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Die Erfindung betrifft eine Fahrwerksanordnung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrwerke von Kraftfahrzeugen bekannt, welche eine elektromechanische Fahrwerksregelung in Form eines sogenannten Wankstabilisators umfassen.
Ein derartiger Wankstabilisator umfasst einen Motor, insbesondere einen elektrisch antreibbaren Motor, mit welchem eine Verdrehung zweier mit dem Elektromotor verbundenen Arme des Wankstabilisators zueinander realisiert werden kann. Gemäß dem Stand der Technik ist vorgesehen, die beiden Arme an ihrer Drehachse an der Karosserie bzw. dem Chassis drehbar anzuordnen und einen dem Elektromotor abgewandten Endbereich eines jeweiligen Arms mechanisch mit einem ein Rad des Kraftfahrzeugs tragenden Element, z.B. der Radaufhängung, zu verbinden. Somit kann bei Betätigung des Elektromotors durch Auslenkung zumindest eines Arms, insbesondere beider Arme des Wankstabilisators, eine Kraft zwischen Karosserie bzw. Chassis und dem Rad des Kraftfahrzeugs erzeugt werden, welche die Karosserie bzw. das Chassis zu einer Seite des Kraftfahrzeugs, an welchem das jeweilige Rad angeordnet ist, hin oder von dieser Seite weg neigt. Mittels einer derartigen Neigung der Karosserie bzw. Chassis eines Kraftfahrzeugs kann einer Wankbewegung des Kraftfahrzeugs, welche insbesondere bei Kurvenfahrten auftritt, entgegengewirkt werden.
Außerdem sind aus dem Stand der Technik weiterhin sogenannte Mover bekannt. Mover sind Fahrzeugkonzepte, welche durch die Integration von mehreren, jeweils eigene Antriebe aufweisenden Radmodulen auf eine zentrale Antriebseinheit verzichten können. Außerdem sind Mover-Konzepte dafür bekannt, eine umfangreiche Modularisierung des Fahrzeugaufbaus zu erlauben, z.B. durch den Aufbau einer Fahrzeugkabine für Passagiere, welcher ähnlich einem Steckkasten-Prinzip mit einem reinen Laderaum austauschbar ist.
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Ein Radmodul kann dabei ein in einer Aufhängung getragenes und mit einem Nabenantrieb ausgestattetes Rad eines Kraftfahrzeugs aufweisen. Die Aufhängung in Form einer Gabel kann dabei einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfassen, wobei der erste Abschnitt in einem eingebauten Zustand des Radmoduls im Wesentlichen in vertikaler Richtung verläuft und mit einer Tragstruktur, z.B. einem Karosserie bzw. Chassis, verbunden ist und einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, sowie ein Getriebe aufweisen. Der zweite Abschnitt ist ein das Rad des Kraftfahrzeugs und den Nabenantrieb tragende Abschnitt. Zwischen diesen beiden Abschnitten der Gabel ist zumindest eine eine Verdrehung um eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Achse erlaubende Drehlagerung, z.B. ausgestaltet als ein schräg wirkendes Kugellager, angeordnet, so dass der das Rad tragende zweite Abschnitt relativ zum mit der Tragstruktur mechanisch verbundenen ersten Abschnitt, unter Wirkung eines Drehmoments eines Motors im ersten Abschnitt, verdrehbar ist. Das heißt, dass mit einem derartigen Radmodul eine Verdrehung eines Rades um eine im Wesentlichen vertikale Achse in Bezug zur Tragstruktur des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann, wodurch somit eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs geändert werden kann. Mit dem zweiten Abschnitt der Gabel kann weiterhin eine Dämpfereinheit verbunden sein, welche eine Dämpfung des Radmoduls ermöglicht. Der Nabenantrieb ist üblicherweise als Elektromotor ausgeführt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrwerksanordnung zur Verfügung zu stellen, die in einfacher und kostengünstiger Weise einen optimalen Fahrbetrieb eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs gewährleistet.
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Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Fahrwerksanordnung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Fahrwerksanordnung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, welche an einer Frontseite der Fahrwerksanordnung an beiden Längsseiten jeweils ein als Radaufhängung ausgestaltetes elektrisches Radmodul zum Antrieb des Kraftfahrzeugs aufweist und eine sich auf den Radmodulen abstützende Tragstruktur zur Abstützung eines Aufbaus des Kraftfahrzeugs umfasst. Einem Räderpaar, gegebenenfalls ausgestaltet als Radmodule, die heckseitig an gegenüberliegenden Längsseiten an der Fahrwerksanordnung angeordnet sind, ist eine Stabilisatoreinheit, insbesondere ein Wankstabilisator, zugeordnet, zum Ausgleich von Wankbewegungen des mit der Fahrwerksanordnung ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Die Stabilisatoreinheit umfasst drehbar um eine Rotationsachse gelagerte Stabilisatorarme, die quer zur Längsrichtung der Fahrwerksanordnung verläuft. Ein erster Stabilisatorarm ist mechanisch mittelbar mit einem ersten Rad des Räderpaars gelenkig gekoppelt und ein zweiter Stabilisatorarm ist mechanisch mittelbar mit einem zweiten Rad des Räderpaars gelenkig gekoppelt.
Die Längsseiten der Fahrwerksanordnung sind dabei die Seiten der Fahrwerksanordnung, die parallel zu einer typischen Vorwärts-Fahrtrichtung eines mit der Fahrwerksanordnung ausgestatteten Kraftfahrzeugs ausgerichtet sind.
Ein Aufbau des Kraftfahrzeugs ist im Fall einer Rahmenkonstruktion des Tragewerks insbesondere die darauf gesetzte Karosserie. Die Abstützung des Aufbaus des Kraftfahrzeugs dient dazu, dass der Aufbau sich über die Tragstruktur indirekt auf den Radmodulen abstützt.
Die Abstützung der Stabilisatoreinheit an der Tragstruktur ist insbesondere an einer Rotationslagerung der Stabilisatorarme der Stabilisatoreinheit ausgeführt, wobei diese Abstützung insbesondere zwecks Übertragung von Reaktions-Abstützkräften bzw. Reaktions-Drehmomenten auf die Tragstruktur bei Betätigung der Stabilisatoreinheit bzw. Drehbewegung der Stabilisatorarme realisiert ist.
Die Wirkrichtung der Abstützung der Tragstruktur an einem jeweiligen Radmodul verläuft im Wesentlichen senkrecht bzw. entlang der Wirkrichtung der Aufbringung der Gewichtskraft der Tragstruktur auf das Radmodul.
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Das heißt, dass die erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung für einen Fahrbetrieb in lediglich einer Haupt-Fahrrichtung ausgestaltet ist, ähnlich wie ein herkömmliches verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Dabei soll natürlich nicht ausgeschlossen sein, dass auch ein Rückwärts-Fahrbetrieb realisiert werden kann. Die erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung ist dazu eingerichtet, lediglich mit ihren frontseitigen Rädern gelenkt zu werden. Die heckseitigen Räder bzw. Antriebsmodule sollen dabei nicht oder nur unwesentlich verschwenkt werden.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung lediglich eine einzige Stabilisatoreinheit, nämlich die Stabilisatoreinheit, die dem heckseitigen Räderpaar zugeordnet ist.
Das hintere Räderpaar kann dabei ebenfalls durch als Radaufhängungen ausgestaltete elektrische Radmodule ausgebildet sein und somit ebenfalls dem Antrieb eines mit der erfindungsgemäßen Kraftwerksanordnung ausgestatteten Fahrzeugs dienen.
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Vorteilhafterweise ist ein jeweiliger Stabilisatorarm um seine Längsachse drehbar an der Tragstruktur gelagert.
Das bedeutet, dass an oder auf der Tragstruktur je Stabilisatorarm eine Aufnahme bzw. Durchführung angeordnet ist, in bzw. an der der jeweilige Stabilisatorarm drehbar gelagert ist, zur Abstützung der Stabilisatoreinheit an der Tragstruktur bzw. zur Aufnahme der Gegenkräfte zu den von der Stabilisatoreinheit auf das betreffende Rad aufgebrachten Kräften.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegt die Achse der Drehbewegung eines jeweiligen Stabilisatorarms im unbetätigtem Zustand der Stabilisatoreinheit im Wesentlichen in der gleichen, parallel zur vorgesehenen Fahrbewegungs- Ebene verlaufenden Ebene wie die Position der gelenkigen Kopplung des jeweiligen Stabilisatorarms mit dem jeweiligen Rad.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Verbindung zwischen Tragstruktur und Stabilisatoreinheit an einer Querstrebe der Tragstruktur realisiert.
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Diese Querstrebe ist vorzugsweise im unteren Bereich der Tragstruktur angeordnet, so dass die Drehachse der Stabilisatoreinheit, welche auf oder an diese Querstrebe montiert ist, im Wesentlichen in derselben Höhe angeordnet ist wie die Anbindung des auskragenden Bestandteils des Stabilisatorarms am jeweiligen Rad bzw. Radmodul.
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Die erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung weist den Vorteil auf, dass eine Stabilisatoreinheit, bei Integration der erfindungsgemäßen Fahrwerksanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei minimalen Investitionskosten einen optimalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung kann insbesondere für einen sogenannten Mover ausgestaltet sein bzw. einen Bestandteil eines solchen Movers ausbilden.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: eine erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung in einer perspektivischen Ansicht,
- 2: eine Stabilisatoreinheit in einer perspektivischen Ansicht und
- 3: einen Vorgang des Ausgleichens einer Wankbewegung in der erfindungsgemäßen Fahrwerksanordnung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt.
Die Fahrwerksanordnung 1 umfasst eine Tragstruktur 4, ein Räderpaar 2, ein Radmodulpaar 4 sowie eine Stabilisatoreinheit 3. Dabei ist das Radmodulpaar 4 an einer Frontseite 12 der Fahrwerksanordnung 1 angeordnet und das Räderpaar 2 an einer Heckseite 13 der Fahrwerksanordnung 1 angeordnet. Das Radmodulpaar 4 wie auch das Räderpaar 2 sind jeweils über eine Träger-Strebe 41, 43 mit der Tragstruktur 4 verbunden. Dazu ist eine das Radmodulpaar 4 tragende erste Träger-Strebe 41 mit einem ersten Radmodul 50 des Radmodulpaars 4 auf einer ersten Längsseite 10 der Fahrwerksanordnung 1 verbunden und mit einem zweiten Radmodul 51 des Radmodulpaars 4 auf einer zweiten Längsseite 11 der Fahrwerksanordnung 1 an der Frontseite 12 verbunden. Eine das Räderpaar 2 tragende zweite Träger-Strebe 43 ist mit einem ersten Rad 21 des Räderpaars 2 auf einer ersten Längsseite 10 der Fahrwerksanordnung 1 verbunden und mit einem zweiten Rad 22 des Räderpaars 2 auf einer zweiten Längsseite 11 am Heck der Fahrwerksanordnung 1 verbunden. Ein jeweiliges Rad 21, 22 des Räderpaars 2 ist über eine jeweilige Radaufhängung 23, 24, jeweils ausgestaltet als ein Radmodul, an die zweite Träger-Strebe 43 angebunden.
In einem unteren Bereich 42 der Heckseite 13 der Tragstruktur 4 ist eine Stabilisatoreinheit 3 auf einer Querstrebe 40 der Tragstruktur 4 angeordnet und mit dieser Querstrebe 40 fest verbunden.
Die Stabilisatoreinheit 3 umfasst einen ersten Stabilisatorarm 31, einen zweiten Stabilisatorarm 32 sowie ein Gehäuse 33, aus welchem die Stabilisatorarme 31, 32 heraus führen. Dabei ist der erste Stabilisatorarm 31 auf der ersten Längsseite 10 mit der Radaufhängung 23 des ersten Rades 31 verbunden und der zweite Stabilisatorarm 32 ist auf der zweiten Längsseite 11 mit der Radaufhängung 24 des zweiten Rades 31 verbunden. Eine im Gehäuse 33 angeordnete elektrische Maschine (nicht dargestellt) der Stabilisatoreinheit 3 ist dazu eingerichtet, die Stabilisatorarme 31, 32 um eine Rotationsachse 30 zu verdrehen. Das Verdrehen der Stabilisatorarme 31, 32 bewirkt dabei eine Relativbewegung zwischen der Querstrebe 40 bzw. der Tragstruktur 4 und den Radaufhängungen 23, 24 bzw. den Rädern 21, 22 des Räderpaares 2, so dass einer Wankbewegung entgegengewirkt werden kann.
Durch die Ausgestaltung der ersten Radaufhängung 23 wie auch der zweiten Radaufhängung 24 als Radmodule, ist ein mit der Fahrwerksanordnung 1 ausgestattetes Kraftfahrzeug bzw. ein damit ausgestatteter Mover in der Lage, an allen vier Rädern 21, 22, 52, 53 Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bzw. Movers entlang einer Haupt-Fahrrichtung 60 zu generieren. Eine Lenkung des Kraftfahrzeugs bzw. Movers wird dabei mittels der Radmodule 50, 51 des frontseitigen Radmodulpaars 5 realisiert.
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In 2 ist eine Stabilisatoreinheit 3 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
Die Stabilisatoreinheit 3 aus 2 entspricht dabei einer detaillierteren Darstellung der Stabilisatoreinheit 3 aus 1.
Die Stabilisatoreinheit 3 umfasst hier zwei Rotationslager 34, in welchen jeweils ein Stabilisatorarm 31, 32 gelagert ist. Die Rotationslager 34 sind entlang der Rotationsachse 30 der Stabilisatoreinheit 3 axial neben und auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 33 der Stabilisatoreinheit 3 angeordnet.
Zusätzlich ist in 2, ergänzend zu 1, eine Bohrung 35 ersichtlich, welche ein jeweiliger Stabilisatorarm 31, 32 an seinem dem Gehäuse 33 abgewandten Ende 36 aufweist. Eine jeweilige Bohrung 35 ist dabei dazu eingerichtet, die Verbindung zwischen Stabilisatorarm 31, 32 und Radaufhängung (nicht dargestellt) als eine gelenkige Kopplung zu realisieren.
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3 zeigt einen Vorgang des Ausgleichens einer Wankbewegung in der erfindungsgemäßen Fahrwerksanordnung 1.
In der 3 sind dazu drei Teil-Abbildungen der Fahrwerksanordnung 1 in unterschiedlichen Fahr-Situationen jeweils in einer Ansicht der Heckseite 13 der Fahrwerksanordnung 1 dargestellt.
Zunächst ist aus den drei Darstellungen in 3 ersichtlich, dass die drehbare Anbindung der Stabilisatoreinheit 3 an der Querstrebe 40 der Tragstruktur 4 über die Rotationslager 34 realisiert ist zur Abstützung der Stabilisatoreinheit 3 an der Tragstruktur 4 bzw. zur Aufnahme der Gegenkräfte zu den von der Stabilisatoreinheit 3 auf das betreffende Rad 21, 22 aufgebrachten Kräften.
Außerdem wird aus 3 deutlich, dass die Rotationsachse 30 der Stabilisatorarme 31, 32 in der gleichen, parallel zur vorgesehenen Fahrbewegung- Ebene verlaufenden Ebene liegt wie die Position der gelenkigen Kopplung des jeweiligen Stabilisatorarms 31, 32 mit dem jeweiligen Rad 21, 22 des Räderpaars 2 bzw. deren Radaufhängungen 23, 24.
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In der linken der drei Darstellungen ist die Fahrwerksanordnung 1 in einer fahrbahnparallelen Ausrichtung bzw. in einer Geradeaus-Fahrt dargestellt.
In der mittleren Darstellung befindet sich die Fahrwerksanordnung 1 nun in einer Fahrt durch eine Rechtskurve. Die auf die Fahrwerksanordnung 1 wirkenden Zentrifugalkräfte bzw. Zentripetalkräfte bewegen nun die Tragstruktur 4 entlang einer Verkippungs-Richtung 61 relativ zu den Radaufhängungen 23, 24 und den Rädern 21, 22 des Räderpaars 20, sodass die Fahrwerksanordnung 1 kippt bzw. wankt. Die Stabilisatoreinheit 3 wirkt hier nicht.
Die Darstellung auf der rechten Seite zeigt nun einen Zustand der Fahrwerksanordnung 1 in einer Fahrt durch eine Rechtskurve.
Die Stabilisatoreinheit 3 verdreht zum Ausgleich der Wank-Bewegung den ersten Stabilisatorarm 31 entgegen der Uhrzeigerrichtung, also linksläufig, um die Rotationsachse 30, bei einer Betrachtung der Stabilisatoreinheit 3 von der ersten Längsseite 10 der Fahrwerksanordnung 1 aus.
Der zweite Stabilisatorarm 32 wird entsprechend, bei einer Betrachtung der Stabilisatoreinheit 3 von der ersten Längsseite 10 der Fahrwerksanordnung 1 aus, in Uhrzeigerrichtung, also rechtsläufig, um die Rotationsachse 30 verdreht.
Die Stabilisatoreinheit 3 bewirkt damit ein auf die Tragstruktur 4 wirkendes KräftePaar, welches die Tragstruktur 4 in der ebenen Lage hält bzw. aus einer Schiefstellung, wie sie in der mittleren Darstellung gezeigt ist, in die ebene Lage zurück bewegt.
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Mit der erfindungsgemäßen Fahrwerksanordnung lässt sich in einfacher und kostengünstiger Weise ein optimaler Fahrbetrieb eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs gewährleisten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrwerksanordnung
- 2
- Räderpaar
- 3
- Stabilisatoreinheit
- 4
- Tragstruktur
- 5
- Radmodulpaar
- 10
- erste Längsseite der Fahrwerksanordnung
- 11
- zweite Längsseite der Fahrwerksanordnung
- 12
- Frontseite der Fahrwerksanordnung
- 13
- Heckseite der Fahrwerksanordnung
- 20
- Räderpaar
- 21
- erstes Rad des Räderpaars
- 22
- zweites Rad des Räderpaars
- 23
- erste Radaufhängung des Räderpaars
- 24
- zweite Radaufhängung des Räderpaars
- 30
- Rotationsachse der Stabilisatoreinheit
- 31
- Erster Stabilisatorarm
- 32
- Zweiter Stabilisatorarm
- 33
- Gehäuse der Stabilisatoreinheit
- 34
- Rotationslager
- 35
- Bohrung
- 36
- dem Gehäuse abgewandtes Ende eines Stabilisatorarms
- 40
- Querstrebe
- 41
- erste Träger-Strebe
- 42
- unterer Bereich der Tragstruktur
- 43
- zweite Träger-Strebe
- 50
- erstes Radmodul
- 51
- zweites Radmodul
- 52
- erstes Rad des Radmodulpaars
- 53
- zweites Rad des Radmodulpaars
- 60
- Haupt-Fahrrichtung
- 61
- Verkippungs-Richtung
- 62
- Gegenlenkungs-Richtung
