DE102019216875A1

DE102019216875A1 - Tragfederhaltevorrichtung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019216875A1
Application number: DE102019216875.2A
Authority: DE
Inventors: Alberto Girelli Consolaro; Ralf Hintzen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragfederhaltevorrichtung (10) eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, das zumindest eine Tragfeder (52) aufweist, beinhaltend einen Verbindungsarm (12), der mit einem fahrzeugseitigen Ende (14) an einem Fahrzeugaufbau oder dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs fest verbindbar und mit einem federseitigen Ende (16) mit einem Ende der Tragfeder (52) wirkverbindbar ist. Erfindungsgemäß ist die Wirkverbindung des federseitigen Endes (16) des Verbindungsarms (12) mittels einer Gelenkverbindung (18) hergestellt, die eine Schwenkbewegung eines federseitigen Gelenkteils (20) um eine Achse (24) ermöglicht, die senkrecht zu einer Mittelachse (54) der Tragfeder (52) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragfederhaltevorrichtung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, beinhaltend einen Verbindungsarm, der mit einem fahrzeugseitigen Ende an einem Fahrzeugaufbau oder dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs fest verbindbar und mit einem federseitigen Ende mit einem Ende der Tragfeder wirkverbindbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrwerksvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 mit zumindest einer derartigen Tragfederhaltevorrichtung.
Im Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik ist es bekannt, Radaufhängungen mit elastischen Federelementen zwischen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs als gefedertem Objekt und Rädern des Fahrzeugs als ungefederten Objekten einzusetzen, um einen Fahrkomfort von Fahrzeuginsassen zu erhöhen, indem von Bodenunebenheiten verursachte Stöße nicht unmittelbar auf die Karosserie übertragen werden. Ferner kann ein für eine Kraftübertragung erforderlicher Bodenkontakt der Räder auch bei Bodenunebenheiten gewährleistet werden. Durch Bodenunebenheiten angeregte Schwingungen der Karosserie werden in bekannter Weise durch eine Verwendung von Stoßdämpfern gedämpft, die zwischen der Karosserie und Radachsen angeordnet sind. Die elastischen Federelemente können dabei beispielsweise von elastischen zylinder-, kegel- oder tonnenförmigen Schraubenfedern gebildet und integraler Bestandteil der Stoßdämpfer sein (Feder-Dämpfer-Einheit, Federbein).
Neben den Vorteilen der elastischen Federelemente von Radaufhängungen in Bezug auf Sicherheit und Fahrkomfort weisen sie dennoch Nachteile auf. Ein Beispiel dafür ist das sogenannte Bremsnicken, bei dem beim Abbremsen eines Kraftfahrzeugs die Räder der Vorderachse einfedern und die Räder der Hinterachse ausfedern. Diese Bewegung von Fahrgestell und Karosserie des Kraftfahrzeugs ist unerwünscht, da sie den Fahrkomfort beeinträchtigt.
Ferner führen die elastischen Federelemente von Radaufhängungen beim Durchfahren einer Kurve mit dem Kraftfahrzeug zu einem Einfedern der kurvenäußeren Räder und zu einem Ausfedern der kurveninneren Räder. Die so hervorgerufene Kurvenneigung, auch Wankneigung genannt, wird von Insassen des Kraftfahrzeugs oftmals als unangenehm empfunden.
Im Stand der Technik sind zur Verringerung des Bremsnickens und/oder der Wankneigung Lösungen vorgeschlagen worden, bei denen auf die elastischen Federelemente Einfluss genommen wird.
Beispielsweise beschreibt die DE 41 26 500 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zum Ausgleich des Bremsnickens, welche zwei mit den beiden Vorderradbremsen zusammenwirkende Stützstabvorrichtungen mit je einem am ungefederten Teil der jeweiligen Vorderradaufhängung schwenkbar angelenkten zweiarmigen Schwenkhebel und mit je zwei Stützstäben enthält. Dabei ist der eine Stützstab mit einem Ende an einem der beiden Hebelarme des Schwenkhebels und mit einem anderen Ende am Fahrzeugaufbau oder an Teilen davon angelenkt, während der andere Stützstab mit einem Ende am anderen Hebelarm des Schwenkhebels und mit einem anderen Ende an einem nicht umlaufenden, jedoch auf dem Achsschenkel des Vorderrades drehbeweglich gelagerten Teil (z.B. Bremsträgerblech) der Vorderradbremse angelenkt ist. Die beiden Stützstäbe sowie die gegeneinander abgewinkelten beiden Hebelarme des Schwenkhebels sind derart bemessen und angeordnet, dass bei Kurvenfahrt am eingefederten kurvenäußeren Fahrzeugrad beim Bremsen ein spürbar größerer Teil des auftretenden Bremsreaktionsmomentes über die Stützstabvorrichtung im Vorderachsbereich des Fahrzeugaufbaus, insbesondere am oberen Federteller, abgestützt wird als am ausgefederten kurveninneren Vorderrad. Auf diese Weise wird beim Bremsen während Kurvenfahrten nicht nur dem Bremsnicken entgegengewirkt, sondern gleichzeitig ein zusätzliches Rollabstützmoment erzeugt, wodurch der Rollwinkel des Fahrzeugs verkleinert und die Reifenschräglaufwinkel der Räder hinsichtlich verbesserter Spurhaltung korrigiert werden.
Ferner ist aus der US 6,793,228 B2 eine Anti-Wank-Aufhängung für ein Fahrzeugfahrgestell mit seitlich beabstandeten Rädern bekannt. Die Anti-Wank-Aufhängung beinhaltet eine Achsanordnung zur drehbaren Lagerung jedes Rades eines Paares von seitlich beabstandeten Rädern, eine Federanordnung, die das Fahrgestell an jeder der Achsanordnungen abstützt, und einen beweglichen Arm, der zwischen der Federanordnung und dem Fahrgestell angebracht ist. Die Anti-Wank-Aufhängung weist ferner eine Stabilisatorvorrichtung auf, die zwischen dem Fahrgestell und den beweglichen Armen der Achsanordnungen angebracht ist. Die Stabilisatorvorrichtung spricht auf eine auf das Fahrgestell wirkende Querkraft an und ist so aufgebaut, dass sie eine Querkraft auf das Fahrgestell in eine vertikale Kraft auf das Fahrgestell umwandelt, derart, dass die Stabilisatorvorrichtung gleichzeitig die mit einer abwärts gerichteten Kraft beaufschlagte Seite des Fahrzeugs anhebt und die mit einer aufwärts gerichteten Kraft beaufschlagte Seite des Fahrzeugs absenkt.
Weiterhin schlägt die DE 10 2004 017 885 A1 eine Radaufhängung für die Räder einer Achse eines Kraftfahrzeuges vor, mit Radführungselementen, die mit Radträgern und dem Aufbau des Kraftfahrzeuges gelenkig verbunden sind, und mit Schraubendruckfedern als Tragfedern, die an den Radführungselementen und am Aufbau über Federteller abgestützt sind. Dabei sind die aufbauseitigen Federteller zur Höhenverstellung über eine Verstelleinheit verstellbar. Die Radaufhängung beinhaltet ferner hydraulische Stoßdämpfer, die zwischen den Radführungselementen und dem Aufbau eingeschaltet sind. Zur Schaffung einer baulich günstigen und eine komfortable und wirkungsvolle Niveauregelung ermöglichenden Radaufhängung sind die Tragfedern einander benachbart und im Wesentlichen in einer gemeinsamen Federmittelachse angeordnet und über jeweils einen schwenkbar am Aufbau gelagerten, mehrarmigen Umlenkhebel und eine Druckstange an den Radführungselementen abgestützt. Weiterhin ist aufbauseitig zwischen den Tragfedern eine Verstelleinheit positioniert, mittels der innere Federteller der Tragfedern unabhängig voneinander gegensinnig und gleichsinnig verstellbar sind, um die Vorspannung der Tragfedern zu erhöhen bzw. zu erniedrigen. Zur Verminderung der Kurvenneigung (Wankneigung) des Kraftfahrzeuges kann über die Verstelleinheit eine gleichsinnige oder einseitige Verstellung der inneren Federteller erfolgen, um die Vorspannung der kurvenäußeren Tragfeder zu erhöhen und ggf. die der kurveninneren Tragfeder zu vermindern.
Unabhängig von einer Ausgestaltungsform ist für die Federung von Kraftfahrzeugen eine progressive Kennlinie der verwendeten Federn erwünscht, um bei einer normalen Last einen hohen Fahrkomfort bereitstellen und bei einer hohen Last, beispielsweise bei einer unebenen Fahrbahn und/oder einer hohen Gewichtsbelastung, eine Auslenkung der Federung bis zu einem Endanschlag vermeiden zu können, damit Schlaglöcher nicht bis zum Fahrzeugchassis „durchschlagen“.
Die GB 2 229 976 A schlägt als Lösung eine Fahrzeugaufhängung vor, die ein relativ zur Fahrzeugkarosserie beweglich gelagertes Rad und eine zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie wirkende Feder aufweist. Ein Nockenmechanismus mit Kurvennut, der auf die relative Position des Rades und des Fahrgestells anspricht, ist in einem Gestänge zwischen dem Rad und der Feder angeordnet, so dass sich die Federkompression als vorbestimmte Funktion der Radeinfederung ändert, um eine variable Federcharakteristik zu erreichen. Der Nockenmechanismus kann ein Nockenelement enthalten, das schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angebracht und schwenkbar mit dem Ende der Feder oder dem Verbindungsarm verbunden ist. Dabei ist eine Nocken- und Mitnehmeranordnung vorgesehen, um das schwenkbare Element mit dem anderen aus Feder und Verbindungsarm zu verbinden.
Eine weitere zu erfüllende Anforderung an die federelastischen Elemente einer Radaufhängung stellt deren Anordnung in einem maximal verfügbaren Einbauraum dar. Die einzelnen Komponenten eines Fahrwerks des Kraftfahrzeugs und insbesondere deren federelastische Elemente dürfen sich nicht berühren und sollen in sämtlichen möglichen Fahrwerkspositionen, bei denen sich relative Abstände zwischen den Komponenten und deren gegenseitige Orientierung verändern, einen vorbestimmten Mindestabstand einhalten.
Als Lösung zur vorteilhaften Positionierung von Schraubenfedern beschreibt die US 3,193,304 A ein Fahrzeugaufhängungssystem mit einem Fahrgestell, einem Rad, einem Tragelement für das Rad, einem unteren Lenker, einem oberen Lenker, wobei die Lenker das Fahrgestell und das Radtragelement schwenkbar miteinander verbinden, und einem oberen Federsitz. Das Fahrzeugaufhängungssystem beinhaltet ferner einen unteren Federsitz, der schwenkbar mit dem oberen Lenker verbunden ist, eine Schraubenfeder, die zwischen dem oberen und dem unteren Federsitz angeordnet ist, ein Verbindungssystem, das den oberen Federsitz und den oberen Lenker verbindet, und ein Zugelement, das in der Schraubenfeder positioniert ist, dessen oberes Ende an dem oberen Federsitz befestigt und dessen unteres Ende schwenkbar mit dem Fahrgestell verbunden ist. Dabei verbindet ein Teleskopstoßdämpfer die Federsitze miteinander. Das Zugelement ist dazu vorgesehen, die Federbelastung vom oberen Federsitz auf das Fahrgestell zu übertragen. Gegenüber herkömmlichen Aufhängungssystemen durchlaufen sowohl der obere als auch der untere Federsitz einen bogenförmigen Ein- und Ausfederungsweg, wenn das Rad über ein Straßenhindernis fährt. Durch diese Anordnung ist die Feder in einem geeigneten Bereich positioniert; die Federkräfte sind jedoch auf robuste Rahmenteile verteilt, die keine besondere Verstärkung erfordern.
Zudem ist aus der KR 2017 0048266 A ein aktives Aufhängungssystem bekannt, das in der Lage ist, mittels einer Einstellvorrichtung die Neigung einer Lastachse einer Feder, und insbesondere einer Schraubenfeder, und einem damit verbundenen oberen und unteren Federsitz einzustellen, die zwischen einem unteren Lenker und einem oberen Lenker installiert ist, wodurch ein erforderlicher Raum zwischen einer unteren Oberfläche eines Fahrgestells und einer oberen Oberfläche eines unteren Lenkers minimiert werden kann.
Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Aufhängungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen noch Raum für Verbesserungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tragfederhaltevorrichtung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die verbesserte Eigenschaften in Bezug auf eine zuverlässige Positionierung der Tragfeder in sämtlichen möglichen Positionen des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs aufweist und eine Verwendung von relativ kürzeren und somit leichteren Tragfedern ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Tragfederhaltevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner durch eine Fahrwerksvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 6 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Die erfindungsgemäße Tragfederhaltevorrichtung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, das zumindest eine Tragfeder aufweist, beinhaltet einen Verbindungsarm, der mit einem fahrzeugseitigen Ende an einem Fahrzeugaufbau oder dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs fest verbindbar und mit einem federseitigen Ende mit einem Ende der Tragfeder wirkverbindbar ist.
Dabei ist die Wirkverbindung des federseitigen Endes des Verbindungsarms mittels einer Gelenkverbindung hergestellt, die eine Schwenkbewegung eines federseitigen Gelenkteils um eine Achse ermöglicht, die senkrecht zu einer Mittelachse der Tragfeder angeordnet ist.
Unter einem „Kraftfahrzeug“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Sattelschlepper oder ein Kraftomnibus verstanden werden. Unter dem Begriff „wirkverbunden“ bzw. „wirkverbindbar“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass wirkverbundene Objekte derart miteinander verbunden sind, dass eine Übertragung einer Kraft und/oder eines Drehmoments zwischen den Objekten möglich ist. Die Übertragung kann dabei sowohl durch direkten Kontakt als auch mittelbar, durch zumindest ein Zwischenelement, erfolgen.
Die zuverlässige und korrekte Positionierung der Tragfeder in Bezug auf den Fahrzeugaufbau oder das Fahrgestell des Kraftfahrzeugs bzw. einer Fahrwerkskomponente, beispielsweise zu einer Achse, einem Aufhängungslenker oder einem Achsschenkel, muss in allen möglichen Fahrwerkspositionen sichergestellt sein. Um dieses zu erreichen, ist bei voller Ausfederung eine verbleibende Druckkraft der Tragfeder erforderlich, wenn der Ausfederungshub größer ist als eine Länge der freien, unbelasteten Tragfeder. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit großem Ausfederungshub sind dazu sehr lange und somit schwere Tragfedern erforderlich. Dies führt zum einen zu einem hohen Gewicht der Aufhängung des Kraftfahrzeugs. Zum anderen wird ein Zusammenstoß mit anderen Aufhängungs- oder Karosserieteilen wahrscheinlicher.
Die erfindungsgemäße Tragfederhaltevorrichtung kann eine Verwendung von relativ kürzeren Tragfeder ermöglichen, wodurch Gewicht und Einbauraum eingespart werden können. Speziell die Reduzierung des für die Tragfeder notwendigen Einbauraums ist von hohem Wert. Zudem kann die vorgeschlagene Tragfederhaltevorrichtung eine zuverlässige und korrekte Positionierung der Tragfeder insbesondere in einem Bereich großer Ausfederung des Fahrwerks gewährleisten. Des Weiteren kann durch die Gelenkverbindung der Tragfederhaltevorrichtung erreicht werden, dass die Tragfeder während einer Ein- bzw. Ausfederungsbewegung des Fahrwerks in einem bezüglich einer Kollision mit anderen Komponenten unkritischen Bereich geführt ist. Außerdem können die Tragfeder und die damit verbundenen Komponenten in einer optimalen relativen Position zueinander angeordnet werden, wodurch eine Beeinträchtigung der Kinematik und der Nachgiebigkeit durch Bewegungen des Fahrwerks vermieden werden können.
Unter einer „Tragfeder“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere ein elastisches Federelement verstanden werden, das zwischen einem Fahrgestell bzw. einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und einer Fahrwerkskomponente wirkverbunden anordenbar und auf Druck belastbar ist und in einem statischen Zustand des Kraftfahrzeugs einen wesentlichen Teil, beispielsweise mehr als 5%, der Gewichtskraft des Fahrgestells und der Karosserie auf das Fahrwerk überträgt. Das elastische Federelement kann zylinder-, kegel- oder tonnenförmig ausgebildet sein. Zudem kann die Tragfeder bevorzugt als Schraubendruckfeder, insbesondere als zylindrische Schraubendruckfeder, ausgebildet sein.
Bevorzugt kann die Schwenkbewegung des federseitigen Gelenkteils um eine Achse ermöglicht sein, die in einem Einbauzustand der Tragfederhaltevorrichtung horizontal ausgerichtet ist.
In bevorzugten Ausführungsformen der Tragfederhaltevorrichtung ist die Gelenkverbindung als Drehgelenkverbindung ausgebildet, wodurch eine zusätzliche Stabilität parallel zu einer Richtung der Schwenkachse erreicht werden kann.
In bevorzugten Ausführungsformen der Tragfederhaltevorrichtung weist die Gelenkverbindung zumindest eine erste Anschlagposition auf. Dabei befindet sich die Gelenkverbindung in einem Einfederungszustand des Fahrwerks in der ersten Anschlagposition, und in einem Ausfederungszustand des Fahrwerks ist die Gelenkverbindung von der ersten Anschlagposition beabstandet. Auf diese Weise kann im Einfederungszustand des Fahrwerks eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen Fahrgestell bzw. Fahrzeugaufbau und Fahrwerk erreicht werden. Zudem kann im Ausfederungszustand des Fahrwerks eine Führung der Tragfeder in einem bezüglich einer Kollision mit anderen Komponenten unkritischen Bereich erzielt werden.
Die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe „erster“, „zweiter“, usw. dienen nur zum Zwecke der Unterscheidung. Insbesondere soll durch ihre Verwendung keine Reihenfolge oder Priorität der im Zusammenhang mit diesen Begriffen genannten Objekte impliziert werden.
Bevorzugt ist die Gelenkverbindung zwischen der ersten Anschlagposition und einer zweiten Anschlagposition schwenkbar, wobei sich die Gelenkverbindung in zumindest einem Ausfederungszustand des Fahrwerks in der zweiten Anschlagposition befindet. Dadurch kann die Tragfeder auf eine besonders genau definierte Weise in einen bezüglich einer Kollision mit anderen Komponenten unkritischen Bereich geführt sein.
Beispielsweise können die erste Anschlagposition als zuoberst angeordnete Anschlagposition und die zweite Anschlagposition als zuunterst angeordnete Anschlagposition ausgebildet sein.
Die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe „oben“ bzw. „unten“ und davon abgeleitete Formen beziehen sich auf einen eingebauten Zustand der T ragfederhaltevorrichtu ng.
In bevorzugten Ausführungsformen der Tragfederhaltevorrichtung weist ein Schwenkbereich der Gelenkverbindung zwischen der ersten Anschlagposition und einer Position in zumindest einem Ausfederungszustand des Fahrwerks einen Schwenkwinkel zwischen 20° und 50° auf. Mit einem derartig ausgebildeten Schwenkbereich der Gelenkverbindung kann ein bezüglich einer Kollision mit anderen Komponenten unkritischer Bereich zur Führung der Tragfeder während einer Ein- bzw. Ausfederbewegung des Fahrwerks mit einer für viele Fälle ausreichenden Größe erzielt werden.
Bevorzugt ist das federseitige Ende des Verbindungsarms mit einem Ende der Tragfeder wirkverbindbar, das in einem Einbauzustand der Tragfeder zuoberst angeordnet ist. Dadurch kann die Gelenkverbindung in einem räumlichen Bereich angeordnet werden, der eine vergleichsweise geringere Packungsdichte von Fahrwerkskomponenten aufweist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrwerksvorrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Die Fahrwerksvorrichtung beinhaltet zumindest eine Tragfeder, die zwischen einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs und einer Fahrwerkskomponente wirkverbunden anordenbar ist, und zumindest eine Aus- oder Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tragfederhaltevorrichtung. Dabei ist der Verbindungsarm mit dem federseitigen Ende mit einem Ende der Tragfeder wirkverbunden.
Die im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Tragfederhaltevorrichtung beschriebenen Vorteile sind in vollem Umfang auf die Fahrwerksvorrichtung des Kraftfahrzeugs übertragbar.
Bevorzugt weist die zumindest eine Tragfeder in zumindest einem Ausfederungszustand des Fahrwerks ihre freie, unbelastete Länge auf. Auf diese Weise kann die Verwendung einer relativ besonders kurzen Tragfeder ermöglicht sein, wodurch besonders viel Gewicht und Einbauraum eingespart werden können.
Mit besonderem Vorteil kann die zumindest eine Tragfeder ihre freie, unbelastete Länge dann annehmen, wenn die Gelenkverbindung sich in einem Ausfederungszustand des Fahrwerks in der zweiten Anschlagposition befindet, da Gewicht und Länge der zumeist einen Tragfeder sich in einem optimalen Bereich bewegen.
In bevorzugten Ausführungsformen der Fahrwerksvorrichtung ist die zumindest eine Tragfeder an ihren Enden mit je einem Federteller fest verbunden, und die Wirkverbindung des federseitigen Endes des Verbindungsarms beinhaltet eine Verbindung zwischen dem federseitigen Gelenkteil und einem der Federteller.
Unter einem „Federteller“ soll im Sinne der Erfindung ein üblicherweise verwendeter Bestandteil der Fahrzeugfederung verstanden werden, an dem die Tragfeder befestigt und gehaltert ist. Dadurch können eine robuste und zuverlässige Kraftübertragung und eine besonders gute Führung der zumindest einen Tragfeder erzielt werden.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Die Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung beinhaltet zwei Aus- oder Weiterbildung der vorgeschlagenen Fahrwerksvorrichtung. Dabei ist die Tragfeder jeder der Fahrwerksvorrichtungen im Bereich eines Hinterrades des Kraftfahrzeugs zwischen einem Fahrzeugaufbau oder einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs und einer Fahrwerkskomponente wirkverbunden angeordnet. Die Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung kann relativ kürzere und leichtere Tragfedern verwenden, die Gewicht und Einbauraum einsparen, und die in sämtlichen möglichen Positionen des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei voller Ausfederung, zuverlässig und korrekt positioniert werden können.

2 zeigt Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ohne erfindungsgemäße Tragfederhaltevorrichtung in einem Ausfederungszustand in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
1 eine Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Tragfederhaltevorrichtung in einem Einfederungszustand in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht, und
3 die Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß der 1 mit der erfindungsgemäßen Tragfederhaltevorrichtung in einem Ausfederungszustand in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung 30 eines Kraftfahrzeugs, die zwei Fahrwerksvorrichtungen 50 aufweist, von denen jede eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tragfederhaltevorrichtung 10 enthält. Die Fahrwerksvorrichtungen 50 sind spiegelbildlich zueinander aufgebaut, weshalb es ausreichend ist, nur eine der Fahrwerksvorrichtungen 50 anhand der 1 und 3 zu beschreiben. Aus Gründen der Klarheit ist daher nur eine der Fahrwerksvorrichtungen 50 dargestellt. Die 1 zeigt die Fahrwerksvorrichtung 50 in einem Einfederungszustand in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht.
Die Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung 30 weist eine Fahrwerkskomponente 32 auf, die von einer starr aufgebauten Hinterachse mit zwei Teilachsen 34, 36 gebildet ist, zwischen denen ein Differenzialgetriebe 38 angeordnet ist. An beiden Enden der Hinterachse sind in an sich bekannter Weise je ein Radträger 40, 42 zur Aufnahme eines als Rad-Reifen-Kombination ausgebildeten Hinterrads (nicht dargestellt) mit je einer Scheibenbremsvorrichtung 44, 46 angebracht.
Die Fahrwerksvorrichtung 50 beinhaltet ferner eine Tragfeder 52, die im Bereich eines der Hinterräder zwischen einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs und der starren Hinterachse als Fahrwerkskomponente 32 wirkverbunden angeordnet ist. Die Tragfeder 52 ist als zylinderförmige Schraubendruckfeder aus Federstahl mit einer Mittelachse 54 ausgebildet. Die Fahrwerksvorrichtung 50 weist einen oberen Federteller 56 und einen unteren Federteller 58 auf. Ein im dargestellten Einbauzustand zuoberst angeordnetes Ende der Tragfeder 52 ist mit dem oberen Federteller 56 fest verbunden. Ein im dargestellten Einbauzustand zuunterst angeordnetes Ende der Tragfeder 52 ist mit dem unteren Federteller 58 fest verbunden. Der untere Federteller 58 ist seinerseits an der starren Hinterachse fest angebracht.
Die Tragfederhaltevorrichtung 10 weist einen Verbindungsarm 12 mit einem fahrzeugseitigen Ende 14 und einem federseitigen Ende 16 auf. Das fahrzeugseitige Ende 14 ist mit dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs fest verbunden. Das federseitige Ende 16 ist über den oberen Federteller 56 mit dem zuoberst angeordneten Ende der Tragfeder 52 wirkverbunden.
Die Wirkverbindung zwischen dem federseitigen Ende 16 des Verbindungsarms 12 und dem zuoberst angeordneten Ende der Tragfeder 52 ist mittels einer Gelenkverbindung 18 hergestellt (3).
Die Gelenkverbindung 18, die als Drehgelenk ausgebildet ist, beinhaltet ein federseitiges Gelenkteil 20, das am oberen Federteller 56 befestigt ist. Die Gelenkverbindung 18 ermöglicht eine Schwenkbewegung des federseitigen Gelenkteils 20 in einem im Verbindungsarm 12 angeordneten Gelenklager 22. Eine Schwenkachse 24 der Gelenkverbindung 18 ist senkrecht zur Mittelachse 54 der Tragfeder 52 angeordnet.
Die Gelenkverbindung 18 weist eine erste Anschlagposition 26 und eine zweite Anschlagposition 28 auf, zwischen denen die Gelenkverbindung 18 schwenkbar ist. Ein Schwenkbereich der Gelenkverbindung 18 zwischen der ersten Anschlagposition 26 und der zweiten Anschlagposition 28 weist in dieser speziellen Ausführungsform einen Schwenkwinkel von etwa 35° auf. In anderen Ausführungsbeispielen kann ein Schwenkwinkel der Gelenkverbindung 18 in einem Bereich zwischen 20° und 50° liegen. Die erste Anschlagposition 26 ist als zuoberst angeordnete Anschlagposition und die zweite Anschlagposition 28 als zuunterst angeordnete Anschlagposition ausgebildet.
In der 1, in der die Fahrwerksvorrichtung 50 im Einfederungszustand dargestellt ist, befindet sich die Gelenkverbindung 18 in der ersten Anschlagposition 26. Die durch die Einfederung erzeugten Federkräfte sind zwischen dem Fahrzeugaufbau und der starren Hinterachse in wirksamer Weise übertragbar.
Bei einer Ausfederung des linken Hinterrads (in der 3 rechts angeordnet) kippt die starre Hinterachse gegenüber dem Fahrzeugaufbau nach unten, und die Fahrwerksvorrichtung 50 geht in einen Ausfederungszustand über, bei dem eine Länge der Tragfeder 52 gegenüber dem Einfederungszustand zunimmt und sich eine relative Orientierung der Mittelachse 54 der Tragfeder 52 bezüglich anderer Komponenten des Fahrwerks verändert.
Zur Verdeutlichung ist in 2 eine Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung HA eines Kraftfahrzeugs ohne die erfindungsgemäße Tragfederhaltevorrichtung in einem Ausfederungszustand in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht gezeigt. Aufgrund der Veränderung der relativen Orientierung der Mittelachse 54 der Tragfeder 52 und der Bewegung der starren Hinterachse stoßen die Tragfeder 52 und der Verbindungsarm VA ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen Tragfederhaltevorrichtung aneinander.
In der 3 ist die Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung 30 des Kraftfahrzeugs gemäß der 1 mit der erfindungsgemäßen Tragfederhaltevorrichtung 10 in einem Ausfederungszustand in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht dargestellt.
Beim Übergang der Fahrwerksvorrichtung 50 vom Einfederungszustand der 1 zum Ausfederungszustand der 3 wird die Tragfeder 52 nach und nach entspannt. Ab einem vorbestimmten Grad der Ausfederung wird die Gelenkverbindung 18 von der Tragfeder 52 von der ersten Anschlagposition 26 abwärts geschwenkt, so dass sie von der ersten Anschlagposition 26 beabstandet ist, wodurch sich die Mittelachse 54 der Tragfeder 52 nach außen neigt. Durch die Neigung der Mittelachse 54 der Tragfeder 52 nach außen kann der Verbindungsarm 12 bei der Bewegung der Tragfeder 52 umgangen und ein Zusammenstoß kann vermieden werden.
In einem Zustand der maximalen Ausfederung der Fahrwerksvorrichtung 50, der in der 3 gezeigt ist, befindet sich die Gelenkverbindung 18, gezogen von der Tragfeder 52, in der zweiten Anschlagposition 28. In diesem Ausfederungszustand weist die Tragfeder 52 ihre freie, unbelastete Länge auf.
Bezugszeichenliste

10: Tragfederhaltevorrichtung
12: Verbindungsarm
14: fahrzeugseitiges Ende
16: federseitiges Ende
18: Gelenkverbindung
20: federseitiges Gelenkteil
22: Gelenklager
24: Schwenkachse
26: erste Anschlagposition
28: zweite Anschlagposition
30: Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung
32: Fahrwerkskomponente
34: Teilachse
36: Teilachse
38: Differenzialgetriebe
40: Radträger
42: Radträger
44: Scheibenbremsvorrichtung
46: Scheibenbremsvorrichtung
50: Fahrwerksvorrichtung
52: Tragfeder
54: Mittelachse
56: oberer Federteller
58: unterer Federteller
HA: konventionelle Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung
VA: Verbindungsarm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4126500 A1 [0006]
US 6793228 B2 [0007]
DE 102004017885 A1 [0008]
GB 2229976 A [0010]
US 3193304 A [0012]
KR 20170048266 A [0013]

Claims

Tragfederhaltevorrichtung (10) eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, das zumindest eine Tragfeder (52) aufweist, beinhaltend einen Verbindungsarm (12), der mit einem fahrzeugseitigen Ende (14) an einem Fahrzeugaufbau oder dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs fest verbindbar und mit einem federseitigen Ende (16) mit einem Ende der Tragfeder (52) wirkverbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung des federseitigen Endes (16) des Verbindungsarms (12) mittels einer Gelenkverbindung (18) hergestellt ist, die eine Schwenkbewegung eines federseitigen Gelenkteils (20) um eine Achse (24) ermöglicht, die senkrecht zu einer Mittelachse (54) der Tragfeder (52) angeordnet ist.
Tragfederhaltevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindung (18) zumindest eine erste Anschlagposition (26) aufweist, und dass die Gelenkverbindung (18) sich in einem Einfederungszustand des Fahrwerks in der ersten Anschlagposition (26) befindet und in einem Ausfederungszustand des Fahrwerks von der ersten Anschlagposition (26) beabstandet ist.
Tragfederhaltevorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindung (18) zwischen der ersten Anschlagposition (26) und einer zweiten Anschlagposition (28) schwenkbar ist, und dass die Gelenkverbindung (18) sich in zumindest einem Ausfederungszustand des Fahrwerks in der zweiten Anschlagposition (28) befindet.
Tragfederhaltevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwenkbereich der Gelenkverbindung (18) zwischen der ersten Anschlagposition (26) und einer Position in zumindest einem Ausfederungszustand des Fahrwerks einen Schwenkwinkel zwischen 20° und 50° aufweist.
Tragfederhaltevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das federseitige Ende (16) des Verbindungsarms (12) mit einem Ende der Tragfeder (52) wirkverbindbar ist, das in einem Einbauzustand der Tragfeder (52) zuoberst angeordnet ist.
Fahrwerksvorrichtung (50) eines Kraftfahrzeugs, beinhaltend zumindest eine Tragfeder (52), die zwischen einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs und einer Fahrwerkskomponente (32) wirkverbunden anordenbar ist, gekennzeichnet durch zumindest eine Tragfederhaltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verbindungsarm (12) mit dem federseitigen Ende (16) mit einem Ende der Tragfeder (52) wirkverbunden ist.
Fahrwerksvorrichtung (50) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Tragfeder (52) in zumindest einem Ausfederungszustand des Fahrwerks ihre freie, unbelastete Länge aufweist.
Fahrwerksvorrichtung (50) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Tragfeder (52) an ihren Enden mit je einem Federteller (56, 58) fest verbunden ist und die Wirkverbindung des federseitigen Endes (16) des Verbindungsarms (12) eine Verbindung zwischen dem federseitigen Gelenkteil (20) und einem der Federteller (56) beinhaltet.
Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung (30) eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch zwei Fahrwerksvorrichtungen (50) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Tragfeder (52) jeder der Fahrwerksvorrichtungen (50) im Bereich eines Hinterrades des Kraftfahrzeugs zwischen einem Fahrzeugaufbau oder einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs und einer Fahrwerkskomponente (32) wirkverbunden angeordnet ist.
Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkskomponente (32) von einer starren Hinterachse gebildet ist.