihrem oberen Ende mit einem Fahrzeugrahmen (nicht gezeigt) drehbar in Eingriff gebracht werden, wobei die Gabel 4 in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform einen Lenkwinkel von vorzugsweise 135° und bis zu 180° einnehmen kann.
3 zeigt eine Querschnittsansicht der in den 1 und 2 gezeigten Radaufhängung 1, durch die Schwenkachse 6, an der die Schwinge 5 schwenkbar an der Gabel 4 angeordnet ist.
Wie in 3 zu erkennen, ist in der Gabel 4 eine elektromechanische Dämpfungseinheit 10 angeordnet. Die elektromechanische Dämpfungseinheit 10 umfasst dabei einen drehfest in der Gabel 4 angeordneten Stator 11 und einen drehbeweglich angeordneten Rotor 12. Ferner umfasst die elektromechanische Dämpfungseinheit 10 eine Welle 13, die mittels zweier Lager 14 drehbeweglich angeordnet ist und die mit einer Getriebeeinheit 15 im Wirkeingriff steht und dadurch mit einem entsprechenden Abtriebsmoment des Elektromotors beaufschlagbar ist.
An ihren distalen Enden ist die Welle 13 drehfest mit der Schwinge 5 verbunden, so dass ein entsprechendes Drehmoment an der Gabel-Schwinge-Verbindung durch die elektromechanische Dämpfungseinheit 10 bereitgestellt werden kann. Die Verbindung zwischen der Welle 13 und der Schwinge 5 kann dabei stoff-, reib- oder formschlüssig sein. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor dabei mit einem Hohlwellenmotor und einem Hohlwellengetriebe bereitgestellt.
Im Einsatz federt die Schwinge 5 entsprechend der jeweiligen Fahrbahnanregung ein bzw. aus. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform kann das Federungsverhalten zum einen durch das passive Federbein 7 und zum anderen durch die aktive elektromechanische Dämpfungseinheit 10 eingestellt werden. Im Ergebnis kann durch die Überlagerung beider Dämpfungseinrichtungen ein schnelles und flexibles Gesamtdämpfungsverhalten bereitgestellt werden und der Fahrkomfort kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Radaufhängung erheblich verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.
Bezugszeichenliste

1: Radaufhängung
2: Radnabenmotor
3: Rad
4: Gabel
5: Schwinge
6: Schwenkachse
7: Federbein
10: elektromechanische Dämpfungseinheit
11: Stator
12: Rotor
13: Welle
14: Lager
15: Getriebeeinheit

Claims

Radaufhängung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine Gabel (4); eine Schwinge (5), die schwenkbar an der Gabel (4) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gabel (4) eine elektromechanische Dämpfungseinheit (10) umfasst; und wobei die Schwinge (5) mit einer Welle (13) der elektromechanischen Dämpfungseinheit (10) drehfest in Eingriff steht.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 1, wobei die elektromechanische Dämpfungseinheit (10) eine Motor-/Getriebeeinheit (11, 12, 15) umfasst.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 2 wobei die Motor-/Getriebeeinheit (11, 12, 15) in der Gabel (4) integriert ist.
Radaufhängung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welle (13) an zumindest einem Ende drehfest mit der Schwinge (5) in Eingriff steht.
Radaufhängung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der drehfeste Eingriff der Welle (13) an der Schwinge (5) als Stoff-, Reib- oder Formschluss ausgebildet ist.
Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 wobei die Motor-/Getriebeeinheit (11, 12, 15) einen Hohlwellenmotor und/oder ein Hohlwellengetriebe umfasst.
Radaufhängung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radaufhängung (1) weiterhin ein Federbein (7) umfasst, das mit der Schwinge (5) und der Gabel (4) in Eingriff steht.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 7, wobei das Federbein (7) ein passives Federbein ist und keine variablen/aktiven Federelemente umfasst.
Radaufhängung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gabel (4) eingerichtet ist, einen Lenkwinkel zwischen 120° und 180°, vorzugsweise zwischen 130° und 140° und besonders bevorzugt von 135° einzunehmen.
Kraftfahrzeug umfassend eine Radaufhängung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.