DE102022107243A1 - Wheel suspension for vehicle and vehicle with wheel suspension - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung (1) für ein Rad (2) eines Fahrzeugs (3), aufweisend: eine Radträgereinheit (4), die dazu eingerichtet ist, das Rad (2) des Fahrzeugs (3) drehbar aufzunehmen, eine Mehrlenkereinheit (9), die dazu eingerichtet ist, eine virtuelle Lenkachse auszubilden, um die das Rad (2) des Fahrzeugs (3) lenkbar ist, einen Lenkaktuator (8), der dazu eingerichtet ist, eine Lenkbewegung auf das Rad (2) zu übertragen, und einen Sperrmechanismus (10), der dazu eingerichtet ist, zwischen einem ersten Betriebsmodus der Radaufhängung (1) und einem zweiten Betriebsmodus der Radaufhängung (1) umzuschalten, wobei die Radträgereinheit (4) eine erste Radträgereinrichtung (5) und eine zweite Radträgereinrichtung (6) aufweist, die über zumindest ein Zylindergelenk (7) um eine Drehachse (15) relativ zueinander verdrehbar verbunden sind, wobei die Mehrlenkereinheit (9) einen ersten Querlenker (11) und einen zweiten Querlenker (12) aufweist, die jeweils gelenkig mit der Radträgereinheit (4) gekoppelt sind, und wobei der Sperrmechanismus (10) dazu eingerichtet ist, in dem ersten Betriebsmodus eine Bewegung des ersten Querlenkers (11) und des zweiten Querlenkers (12) zu blockieren und dazu eingerichtet ist, in dem zweiten Betriebsmodus eine Rotationsbewegung des Zylindergelenks (7) zu blockieren. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Radaufhängung (1) als ein Hinterachsmodul des Fahrzeugs (3) sowie ein Fahrzeug (3) mit einer erfindungsgemäßen Radaufhängung (1).The invention relates to a wheel suspension (1) for a wheel (2) of a vehicle (3), comprising: a wheel carrier unit (4), which is designed to rotatably accommodate the wheel (2) of the vehicle (3), a multi-link unit (9 ), which is designed to form a virtual steering axis around which the wheel (2) of the vehicle (3) can be steered, a steering actuator (8) which is designed to transmit a steering movement to the wheel (2), and a locking mechanism (10) which is designed to switch between a first operating mode of the wheel suspension (1) and a second operating mode of the wheel suspension (1), the wheel carrier unit (4) having a first wheel carrier device (5) and a second wheel carrier device (6). which are rotatably connected relative to one another via at least one cylinder joint (7) about an axis of rotation (15), the multi-link unit (9) having a first wishbone (11) and a second wishbone (12), each of which is articulated to the wheel carrier unit ( 4) are coupled, and wherein the locking mechanism (10) is set up to block a movement of the first wishbone (11) and the second wishbone (12) in the first operating mode and is set up to block a rotational movement of the cylinder joint in the second operating mode (7) to block. The invention also relates to a use of a wheel suspension (1) according to the invention as a rear axle module of the vehicle (3) and a vehicle (3) with a wheel suspension (1) according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Rad eines Fahrzeugs, eine Verwendung einer Radaufhängung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Radaufhängung.The present invention relates to a wheel suspension for a wheel of a vehicle, a use of a wheel suspension and a vehicle with such a wheel suspension.

Stand der TechnikState of the art

Für Fahrzeuge, insbesondere für automatisierte oder autonome Fahrzeuge, existiert ein Spannungsfeld zwischen hoher Manövrierbarkeit und guten fahrdynamischen Eigenschaften. Mit einer hohen Manövrierbarkeit kann das Fahrzeug bspw. das Manöver „Wenden auf der Stelle“ ausführen, und ist somit auch auf engem Raum wendbar, was insbesondere im urbanen Raum vorteilhaft sein kann. Gute fahrdynamische Eigenschaften sind insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, wie bspw. bei Überlandfahrten bzw. bei interurbanen Fahrten, für ein gutes Fahrverhalten des Fahrzeugs erforderlich.For vehicles, especially automated or autonomous vehicles, there is a tension between high maneuverability and good driving dynamics properties. With a high level of maneuverability, the vehicle can, for example, perform the maneuver “turn on the spot” and can therefore also be used in tight spaces, which can be particularly advantageous in urban areas. Good driving dynamics properties are required for good driving behavior of the vehicle, particularly at high speeds, such as on cross-country journeys or interurban journeys.

Die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs wird derzeit mit Spezialkonzepten, wie bspw. Roboterachsen, im Fahrwerk umgesetzt, die üblicherweise dazu führen, dass sich die fahrdynamischen Eigenschaften, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, verschlechtern und umgekehrt. Gute fahrdynamische Eigenschaften werden derzeit Mehrlenker- oder Multilenker-Achsen, insbesondere -Hinterachsen, erreicht, die es ermöglichen, die Längs- und Querdynamik gezielt und nahezu unabhängig voneinander abzustimmen. Dadurch kann ein hohes Maß an Fahrstabilität und Fahrkomfort erreicht werden. Jedoch sind die Mehrlenkerachsen in der Größe der Lenkwinkel derart begrenzt, dass diese in der Regel nicht dazu ausreichen, um eine hohe Manövrierbarkeit des Fahrzeugs zu erreichen.The maneuverability of the vehicle is currently implemented with special concepts, such as robot axles, in the chassis, which usually lead to the driving dynamics properties deteriorating, especially at high speeds, and vice versa. Good driving dynamics properties are currently achieved with multi-link or multi-link axles, especially rear axles, which make it possible to coordinate the longitudinal and lateral dynamics in a targeted manner and almost independently of each other. This allows a high level of driving stability and driving comfort to be achieved. However, the multi-link axles are so limited in the size of the steering angles that they are generally not sufficient to achieve a high level of maneuverability of the vehicle.

Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, eine bekannte Radaufhängung für ein Fahrzeug zu verbessern. Insbesondere besteht ein weiterer Bedarf, eine Radaufhängung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die es ermöglicht, eine hohe Manövrierbarkeit, insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, und gute fahrdynamische Eigenschaften, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, zu ermöglichen.It has now emerged that there is a further need to improve a known wheel suspension for a vehicle. In particular, there is a further need to provide a wheel suspension for a vehicle that enables high maneuverability, especially at low vehicle speeds, and good driving dynamic properties, especially at high vehicle speeds.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Radaufhängung, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Radaufhängung, bereitzustellen, insbesondere eine Radaufhängung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine hohe Manövrierbarkeit, insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, als auch gute fahrdynamische Eigenschaften, insbesondere bei hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermöglicht.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved wheel suspension, as well as a vehicle with such a wheel suspension, in particular to provide a wheel suspension for a vehicle which has high maneuverability, especially at low speeds of the vehicle, as well as good driving dynamics properties , particularly at high speeds of the vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.These and other tasks that will be mentioned upon reading the following description or that can be recognized by a person skilled in the art are solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments can be found in the subclaims and the following description.

Die erfindungsgemäße Radaufhängung für ein Rad eines Fahrzeugs, weist eine Radträgereinheit, eine Mehrlenkereinheit, einen Lenkaktuator sowie einen Sperrmechanismus auf. Die Radträgereinheit ist dazu eingerichtet, ein Rad des Fahrzeugs drehbar und lenkbar aufzunehmen, und die Mehrlenkereinheit ist dazu eingerichtet, eine virtuelle Lenkachse auszubilden, um die das Rad des Fahrzeugs drehbar bzw. lenkbar ist. Der Lenkaktuator ist dazu eingerichtet, eine Lenkbewegung auf das Rad zu übertragen, und der Sperrmechanismus ist dazu eingerichtet, zwischen einem ersten Betriebsmodus der Radaufhängung und einem zweiten Betriebsmodus der Radaufhängung umzuschalten. Dabei weist die Radträgereinheit eine erste Radträgereinrichtung und eine zweite Radträgereinrichtung auf, die über zumindest ein Zylindergelenk um eine Drehachse relativ zueinander verdrehbar verbunden sind. Die Mehrlenkereinheit weist einen ersten Querlenker und einen zweiten Querlenker auf, die jeweils gelenkig und relativ zueinander bewegbar mit der Radträgereinheit, insbesondere mit der zweiten Radträgereinrichtung gekoppelt sind. Der Sperrmechanismus ist ferner dazu eingerichtet, in dem ersten Betriebsmodus eine Bewegung des ersten Querlenkers und des zweiten Querlenkers, insbesondere in einer vorbestimmten Position, zu blockieren und ist dazu eingerichtet, in dem zweiten Betriebsmodus eine Rotationsbewegung des Zylindergelenks, insbesondere in einer vorbestimmten Position, zu blockieren.The wheel suspension according to the invention for a wheel of a vehicle has a wheel carrier unit, a multi-link unit, a steering actuator and a locking mechanism. The wheel carrier unit is designed to accommodate a wheel of the vehicle in a rotatable and steerable manner, and the multi-link unit is designed to form a virtual steering axis about which the wheel of the vehicle is rotatable or steerable. The steering actuator is configured to transmit a steering movement to the wheel, and the locking mechanism is configured to switch between a first operating mode of the wheel suspension and a second operating mode of the wheel suspension. The wheel carrier unit has a first wheel carrier device and a second wheel carrier device, which are rotatably connected relative to one another about an axis of rotation via at least one cylinder joint. The multi-link unit has a first wishbone and a second wishbone, which are each coupled to the wheel carrier unit, in particular to the second wheel carrier device, in an articulated and movable manner relative to one another. The locking mechanism is further set up to block a movement of the first wishbone and the second wishbone, in particular in a predetermined position, in the first operating mode and is set up to block a rotational movement of the cylinder joint, in particular in a predetermined position, in the second operating mode To block.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass in dem ersten Betriebsmodus der Radaufhängung eine Lenkbewegung des Rads um eine konstante Lenkachse, nämlich die Drehachse des Zylindergelenks, erfolgt. Eine konstante Lenkachse eignet sich insbesondere dazu, hohe Lenkwinkel zu erreichen. Somit ermöglicht die Radaufhängung in dem ersten Betriebsmodus hohe Lenkwinkel, insbesondere Lenkwinkel bis zu etwa ±90°, weiter insbesondere bis zu etwa 75°, und dadurch eine hohe Manövrierbarkeit des Fahrzeugs. In dem zweiten Betriebsmodus der Radaufhängung erfolgt die Lenkbewegung des Rads um die virtuelle Lenkachse der Mehrlenkereinheit, deren Position und Ausrichtung insbesondere von den Positionen der Gelenkpunkte des ersten Querlenkers und des zweiten Querlenkers abhängig ist. Dadurch kann eine Kinematik der Mehrlenkereinheit, also eine Position der beiden Querlenker zueinander, an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden, und so eine hohe Fahrsicherheit und/oder Fahrkomfort erreicht werden. Die variable Ausrichtung bzw. Positionierung der virtuellen Lenkachse durch die Kinematik der Mehrlenkereinheit ermöglicht es, die fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrwerks, insbesondere für hohe Geschwindigkeiten, wie bspw. etwa 50 km/h oder mehr, anzupassen, insbesondere zu optimieren. Um gute fahrdynamische Eigenschaften gewährleisten zu können, ermöglicht die Mehrlenkereinheit der Radaufhängung in dem zweiten Betriebsmodus lediglich kleine Lenkwinkel, insbesondere bis etwa ±5°, die bei den hohen Geschwindigkeiten, insbesondere in Kombination mit einer Hinterachslenkung, heutzutage üblich sind. Die fahrdynamischen Eigenschaften sind abhängig von einer Fahrwerkskinematik, insbesondere von der Kinematik der Mehrlenkereinheit, die Einfluss auf bestimmte Parameter, wie bspw. eine Radsturzänderung, eine Nachlaufänderung, eine Spurweitenänderung, eine Lage eines Roll- und Nickzentrums an den Achsen etc., hat.The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that in the first operating mode of the wheel suspension, a steering movement of the wheel takes place about a constant steering axis, namely the axis of rotation of the cylinder joint. A constant steering axis is particularly suitable for achieving high steering angles. The wheel suspension thus enables high steering angles in the first operating mode, in particular steering angles of up to approximately ±90°, more particularly up to approximately 75°, and thereby high maneuverability of the vehicle. In the second operating mode of the wheel suspension, the steering movement of the wheel takes place about the virtual steering axis of the multi-link unit, the position and orientation of which depends in particular on the positions of the articulation points of the first wishbone and the second wishbone. This allows the kinematics of the multi-link unit, i.e. a position of the two wishbones relative to each other can be adapted to the respective driving situation, and thus a high level of driving safety and / or driving comfort can be achieved. The variable alignment or positioning of the virtual steering axis through the kinematics of the multi-link unit makes it possible to adapt, in particular to optimize, the driving dynamic properties of the chassis, especially for high speeds, such as around 50 km/h or more. In order to be able to ensure good driving dynamics properties, the multi-link unit of the wheel suspension in the second operating mode only allows small steering angles, in particular up to approximately ±5°, which are common today at high speeds, especially in combination with rear-axle steering. The driving dynamic properties depend on chassis kinematics, in particular on the kinematics of the multi-link unit, which influences certain parameters, such as a change in wheel camber, a change in caster, a change in track width, the position of a roll and pitch center on the axles, etc.

Mit anderen Worten kann man sagen, dass die erfindungsgemäße Radaufhängung es ermöglicht, bei hohen Geschwindigkeiten, insbesondere etwa 50 km/h oder mehr, gute fahrdynamische Eigenschaften im zweiten Betriebsmodus über die Kinematik der Mehrlenkereinheit zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Radaufhängung es für große Lenkwinkel eine konstante Lenkachse zu bilden. Diese sorgt dafür, dass sich das Rad bei hohen Lenkwinkeln um die konstante Lenkachse dreht., Dadurch ist es möglich, dass sich die kinematischen Parameter der Radaufhängung bei den hohen Lenkwinkel nur geringfügig ändern, insbesondere konstant gehalten werden. So kann erreicht werden, dass das Rad bei den hohen Lenkwinkeln einen reduzierten, insbesondere kleinen, Bewegungsraum aufweist. Dadurch kann ein Radkasten des Fahrzeugs, insbesondere im Vergleich zu bekannten Radaufhängungen, verkleinert werden. Man kann also auch sagen, dass die erfindungsgemäße Radaufhängung eine Mehrlenker-Radaufhängung mit einem einen geteilten Radträger mit unterschiedlichen Betriebsmodi kombiniert, die durch den Sperrmechanismus aktiviert bzw. deaktiviert werden. Die unterschiedlichen Betriebsmodi ermöglichen eine Trennung der beiden Anforderungen, nämlich hohe Lenkwinkel und gute fahrdynamische Eigenschaften, die durch die Verwendung einer sogenannten aufgelösten Lenkerebene erreich wird. In dem zweiten Betriebsmodus der Radaufhängung, bspw. für eine konventionelle Fahrt des Fahrzeugs, insbesondere mit hohen Geschwindigkeiten, wird die aufgelöste Lenkerebene durch den Sperrmechanismus aktiviert, und die Querlenker können sich relativ zueinander verschieben bzw. verdrehen, und so die virtuelle Lenkachse ausbilden. In dem ersten Betriebsmodus der Radaufhängung, bspw. zum platzsparenden Wenden des Fahrzeugs, mit hohen Lenkwinkeln und geringen Geschwindigkeiten, wird die aufgelöste Lenkerebene durch den Sperrmechanismus deaktiviert, wodurch die Lenkachse eine konstante Lage einnimmt, die durch die Drehachse des Zylindergelenks gebildet wird. Man kann also sagen, dass das Zylindergelenk, welches die erste Radträgereinrichtung und die zweite Radträgereinrichtung gelenkig miteinander verbindet, einen geteilten Radträger ausbildet. Somit erfolgt die Lenkung des Rads in dem ersten Betriebsmodus im Wesentlichen ausschließlich über den geteilten Radträger, insbesondere über die gelenkig mit der zweiten Radträgereinrichtung verbundenen ersten Radträgereinrichtung.In other words, one can say that the wheel suspension according to the invention makes it possible to ensure good driving dynamic properties in the second operating mode via the kinematics of the multi-link unit at high speeds, in particular around 50 km/h or more. In addition, the wheel suspension according to the invention makes it possible to form a constant steering axis for large steering angles. This ensures that the wheel rotates around the constant steering axis at high steering angles. This makes it possible for the kinematic parameters of the wheel suspension to change only slightly at high steering angles, in particular to be kept constant. In this way it can be achieved that the wheel has a reduced, in particular small, range of motion at high steering angles. As a result, a wheel arch of the vehicle can be made smaller, particularly in comparison to known wheel suspensions. One can also say that the wheel suspension according to the invention combines a multi-link wheel suspension with a split wheel carrier with different operating modes, which are activated or deactivated by the locking mechanism. The different operating modes enable the two requirements to be separated, namely high steering angles and good driving dynamics properties, which is achieved by using a so-called resolved handlebar plane. In the second operating mode of the wheel suspension, for example for conventional travel of the vehicle, in particular at high speeds, the resolved link plane is activated by the locking mechanism, and the wishbones can shift or twist relative to one another, thus forming the virtual steering axis. In the first operating mode of the wheel suspension, for example for space-saving turning of the vehicle, with high steering angles and low speeds, the dissolved link plane is deactivated by the locking mechanism, whereby the steering axis assumes a constant position, which is formed by the axis of rotation of the cylinder joint. One can therefore say that the cylinder joint, which articulates the first wheel carrier device and the second wheel carrier device with one another, forms a split wheel carrier. The wheel is thus steered in the first operating mode essentially exclusively via the divided wheel carrier, in particular via the first wheel carrier device which is articulated to the second wheel carrier device.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Sperrmechanismus einen Bolzen mit einem zylinderartigen Hauptkörper, und einen Aktor mit einer Abtriebswelle auf, wobei der Bolzen entlang einer Längsachse des zylinderartigen Hauptkörpers verschiebbar angeordnet ist, und an einem ersten axialen Ende eine erste stirnseitig ausgebildete, insbesondere planare, Kontaktfläche aufweist, an einem zweiten axialen Ende eine zweite stirnseitig ausgebildete, insbesondere planare Kontaktfläche aufweist, und der zylinderartige Hauptkörper eine Zahnstangegeometrie aufweist. Ferner weist die Abtriebswelle ein Ritzel auf, das dazu eingerichtet ist, mit der Zahnstangengeometrie des Bolzens in Eingriff zu sein, um den Bolzen entlang der Längsachse des zylinderartigen Hauptkörpers zu verschieben. Insbesondere können die stirnseitig ausgebildeten Kontaktflächen des Bolzens jeweils einen größeren Durchmesser aufweisen als der zylinderartige Hauptkörper und somit die axiale Bewegung des Bolzens relativ zum Ritzel in beide axiale Richtung begrenzen.According to one embodiment, the locking mechanism has a bolt with a cylindrical main body, and an actuator with an output shaft, the bolt being displaceably arranged along a longitudinal axis of the cylindrical main body, and having a first frontally formed, in particular planar, contact surface at a first axial end , at a second axial end has a second frontally formed, in particular planar, contact surface, and the cylindrical main body has a rack geometry. Further, the output shaft includes a pinion configured to engage the rack geometry of the bolt to displace the bolt along the longitudinal axis of the cylindrical main body. In particular, the front contact surfaces of the bolt can each have a larger diameter than the cylindrical main body and thus limit the axial movement of the bolt relative to the pinion in both axial directions.

Gemäß einer Ausführungsform weisen der erste Querlenker und der zweite Querlenker jeweils an einem axialen Ende, insbesondere planare, Endflächen auf, die dazu eingerichtet sind, mit der ersten stirnseitig ausgebildeten, insbesondere planaren, Kontaktfläche des Bolzens ein Wirkflächenpaar auszubilden, derart, dass durch einen Formschluss die Bewegung der beiden Querlenker blockiert ist. Insbesondere sind Gelenkpunkte, über die der erste Querlenker bzw. der zweite Querlenker relativ zur Radträgereinheit bewegbar, insbesondere schwenkbar, angeordnet ist, in einer Längsrichtung der Querlenker jeweils in einem vorbestimmten Abstand zur Mitte hin versetzt zu der jeweiligen Endfläche angeordnet. Die Anordnung der Endläche relativ zur Längsachse des jeweiligen Querlenkers kann die Position des jeweiligen Querlenkers in der gesperrten Position beeinflussen.According to one embodiment, the first wishbone and the second wishbone each have, in particular planar, end surfaces at an axial end, which are designed to form a pair of active surfaces with the first frontally formed, in particular planar, contact surface of the bolt, such that through a positive connection the movement of the two wishbones is blocked. In particular, articulation points, via which the first wishbone or the second wishbone is arranged to be movable, in particular pivotable, relative to the wheel carrier unit, are arranged offset in a longitudinal direction of the wishbone at a predetermined distance from the center to the respective end surface. The arrangement of the end surface relative to the longitudinal axis of the respective wishbone can influence the position of the respective wishbone in the locked position.

Gemäß einer Ausführungsform weist ein Zapfen des Zylindergelenks eine abgeflachte, insbesondere planare, Kontaktfläche auf, die dazu eingerichtet ist, mit der zweiten stirnseitig ausgebildeten, insbesondere planaren, Kontaktfläche des Bolzens ein Wirkflächenpaar auszubilden, derart, dass durch einen Formschluss die Rotationsbewegung des Zylindergelenks blockiert ist.According to one embodiment, a pin of the cylinder joint has a flattened, esp special planar contact surface, which is designed to form a pair of active surfaces with the second frontally formed, in particular planar, contact surface of the bolt, such that the rotational movement of the cylinder joint is blocked by a positive connection.

Somit blockiert der Sperrmechanismus in einer ersten axialen Endposition die Querlenker und aktiviert somit den ersten Betriebsmodus, in dem große Lenkwinkel möglich sind. In einer zweiten axialen Endposition blockiert der Sperrmechanismus das Zylindergelenk und aktiviert somit den zweiten Betriebsmodus, in dem gute fahrdynamische Eigenschaften erreicht werden.The locking mechanism thus blocks the wishbones in a first axial end position and thus activates the first operating mode in which large steering angles are possible. In a second axial end position, the locking mechanism blocks the cylinder joint and thus activates the second operating mode in which good driving dynamics properties are achieved.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Aktor des Sperrmechanismus fest mit der Radträgereinheit, insbesondere mit der zweiten Radträgereinrichtung, verbunden. Der Aktor bewirkt eine Rotation der Abtriebswelle und somit des Ritzels, welches durch den Verzahnungseingriff mit dem zylindrischen Hauptkörper des Bolzens diesen in Abhängigkeit der Antriebsrichtung des Aktors entlang der Längsachse entweder in die eine oder in die andere Richtung verschiebt. Dabei ist der Sperrmechanismus dazu eingerichtet, entweder die zylinderseitige oder die querlenkerseitige Bewegung zu sperren, und somit zu gewährleisten, dass zu keinem Zeitpunkt sowohl die zylinderseitige als auch die querlenkerseitige Bewegung möglich ist. Man kann also sagen, dass sich die beiden Betriebsmodi zueinander ausschließen.According to one embodiment, the actuator of the locking mechanism is firmly connected to the wheel carrier unit, in particular to the second wheel carrier device. The actuator causes a rotation of the output shaft and thus of the pinion, which, through the toothing engagement with the cylindrical main body of the bolt, moves it along the longitudinal axis either in one or the other direction, depending on the drive direction of the actuator. The locking mechanism is set up to block either the cylinder-side or the wishbone-side movement, and thus to ensure that both the cylinder-side and the wishbone-side movement are not possible at any time. So you can say that the two operating modes are mutually exclusive.

Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Radträgereinrichtung mit einem Federbein gekoppelt. Dadurch ermöglicht die Radaufhängung ferner eine Einfederbewegung des Rads, unabhängig davon, welcher der beiden Betriebsmodi aktiv ist.According to one embodiment, the second wheel carrier device is coupled to a suspension strut. As a result, the wheel suspension also enables a compression movement of the wheel, regardless of which of the two operating modes is active.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Sperrmechanismus dazu eingerichtet, im Stillstand des Fahrzeugs zwischen den Betriebsmodi umzuschalten. Dadurch ist gewährleistet, dass der Betriebsmodus der Radaufhängung während einer Fahrt des Fahrzeugs, insbesondere unerwünschter Weise, gewechselt wird. Ferner kann so, bspw. in Kombination mit einer zusätzlichen Funktion, sichergestellt werden, dass der erste Betriebsmodus lediglich bei geringen Geschwindigkeiten, insbesondere zum platzsparenden Wenden des Fahrzeugs, aktiviert ist, und dass der zweite Betriebsmodus für höhere Geschwindigkeiten aktiviert ist, um so gute fahrdynamische Eigenschaften gewährleisten zu können. Die zusätzliche Funktion kann bspw. eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs in dem ersten Betriebsmodus auf einen vorbestimmten Schwellwert begrenzen. Zusätzlich oder alternativ kann die zusätzliche Funktion dazu dienen, den zweiten Betriebsmodus als den sogenannten „Default“-Modus festzulegen, sodass bei einem Start des Fahrzeugs immer der zweite Betriebsmodus voreingestellt ist, und ein Fahrer des Fahrzeugs einen Wechsel in den ersten Betriebsmodus aktiv anfordern muss.According to one embodiment, the locking mechanism is set up to switch between the operating modes when the vehicle is at a standstill. This ensures that the operating mode of the wheel suspension is changed while the vehicle is traveling, particularly in an undesirable manner. Furthermore, it can be ensured, for example in combination with an additional function, that the first operating mode is only activated at low speeds, in particular for space-saving turning of the vehicle, and that the second operating mode is activated for higher speeds in order to ensure good driving dynamics to ensure properties. The additional function can, for example, limit a speed of the vehicle in the first operating mode to a predetermined threshold value. Additionally or alternatively, the additional function can serve to set the second operating mode as the so-called “default” mode, so that the second operating mode is always preset when the vehicle is started, and a driver of the vehicle must actively request a change to the first operating mode .

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer erfindungsgemäßen, insbesondere vorstehen und nachfolgend beschriebenen, Radaufhängung als ein Hinterachsmodul für ein Rad eines Fahrzeugs.A further aspect of the invention relates to a use of a wheel suspension according to the invention, in particular described above and below, as a rear axle module for a wheel of a vehicle.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das eine Vorderachse mit einem radindividuellen Vorderachsantrieb und einer Zahnstangenlenkung, und eine Hinterachse mit zumindest zwei erfindungsgemäßen, insbesondere vorstehend und nachfolgend beschriebenen, Radaufhängungen. Ein solches Fahrzeug ermöglicht es, in dem ersten Betriebsmodus das Fahrmanöver „Wenden um die Vorderachse“ durchzuführen.A further aspect of the invention relates to a vehicle which has a front axle with a wheel-specific front axle drive and rack-and-pinion steering, and a rear axle with at least two wheel suspensions according to the invention, in particular described above and below. Such a vehicle makes it possible to carry out the driving maneuver “turning around the front axle” in the first operating mode.

Gemäß einer Ausführungsform weist der radindividuelle Vorderachsantrieb Antriebsmotoren auf, die dazu eingerichtet, mit einer Karosserie des Fahrzeugs fest verbunden zu sein. Gemäß einer Ausführungsform ermöglicht die Vorderachse einen Lenkwinkel bis zu etwa ±45°, insbesondere bis zu etwa ±35°.According to one embodiment, the wheel-specific front axle drive has drive motors that are designed to be firmly connected to a body of the vehicle. According to one embodiment, the front axle allows a steering angle of up to approximately ±45°, in particular up to approximately ±35°.

Durch die radindividuellen Vorderachsantriebe kann ein erforderliches Differenzmoment an den Vorderachsantrieben eingestellt werden, um bei einem passenden gegensinnigen Lenkeinschlag der Räder an der Hinterachse um einen Mittelpunkt der Vorderachse wenden zu können. Dadurch ist die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs erhöht. Durch den zweiten Betriebsmodus eignet sich das Fahrzeug ferner für den Einsatz unter hohen Geschwindigkeiten mit konventionellen Fahrmanövern, wie bspw. Kurvenfahrten, Spurwechsel, Ausweichmanövern uvm.The wheel-specific front axle drives can be used to set a required differential torque on the front axle drives in order to be able to turn around a center point of the front axle with a suitable opposite steering angle of the wheels on the rear axle. This increases the maneuverability of the vehicle. The second operating mode also makes the vehicle suitable for use at high speeds with conventional driving maneuvers, such as cornering, changing lanes, evasive maneuvers and much more.

Detailbeschreibung anhand ZeichnungDetailed description based on drawing

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Radaufhängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2a und 2b schematische Darstellungen einer Radaufhängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Betriebsmodus,
  • 3a und 3b schematische Darstellungen einer Radaufhängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem zweiten Betriebsmodus,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Sperrmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
  • 5a und 5b schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Further measures improving the invention are shown in more detail below together with the description of a preferred exemplary embodiment of the invention with reference to the figures. It shows:
  • 1 a schematic representation of a wheel suspension according to an embodiment of the invention,
  • 2a and 2 B schematic representations of a wheel suspension according to an embodiment of the invention in a first operating mode,
  • 3a and 3b schematic representations of a wheel suspension according to one embodiment Form of the invention in a second operating mode,
  • 4 a schematic representation of a locking mechanism according to an embodiment of the invention
  • 5a and 5b Schematic representation of a vehicle according to an embodiment of the invention.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and only serve to understand the invention. The same elements are given the same reference numbers.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht. An der Radaufhängung 1 ist ein Rad 2 eines Fahrzeugs 3 (siehe 5) angeordnet, das von einer Radträgereinheit 4 um seine Rotationsachse drehbar aufgenommen ist. Die Radträgereinheit 4 ist mehrteilig ausgebildet und weist eine erste Radträgereinrichtung 5 und eine zweite Radträgereinrichtung 6 auf, wobei das Rad von der ersten Radträgereinrichtung 5 drehbar aufgenommen ist. Die erste Radträgereinrichtung 5 und die zweite Radträgereinrichtung 6 sind über eine zylinderartige Gelenkverbindung 7, nachfolgend vereinfacht als Zylindergelenk 7 bezeichnet, gelenkig miteinander verbunden. Genauer gesagt, sind die beiden Radträgereinrichtungen 5, 6 um eine Drehachse des Zylindergelenks 7 relativ zueinander drehbar. 1 shows a schematic representation of a wheel suspension 1 according to an embodiment of the invention in a perspective view. On the wheel suspension 1 there is a wheel 2 of a vehicle 3 (see 5 ) arranged, which is rotatably received by a wheel carrier unit 4 about its axis of rotation. The wheel carrier unit 4 is designed in several parts and has a first wheel carrier device 5 and a second wheel carrier device 6, the wheel being rotatably received by the first wheel carrier device 5. The first wheel carrier device 5 and the second wheel carrier device 6 are connected to one another in an articulated manner via a cylinder-like joint connection 7, hereinafter referred to simply as a cylinder joint 7. More precisely, the two wheel carrier devices 5, 6 can be rotated relative to one another about an axis of rotation of the cylinder joint 7.

An der zweiten Radträgereinrichtung 6 sind ferner ein Lenkaktuator 8, eine Mehrlenkereinheit 9 und ein Sperrmechanismus 10 angeordnet. Die Mehrlenkereinheit 9 weist einen ersten Querlenker 11 und einen zweiten Querlenker 12 auf, die jeweils über eine Gelenkverbindung 13 relativ beweglich zueinander mit der zweiten Radträgereinrichtung 6 verbunden sind. Die Querlenker 11, 12 sind an einem, der Radträgereinheit 4 abgewandten axialen Ende mit einer Karosserie des Fahrzeugs 3 verbindbar. Der Sperrmechanismus 10 ist ebenfalls an der zweiten Radträgereinrichtung 6 angeordnet und dazu eingerichtet, entweder die Drehbewegung des Zylindergelenks 7 zu blockieren oder die Relativbewegung der beiden Querlenker 11, 12 zu blockieren, was nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Darüber hinaus ist die zweite Radträgereinrichtung 6 mit einem Federbein 14 gekoppelt und ermöglicht somit eine Einfederbewegung des Rads 2.A steering actuator 8, a multi-link unit 9 and a locking mechanism 10 are also arranged on the second wheel carrier device 6. The multi-link unit 9 has a first wishbone 11 and a second wishbone 12, each of which is connected to the second wheel carrier device 6 in a relatively movable manner to one another via an articulated connection 13. The wishbones 11, 12 can be connected to a body of the vehicle 3 at an axial end facing away from the wheel carrier unit 4. The locking mechanism 10 is also arranged on the second wheel carrier device 6 and is designed to either block the rotational movement of the cylinder joint 7 or to block the relative movement of the two wishbones 11, 12, which will be described in more detail below. In addition, the second wheel carrier device 6 is coupled to a spring strut 14 and thus enables a compression movement of the wheel 2.

Die gelenkige Verbindung zwischen der ersten Radträgereinrichtung 5 und der zweiten Radträgereinrichtung 6 bildet eine konstante Lenkachse 15, die einer Drehachse des Zylindergelenks 7 entspricht. Der erste Querlenker 11 und der zweite Querlenker 12 bilden in einem freien Zustand, also in einem Zustand, in dem die Relativbewegung nicht blockiert ist, eine virtuelle Lenkachse (nicht dargestellt). Eine Lenkbewegung sowie ein Halten der Nullposition des Rads 1 wird durch den Lenkaktuator 8 erreicht.The articulated connection between the first wheel carrier device 5 and the second wheel carrier device 6 forms a constant steering axis 15, which corresponds to an axis of rotation of the cylinder joint 7. The first wishbone 11 and the second wishbone 12 form a virtual steering axis (not shown) in a free state, that is to say in a state in which the relative movement is not blocked. A steering movement and holding the zero position of the wheel 1 is achieved by the steering actuator 8.

Für hohe Lenkwinkel, insbesondere bis etwa ±90°, z.B. für ein platzsparendes Wendemanöver des Fahrzeugs 3, sperrt der Sperrmechanismus 10 die Relativbewegung der Querlenker 11, 12 und ermöglicht somit eine Lenkung des Rads 2 um die konstante Lenkachse 15, was einem ersten Betriebsmodus der Radaufhängung 1 entspricht und mit Bezug auf die 2a und 2b näher beschrieben wird. Für kleine Lenkwinkel, insbesondere bis etwa ±10°, z.B. für ein Fahren des Fahrzeugs 3 bei höheren Geschwindigkeiten, sperrt der Sperrmechanismus 10 die Rotationsbewegung des Zylindergelenks 7 und ermöglicht somit eine Lenkung des Rads 2 um die virtuelle Lenkachse der Mehrlenkereinheit 9, was einem zweiten Betriebsmodus der Radaufhängung 1 entspricht und mit Bezug auf die 3a und 3b näher beschrieben wird. Die beiden Betriebsmodi schließen sich zueinander aus, das heißt, dass zu keinem Zeitpunkt beide Betriebsmodi aktiv sein können.For high steering angles, in particular up to approximately ±90°, for example for a space-saving turning maneuver of the vehicle 3, the locking mechanism 10 blocks the relative movement of the wishbones 11, 12 and thus enables the wheel 2 to be steered about the constant steering axis 15, which is a first operating mode Wheel suspension 1 corresponds and with reference to the 2a and 2 B is described in more detail. For small steering angles, in particular up to approximately ±10°, for example for driving the vehicle 3 at higher speeds, the locking mechanism 10 blocks the rotational movement of the cylinder joint 7 and thus enables the wheel 2 to be steered about the virtual steering axis of the multi-link unit 9, which is a second Operating mode of the wheel suspension 1 corresponds and with reference to 3a and 3b is described in more detail. The two operating modes are mutually exclusive, which means that both operating modes cannot be active at any time.

Wie vorstehend bereits erwähnt, zeigen die 2a und 2b schematische Darstellungen der Radaufhängung 1 in dem ersten Betriebsmodus, wobei 2a die Radaufhängung 1 in einer perspektivischen Ansicht zeigt und 2b die Radaufhängung 1 in einer Ansicht von unten zeigt. In dem ersten Betriebsmodus befindet sich der Sperrmechanismus 10 in einer ersten axialen Endposition, in der eine erste stirnseitige, planar ausgeführte Kontaktfläche 16 eines Bolzens 17 des Sperrmechanismus 10 mit Endflächen 18 der Querlenker 11, 12 formschlüssig ist Kontakt ist und somit eine Bewegung der beiden Querlenker 11, 12 relativ zueinander und/oder um ihrer Gelenkverbindung 13 blockiert.As already mentioned above, the show 2a and 2 B schematic representations of the wheel suspension 1 in the first operating mode, where 2a shows the wheel suspension 1 in a perspective view and 2 B the wheel suspension 1 shows a view from below. In the first operating mode, the locking mechanism 10 is in a first axial end position, in which a first frontal, planar contact surface 16 of a bolt 17 of the locking mechanism 10 is in positive contact with end surfaces 18 of the wishbones 11, 12 and thus a movement of the two wishbones 11, 12 blocked relative to each other and / or around their joint connection 13.

In diesem ersten Betriebszustand ist die Drehbewegung des Zylindergelenks 7 freigegeben, und eine Lenkbewegung des Rads 2 erfolgt um die konstante Lenkachse 15 (siehe 2a). Somit ist die Verbindung zwischen der zweiten Radträgereinrichtung 6 und der Karosserie des Fahrzeugs 3 über die beiden Querlenker 11, 12 fest und die Lenkbewegung des Rads 2 erfolgt über die Relativbewegung zwischen der ersten Radträgereinrichtung 5 und der zweiten Radträgereinrichtung 6. Mit der konstanten Lenkachse 15 lassen sich hohe Lenkwinkel erreichen und somit bspw. Wendemanöver, wie das Wenden auf der Stelle oder das Wenden um die Vorderachse, platzsparend durchführen.In this first operating state, the rotational movement of the cylinder joint 7 is released, and a steering movement of the wheel 2 takes place about the constant steering axis 15 (see 2a) . Thus, the connection between the second wheel carrier device 6 and the body of the vehicle 3 via the two wishbones 11, 12 is fixed and the steering movement of the wheel 2 takes place via the relative movement between the first wheel carrier device 5 and the second wheel carrier device 6. Leave with the constant steering axis 15 High steering angles can be achieved and thus, for example, turning maneuvers such as turning on the spot or turning around the front axle can be carried out in a space-saving manner.

3a und 3b zeigen schematische Darstellung der Radaufhängung 1 in dem zweiten Betriebsmodus, wobei 3a die Radaufhängung 1 in einer perspektivischen Ansicht zeigt und 3b die Radaufhängung 1 in einer Ansicht von unten zeigt. In dem zweiten Betriebsmodus befindet sich der Sperrmechanismus 10 in einer zweiten axialen Endposition, in der eine zweite stirnseitige, planar ausgeführt Kontaktfläche 19 des Bolzens 17 des Sperrmechanismus 10 mit einer abgeflachten Kontaktfläche 20 eines Zapfens 21 des Zylindergelenks 7 formschlüssig in Kontakt ist und somit eine Dreh- bzw. Rotationsbewegung des Zylindergelenks 7 blockiert. In diesem zweiten Betriebszustand ist die Relativbewegung der beiden Querlenker 11, 12 zueinander und gegenüber der zweiten Radträgereinrichtung 2 freigegeben und eine Lenkbewegung des Rads 2 erfolgt um die virtuelle Lenkachse 12, die durch die beweglichen Querlenker 11, 12 gebildet wird. Das bedeutet, dass die erste Radträgereinrichtung 5 und die zweite Radträgereinrichtung 6 fest miteinander verbunden sind und somit wie eine einzige, ungeteilte Radträgereinheit wirken und die Lenkbewegung des Rads 2 erfolgt nach dem Mehrlenkerprinzip, die es ermöglicht die Fahrkinematik, also die fahrdynamischen Eigenschaften der Radaufhängung 1 anzupassen und somit ein hohes Maß an Fahrsicherheit und Fahrkomfort zu erreichen. 3a and 3b show a schematic representation of the wheel suspension 1 in the second Operating mode, where 3a shows the wheel suspension 1 in a perspective view and 3b the wheel suspension 1 shows a view from below. In the second operating mode, the locking mechanism 10 is in a second axial end position, in which a second frontal, planar contact surface 19 of the bolt 17 of the locking mechanism 10 is in positive contact with a flattened contact surface 20 of a pin 21 of the cylinder joint 7 and thus a rotation - or rotational movement of the cylinder joint 7 is blocked. In this second operating state, the relative movement of the two wishbones 11, 12 to one another and to the second wheel carrier device 2 is released and a steering movement of the wheel 2 takes place about the virtual steering axis 12, which is formed by the movable wishbones 11, 12. This means that the first wheel carrier device 5 and the second wheel carrier device 6 are firmly connected to one another and thus act like a single, undivided wheel carrier unit and the steering movement of the wheel 2 takes place according to the multi-link principle, which enables the driving kinematics, i.e. the driving dynamic properties of the wheel suspension 1 to adapt and thus achieve a high level of driving safety and driving comfort.

4 zeigt den Sperrmechanismus 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Der Sperrmechanismus 10 weist, wie bereit vorstehend erwähnt, einen Bolzen 17 mit der ersten stirnseitig ausgebildeten Kontaktfläche 16 und der zweiten stirnseitig ausgebildeten Kontaktfläche 19 auf, die über einen zylinderartigen Hauptkörper 22 verbunden sind. In der hier gezeigten Ausführungsform weisen sowohl die erste Kontaktfläche 16 als auch die zweiten Kontaktfläche 19 einen größeren Durchmesser auf als der Hauptkörper 22, wobei der Durchmesser der ersten Kontaktfläche 16 ferner größer ist als der Durchmesser der zweiten Kontaktfläche 19. 4 shows the locking mechanism 10 according to an exemplary embodiment of the invention. The locking mechanism 10 has, as already mentioned above, a bolt 17 with the first front-side contact surface 16 and the second front-side contact surface 19, which are connected via a cylinder-like main body 22. In the embodiment shown here, both the first contact surface 16 and the second contact surface 19 have a larger diameter than the main body 22, the diameter of the first contact surface 16 also being larger than the diameter of the second contact surface 19.

Der zylinderartige Hauptkörper 22 besitzt eine Zahnstangengeometrie, die mit einem Ritzel 23 im Verzahnungseingriff ist. Das Ritzel 23 ist mit einem Aktor 24 drehmomentübertragend gekoppelt, wobei der Aktor 24 fest an der zweiten Radträgereinrichtung 6 angebracht ist. Der Aktor 24 treibt das Ritzel 23 rotativ an, wodurch der Bolzen 17 des Sperrmechanismus 10 in Abhängigkeit der Drehrichtung des Aktors 24 bzw. des Ritzels 23 entlang seiner Längsachse 25 entweder in die eine Richtung oder in die andere Richtung zu verschieben. Der Sperrmechanismus 10 weist vorzugsweise in jeder der beiden axialen Endpositionen einen Arretiermechanismus (nicht dargestellt) auf, der den Bolzen 17 in der jeweiligen Position hält, ohne dass der Aktor 24 permanent ein Drehmoment aufbringen muss, um die Bolzen 17 in der entsprechenden Position zu halten.The cylindrical main body 22 has a rack geometry which is in tooth engagement with a pinion 23. The pinion 23 is coupled to transmit torque with an actuator 24, the actuator 24 being firmly attached to the second wheel carrier device 6. The actuator 24 drives the pinion 23 rotationally, whereby the bolt 17 of the locking mechanism 10 is displaced either in one direction or in the other direction along its longitudinal axis 25 depending on the direction of rotation of the actuator 24 or the pinion 23. The locking mechanism 10 preferably has a locking mechanism (not shown) in each of the two axial end positions, which holds the bolt 17 in the respective position without the actuator 24 having to permanently apply a torque in order to hold the bolts 17 in the corresponding position .

Mit anderen Worten kann man sagen, dass zum Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi der Radaufhängung 1 die Relativbewegung der beiden Querlenker 11, 12 zueinander bzw. die Verdrehung um das Zylindergelenk 7 blockiert werden, indem der Sperrmechanismus 10 entweder die zylindergelenkseitige oder die querlenkerseitige Bewegung sperrt.In other words, one can say that in order to switch between the two operating modes of the wheel suspension 1, the relative movement of the two wishbones 11, 12 to one another or the rotation about the cylinder joint 7 are blocked by the locking mechanism 10 blocking either the cylinder joint-side or the wishbone-side movement.

5a und 5b zeigen schematische Darstellungen des Fahrzeugs 3, jeweils in einer Unteransicht, wobei 5a allgemein eine beispielhafte Topologie des Fahrzeugs 3 zeigt und 5b das Fahrzeug 3 in einem Zustand zum Durchführend des Manövers „Wenden um die Vorderachse“ zeigt. 5a and 5b show schematic representations of the vehicle 3, each in a bottom view, where 5a generally shows an exemplary topology of the vehicle 3 and 5b the vehicle 3 shows in a state for carrying out the maneuver “turning around the front axle”.

Das Fahrzeug 3 weist eine Vorderachse 26 und eine Hinterachse 27 auf. Die Vorderachse 26 weist einen radindividuellen Vorderachsantrieb 28, der für jedes anzutreibende Rad 2 jeweils einen Antriebsmotor 29 besitzt, und eine konventionelle Zahnstangenlenkung 30 auf, bei der die beiden Vorderräder 2 über eine lenkbare Zahnstange 31 miteinander verbunden sind. Die Hinterachse 27 weist zwei Räder 2 auf, die jeweils über die Radaufhängung 1 mit der Karosserie 32 des Fahrzeugs 3 gekoppelt sind, und keinen Antrieb aufweisen.The vehicle 3 has a front axle 26 and a rear axle 27. The front axle 26 has a wheel-specific front axle drive 28, which has a drive motor 29 for each wheel 2 to be driven, and a conventional rack and pinion steering 30, in which the two front wheels 2 are connected to one another via a steerable rack 31. The rear axle 27 has two wheels 2, each of which is coupled to the body 32 of the vehicle 3 via the wheel suspension 1 and has no drive.

Durch den radindividuellen Antrieb der Räder 2 an der Vorderachse 26 kann ein erforderliches Differenzmoment an den Antrieben eingestellt werden, indem auf die beiden Vorderräder 2 einander entgegengesetzt wirkenden Momente M1, M2 aufgebracht werden. Das bedeutet, wie in 5b beispielhaft gezeigt, dass auf ein erstes Vorderrad 2 das Moment M1 in einer ersten Richtung, hier die Vorwärtsrichtung, aufgebracht wird, und dass auf das zweite Vorderrad 2 das Moment M2 in einer zweiten Richtung, hier die Rückwärtsrichtung, aufgebracht wird. Die Räder 2 an der Hinterachse 27 werden in dem ersten Betriebsmodus der Radaufhängungen 1 jeweils um die konstante Lenkachse 15 derart gelenkt, dass durch das Differenzmoment an der Vorderachse, das Fahrzeug um einen Mittelpunkt MP der Vorderachse 26 gewendet wird. Somit ist die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs 3 erhöht und eignet sich somit insbesondere in urbanen Umgebungen. Mit dem zweiten Betriebsmodus an der Hinterachse 27 eignet sich das Fahrzeug 3 darüber hinaus auch für den Einsatz bei hohen Geschwindigkeiten und konventionellen Fahrmanövern, wie bspw. Kurvenfahrt, Spurwechsel, Ausweichen etc.Due to the wheel-specific drive of the wheels 2 on the front axle 26, a required differential torque on the drives can be set by applying moments M1, M2 that act in opposite directions to the two front wheels 2. That means, as in 5b shown by way of example that the moment M1 is applied to a first front wheel 2 in a first direction, here the forward direction, and that the moment M2 is applied to the second front wheel 2 in a second direction, here the backward direction. In the first operating mode of the wheel suspensions 1, the wheels 2 on the rear axle 27 are each steered about the constant steering axis 15 in such a way that the vehicle is turned about a center MP of the front axle 26 by the differential torque on the front axle. The maneuverability of the vehicle 3 is therefore increased and is therefore particularly suitable in urban environments. With the second operating mode on the rear axle 27, the vehicle 3 is also suitable for use at high speeds and conventional driving maneuvers, such as cornering, changing lanes, swerving, etc.

Mit anderen Worten kann man sagen, dass die Hinterachse 27 durch eine Mehrlenker-Radaufhängung mit einem geteilten Radträger 4 gebildet wird. Der geteilte Radträger 4 ermöglicht es, insbesondere bei einer McPherson-Achse, die Lenkachse weiter in Richtung zur Radmittelebene und somit zum Radaufstandspunkt hin zu versetzen. Das erlaubt es, den Verlauf von kinematischen Fahrgrößen, wie bspw. ein Lenkrollradius, einen Störkrafthebelarm etc., positiv zu beeinflussen. Die Mehrlenkereinheit 9 weist durch die virtuelle, und insbesondere variable, Lenkachse eine gute einstellbare Kinematik auf, und bietet somit ein hohes Maß an Fahrsicherheit und Fahrkomfort. Jedoch weist die Mehrlenkereinheit 9 bei hohen Lenkwinkel Nachteile auf, wodurch sich ein ungünstiges Verhalten des Rades bei höheren Lenkwinkeln, bspw. extreme Nachlauf- und Lenkrollradiusänderungen über den Lenkwinkel, ergeben können. Um hohe Lenkwinkel erreichen zu können, hat sich eine konstante Lenkachse als vorteilhaft gezeigt. Die erfindungsgemäße Radaufhängung 1 ermöglicht durch die unterschiedlichen Betriebsmodi eine Trennung dieser beiden Anforderungen - zum einen hohe Lenkwinkel und zum anderen gute fahrdynamische Eigenschaften, und ermöglicht es einen Fahrzeug 3 somit, beide Anforderungen erfüllen zu können.In other words, one can say that the rear axle 27 is formed by a multi-link wheel suspension with a split wheel carrier 4. The divided wheel carrier 4 makes it possible, particularly with a McPherson axle, to move the steering axis further towards the center plane of the wheel and thus towards the wheel contact point. The allows the course of kinematic driving variables, such as a steering roll radius, a disruptive force lever arm, etc., to be positively influenced. The multi-link unit 9 has good adjustable kinematics due to the virtual, and in particular variable, steering axis, and thus offers a high level of driving safety and driving comfort. However, the multi-link unit 9 has disadvantages at high steering angles, which can result in unfavorable behavior of the wheel at higher steering angles, for example extreme caster and steering roll radius changes over the steering angle. In order to achieve high steering angles, a constant steering axis has proven to be advantageous. The wheel suspension 1 according to the invention enables a separation of these two requirements due to the different operating modes - on the one hand, high steering angles and, on the other hand, good driving dynamics properties, and thus enables a vehicle 3 to be able to meet both requirements.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Radaufhängungsuspension
22
Radwheel
33
Fahrzeugvehicle
44
RadträgereinheitWheel carrier unit
55
erste Radträgereinrichtungfirst wheel carrier device
66
zweite Radträgereinrichtungsecond wheel carrier device
77
ZylindergelenkCylinder joint
88th
LenkaktuatorSteering actuator
99
MehrlenkereinheitMulti-link unit
1010
SperrmechanismusLocking mechanism
1111
erster Querlenkerfirst wishbone
1212
zweiter Querlenkersecond wishbone
1313
GelenkverbindungArticulated connection
1414
Federbeinstrut
1515
konstante Lenkachseconstant steering axis
1616
erste Kontaktflächefirst contact surface
1717
Bolzenbolt
1818
Endflächeend face
1919
zweite Kontaktflächesecond contact surface
2020
abgeflachte Kontaktflächeflattened contact surface
2121
ZapfenCones
2222
zylinderartiger Hauptkörpercylindrical main body
2323
Ritzelpinion
2424
AktorActor
2525
LängsachseLongitudinal axis
2626
VorderachseFront axle
2727
Hinterachserear axle
2828
VorderachsantriebFront axle drive
2929
Antriebsmotordrive motor
3030
ZahnstangenlenkungRack and pinion steering
3131
ZahnstangeRack
3232
Karosserie body
M1,M2M1,M2
Momentmoment
MPMP
MittelpunktFocus

Claims (10)

Radaufhängung (1) für ein Rad (2) eines Fahrzeugs (3), aufweisend: eine Radträgereinheit (4), die dazu eingerichtet ist, das Rad (2) des Fahrzeugs (3) drehbar aufzunehmen, eine Mehrlenkereinheit (9), die dazu eingerichtet ist, eine virtuelle Lenkachse auszubilden, um die das Rad (2) des Fahrzeugs (3) lenkbar ist, einen Lenkaktuator (8), der dazu eingerichtet ist, eine Lenkbewegung auf das Rad (2) zu übertragen, und einen Sperrmechanismus (10), der dazu eingerichtet ist, zwischen einem ersten Betriebsmodus der Radaufhängung (1) und einem zweiten Betriebsmodus der Radaufhängung (1) umzuschalten, wobei die Radträgereinheit (4) eine erste Radträgereinrichtung (5) und eine zweite Radträgereinrichtung (6) aufweist, die über zumindest ein Zylindergelenk (7) um eine Drehachse (15) relativ zueinander verdrehbar verbunden sind, wobei die Mehrlenkereinheit (9) einen ersten Querlenker (11) und einen zweiten Querlenker (12) aufweist, die jeweils gelenkig mit der Radträgereinheit (4) gekoppelt sind, und wobei der Sperrmechanismus (10) dazu eingerichtet ist, in dem ersten Betriebsmodus eine Bewegung des ersten Querlenkers (11) und des zweiten Querlenkers (12) zu blockieren und dazu eingerichtet ist, in dem zweiten Betriebsmodus eine Rotationsbewegung des Zylindergelenks (7) zu blockieren.Wheel suspension (1) for a wheel (2) of a vehicle (3), comprising: a wheel carrier unit (4) which is designed to rotatably accommodate the wheel (2) of the vehicle (3), a multi-link unit (9) which is set up to form a virtual steering axis around which the wheel (2) of the vehicle (3) can be steered, a steering actuator (8), which is designed to transmit a steering movement to the wheel (2), and a locking mechanism (10) which is designed to switch between a first operating mode of the wheel suspension (1) and a second operating mode of the wheel suspension (1), wherein the wheel carrier unit (4) has a first wheel carrier device (5) and a second wheel carrier device (6), which are rotatably connected to one another about an axis of rotation (15) via at least one cylinder joint (7), wherein the multi-link unit (9) has a first wishbone (11) and a second wishbone (12), each of which is articulated to the wheel carrier unit (4), and wherein the locking mechanism (10) is set up to block a movement of the first wishbone (11) and the second wishbone (12) in the first operating mode and is set up to block a rotational movement of the cylinder joint (7) in the second operating mode. Radaufhängung (1) nach Anspruch 1, wobei der Sperrmechanismus (10) einen Bolzen (17) mit einem zylinderartigen Hauptkörper (22), und einen Aktor (24) aufweist, wobei der Bolzen (17) entlang einer Längsachse (25) des zylinderartigen Hauptkörpers (22) verschiebbar angeordnet ist, und an einem ersten axialen Ende eine erste stirnseitig ausgebildete Kontaktfläche (16) aufweist, an einem zweiten axialen Ende eine zweite stirnseitig ausgebildete Kontaktfläche (19) aufweist, und der zylinderartige Hauptkörper (22) eine Zahnstangegeometrie aufweist, und wobei der Aktor (24) ein Ritzel (23) aufweist, das dazu eingerichtet ist, mit der Zahnstangengeometrie des Bolzens (17) in Eingriff zu sein, um den Bolzen (17) entlang der Längsachse (25) des zylinderartigen Hauptkörpers (22) zu verschieben.Wheel suspension (1). Claim 1 , wherein the locking mechanism (10) has a bolt (17) with a cylindrical main body (22), and an actuator (24), the bolt (17) being displaceably arranged along a longitudinal axis (25) of the cylindrical main body (22), and has a first front-side contact surface (16) at a first axial end, a second front-side contact surface (19) at a second axial end, and the cylindrical main body (22) has a rack geometry, and wherein the actuator (24). Has pinion (23). is designed to engage with the rack geometry of the bolt (17) in order to move the bolt (17) along the longitudinal axis (25) of the cylindrical main body (22). Radaufhängung (1) nach Anspruch 2, wobei der erste Querlenker (11) und der zweite Querlenker (12) jeweils an einem axialen Ende Endflächen (18) aufweisen, die dazu eingerichtet sind, mit der ersten stirnseitig ausgebildeten Kontaktfläche (16) des Bolzens (17) ein Wirkflächenpaar auszubilden, derart, dass durch einen Formschluss die Bewegung der beiden Querlenker (11, 12) blockiert ist.Wheel suspension (1). Claim 2 , wherein the first wishbone (11) and the second wishbone (12) each have end surfaces (18) at one axial end, which are designed to form a pair of active surfaces with the first front-side contact surface (16) of the bolt (17), such that the movement of the two wishbones (11, 12) is blocked by a positive fit. Radaufhängung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Zapfen (21) des Zylindergelenks (7) eine abgeflachte Kontaktfläche (20) aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit der zweiten stirnseitig ausgebildeten Kontaktfläche (19) des Bolzens (17) ein Wirkflächenpaar auszubilden, derart, dass durch einen Formschluss die Rotationsbewegung des Zylindergelenks (7) blockiert ist.Wheel suspension (1). Claim 2 or 3 , wherein a pin (21) of the cylinder joint (7) has a flattened contact surface (20), which is designed to form a pair of active surfaces with the second front-side contact surface (19) of the bolt (17), such that the Rotational movement of the cylinder joint (7) is blocked. Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Aktor (24) des Sperrmechanismus (10) fest mit der Radträgereinheit (4) verbunden ist.Wheel suspension (1) according to one of the Claims 2 until 4 , wherein the actuator (24) of the locking mechanism (10) is firmly connected to the wheel carrier unit (4). Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Radträgereinrichtung (6) mit einem Federbein (14) gekoppelt ist.Wheel suspension (1) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the second wheel carrier device (6) is coupled to a spring strut (14). Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Sperrmechanismus (10) dazu eingerichtet ist, im Stillstand des Fahrzeugs (3) zwischen den Betriebsmodi umzuschalten.Wheel suspension (1) according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the locking mechanism (10) is designed to switch between the operating modes when the vehicle (3) is at a standstill. Verwendung einer Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als ein Hinterachsmodul eines Fahrzeugs (3).Use of a wheel suspension (1) according to one of the Claims 1 until 7 as a rear axle module of a vehicle (3). Fahrzeug (3), aufweisend: eine Vorderachse (26) mit einem radindividuellen Vorderachsantrieb (28) und einer Zahnstangenlenkung (30), und eine Hinterachse (27) mit zumindest zwei Radaufhängungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Vehicle (3), comprising: a front axle (26) with a wheel-specific front axle drive (28) and a rack and pinion steering (30), and a rear axle (27) with at least two wheel suspensions (1) according to one of Claims 1 until 7 . Fahrzeug (3) nach Anspruch 9, wobei der radindividuelle Vorderachsantrieb (30) Antriebsmotoren (29) umfasst, die dazu eingerichtet sind, mit einer Karosserie (32) des Fahrzeugs (3) fest verbunden zu sein.vehicle (3). Claim 9 , wherein the wheel-specific front axle drive (30) comprises drive motors (29) which are designed to be firmly connected to a body (32) of the vehicle (3).
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