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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Radmodul, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Mit Hilfe des Radmoduls kann das Kraftfahrzeug gelenkt und/oder angetrieben und/oder gebremst und/oder mit Hilfe einer Feder-/Dämpfereinheit gedämpft werden kann.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus
CN 206679065 U ist ein Kraftfahrzeug mit einem Radmodul bekannt, bei dem ein Rad des Radmoduls um eine vertikale Lenkachse um 90° gedreht werden kann, um das Kraftfahrzeug auch in engen Parklücken einparken zu können.
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Bisherige Radmodule müssen im Bereich des Federbeinlagers am Fahrzeug angebunden werden und benötigen dadurch einen hohen Bereich bzgl. der Z-Achse. Dies führt u.a. zu Gewichtsnachteilen.
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Ferner besteht ein ständiges Bedürfnis in einem Radmodul auftretende Kräfte bauraumsparend abstützen zu können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein bauraumsparendes Radmodul unter Beibehaltung der Lenkwinkel von 90 bis 45 Grad zu ermöglichen .
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Radmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mehrspuriger Personenkraftwagen, mit einem Rad zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs, einem an einem Tragrahmen des Kraftfahrzeugs anbindbaren Längslenker, einem mit dem Längslenker über ein erstes Lagerelement drehbar gelagertes Lenkelement, wobei das Lenkelement einen ersten Lenkabschnitt und einen zweiten Lenkabschnitt aufweist, wobei der erste Lenkabschnitt an einem seiner distalen Enden mit dem ersten Lagerelement eine erste Lagerstelle ausbilden, wobei diese erste Lagerstelle nahe einem Untergrund angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Radmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mehrspuriger Personenkraftwagen, umfasst um einen Drehmittelpunkt drehbares Rad zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs und einem an einem Tragrahmen des Kraftfahrzeugs um eine Schwenkachse gelenkig anbindbaren Längslenker zur Abstützung von auf dem Rad einwirkenden Kräften an den Tragrahmen. Die Anbindung des Längslenkers and das Lenkelement erfolgt über eine erste Lagerstelle nahe dem Untergrund. Nahe dem Untergrund bedeutet, dass die Anbindung bzw. Verbindung dieser beiden Bauteile in einer vertikalen Richtung (z-Achse) möglichst weit unten, d.h. in Z-Richtung nicht über dem Rad, vorgesehen ist. Als Untergrund wird dabei die Fläche bzw. Fahrbahn bezeichnet, auf der das Kraftfahrzeug sich fortbewegt bzw. abgestellt wird. Dies kann beispielsweise eine Straße oder ähnliches sein. Der Längslenker ermöglicht die Ein- und Ausfederbewegung des Rades und das Lenkelement stellt die Drehbewegung bzw. die Lenkbewegung des Rades um eine Lenkachse sicher. Das Lenkelemente ist dabei drehbar im Längslenker gelagert. Dies hat den Vorteil, dass eine massive Anbindung oberhalb des Rades entfallen kann, wodurch Gewicht und Bauraum reduziert werden kann und gleichzeitig die erforderlichen Lenkwinkel sichergestellt werden.
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Am Aufstandspunkt des Rads angreifende Kräfte, insbesondere bei einer Kurvenfahrt auftretende Querkräfte, greifen im Vergleich zu einer Anlenkung des Längslenkers oberhalb des Rads mit einem deutlich geringeren Hebelarm an, so dass ein Biegemoment um eine im Wesentlichen in X- und Y-Richtung verlaufende Biegeachse reduziert werden kann. Wenn der Längslenker in Z-Richtung oberhalb des Rads angelenkt wäre, würde der für die abzustützenden Gelenkkräfte wirksame Hebelarm mindestens dem doppelten Radius des Rads entsprechen. Die bei einer Kurvenfahrt in der Anlenkung des Längslenkers auftretenden Biegemomente und abzustützende Querkräfte können deutlich reduziert werden, so dass der Längslenker für eine geringere Belastung ausgelegt werden kann.
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Unter einer X-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Längsachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn das Radmodul in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die X-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist.
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Bevorzugterweise sind der erste Lenkabschnitt und der zweite Lenkabschnitt an einem mittleren Anbindungspunkt miteinander verbunden und wobei dieser mittlere Anbindungspunkt mit dem Rad verbunden ist. Eine derartige Anbindung ermöglicht die Lenkbewegung des Rades mittels des Lenkelementes
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung bildet der zweite Lenkabschnitt mit einem seiner distalen Enden mit einem zweiten Lagerelement eine zweite Lagerstelle aus. Die zweite Lagerstelle ist dabei Untergrundfern angeordnet, d.h. die Anbindung ist oberhalb des Rades bzw. mindestens oberhalb der Radmitte vorgesehen.
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Bevorzugterweise ist das Lenkelement mittels des zweiten Lagerelements mit dem Längslenker verbunden ist.
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Mittels der Anordnung der zweiten Lagerstelle oberhalb des Rades und der ersten Lagerstelle ergibt sich ausreichender Bauraum zur optimalen Platzierung einer Lenkachse und eine Minimierung des Störkrafthebelarms. Grundsätzlich ermöglich das Lenkelement einen geringen Störkrafthebelarm, da ein Durchstoßpunkt der Lenkachse auf Höhe des Untergrundes nahe der Radmitte platziert werden kann. Die Lage des Durchstoßpunktes der Lenkachse und die Lage der Lenkachse im Ganzen wird durch das Lenkelement und wie bereits beschrieben mittels der beiden Lagerstellen bestimmt.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein an dem Längslenker angreifender und an dem Tragrahmen des Kraftfahrzeugs abstützbarer Stoßdämpfer zur Dämpfung von durch Fahrbahnunebenheiten verursachten Schwingungen des Rads vorgesehen. Der Stoßdämpfer kann eine ausreichende Aufstandskraft für das Rad aufprägen und durch Fahrbahnunebenheiten ausgelöste Schwingungen des Rads dämpfen. Diese Schwingungen des Rads können durch die gelenkige Abstützung des Längslenkers von dem Längslenker mitgegangen werden. Vorzugsweise ist die Kraftrichtung des Stoßdämpfers überwiegend in Z-Richtung ausgerichtet. Dadurch kann der Stoßdämpfer überwiegend die in Z-Richtung auftretenden Kräfte abstützen, während der Längslenker überwiegend die in X- und Y-Richtung auftretenden Kräfte abstützen kann. Bei geringen Querbelastungen in dem Stoßdämpfer und dem Längslenker können die auftretenden Kräfte bei einem geringen Materialeinsatz und geringen Bauraumbedarf gut abgestützt werden. Weitere abstützende Bauteile sind dadurch nicht erforderlich und können eingespart werden, wodurch der Bauraumbedarf und die Herstellungskosten geringgehalten werden können.
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Eine Ausführungsform betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Tragrahmen und an dem Tragrahmen abgestützten Radmodulen, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein können, zum Lenken des Kraftfahrzeugs, wobei jedes Radmodul einen Lenkeinschlag des Rads um mindestens 90° ermöglicht. Aufgrund des großen ermöglichten Lenkeinschlags ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug quer zur Fahrtrichtung fahren kann und/oder auf der Stelle drehen kann. Die genannte Ausbildung des Radmoduls kann bei einem geringeren Materialeinsatz und einem geringeren Bauraumbedarf mit einem zur Abstützung von an dem Rad angreifenden Querkräften günstigen Hebelarm besonders nah zum Untergrund angelenkt werden, so dass ein bauraumsparendes Kraftfahrzeug ermöglicht ist.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von zwei Figuren dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein Radmodul des Kraftfahrzeugs bei verschiedenen Lenkeinschlägen, und
- 2 eine schematische Ansicht des Radmoduls.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Anordnung der Radmodule 1 an einem nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeug 2, welches beispielsweise als emissionsfreies Elektrofahrzeug für eine Mobilität innerhalb einer Stadt vorgesehen sein kann. Das Kraftfahrzeug 2 weist einen insbesondere im Wesentlichen rechteckigen Tragrahmen 3 auf. Beispielsweise ist an den Ecken des Tragrahmens jeweils ein an dem Tragrahmen direkt oder indirekt abgestütztes Radmodul 1 befestigt. Das Radmodul 1 weist ein drehbares Rad 4 auf, das mit Hilfe eines Lenkaktors eingelenkt werden kann. Fahrbahnunebenheiten, können von einem an dem Rad 4 angreifenden Stoßdämpfer 5 gedämpft werden.
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Das Radmodul 1 kann dabei um mehr als 90° zumindest in eine Lenkrichtung eingelenkt werden. Dadurch kann das Kraftfahrzeug 2 auch quer zur Fahrtrichtung fahren und/oder auf der Stelle drehen. Hierzu kann insbesondere jedes Rad 4 des jeweiligen Radmoduls einzeln angesteuert und angetrieben werden, so dass für jedes Rad 4 einzeln ein bestimmter Lenkeinschlag und eine bestimmte Drehrichtung vorgegeben werden kann, um eine entsprechend hohe Wenigkeit des Kraftfahrzeugs zu realisieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Rad 4 ausgehend von einer Stellung für eine Geradeausfahrt in die eine Drehrichtung um mindestens 90°, insbesondere ca. 95°, und in die andere Drehrichtung um ca. 40° eingelenkt werden.
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2 stellt das Radmodul 1 näher dar. Fahrbahnunebenheiten, können von einem an dem Rad 4 angreifenden Stoßdämpfer 5 gedämpft werden, wobei der Stoßdämpfer 5 zur Abstützung von in Z-Richtung auftretenden Kräften an dem Rad 4 oberhalb des Rads 4 zumindest mittelbar an dem Tragrahmen 3 abgestützt ist. An einem Tragrahmen 3 des Kraftfahrzeugs 2 ist um eine Schwenkachse ein gelenkig anbindbarer Längslenker 6 zur Abstützung von auf dem Rad 4 einwirkenden Kräften vorgesehen. Der Längslenker 6 ist an ein Lenkelement 7 angebunden, deren Anbindung über eine erste Lagerstelle 8 mittels eines ersten Lagerelementes 14 nahe dem Untergrund erfolgt. Nahe dem Untergrund bedeutet, dass die Anbindung bzw. Verbindung dieser beiden Bauteile in einer vertikalen Richtung (z-Achse) möglichst weit unten, d.h. in Z-Richtung nicht über dem Rad 4, vorgesehen ist. Als Untergrund werden dabei die Fläche bzw. Fahrbahn bezeichnet, auf der das Kraftfahrzeug 2 sich fortbewegt bzw. abgestellt wird. Dies kann beispielsweise eine Straße oder ähnliches sein. Der Längslenker 6 ermöglicht die Ein- und Ausfahrbewegung des Rades 4 und das Lenkelement 7 stellt die Drehbewegung bzw. die Lenkbewegung des Rades 4 um eine Lenkachse sicher. Das Lenkelemente 7 ist dabei drehbar im Längslenker 6 gelagert.
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Wie weiterhin aus der 2 ersichtlich ist, weißt das Lenkelement 7 einen ersten Lenkabschnitt 9 und einen zweiten Lenkabschnitt 10 auf. Der erste Lenkabschnitt 9 und der zweite Lenkabschnitt 10 sind an einem mittleren Anbindungspunkt 11 miteinander verbunden und wobei dieser mittlere Anbindungspunkt 11 mit dem Rad 4 verbunden ist. Eine derartige Anbindung ermöglicht die Lenkbewegung des Rades 4 mittels des Lenkelementes 7.
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Der zweite Lenkabschnitt 10 ist mit einem seiner distalen Enden mit einem zweiten Lagerelement 12 verbunden und bildet eine zweite Lagerstelle 13 aus. Die zweite Lagerstelle 13 ist dabei Untergrundfern angeordnet, d.h. die Anbindung ist oberhalb des Rades 4 vorgesehen. Das Lenkelement 7 ist dabei ebenso mittels des zweiten Lagerelements mit dem Längslenker 6 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radmodul
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Tragrahmen
- 4
- Rad
- 5
- Stoßdämpfer
- 6
- Längslenker
- 7
- Lenkelement
- 8
- erste Lagerstelle
- 9
- erster Lenkabschnitt
- 10
- zweiter Lenkabschnitt
- 11
- Anbindungspunkt
- 12
- zweite Lagerelement
- 13
- zweite Lagerstelle
- 14
- erstes Lagerelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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