-
Die Erfindung betrifft eine lenkbare Einzelradaufhängung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin hat die vorliegende Erfindung ein Nutzkraftfahrzeug gemäß dem Anspruch 16 zum Gegenstand.
-
Aus der
DE 10 2015 211 529 A1 ist eine lenkbare Einzelradaufhängung der eingangs genannten Art bekannt. Bei der Einzelradaufhängung gemäß der
DE 10 2015 211 529 A1 wird zur Lagerung der Querlenker am Achsschenkelbolzen jeweils ein Gelenk mit drei Freiheitsgraden, wie beispielsweise ein Kugelgelenk oder ein Molekulargelenk verwendet. Bedingt durch die drei Freiheitsgrade eines Kugelgelenks oder eines Molekulargelenks, kann jedoch eine Verdrehung des Achsschenkelbolzens um dessen eigene Rotationsachse nicht ausgeschlossen werden. Um eine unkontrollierte Verdrehung des Achsschenkelbolzens zu verhindern, weist die Einzelradaufhängung eine Koppelstange oder Strebe auf, welche den Achsschenkelbolzen gegen eine unkontrollierte Verdrehung um dessen Längsachse sichert. Die Koppelstange oder Strebe ist aus einem starren Grundwerkstoff hergestellt, welche sich vom Federträger bis hin zum Fahrzeugaufbau erstreckt. Nachteilig an dieser Konstellation ist, dass der Federweg durch die maximal zulässigen Kippwinkel der Gelenke begrenzt wird. Im Fall eines als Molekulargelenk ausgeführten Gelenks entsteht eine üblicherweise unerwünschte Nebenfederrate. Dies ist insbesondere beim oberen Querlenker einschränkend, da dieser bauraumbedingt relativ kurz ist und hier daher bereits geringe Federwege hohe Kippwinkel bzw. Kippmomente hervorrufen.
-
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere eine Einschränkung des Federweges durch die Kippwinkel sowie unerwünschte Nebenfederraten zu vermeiden bzw. zu reduzieren.
-
Diese Aufgabe wird durch eine lenkbare Einzelradaufhängung ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf jeweils folgenden abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Nutzkraftfahrzeug, bei welchem zumindest eine erfindungsgemäße lenkbare Einzelradaufhängung zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 16.
-
Gemäß der Erfindung wird eine lenkbare Einzelradaufhängung für ein Nutzkraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Einzelradaufhängung eine Lenkeinheit mit einem um eine Längsachse zumindest eines Achsschenkelbolzens drehbar angeordneten Achsschenkel aufweist, wobei die Einzelradaufhängung weiter einen oberen Querlenker und einen unteren Querlenker aufweist, die sich jeweils im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstrecken, wobei der obere Querlenker mit einer oberen Gelenkanordnung am oberen Ende und der untere Querlenker mit einer unteren Gelenkanordnung am unteren Ende der Lenkeinheit gelagert ist, sodass die Lenkeinheit den oberen und unteren Querlenker miteinander verbindet, wobei der obere Querlenker und der untere Querlenker jeweils in mindestens einer fahrzeugaufbauseitigen Lagerstelle an dem Fahrzeugaufbau um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse schwenkbar angelenkt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eine der lenkeinheitseitigen Gelenkanordnungen der Querlenker genau einen Drehfreiheitsgrad um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse aufweist, wobei der jeweilige Querlenker, der durch die genau einen Drehfreiheitsgrad aufweisende Gelenkanordnung am Achsschenkelbolzen gelagert ist, zusätzlich eine Torsionsnachgiebigkeit um seine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse aufweist.
-
Durch das Ersetzen zumindest einer Gelenkanordnung mit drei Drehfreiheitsgraden durch eine Gelenkanordnung mit genau einem Drehfreiheitsgrad an einem der beiden Querlenker, wird der Federweg für diesen Querlenker nicht mehr durch den Kippwinkel eingeschränkt und die gemäß dem eingangs zitierten Stand der Technik notwendige Koppelstange, die erforderlich ist, um den Achsschenkelbolzen vor einer Verdrehung um die eigene Achse zu schützen, entfällt. Dabei macht man sich zunutze, dass Gelenkanordnungen mit nur einem Drehfreiheitsgrad bauartbedingt hier keine Begrenzung aufweisen. Damit weiterhin ein definierter Längspol, auch als Nickpol bezeichnet, für einen Bremsnickausgleich, auch unter dem Begriff Anti-Dive bekannt, beim Bremsen des Nutzfahrzeugs durch eine Anwinkelung der beiden fahrzeugaufbauseitigen im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Achsen der Querlenker ermöglicht wird, ist es des Weiteren vorgesehen, dass der modifizierte Querlenker, d.h. der Querlenker mit seiner lenkeinheitseitigen Gelenkanordnung, welche genau einen Drehfreiheitsgrad aufweist, einen weiteren Freiheitsgrad zur Verdrehung aufweist. Dieser weitere Freiheitsgrad ist die zusätzliche Torsionsnachgiebigkeit des zumindest einen Querlenkers. Der Begriff Torsionsnachgiebigkeit bezeichnet die Eigenschaft des zumindest einen Querlenkers, eine Verdrehung im Wesentlichen senkrecht zur fahrzeugaufbauseitigen bzw. zur lenkeinheitseitigen Drehachse, insbesondere um die Querachse des zumindest einen Querlenkers, auszuführen.
-
Insbesondere sollte die Verdrehung um eine im Wesentlichen senkrecht zur fahrzeugaufbauseitigen Drehachse und in der Lenkerebene liegende Achse, d.h. im Wesentlichen der Fahrzeugquerachse entsprechend, erfolgen. Insbesondere sind die Drehachsen von Gelenken oder Lagern in den fahrzeugaufbauseitigen Lagerstellen des oberen Querlenkers und des unteren Querlenkers, in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, zueinander geneigt angeordnet, was sich vorteilhaft auf das Nick- bzw. Eintauchverhalten beim Bremsen auswirkt.
-
Insbesondere handelt es sich bei der Einzelradaufhängung um eine Doppelquerlenkeraufhängung für das Nutzkraftfahrzeug. Die Länge des oberen Querlenkers, der Abstand zwischen fahrzeugaufbauseitigen und radseitigen Lagerstellen ist beim Nutzkraftfahrzeug - ohne meist notwendige Änderungen am Fahrzeugaufbau - unter anderem dadurch beschränkt, dass die radseitige obere Gelenkanordnung nicht oberhalb des Reifens platziert werden kann und rahmenseitig der Fahrzeugaufbau eine gewisse Breite erfordert. Im Fall eines Lastkraftwagens als Nutzfahrzeug die Leiterrahmenbreite oder bei einem Bus der vorgesehene Mittelgang. Diese eingeschränkte Breite respektive Länge des Querlenkers führt erst zu den hohen Winkeln an der radseitigen oberen Gelenkanordnung beim Ein- und Ausfedern, die mit Kugelgelenken oder Gummilagern nicht immer abgedeckt werden können. Dieser Einschränkung wird durch die erfindungsgemäße lenkbare Einzelradaufhängung begegnet.
-
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Aufteilung in Achsschenkelträger und Achsschenkel es ermöglicht, die Lenkachse näher an den Radaufstandspunkt zu bringen, indem man den Lenkbolzen „in die Felge“ legt. Ein geringerer Abstand hat einige Vorteile, u.a. eine geringere Belastung auf das Lenkgestänge beim Bremsen.
-
Gemäß einer Weiterbildung können beide lenkeinheitseitigen Gelenkanordnungen der beiden Querlenker genau einen Drehfreiheitsgrad um jeweils eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse aufweisen, wobei beide Querlenker eine Torsionsnachgiebigkeit um ihre im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse aufweisen, wobei zwischen einem oberen Gelenkanbindungspunkt des oberen Querlenkers und einem unteren Gelenkanbindungspunkt des unteren Querlenkers der Lenkeinheit ein zusätzlicher Rotationsfreiheitsgrad um die Längsachse des Achsschenkelbolzens vorgesehen ist.
-
Gemäß der Ausführung, wonach nur einer der beiden Querlenker modifiziert ist, der obere Querlenker oder der untere Querlenker, kann die andere Gelenkanordnung des anderen Querlenkers, d.h. des unmodifizierten Querlenkers, drei Drehfreiheitsgrade aufweisen.
-
Dabei kann die drei Drehfreiheitsgrade aufweisende andere Gelenkanordnung des anderen, d.h. unmodifizierten, Querlenkers als ein Kugelgelenk ausgeführt sein.
-
Bevorzugt kann die genau einen Drehfreiheitsgrad aufweisende Gelenkanordnung als ein Wälzlager oder als ein Gleitlager ausgebildet sein.
-
Gemäß der Ausführung, wonach nur einen der beiden Querlenker modifiziert ist, entweder der obere Querlenker oder der untere Querlenker, können der Achsschenkel und der Achsschenkelbolzen der Lenkeinheit einteilig ausgeführt sein.
-
Hingegen ist bei der Ausführung, wonach beide Gelenkanordnungen der beiden Querlenker genau einen Drehfreiheitsgrad um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse aufweisen, zumindest der Achsschenkelbolzen der Lenkeinheit zweiteilig ausgeführt. Die zweiteilige Ausführung zumindest des Achsschenkelbolzens ermöglicht es, den zusätzlichen Rotationsfreiheitsgrad zwischen dem oberen Gelenkanbindungspunkt des oberen Querlenkers und dem unteren Gelenkanbindungspunkt des unteren Querlenkers konstruktiv umzusetzen. Zusätzlich kann auch der Achsschenkel zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein. Hierbei kann die Radnabe mittels zweier Tragarmen an dem jeweiligen Teil des Achsschenkels befestigt sein.
-
Alternativ kann der Achsschenkelbolzen einteilig ausgeführt sein, wobei der einteilige Achsschenkelbolzen aufgrund einer Elastizität im Achsschenkelbolzen eine Torsionsnachgiebigkeit aufweist. Diese Weiterbildung kann alternativ bei der Ausführung, wonach beide Gelenkanordnungen der beiden Querlenker genau einen Drehfreiheitsgrad um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse aufweisen, zur Anwendung kommen. Die Torsionsnachgiebigkeit kann entsprechend der materialspezifischen Eigenschaft Elastizität des Materials resultieren, aus welchem der Achsschenkelbolzen besteht. Dabei liegt die Torsionsnachgiebigkeit im Bereich der Dauerfestigkeit. Zusätzlich kann der einteilig ausgeführte Achsschenkelbolzen im mittleren Bereich eine Querschnittsverjüngung aufweisen. Hier kann der Achsschenkelbolzen im mittleren Bereich beispielsweise eine im Wesentlichen hyperboloide Form aufweisen.
-
Insbesondere ermöglicht die Torsionsnachgiebigkeit ein Verdrehen des Achsschenkelbolzens um seine Längsachse im Bereich kleiner 2°.
-
Gemäß einer Weiterbildung kann zur Umsetzung der Torsionsnachgiebigkeit des zumindest einen Querlenkers ein fahrzeugaufbauseitiges Lager mit einem Spiel in Fahrzeughochrichtung oder ein in den zumindest einen Querlenker integriertes Lager, insbesondere Drehlager, vorgesehen sein.
-
Weiterhin kann das fahrzeugaufbauseitige Lager des zumindest einen Querlenkers als ein Elastomerlager oder Molekularlager ausgeführt sein. Insbesondere kann das fahrzeugaufbauseitige Lager als Nierenlager oder Gummilager ausgeführt sein.
-
Alternativ kann das in den Querlenker integrierte Lager als ein Wälzlager oder als ein Gleitlager ausgebildet sein.
-
Gemäß einer Weiterbildung kann zur Umsetzung der Torsionsnachgiebigkeit des zumindest einen Querlenkers dieser einen zumindest abschnittsweise tordierbaren Abschnitt aufweisen, welcher eine elastische Verformung des zumindest einen Querlenkers um die in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse ermöglicht.
-
Bevorzugt können die Querlenker als Dreipunktlenker ausgeführt sein.
-
Alternativ kann zumindest einer der Querlenker von zwei Zweipunktlenkern ausgebildet sein, die an die ein Gelenkbauteil und zwei Lager umfassende Gelenkanordnung mittels der zwei Lager angelenkt und um die Längsachse des Gelenkbauteils, die mit der in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Achse im Wesentlichen zusammenfällt, relativ zueinander verdrehbar sind. Der von zwei Zweipunktlenkern ausgebildete Querlenker wird als aufgelöster Querlenker bezeichnet. Der aufgelöste Querlenker besteht aus den zwei Zweipunktlenkern als separate Bauteile, die durch die Gelenkanordnung miteinander verbunden sind. Dabei verbindet das Gelenkbauteil den jeweiligen Zweipunktlenker mit genau einem Drehfreiheitsgrad. Die Zweipunktlenker sind an den fahrzeugaufbauseitigen Lagerstellen an dem Fahrzeugaufbau mittels fahrzeugaufbauseitiger Lager um die im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse schwenkbar angelenkt. Gegenüber konventionellen Dreipunktlenkern als Querlenker zeichnen sich die Zweipunktlenker durch einen einfacheren konstruktiven Aufbau aus. Ein einfacherer konstruktiver Aufbau ist in der Regel fertigungstechnisch einfacher umzusetzen. Insbesondere können die den aufgelösten Querlenker ausbildenden Zweipunktlenker baugleich ausgeführt sein.
-
An ihren dem jeweiligen Gelenkpunkt zugewandten lenkeinheitseitigen Enden ist der jeweilige Zweipunktlenker mittels des jeweiligen Lagers um das Gelenkbauteil drehbar angelenkt. Das Gelenkbauteil und die beiden Lager bilden die Gelenkanordnung des aufgelösten Querlenkers. Das Gelenkbauteil kann mit dem oberen oder unteren Ende der Lenkeinheit drehfest verbunden werden. Die lenkeinheitseitige Gelenkanordnung weist im jeweiligen Gelenkpunkt den genau einen Drehfreiheitsgrad für den jeweiligen Zweipunktlenker gegenüber der Lenkeinheit auf.
-
Insbesondere kann einer der Querlenker oder der Achsschenkelbolzen durch einen Schwingungsdämpfer und eine Stützfeder oder durch ein Feder-Dämpfer-Modul mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sein. Dabei kann das Feder-Dämpfer-Modul aus einem Schwingungsdämpfer und einer daran angebrachten Stützfeder bestehen, welches der Ausführung nach einer üblichen Luftfeder entspricht. Selbstverständlich kann anstatt der Luftfeder in diesem Zusammenhang auch eine einfache Spiralfeder oder auch jede andere, dem Fachmann bekannte geeignete Stützfeder verwendet werden. Darüber hinaus ist eine Verwendung eines Schwingungsdämpfers und einer separaten Stützfeder anstatt eines zusammengesetzten Feder-Dämpfer-Moduls ebenfalls möglich.
-
Dabei kann die Stützfeder oder das Feder-Dämpfer-Modul an einem der Querlenker oder an dem Achsschenkelbolzen angebunden sein. Hierzu können weitere Anbauteile erforderlich sein, beispielsweise Federträger.
-
Gemäß dem Anspruch 16 wird ein Nutzkraftfahrzeug vorgeschlagen, welches mindestens eine lenkbare Einzelradaufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 aufweist. Es darf auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen lenkbaren Einzelradaufhängung verwiesen werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Einzelradaufhängung gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung;
- 3 eine perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung gemäß 2 mit als Dreipunktlenkern ausgeführten Querlenkern;
- 4 eine weitere perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung gemäß 3;
- 5 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung;
- 6 eine perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung gemäß 5 mit als Dreipunktlenkern ausgeführten Querlenkern;
- 7 eine weitere perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung gemäß 6;
- 8 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung;
- 9 eine perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung gemäß 8 mit als Dreipunktlenkern ausgeführten Querlenkern; und
- 10 eine weitere perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung gemäß 9;
- 11 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines als zwei Zweipunktlenker ausgeführten aufgelösten oberen Querlenkers;
- 12 eine perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung einer weiteren Ausführungsvariante mit dem als zwei Zweipunktlenker ausgeführten aufgelösten Querlenker gemäß 11;
- 13 eine perspektivische Frontansicht der Einzelradaufhängung gemäß 12; und
- 14 eine perspektivische Seitenansicht der Einzelradaufhängung gemäß 12.
-
Die 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Einzelradaufhängung 1, die als eine lenkbare Doppelquerlenkeraufhängung für ein Nutzfahrzeug ausgeführt ist. Diese umfasst eine Lenkeinheit mit einem Achsschenkel 2, welcher sich auf einem Federträger 3 abstützt. Der Federträger 3 ist durch ein Feder-Dämpfer-Modul mit einem - nur angedeuteten - Fahrzeugaufbau 4 verbindbar. Das Feder-Dämpfer-Modul kann aus einem Schwingungsdämpfer und einer daran angebrachten Stützfeder bestehen, welche der Ausführung nach einer üblichen Luftfeder entspricht. Selbstverständlich kann anstatt der Luftfeder in diesem Zusammenhang auch eine einfache Spiralfeder oder auch jede andere, dem Fachmann bekannte geeignete Stützfeder verwendet werden. Darüber hinaus ist eine Verwendung eines Schwingungsdämpfers und einer separaten Stützfeder anstatt eines zusammengesetzten Feder-Dämpfer-Moduls ebenfalls möglich.
-
Der Achsschenkel 2 der Lenkeinheit ist durch zumindest einen Achsschenkelbolzen 5 mit dem Federträger 3 verbunden. Der Achsschenkel 2 ist um eine Längsachse A des Achsschenkelbolzens 5 drehbar gelagert angeordnet.
-
Am oberen Ende 6 des Achsschenkelbolzens 5 ist ein oberer Querlenker 7 und am unteren Ende 8 des Achsschenkelbolzens 5 ist ein unterer Querlenker 9 angeordnet. Diese sind jeweils mittels eines dreiachsig drehbaren Gelenks 10A, 11A gelagert. Als ein dreiachsig drehbares Gelenk 10A, 11A wird hier ein Gelenk mit drei Freiheitsgraden verstanden, welches eine Rotationsbewegung in jeder beliebigen Richtung zulässt, wie beispielsweise ein Kugelgelenk, ein Molekulargelenk oder auch jedes andere geeignete, dem einschlägigen Fachmann bekannte Gelenk. Die Rotationsbewegung des Gelenks 10A, 11A kann teilweise eingeschränkt sein. Darüber hinaus ist in der 1 eine an dem Achsschenkel 2 angebrachte Bremsanordnung 12 sowie eine Radnabe 13 schematisch dargestellt.
Der Federträger 3 ist drehfest mit dem Achsschenkelbolzen 5 verbunden. Somit verbindet der Achsschenkelbolzen 5 den Federträger 3, den Achsschenkel 2 und den oberen und den unteren Querlenker 7, 9 miteinander. Die drehfeste Verbindung des Federträgers 3 mit dem Achsschenkelbolzen 5 kann dabei durch eine Presspassung realisiert sein oder auch eine andere, beispielsweise eine stoffschlüssige, formschlüssige und/oder auch kraftschlüssige, Verbindung umfassen.
-
Die Einzelradaufhängung 1 weist eine Koppelstange 14 auf. Die Koppelstange 14 ist als eine, aus einem starren Grundwerkstoff hergestellte Strebe ausgeführt, welche sich von dem Federträger 3 bis hin zum Fahrzeugaufbau 4 erstreckt. Die Koppelstange 14 ist einerseits mit ihrem einem ersten Endabschnitt 15 an dem Federträger 3 und andererseits mit ihrem einem zweiten Endabschnitt 16 an einem weiteren Bauteil 17 des Fahrzeugaufbaus 4 gelagert. Durch die drehfeste Verbindung des Federträgers 7 mit dem Achsschenkelbolzen 5 sichert die Koppelstange 14 den Achsschenkelbolzen 5 gegen eine unkontrollierte Verdrehung um dessen eigene Längsachse A.
-
In 2 ist eine schematische und stark vereinfachte Darstellung einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 gezeigt. Der Achsschenkel 2 ist um die Längsachse A des Achsschenkelbolzens 5 drehbar angeordnet. Der obere Querlenker 7 und der untere Querlenker 9 erstrecken sich abschnittsweise in Fahrzeugquerrichtung y. Der obere Querlenker 7 ist mit einer oberen, radseitigen, Gelenkanordnung 10 am oberen Ende 6 und der untere Querlenker 9 mit einer unteren, radseitigen, Gelenkanordnung 11 am unteren Ende 8 der Lenkeinheit gelagert. Der obere Querlenker 7 und der untere Querlenker 9 sind jeweils in einer fahrzeugaufbauseitigen Lagerstelle 22 an dem Fahrzeugaufbau 4 mittels fahrzeugaufbauseitiger Lager 25 um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende obere Drehachse 23 und untere Drehachse 24 schwenkbar angelenkt. Die fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 sind hier und bevorzugt als Molekularlager ausgeführt. Die jeweilige Schwenkbewegung um die obere bzw. untere Drehachse 23, 24 ist durch einen Pfeil S veranschaulicht. Die Anordnung der oberen Gelenkanordnung 10 am oberen Ende 6 der Lenkeinheit, hier beispielhaft des Achsschenkelbolzens 5, wird als oberer Gelenkanbindungspunkt 20 bezeichnet. Die Anordnung der unteren Gelenkanordnung 11 am unteren Ende 8 der Lenkeinheit, hier beispielhaft des Achsschenkelbolzens 5, wird als unterer Gelenkanbindungspunkt 21 bezeichnet.
-
Zumindest eine der Gelenkanordnungen 10; 11 des jeweiligen Querlenkers 7; 9, hier und vorzugsweise die obere Gelenkanordnung 10 des oberen Querlenkers 7, weist genau einen Drehfreiheitsgrad D um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Achse 18 auf. Der zumindest eine Querlenker 7; 9, hier der obere Querlenker 7, der durch die genau einen Drehfreiheitsgrad D aufweisende Gelenkanordnung 10; 11, hier die obere Gelenkanordnung 10, am Achsschenkelbolzen 5 der Lenkeinheit gelagert ist, weist zusätzlich eine Torsionsnachgiebigkeit T um seine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y verlaufende Achse 19 als Torsionsachse auf.
-
Die weitere Gelenkanordnung 10, 11 der Querlenker 7; 9, hier und vorzugsweise die untere Gelenkanordnung 11 des unteren Querlenkers 9, weist drei Drehfreiheitsgrade R bezüglich der Längsachse A des Achsschenkelbolzens 5 auf. Die gemäß diesem Ausführungsbeispiel dreiachsig drehbare untere Gelenkanordnung 11 kann als Kugelgelenk oder Molekulargelenk ausgeführt sein.
-
Zur Umsetzung der Torsionsnachgiebigkeit T des zumindest einen Querlenkers 7; 9 kann ein fahrzeugaufbauseitiges Lager 25 einer der fahrzeugaufbauseitigen Lagerstellen 22 mit einem Spiel in Fahrzeughochrichtung z, wie in 3 und 4 beispielhaft dargestellt, oder ein in den zumindest einen Querlenker 7; 9 integriertes Lager, insbesondere Drehlager, vorgesehen sein. Alternativ kann zur Umsetzung der Torsionsnachgiebigkeit T des zumindest einen Querlenkers 7; 9 dieser einen zumindest abschnittsweise tordierbaren Abschnitt aufweisen, welcher eine elastische Verformung des zumindest einen Querlenkers 7; 9 um die im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y verlaufende Achse 19 ermöglicht.
-
Durch das Ersetzen des einen Gelenks 10A; 11A, entweder des oberen oder des unteren Gelenks 10A; 11A, durch eine Gelenkanordnung 10; 11 mit genau einem Drehfreiheitsgrad D an dem oberen Querlenker 7 oder dem unteren Querlenker 9, wird der Federweg für den Querlenker 7 oder den Querlenker 9 nicht mehr durch den Kippwinkel eingeschränkt und die gemäß dem eingangs zitierten Stand der Technik notwendige Koppelstange, die erforderlich ist, um den Achsschenkelbolzen vor Verdrehung um die eigene Achse zu schützen, entfällt. Damit weiterhin ein definierter Längspol, auch als Nickpol bezeichnet, für einen Bremsnickausgleich, auch unter dem Begriff Anti-Dive bekannt, beim Bremsen des Nutzfahrzeugs durch eine Anwinkelung der beiden fahrzeugaufbauseitigen, sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufenden Drehachsen 23, 24 der Querlenker 7, 9 ermöglicht wird, ist es des Weiteren vorgesehen, dass der modifizierte Querlenker 7 einen weiteren Freiheitsgrad zur Verdrehung aufweist, hier die zusätzliche Torsionsnachgiebigkeit T des oberen Querlenkers 7.
-
Zum Lenken wird ein Lenkgetriebe verwendet, hier exemplarisch und vereinfacht als eine Schubstange 26 dargestellt. Durch das Lenkgetriebe wird der Achsschenkel 2 mit einer Axialkraft beaufschlagt. Die Schubstange 26 ist beidseitig mit einer jeweiligen Spurstange 27 gelenkig verbunden. Die jeweilige Spurstange 27 ist mit einem jeweiligen Spurhebel 28 gelenkig verbunden, wobei der jeweilige Spurhebel 28 zum Drehen eines jeweiligen an der Radnabe 13 angeordneten Rades einer Fahrzeugachse, an der beidseitig die Einzelradaufhängungen 1 angeordnet sind, nach Maßgabe einer Axialbewegung 29 der Schubstange 26 mit dem jeweiligen Achsschenkel 2 wirkverbunden ist.
-
3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung 1 mit als Dreipunktlenkern 30 ausgeführten Querlenkern 7, 9. 4 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung 1 gemäß 3. Die in den 3 und 4 gezeigte beispielhafte Ausführungsform zeigt eine Umsetzung, gemäß welcher die obere Gelenkanordnung 10 des oberen Querlenker 7 als die genau einen Drehfreiheitsgrad D aufweisende Gelenkanordnung ausgeführt ist, während die untere Gelenkanordnung 11 des unteren Querlenkers 7 als die Gelenkanordnung mit drei Drehfreiheitsgraden R ausgeführt ist. Diese Anordnung der Gelenkanordnungen 10; 11 lässt sich auch umgekehrt realisieren.
-
Dies genau einen Drehfreiheitsgrad D aufweisende obere Gelenkanordnung 10 des oberen Querlenkers 7, mit dem dieser an dem Achsschenkelbolzen 5 gelagert ist, ist als ein Wälzlager oder als ein Gleitlager ausgebildet. Die drei Drehfreiheitsgrade R aufweisende untere Gelenkanordnung 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugelgelenk ausgeführt.
-
Zumindest eine Drehachse 23, 24, die untere Drehachse 23 und/oder die obere Drehachse 24 der fahrzeugaufbauseitigen Lagerstellen 22 des oberen Querlenkers 7 und des unteren Querlenkers 9, weist eine bezogen auf die in Fahrzeuglängsrichtung x und Fahrzeugquerrichtung y aufgespannte Ebene eine Neigung auf.
-
Der jeweilige als Dreipunktlenker 30 ausgeführte obere und untere Querlenker 7; 9 weist jeweils zwei Lenkerarme 34 auf, welche von als jeweiliges Zentralgelenk ausgeführter oberen Gelenkanordnung 10 bzw. unteren Gelenkanordnung 11 sich in Fahrzeuglängsrichtung x und Fahrzeugquerrichtung y erstrecken. An den freien Enden des jeweiligen Lenkerarmes 34 sind die fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 in dafür angeformten Lageraufnahmen 35 angeordnet.
-
Zur Umsetzung der Torsionsnachgiebigkeit T des oberen Querlenkers 7 ist eines der fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 in den Lagerstellen 22 mit einem Spiel in Fahrzeughochrichtung z vorgesehen. Hierzu ist eines der beiden fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 des oberen Querlenkers 7 als ein Elastomerlager 31 oder Molekularlager, hier und vorzugsweise als ein Nierenlager, ausgeführt. Die Ausführung eines der beiden fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 des oberen Querlenkers 7 als Nierenlager ermöglicht eine Kipp- oder Schwenkbewegung um die durch das fahrzeugaufbauseitige Lager 25 in der Lagerstelle 22 verlaufende Achse 19 als Torsionsachse, wobei dieses Lager 25, durch das die Torsionsachse verläuft, nicht als ein Nierenlager ausgeführt ist.
-
Der Achsschenkelbolzen 5 erstreckt sich durchgehend zwischen dem oberen Gelenkanbindungspunkt20 und dem unteren Gelenkanbindungspunkt21. Der um den Achsschenkelbolzen 5 schwenkbare Achsschenkel 2 weist zwei zueinander axial beabstandete Buchsen 32 auf. An der jeweiligen Buchse 32 ist jeweils ein Tragarm 33 angeordnet, welche, in Fahrzeugquerrichtung y gesehen, vom Achsschenkel 2 ausgehend aufeinander zulaufend ausgeführt sind. An den freien Enden der Tragarme 33 können die Bremsanordnung 12 und die Radnabe 13 angeordnet sein. Der Achsschenkel 2 sowie der Achsschenkelbolzen 5 sind einteilig ausgeführt. An der unteren Buchse 32 ist der Spurhebel 27 befestigt.
-
In 5 ist eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 dargestellt. Die in 5 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Ausführungsvariante dadurch, dass beide Gelenkanordnungen 10; 11 der beiden Querlenker 7; 9 genau einen Drehfreiheitsgrad D um ihre im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Achse 18 aufweisen. Hierzu sind beide Gelenkanordnungen 10; 11 als ein Wälzlager oder als ein Gleitlager ausgebildet. Gemäß dieser Ausführungsvariante kann die jeweilige Achse 18 der beiden Gelenkanordnungen 10; 11 und die jeweilige Drehachse 23, 24 im oberen Gelenkanbindungspunkt20 und im unteren Gelenkanbindungspunkt 21 achsparallel zueinander orientiert sein.
-
Des Weiteren weisen beide Querlenker 7; 9 eine Torsionsnachgiebigkeit T um ihre im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y verlaufende Achse 19 auf. Die Ausführung beider Gelenkanordnungen 10; 11 mit genau einem Drehfreiheitsgrad D im oberen Gelenkanbindungspunkt 20 und im unteren Gelenkanbindungspunkt 21 erfordert einen zusätzlichen Rotationsfreiheitsgrad ZR zwischen dem oberen Gelenkanbindungspunkt 20 des oberen Querlenkers 7 und dem unteren Gelenkanbindungspunkt 21 des unteren Querlenkers 9 um die Längsachse A des Achsschenkels 2. Hierzu ist der Achsschenkelbolzen 5 der Lenkeinheit gemäß dieser Ausführungsvariante zweiteilig ausgeführt.
-
6 zeigt eine stark vereinfachte perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante der Einzelradaufhängung 1 mit als Dreipunktlenkern 30 ausgeführten Querlenkern 7, 9 gemäß 5. 7 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung 1 gemäß 6.
-
Die in den 6 und 7 gezeigte beispielhafte Ausführungsform zeigt eine mögliche Umsetzung der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 nach 5, gemäß welcher beide Gelenkanordnungen 10; 11, das des oberen Querlenkers 7 und das des unteren Querlenkers 9, jeweils als eine genau einen Drehfreiheitsgrad D aufweisende Gelenkanordnung ausgeführt sind.
-
Zur Umsetzung der Torsionsnachgiebigkeit T des oberen Querlenkers 7 und des unteren Querlenkers 9 ist jeweils ein fahrzeugaufbauseitiges Lager 25 mit einem Spiel in Fahrzeughochrichtung z vorgesehen ist. Hierzu ist jeweils eines der beiden fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 des oberen Querlenkers 7 und des unteren Querlenkers 9 als ein Elastomerlager 31 oder Molekularlager, hier und vorzugsweise als Nierenlager, ausgeführt.
-
Der zusätzliche Rotationsfreiheitsgrad ZR zwischen dem oberen Gelenkanbindungspunkt 20 und dem unteren Gelenkanbindungspunkt 21 des Achsschenkelbolzens 5 um die Längsachse A des Achsschenkels 2 wird durch die zweiteilige Ausführung des Achsschenkelbolzens 5 erreicht. Hierzu kann der Achsschenkelbolzen 5 als zwei zur Längsachse A des Achsschenkels 2 koaxiale Wellenstummel ausgeführt sein, welche sich ausgehend von der oberen Gelenkanordnung 10 bzw. der unteren Gelenkanordnung 11 abschnittsweise aufeinander zu erstrecken. Der Achsschenkel 2 kann baugleich mit dem in den 3 und 4 dargestellten Achsschenkel 2 ausgebildet sein. Die beiden zueinander axial beabstandeten Buchsen 32 nehmen die Wellenstummel des zweiteiligen Achsschenkelbolzens 5 auf. Durch die Zweiteilung des Achsschenkelbolzens 5 können die Querlenker 7; 9 unabhängig voneinander eine Drehbewegung um die Längsachse A ausführen, was dem zusätzlichen Rotationsfreiheitsgrad ZR des Achsschenkelbolzens 5 entspricht.
-
In 8 ist eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung 1 dargestellt. Die in 8 abstrahiert dargestellte weitere Ausführungsvariante der Einzelradaufhängung 1 basiert auf der in 2 dargestellten Ausführungsvariante. Die in 8 dargestellte weitere Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in 2 dargestellten dadurch, dass der untere Querlenker 9 durch die untere Gelenkanordnung 11, welches drei Drehfreiheitsgrade aufweist, unmittelbar mit dem Achsschenkel 2 verbunden ist. Das untere Ende 8 des Achsschenkelbolzens 5 ist vom Achsschenkel 2 aufgenommen. Die untere Gelenkanordnung 11 des unteren Querlenker 9 weist drei Drehfreiheitsgrade R bezüglich der Längsachse A des Achsschenkelbolzens 5 auf. Das obere Ende 6 des Achsschenkelbolzens 5 ist unmittelbar mit der genau einen Drehfreiheitsgrad D aufweisenden oberen Gelenkanordnung 10 des oberen Querlenkers 7 verbunden. Damit erfolgt die Lenkbewegung des Achsschenkels 2 zum einen um die Längsachse A des Achsschenkelbolzens 5 und zum anderen um die unmittelbar an den Achsschenkel 2 angebundene untere Gelenkanordnung 11 des unteren Querlenkers 9.
-
9 zeigt eine perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung 1 gemäß 8 mit als Dreipunktlenkern 30 ausgeführten Querlenkern 7; 9. Die 10 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung 1 gemäß 9. Der den Achsschenkelbolzen 5 umgreifende Abschnitt des Achsschenkels 2 ist als eine durchgehende Buchse 36 ausgeführt. An dieser sind die Tragarme 33 angeformt, welche die Radnabe 13 aufnehmen. Unter einem Winkel in einer in Fahrzeuglängsrichtung x und in Fahrzeugquerrichtung y aufgespannten Ebene versetzt ist der Spurhebel 28 an der Buchse 36 befestigt, um eine Lenkbewegung auf den Achsschenkel 2 zu übertragen. Entsprechend der in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsvariante sind der Achsschenkel 2 und der Achsschenkelbolzen 5 der Lenkeinheit jeweils einteilig ausgeführt.
-
In 11 ist eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines als zwei Zweipunktlenker 38 ausgeführten oberen Querlenkers 7 dargestellt. Die nachfolgenden Ausführungen gelten für den unteren Querlenker 9 entsprechend. Ebenfalls denkbar ist eine Ausführungsform, bei welcher beide Querlenker 7,9 als zwei Zweipunktelenker 38 ausgeführt sind. Der obere Querlenker 7 ist als aufgelöster oberer Querlenker 37 ausgeführt. Hierzu umfasst der aufgelöste obere Querlenker 37 die zwei Zweipunktlenker 38, welche durch die obere, bezogen auf den jeweiligen Zweipunktlenker 38, jeweils genau einen Drehfreiheitsgrad D aufweisende, Gelenkanordnung 10 miteinander verbunden sind. Die Zweipunktlenker 38 sind an den fahrzeugaufbauseitigen Lagerstellen 22 an dem Fahrzeugaufbau 4 mittels fahrzeugaufbauseitiger Lager 25 um die im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende obere Drehachse 23 schwenkbar angelenkt.
-
An ihren dem oberen Gelenkpunkt 20 zugewandten lenkeinheitseitigen Enden ist der jeweilige Zweipunktlenker 38 mittels separater Lager 40 um einem Gelenkbauteil 39 drehbar angelenkt. Das Gelenkbauteil 39 und die beiden separaten Lager 40 bilden die obere Gelenkanordnung 10 des aufgelösten oberen Querlenkers 37. Das Gelenkbauteil 39 ist mit dem oberen Ende 6 der Lenkeinheit, hier des Achsschenkelbolzens 5, fest verbunden. Die aus dem Gelenkbauteil 39 und den beiden Lagern 40 gebildete Gelenkanordnung 10 weist wie die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen genau einen Drehfreiheitsgrad D gegenüber der Lenkeinheit auf. Die beiden Lager 40 sind hier und vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt.
-
12 zeigt eine perspektivische Darstellung der Einzelradaufhängung 1 einer weiteren Ausführungsvariante mit dem als zwei Zweipunktlenker 38 ausgeführten aufgelösten Querlenker 37 gemäß 11. Der dargestellte Aufbau der Einzelradaufhängung 1 entspricht im Wesentlichen der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform. Der Unterschied besteht in der abweichenden Ausgestaltung des oberen Querlenker 7, welcher anstatt des Dreipunklenkers 30 als aufgelöster Querlenker 37 ausgeführt ist der aus den beiden Zweipunktlenkern 38 gebildet ist. Jeder Zweipunktlenker 38 ist durch eines der separaten Lager 40 um das Gelenkbauteil 39 drehbar angelenkt. In den fahrzeugaufbauseitigen Lagerstellen 22 sind die Lager 25 vorzugsweise als Molekularlager ausgeführt.
-
Die beiden Zweipunktlenker 38 sind mittels der Lager 40 um die Längsachse des Gelenkbauteils 39, die mit der im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufenen Achse 18 zusammenfällt, relativ zueinander verdrehbar. Durch die Verdrehbarkeit der beiden Zweipunktlenker 38 relativ zueinander um die Längsachse des Gelenkbauteils 39, d.h. die Achse 18, und durch eine kardanische Nachgiebigkeit N der fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 wird die erforderliche Torsionsnachgiebigkeit T erreicht. Dabei verlagert sich die im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y verlaufende Achse 19 im Unterschied zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen mittig zwischen die beiden fahrzeugaufbauseitigen Lager 25, anstatt, gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen, in das jeweilige fahrzeugaufbauseitige Lager 25, welches nicht als Nierenlager 31 ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Torsionsnachgiebigkeit T zwischen die fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 verlagert. Die lenkeinheitseitige Gelenkanordnung 10 im oberen Gelenkpunkt 20 weist den genau einen Drehfreiheitsgrad D für den jeweiligen Zweipunktlenker 38 gegenüber der Lenkeinheit auf. Die durch die Verdrehbarkeit der beiden Zweipunktlenker 38 relativ zueinander erzeugte Verdrehung der fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 kann durch eine kardanische Nachgiebigkeit N der fahrzeugaufbauseitigen Lager 25 kompensiert werden.
-
Die Darstellung in 13 zeigt eine perspektivische Frontansicht der Einzelradaufhängung 1 gemäß 12 und die Darstellung in 14 eine perspektivische Seitenansicht der Einzelradaufhängung 1 gemäß 12.
-
Bezugszeichen
-
- 1
- Einzelradaufhängung
- 2
- Achsschenkel
- 3
- Federträger
- 4
- Fahrzeugaufbau
- 5
- Achsschenkelbolzen
- 6
- Oberes Ende von 5
- 7
- Querlenker
- 8
- Unteres Ende von 5
- 9
- Querlenker
- 10
- Gelenkanordnung
- 10A
- Gelenk
- 11
- Gelenkanordnung
- 11A
- Gelenk
- 12
- Bremsanordnung
- 13
- Radnabe
- 14
- Koppelstange
- 15
- Erster Endabschnitt
- 16
- Zweiter Endabschnitt
- 17
- Bauteil von 4
- 18
- Achse
- 19
- Achse
- 20
- Oberer Gelenkanbindungspunkt
- 21
- Unteren Gelenkanbindungspunkt
- 22
- Lagerstelle
- 23
- Obere Drehachse
- 24
- Untere Drehachse
- 25
- Lager
- 26
- Schubstange
- 27
- Spurstange
- 28
- Spurhebel
- 29
- Axialbewegung
- 30
- Dreipunktlenker
- 31
- Elastomerlager
- 32
- Buchse
- 33
- Tragarm
- 34
- Lenkerarm
- 35
- Lageraufnahme
- 36
- Buchse
- 37
- Querlenker
- 38
- Zweipunktlenker
- 39
- Gelenkbauteil
- 40
- Lager
- A
- Längsachse von 5
- D
- Drehfreiheitsgrad
- N
- Kardanische Nachgiebigkeit
- R
- Drehfreiheitsgrade
- S
- Pfeil/Schwenkbewegung
- T
- Torsionsnachgiebigkeit
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
- ZR
- zusätzlicher Rotationsfreiheitsgrad
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015211529 A1 [0002]
