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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der Kraftfahrzeugtechnik sind Lastfahrzeuge, sogenannte Pickup Trucks bekannt. Üblicherweise sind diese hinten mit einer Starrachse ausgestattet, die unter anderem aufgrund ihrer Robustheit und vergleichsweise einfachen technischen Konstruktion Vorteile für derartige Nutzfahrzeuge bietet. Pickup Trucks werden oftmals von einem im vorderen Fahrzeugbereich angeordneten Verbrennungsmotor angetrieben. Über eine von vorn fahrzeugmittig bis zum Heck verlaufende Kardanwelle treibt der Motor über ein in die Starrachse integriertes Differentialgetriebe selbige an. Angesichts aktueller Bestrebungen, auch Pickup Trucks mit einen elektrischen Fahrzeugantrieb auszustatten, besteht ein Bedarf, eine dafür geeignete Radaufhängung dafür anzugeben.
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Bedingt durch die starre Kopplung der Radachsen über den Achskörper weisen Starrachsen bekanntermaßen Nachteile hinsichtlich des Fahrkomforts sowie der Fahrsicherheit auf. Eine alternative Art der Radaufhängung beruht auf einer Einzelradaufhängung, bei der jedes Rad einer Achse einzeln, d. h. unabhängig vom anderen Rad derselben Achse, gegenüber dem Fahrzeugaufbau aufgehängt ist. Auf für sich gesehen bekannte Weise kann es sich dabei beispielsweise um eine 3-LenkerAchse gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 handeln. Eine derartige Radaufhängung für ein Einzelrad eines Kraftfahrzeugs weist einen Radträger mit einer Aufnahme für ein Rad auf, wobei der Radträger über eine Lenkeranordnung am Fahrzeugaufbau angebunden ist. Die Lenkeranordnung umfasst einen mit dem Radträger verbundenen radführenden Lenker, einen oberhalb der Radmitte an den Radträger angelenkten oberen Querlenker, und einen unterhalb der Radmitte an den Radträger angelenkten unteren Querlenker. Zur Entkopplung von Schwingungen des Radträgers gegenüber dem Fahrzeugaufbau weist die Radaufhängung weiterhin eine Feder-Dämpfer-Anordnung auf. Die Feder-Dämpfer-Anordnung ist zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau wirkend angeordnet, um den Fahrzeugaufbau gegenüber dem Rad zu federn und zu dämpfen. Eine auf diese Weise bereitgestellte Drei-Lenker-Achse mit zwei derartigen Einzelradaufhängungen trägt gegenüber einer Starrachse aufgrund der radindividuellen, voneinander unabhängigen Federung und Dämpfung eine deutliche Komfort- und Sicherheitsverbesserung dar, daneben ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, dass im hinteren Fahrzeugbereich, fahrzeugmittig ein Elektromotor und/oder ein elektrischer Energiespeicher in Form einer Batterie positioniert werden können. Angesichts eines bei entsprechender Elektrifizierung beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums im Heckbereich des Fahrzeugs (Positionierung von Motor und/oder Energiespeicher) besteht jedoch eine konstruktive Herausforderung darin, eine derartige Radaufhängung auch für verhältnismäßig hohe Achslasten tauglich zu machen, wie dies für Pickup Trucks erforderlich ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radaufhängung der zuvor genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich diese auch für verhältnismäßig hohe Achslasten trotz eines verhältnismäßig geringen zur Verfügung stehenden Bauraums eignet.
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Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Radaufhängung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei um eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, die einen Radträger mit einer Aufnahme für ein Rad aufweist, wobei der Radträger über eine Lenkeranordnung an einen Fahrzeugaufbau anbindbar ist. Die Lenkeranordnung umfasst erfindungsgemäß einen mit dem Radträger verbundenen radführenden Lenker, einen oberhalb der Radmitte an den Radträger angelenkten oberen Querlenker, und einen unterhalb der Radmitte an den Radträger angelenkten unteren Querlenker. Weiterhin weist die Radaufhängung eine Feder-Dämpfer-Anordnung zur Entkopplung von Schwingungen des Radträgers gegenüber dem Fahrzeugaufbau auf, wobei sich eine Feder und ein Dämpfer der Feder-Dämpfer-Anordnung radträgerseitig an bezogen auf eine Fahrzeuglängsrichtung gegenüberliegenden Seiten der Radmitte abstützen. Die Radaufhängung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Feder mit einer Zusatzfeder ausgestattet ist, die ab Überschreiten eines regulären Federwegs im Sinne eines Endanschlags zum Einsatz kommt, wobei der Dämpfer mit einer Zusatzfeder ausgestattet ist, die ab Überschreiten eines regulären Dämpferhubs im Sinne eines Endanschlags zum Einsatz kommt, und wobei die Zusatzfeder der Feder und die Zusatzfeder des Dämpfers parallel wirkend angeordnet sind, so dass im Fall einer Überschreitung des regulären Federwegs und einer Überschreitung des regulären Dämpferhubs die Zusatzfedern gemeinsam einer weiteren Einfederung der Radaufhängung entgegenwirken.
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Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Radaufhängung ist, dass sich Feder und Dämpfer auf sich gegenüberliegenden Seiten der Radmitte (vor der Radmitte und hinter der Radmitte) gegenüber dem Radträger abstützen. Diese Maßnahme bewirkt, dass Feder und Dämpfer - im Lastfall - auf den Radträger ein entgegengesetztes Rotationsmoment ausüben. Stützen sich Feder und Dämpfer beide vor der Radmitte oder beide hinter der Radmitte ab, so resultiert unter Belastung auf den Radträger nämlich ein nachteiliges Drehmoment um die Radachse. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann das Drehmoment um die Radachse hingegen nahezu verschwinden. Entsprechend ist es möglich, den Radträger schlanker zu konstruieren und es reduzieren sich Kräfte an der Lenkeranordnung bzw. an deren Anbindung an den Radträger.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Radaufhängung stützt sich die Feder vor der Radmitte gegenüber dem Radträger ab, während sich der Dämpfer hinter der Radmitte gegenüber dem Radträger abstützt.
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Zur Erzielung eines wie zuvor angesprochenen annähernden Momentengleichgewichts unter Belastung sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Radaufhängung vor, dass eine jeweilige Anbindung der Feder und eine jeweilige Anbindung des Dämpfers bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung etwa gleichweit von der Radmitte entfernt sind. Damit ist gewährleistet, dass von Feder und Dämpfer auf den Radträger ausgeübte Kräfte nicht nur entgegenrichtet wirken, sondern auch betragsmäßig ähnlich hoch sind, um sich annähernd gegenseitig aufzuheben.
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Auf für sich gesehen von anderen Radaufhängungen bekannte Weise ist bei der Radaufhängung erfindungsgemäß die Feder mit einer Zusatzfeder ausgestattet, die ab Überschreiten eines regulären Federwegs im Sinne eines Endanschlags zum Einsatz kommt. Ergänzend ist bei der Radaufhängung der Dämpfer mit einer Zusatzfeder ausgestattet, die ab Überschreiten eines regulären Dämpferhubs im Sinne eines Endanschlags zum Einsatz kommt.
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Da bei Pickup Trucks im Vergleich zu Personenkraftwagen deutlich höhere Kräfte, insbesondere Achslasten, auftreten, stellt die Auslegung von Feder und Dämpfer eine besondere Herausforderung dar. Bei herkömmlichen Fahrzeugen wird zumeist entweder die Feder oder der Dämpfer mit einer sogenannten Zusatzfeder ausgestattet. Während die von einer Feder innerhalb des regulären Federwegs aufnehmbaren Kräfte bei beispielsweise 10 kN liegen, die von einem Dämpfer innerhalb des regulären Dämpferhubs aufnehmbaren Kräfte bei beispielsweise 5 kN liegen, betragen die von einer solchen Zusatzfeder aufnehmbaren Kräfte einen wesentlich höheren Wert, beispielsweise etwa 40 kN. Erst nach Ausschöpfung des Federwegs bzw. des Dämpferhubs kommt eine derartige Zusatzfeder im Sinne eines Endanschlags zum Einsatz. Auf besonders vorteilhafte Weise zeichnet sich die Radaufhängung erfindungsgemäß dadurch aus, dass sowohl Feder als auch Dämpfer jeweils mit einer Zusatzfeder ausgestattet sind. Die Zusatzfedern von Feder und Dämpfer sind dabei parallel wirkend angeordnet, so dass im Fall einer Überschreitung des regulären Federwegs und einer Überschreitung des regulären Dämpferhubs die Zusatzfedern gemeinsam einer weiteren Einfederung der Radaufhängung entgegenwirken. Es ergibt sich damit der vorteilhafte Effekt, dass sich die insgesamt auf die Radaufhängung einwirkende Kraft auf beide Zusatzfedern verteilt, entsprechend jeweils halbiert. Damit ergibt sich eine wesentlich höhere maximale Belastbarkeit der Radaufhängung gegenüber einer mit nur einer Zusatzfeder ausgestatteten Radaufhängung. Die Maßnahme trägt damit auf vorteilhafte Weise dazu bei, die Belastbarkeit der Radaufhängung - und damit die Lebensdauer der Radaufhängung - zu erhöhen.
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Die Radaufhängung kann auf unterschiedliche Weise gestaltet sein, insbesondere können für die Lenkeranordnung unterschiedliche Geometrien zum Einsatz kommen. Eine bevorzugte Weiterbildung der Radaufhängung sieht vor, dass der obere Querlenker und der untere Querlenker bezogen auf eine Fahrzeughochrichtung übereinander verlaufend angeordnet sind. Besonders bevorzugt bilden der obere Querlenker und der untere Querlenker dabei eine Zentrallenkeranordnung für den Radträger aus, indem diese gegenüber dem Radträger mit einem größeren Abstand zueinander angebunden sind als gegenüber dem Fahrzeugaufbau.
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Zur Abstützung am Radträger auftretender Drehmomente um die Radachse, die unter anderem aber nicht ausschließlich beim Bremsen oder - im Fall einer angetriebenen Radaufhängung - beim Beschleunigen auftreten können, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Radaufhängung vor, dass der radführende Lenker starr mit dem Radträger verbunden ist und sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
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Wie bereits eingangs erwähnt, eignet sich die beschriebene Radaufhängung nicht nur aber auf besondere Weise zum Einsatz an einer angetriebenen Hinterachse eines Kraftfahrzeugs. Entsprechend sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass das Rad der Radaufhängung über eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Antriebswelle antreibbar ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem einzigen Ausführungsbeispiel in Seitenansicht,
- 2 die Radaufhängung aus 1 in Ansicht von schräg vorn.
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Die 1 und 2 zeigen eine Radaufhängung 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß einem einzigen Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten. Während 1 die Radaufhängung 1 in Seitenansicht zeigt, stellt 2 dieselbe Radaufhängung 1 in einer Ansicht von schräg vorn dar. Da es sich um dieselbe Radaufhängung 1 handelt, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf beide Figuren gleichermaßen.
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Es handelt sich bei der gezeigten Radaufhängung 1 für ein Kraftfahrzeug um eine Einzelradaufhängung für ein ungelenktes, angetriebenes Rad eines Fahrzeugs. In besonderer Weise findet die Radaufhängung Anwendung an der Hinterachse eines sogenannten Pickup Trucks, der im Heckbereich mit einem fahrzeugmittig angeordneten elektrischen Antrieb (nicht näher dargestellt) ausgestattet ist. Es ist offensichtlich, dass ein mit der gezeigten Radaufhängung 1 ausgestattetes Kraftfahrzeug einen Antriebsmotor und ggf. einen Energiespeicher, beispielsweise in Form einer elektrischen Batterie, aufweisen kann, die zwischen einer linksseitigen und einer rechtsseitigen Radaufhängung 1 des Fahrzeugs platziert sein können.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils nur eine bezogen auf das Kraftfahrzeug linke Radaufhängung 1, die durch eine weitere spiegelbildlich anzuordnende, ansonsten gleichartige rechte Radaufhängung zu einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs ergänzt werden kann.
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Das mit der Radaufhängung 1 auszustattende Kraftfahrzeug selbst ist in den Figuren nicht dargestellt, vereinfachend ist lediglich durch ein Bezugszeichen dessen Fahrzeugaufbau 15 angedeutet. Durch Richtungspfeile x, y, z eines kartesischen Koordinatensystems sind die Fahrzeugachsen angegeben, wobei x der Fahrzeuglängsrichtung, y der Fahrzeugquerrichtung und z der Fahrzeughochrichtung entspricht.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, weist die Radaufhängung gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Radträger 3 mit einer Aufnahme für ein Rad 2 auf, das entsprechend drehbar gegenüber dem Radträger 3 gelagert ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Rad 2 über eine Antriebswelle 9 antreibbar, beispielsweise von einem fahrzeugmittig angeordneten Elektromotor.
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Der Radträger 3 ist über eine Lenkeranordnung an einen Fahrzeugaufbau 15 anbindbar. Es handelt sich bei der Lenkeranordnung um eine 3-Lenker-Anordnung mit 2-teiligem Zentrallenker. Konkret umfasst die Lenkeranordnung einen mit dem Radträger 3 verbundenen radführenden Lenker 4, einen oberhalb der Radmitte 14 an den Radträger 3 angelenkten oberen Querlenker 5, und einen unterhalb der Radmitte 14 an den Radträger 3 angelenkten unteren Querlenker 6. Der radführende Lenker 4 erstreckt sich von einer vorderen Anbindung 24 schräg nach hinten zum Radträger 3, mit welchem dieser starr verbunden ist. Der radführende Lenker 4 erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x und ist aus einem Rundrohr gefertigt, das eine leichte Krümmung nach innen aufweist, um gegenüber einer Felge des Rads 2 ausreichenden Freiraum zu gewährleisten.
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Der obere Querlenker 5 und der untere Querlenker 6 sind bezogen auf eine Fahrzeughochrichtung z übereinander verlaufend angeordnet. Ein radträgerseitiges Ende des oberen Querlenkers 5 ist oberhalb der Radmitte 14 am Radträger 3 angelenkt, ein radträgerseitiges Ende des unteren Querlenkers 6 ist unterhalb der Radmitte 14 am Radträger 3 angelenkt.
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Gemäß der Seitenansicht von 1 liegen die radträgerseitigen Anlenkungspunkte des oberen Querlenkers 5 und des unteren Querlenkers 6 bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung x etwa auf gleicher Fahrzeuglängsposition wie die Radmitte 14. Beim oberen Querlenker 5 und beim unteren Querlenker 6 handelt es sich um im Wesentlichen stabförmige Zweipunktlenker gleicher Bauart, die aufbauseitig über eine Anbindung 25 bzw. Anbindung 26 an den Fahrzeugaufbau 15 anbindbar sind.
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Oberer Querlenker 5 und unterer Querlenker 6 bilden für den Radträger 3 eine Zentrallenkeranordnung aus, indem diese gegenüber dem Radträger 3 mit einem größeren Abstand zueinander angebunden sind als gegenüber dem Fahrzeugaufbau 15. Mit anderen Worten, der Abstand zwischen Anbindung 25 und Anbindung 26 ist kleiner als der Abstand zwischen den radträgerseitigen Anbindungen von oberem Querlenker 5 und unterem Querlenker 6, so dass oberer Querlenker 5 und unterer Querlenker 6 zueinander eine sogenannte Pfeilung aufweisen, wie in 1 zu sehen.
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Der Radaufhängung 1 ist weiterhin ein Stabilisator 12 zugeordnet, der in den 1 und 2 nur teilweise, nämlich geschnitten, dargestellt ist. Der Stabilisator 12 dient dem Wankausgleich zwischen der gezeigten (linken) Radaufhängung 1 und einer nicht gezeigten rechten Radaufhängung der gleichen Fahrzeugachse. Es handelt sich bei dem Stabilisator 12 um ein für sich gesehen bekanntes Bauteil in Form einer U-förmigen Drehstabfeder, die drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau 15 gelagert wird. Ein dem (linken) Rad 2 zugewandtes Ende des Stabilisators 12 ist über eine Pendelstütze 13 mit der Radaufhängung 1 gekoppelt, um auf diese Weise Höhenbewegungen des Rades 2 mit dem Stabilisator 12 zu koppeln.
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Die Radaufhängung 1 ist mit einer Feder-Dämpfer-Anordnung ausgestattet, die als wesentliche Elemente eine Feder 8 und einen Dämpfer 7 umfasst. Die Feder-Dämpfer-Anordnung ist zwischen Fahrzeugaufbau 15 und Radträger 3 wirkend angeordnet, um Schwingungen des Radträgers 3, die während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs beispielsweise aufgrund von Bodenunebenheiten auftreten, gegenüber dem Fahrzeugaufbau 15 zu entkoppeln. Die Feder 8 stützt sich dabei in einem deutlich vor der Radmitte 14 liegenden Bereich gegenüber dem Radträger 3 ab und erstreckt sich von dort im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung z, um den Fahrzeugaufbau 15 federnd zu tragen. Die Feder 8 ist mit einer Zusatzfeder 11 ausgestattet, die ab Überschreiten eines regulären Federwegs der Feder 8 im Sinne eines Endanschlags zum Einsatz kommt.
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Ein im Wesentlichen zylindrischer Dämpfer 7 stützt sich hingegen in einem deutlich hinter der Radmitte 14 liegenden Bereich in einer unteren Anbindung 17 gegenüber dem Radträger 3 ab. Der Dämpfer 7 erstreckt sich von der unteren Anbindung 17 nach schräg oben hinten, also in Fahrzeughochrichtung z und in negative Fahrzeuglängsrichtung x und ist an seinem gegenüberliegenden Ende ebenfalls am Fahrzeugaufbau 15 angebunden. Auch der Dämpfer 7 ist mit einer Zusatzfeder 10 ausgestattet, die ab Überschreiten eines regulären Dämpferhubs im Sinne eines Endanschlags zum Einsatz kommt. Feder 8 und Dämpfer 7 der Feder-Dämpfer-Anordnung sind bezogen auf Radträger 3 und Fahrzeugaufbau 15 entsprechend parallel wirkend angeordnet, d. h., dass bei einer Hubbewegung des Rades 2 (in Fahrzeughochrichtung z) zugleich die Feder 8 und der Dämpfer 7 betätigt werden.
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Da sich Feder 8 und Dämpfer 7 am Radträger 3 bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung x an gegenüberliegenden Seiten der Radmitte 14 abstützen (die Feder 8 vor der Radmitte 14, der Dämpfer 7 hinter der Radmitte 14), ergibt sich der Effekt, dass sich beim Einfedern ein um die Radachse resultierendes Drehmoment am Radträger 3 annähernd aufhebt. Entsprechend werden die Lenkeranordnung aus radführendem Lenker 4, oberem Querlenker 5 und unterem Querlenker 6, sowie der Radträger 3 nicht mit nachteilig hohen Kräften beansprucht.
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Indem darüber hinaus die Feder 8 und der Dämpfer 7 beide jeweils mit einer Zusatzfeder 11 bzw. 10 ausgestattet sind, halbiert sich an jedem der Elemente die unter hoher Belastung (schwerer Stoß z.B. bei Überfahren einer Bodenwelle oder eine Bordsteins) darauf einwirkende Kraft, da sich diese auf Feder 8 und Dämpfer 7 verteilt und somit halbiert. Insgesamt wird eine Radaufhängung geschaffen, die auf verhältnismäßig geringem Bauraum und mit verhältnismäßig einfachen konstruktiven Mitteln auch hohe Achslasten aufnehmen kann und zugleich einen hohen Fahrkomfort und eine hohe Fahrsicherheit bietet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängung
- 2
- Rad
- 3
- Radträger
- 4
- radführender Lenker
- 5
- oberer Querlenker
- 6
- unterer Querlenker
- 7
- Dämpfer
- 8
- Feder
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Zusatzfeder
- 11
- Zusatzfeder
- 12
- Stabilisator
- 13
- Pendelstütze
- 14
- Radmitte
- 15
- Fahrzeugaufbau
- 17
- untere Anbindung
- 18
- untere Anbindung
- 24
- Anbindung radführender Lenker
- 25
- Anbindung oberer Querlenker
- 26
- Anbindung unterer Querlenker
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
