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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 63/142,149 , die am 27. Januar 2021 eingereicht wurde und durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
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Hintergrund
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein kompaktes Fahrzeugaufhängungssystem und ein kompaktes Fahrzeugaufhängungs- und -radsystem, die Vorteile gegenüber einem herkömmlichen MacPherson-Federbein bieten.
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Ein Fahrzeugaufhängungssystem erfüllt die Funktion, das Fahrzeug von Fahrbahnoberflächenunregelmäßigkeiten zu trennen und die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs zu ermöglichen. Es gibt mehrere Anforderungen an ein Aufhängungssystem. Es muss die Beziehung zwischen dem Rad und dem Fahrzeugaufbau so aufrechterhalten, dass von der Fahrbahn erzeugte Kräfte, einschließlich vertikaler, seitlicher und längsgerichteter Kräfte, so übertragen werden, dass die vom Fahrer gewünschte Bewegungsbahn des Fahrzeugs gesteuert wird und die Leistung dabei den heutigen Erwartungen gerecht wird. Es muss sowohl eine vertikale Nachgiebigkeit bieten als auch die vertikale Bewegung der Fahrzeugkarosserie und der Räder dämpfen. Es muss vom Fahrzeugsystem erzeugte Kräfte wie Bremsmoment (Traktionsschub) und Radsturzmoment (Kurvenschub) auflösen. Vorzugsweise sieht es eine Antriebswelle und eine Lenkungsgelenkverbindung vor. Vorzugsweise bietet es ein annehmbares Bauraumvolumen.
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Das MacPherson-Federbein ist seit vielen Jahren eine sehr beliebte Lösung für Fahrzeugaufhängungssysteme. Es ist verhältnismäßig einfach und kostengünstig. Im Gegensatz zu einem Doppelquerlenkeraufhängungssystem entfällt beim MacPherson-Federbeinsystem ein oberer Querlenker. Dadurch entsteht eine größere Breite im Motorraum, was besonders bei kleineren Fahrzeugen mit quer eingebauten Motoren, wie den meisten Fahrzeugen mit Vorderradantrieb, nutzbringend ist. Es bietet ein relativ einfaches Verfahren zur Einstellung der Aufhängungsgeometrie.
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Ein MacPherson-Federbein trägt typischerweise sowohl eine Schraubenfeder, an der die Fahrzeugkarosserie aufgehängt ist, als auch einen Stoßdämpfer. Die Schraubenfeder ist koaxial über dem Stoßdämpfer gelagert, wobei der kombinierte Teil als Feder- und Dämpferbein bekannt ist. Der Kolben und die Stange des Stoßdämpfers müssen robust sein, da sie einen Teil des Federbeins bilden und das Bremsmoment und das Radsturzmoment aus dem Kurvenschub aufnehmen. Der Stangenabschnitt des Stoßdämpfers erstreckt sich nämlich nach oben zu einer Lagerung an der Fahrzeugkarosserie und bildet eine strukturelle Verbindung zwischen der ungefederten Masse des Fahrzeugs und der gefederten Masse. Beim MacPherson-Federbein wird typischerweise ein einzelner Dreiecksquerlenker (L-Arm) verwendet, der als Lagerpunkt für den Nabenträger bzw. die -achse des Fahrzeugrades dient. Diese Ausführung des unteren Querlenkers bietet sowohl eine Quer- als auch eine Längsführung des Rades. Der L-Arm liefert eine gute seitliche Aufhängungssteifigkeit, was dem dynamischen Verhalten des Fahrzeugs zuträglich ist, und eine Radrückstellung, wenn Hindernisse wie etwa Fahrbahnoberflächendehnungsfugen auftreten, um die Fahrt des Fahrzeugs zu verbessern. Der obere Teil des Nabenträgers ist starr an der Unterseite des Federbeins befestigt. Die Linie vom Stützlager des Federbeins zum unteren Kugelgelenk am Querlenker bildet die Lenkachse. Die Achse des Federbeins kann von der Lenkachse nach innen abgewinkelt sein, um den Reifen freizuhalten. Mit diesem Aufbau folgt die Unterseite des Federbeins einem Bogen, während das Fahrzeug gelenkt wird.
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MacPherson-Federbeine bieten dem Fahrzeug einen erheblichen strukturellen Halt. Bei vielen Fahrzeugen befindet sich das Stützlager jedoch angrenzend an die (d.h. unmittelbar unter der) Motorhaube, wodurch die für den Fußgängeraufprallschutz wünschenswerte Unfallknautschzone eingeschränkt ist. Zudem haben sie in der Regel einen erheblichen Platzbedarf oberhalb des Rades, um die Feder unterzubringen. MacPherson-Federbeine weisen zumeist eine beträchtliche Achszapfenlänge auf, bei der die Mitte der Lenkachse von der Mitte der Vorderradaufstandsfläche versetzt ist, was zu unerwünschtem Lenkungsziehen beim Beschleunigen und zu einer Anfälligkeit für Bremsflattern führt. Die Achszapfenlänge steht in direktem Zusammenhang mit dem Lenkrollradius, bei dem es sich um den Abstand zwischen der Lenkachse und der Reifenmittellinie an der Aufstandsfläche handelt.
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Dementsprechend wäre ein Aufhängungssystem vorteilhaft, das einige der Vorteile des MacPherson-Federbeins bietet, wie etwa die Verwendung eines einzelnen L-förmigen Querlenkers, und gleichzeitig die Anfälligkeit gegenüber Lenkungsziehen beim Beschleunigen und Bremsflattern verringert. Es wäre sinnvoll, mit dem Bremsmoment und dem aus dem Kurvenschub entstehenden Radsturzmoment in ähnlicher Weise wie bei einem MacPherson-Federbein umzugehen. Eine günstige Achszapfenlänge würde für ein stabileres Bremsen sorgen und das Lenkungsziehen beim Beschleunigen verringern bzw. beseitigen. Darüber hinaus wäre es von Vorteil, den Radnachlaufwinkel unabhängig von der Aufhängungsgeometrie einstellen zu können. Dies würde eine Lenkgeometrie ermöglichen, die eine lenkwinkelabhängige Radsturzzunahme bietet, wodurch zur Kurvenhaftung beigetragen und ein günstiges mittiges Lenkgefühl vermittelt wird. Ferner wäre es nützlich, ein Aufhängungssystem mit einem leichteren Stoßdämpfer vorzusehen, wodurch mehr Spielraum bei der Konstruktion des Stoßdämpfers möglich ist, da seine Funktion als Teil eines strukturellen Federbeins entfällt. Vor allem wäre es nützlich, eine kompaktere Aufhängungskonstruktion zu erlangen, die im Vergleich zu anderen modernen Konstruktionen akzeptable Leistungen erbringen würde, aber auch Möglichkeiten für alternative Fahrzeugbauraumgestaltungen, Aufprallabsorbereffizienz und Gestaltung des Äußeren schaffen würde.
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Kurzfassung
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Es hat sich herausgestellt, dass durch die Trennung der Funktionen des Stoßdämpfers und des Federbeins bei einem Aufhängungssystem eine günstigere Aufhängungsgeometrie erzielt werden kann. Diese Ausführung sorgt für eine kompakte Bauweise mit besonders geringer Höhe und bietet gleichzeitig die gewünschte vertikale Gelenkverbindung. Sie stellt die oben dargelegten Vorteile bereit. Sie ist auf Fahrzeuge mit herkömmlichen Radgrößen sowie herkömmlichen Bremsen, Radlagern und Lenksystemen anwendbar. Zudem lässt sie sich an Räder mit oder ohne Antriebswelle anpassen.
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Bei einem Hauptaspekt der Erfindung umfasst ein kompaktes Fahrzeugaufhängungssystem eine Gleitlaufbewegungsführung, einen unteren Querlenker und Einrichtungen zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse. Die Gleitlaufbewegungsführung umfasst einen festen Führungsabschnitt und einen Teleskopführungsabschnitt, der sich relativ zu dem festen Führungsabschnitt teleskopartig bewegt. Die Gleitlaufbewegungsführung ist so ausgebildet, dass sie über den festen Führungsabschnitt an einem Radnabenachsschenkelgelenk befestigt ist und über den Teleskopführungsabschnitt an einem Stützlager drehbar und strukturell an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist, um ein aus dem Bremsen des Fahrzeugs entstehendes Bremsmoment und ein aus einem Fahrzeugkurvenschub entstehendes Radsturzmoment aufzunehmen.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungssystems ist ein Feder- und Dämpferbein an einem ersten Ende drehbar mit dem unteren Querlenker und an einem zweiten Ende mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, um ein Gewicht des Fahrzeugs zu tragen.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungssystems umfasst die Einrichtung zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse einen Stabilisator, der mit dem festen Führungsabschnitt der Gleitlaufbewegungsführung und mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungssystems umfasst die Einrichtung zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse ein Verbindungsglied, das mit dem festen Führungsabschnitt der Gleitlaufbewegungsführung und mit dem unteren Querlenker verbunden ist.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungssystems umfasst die Einrichtung zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse ein Verbindungsglied, das mit dem festen Führungsabschnitt der Gleitlaufbewegungsführung und mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungssystems überspannen Arme des festen Führungsabschnitts der Gleitlaufbewegungsführung das Radnabenachsschenkelgelenk.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungssystems ist das Radnabenachsschenkelgelenk einstückig mit der Gleitlaufbewegungsführung ausgebildet.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungssystems ist eine vertikale Bewegung eines Rades durch eine Gleitachse der Gleitlaufbewegungsführung und einen Bogen des unteren Querlenkers definiert.
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Bei einem weiteren Hauptaspekt der Erfindung umfasst ein kompaktes Fahrzeugaufhängungs- und -radsystem ein Rad, ein Radnabenachsschenkelgelenk, eine Gleitlaufbewegungsführung, einen unteren Querlenker, ein Feder- und Dämpferbein und Einrichtungen zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse. Die Gleitlaufbewegungsführung umfasst einen festen Führungsabschnitt und einen Teleskopführungsabschnitt, der sich relativ zu dem festen Führungsabschnitt teleskopartig bewegt. Die Gleitlaufbewegungsführung ist über den festen Führungsabschnitt drehbar an dem Radnabenachsschenkelgelenk befestigt und über den Teleskopführungsabschnitt an einem Stützlager drehbar und strukturell an einer Fahrzeugkarosserie befestigt, um ein Bremsmoment und ein aus einem Kurvenschub entstehendes Radsturzmoment aufzunehmen. Das Feder- und Dämpferbein ist an einem ersten Ende drehbar mit dem unteren Querlenker und an einem zweiten Ende mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, um ein Gewicht des Fahrzeugs zu tragen.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungs- und -radsystems umfasst die Einrichtung zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse einen Stabilisator, der mit dem festen Führungsabschnitt der Gleitlaufbewegungsführung und mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungs- und -radsystems umfasst die Einrichtung zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse ein Verbindungsglied, das mit dem festen Führungsabschnitt der Gleitlaufbewegungsführung und mit dem unteren Querlenker verbunden ist.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungs- und -radsystems umfasst die Einrichtung zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse ein Verbindungsglied, das mit dem festen Führungsabschnitt der Gleitlaufbewegungsführung und mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungs- und -radsystems überspannen Arme des festen Führungsabschnitts der Gleitlaufbewegungsführung das Radnabenachsschenkelgelenk.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungs- und -radsystems ist das Radnabenachsschenkelgelenk einstückig mit der Gleitlaufbewegungsführung ausgebildet.
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Bei einem weiteren Aspekt des kompakten Fahrzeugaufhängungs- und -radsystems ist eine vertikale Bewegung des Rades durch eine Gleitachse der Gleitlaufbewegungsführung und einen Bogen des unteren Querlenkers definiert.
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Mit der Verwendung der Gleitlaufbewegungsführung zur Schaffung der strukturellen Verbindung zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse des Fahrzeugs kann ein separates Feder- und Dämpferbein kompakt im Fahrzeug gelagert sein. Das Feder- und Dämpferbein ist an einem Ende am unteren Querlenker und an einem zweiten Ende an der Fahrzeugkarosserie angebracht.
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Durch die Trennung der Aufhängungsgeometriestrukturelemente des Fahrzeugs von der Feder und dem Stoßdämpfer wird eine kompaktere Fahrzeugaufhängung erzielt. Die Gleitlaufbewegungsführung ist mit dem Nabenachsschenkelgelenk des gelenkten Rades verbunden und die Lenkgeometrie wird durch die Drehachse des Radnabenachsschenkelgelenks bestimmt. Dies ergibt eine geringe Achszapfenlänge, wodurch Lenkungsziehen beim Beschleunigen und beim Bremsen vermieden wird. Des Weiteren liefert die Drehachse des Radnabenachsschenkelgelenks einen Nachlaufwinkel, der eine lenkwinkelabhängige Radsturzzunahme bereitstellt, was für die Kurvenhaftung von Vorteil ist. Vorzugsweise hat das Einfederungsbewegungsführungsgehäuse eine robuste Spanne über das Radnabenachsschenkelgelenk, und die Welle bzw. der Teleskopführungsabschnitt hat eine robuste Spanne innerhalb des Führungsgehäuses, um diese Lasten über das Stützlager auf die Karosseriestruktur des Fahrzeugs zu übertragen, womit eine gute Brems- und Sturzsteifigkeit geschaffen wird. Da das kompaktere Feder- und Dämpferbein in einem kleineren Volumen untergebracht werden kann, steht unter der Motorhaube des Fahrzeugs mehr knautschbarer Raum zur Verfügung. Da die Ausrichtung des Feder- und Dämpferbeins von der Lenkachse abgekoppelt ist, kann es in jedem beliebigen Winkel angebracht werden, um die Unterbringung des Aufhängungssystems innerhalb des verfügbaren Bauraums zu optimieren. Mit dem Teil der Gleitlaufbewegungsführung, der am Radnabenachsschenkelgelenk befestigt ist, ist in günstiger Weise ein Stabilisator verbunden, um die Drehung der Bewegungsführung zu steuern. Dies ist optimal, wenn das Aufhängungssystem an einem Vorderrad in einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb montiert ist. Alternativ dazu kann ein Verbindungsglied, das die Gleitlaufbewegungsführung mit dem Querlenker verbindet, diese Funktion erfüllen. Zusätzlich kann eine Spurstange vorgesehen sein, um Kraft von einer Lenkungszahnstange auf den Achsschenkel zu übertragen.
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Eine einfachere Ausführung ohne ein separates Nabenachsschenkelgelenk des gelenkten Rades kann für bestimmte Anwendungen der Hinterradaufhängung geeignet sein. Über die Vorteile der Erfindung gegenüber standardmäßigen MacPherson-Federbeinen hinaus bietet eine solche Ausführung einige der vorteilhaften Eigenschaften der Mehrlenkeraufhängungskinematik, wozu auch die Radmittelpunktrückstellung gehört, und sie kann so eingerichtet sein, dass sie ein Wankuntersteuern bietet, was bei den meisten Fahrzeugen ein wünschenswertes Verhalten ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines kompakten Fahrzeugaufhängungssystems, das an einem Rad montiert ist.
- 2 ist eine perspektivische Einzelansicht eines kompakten Fahrzeugaufhängungssystems.
- 3 ist eine perspektivische Einzelansicht eines kompakten Fahrzeugaufhängungssystems.
- 4A ist eine perspektivische Ansicht eines kompakten Fahrzeugaufhängungssystems, das an einem Rad montiert ist.
- 4B ist eine perspektivische Einzelansicht eines Teils eines kompakten Fahrzeugaufhängungssystems.
- 5 ist eine perspektivische Einzelansicht eines kompakten Fahrzeugaufhängungssystems.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht eines hinteren kompakten Fahrzeugaufhängungssystems, das an einem Rad montiert ist.
- 7A ist ein Aufriss eines kompakten Fahrzeugaufhängungssystems.
- 7B ist ein Aufriss eines MacPherson-Federbeinaufhängungssystems.
- 8A stellt schematisch ein vorderes kompaktes Fahrzeugaufhängungssystem dar.
- 8B stellt schematisch ein hinteres kompaktes Fahrzeugaufhängungssystem dar.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Ansprüche bzw. der nachstehenden Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich aller ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen Einzelmerkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. Merkmale, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben sind, lassen sich auf alle Ausführungsformen anwenden, es sei denn, dass solche Merkmale unvereinbar sind.
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Ausführliche Beschreibung
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Das kompakte Fahrzeugaufhängungssystem ist getrennt von bzw. mit einem Rad dargestellt, wobei letzteres das kompakte Fahrzeugaufhängungs- und -radsystem umfasst. Die 1 bis 5, 7A, 8A und 8B beziehen sich allgemein auf ein vorne montiertes Aufhängungssystem und ein vorne montiertes Aufhängungs- und Radsystem. Die 6 und 8B beziehen sich allgemein auf ein hinten montiertes Aufhängungssystem und ein hinten montiertes Aufhängungs- und Radsystem.
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Ein kompaktes Fahrzeugaufhängungssystem 1 ist an einem (nicht dargestellten) Fahrzeug montiert. Wenn das Aufhängungssystem an einem Vorderrad montiert ist, ist es üblicherweise unter einer (nicht dargestellten) Motorhaube angebracht. Wenn das Aufhängungssystem 1 an einem Hinterrad montiert ist, ist keine Motorhaube vorhanden, sondern einfach ein Teil der Karosserie des Fahrzeugs, der das Aufhängungssystem abdeckt. Ein übliches Kraftfahrzeug umfasst vier Räder. In der Regel ist das kompakte Fahrzeugaufhängungssystem entweder an beiden Vorderrädern oder an beiden Hinterrädern montiert, es kann aber auch an allen vier Rädern montiert sein.
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Das kompakte Fahrzeugaufhängungssystem 1 ist zwischen der Fahrzeugkarosserie und einem Rad 3 angebracht. In den 1 bis 5 ist das kompakte Fahrzeugaufhängungssystem 1 dargestellt, wie es normalerweise an einem Vorderrad montiert ist. An einem typischen Vorderrad befindet sich zwischen der Antriebsachse und den Bremstrommeln oder -scheiben eine Radnabenbaugruppe. Auf der Bremsscheibenseite ist das Rad an den Schraubenbolzen der Radnabenbaugruppe befestigt. Auf der Antriebsachsenseite ist die Nabenbaugruppe als Aufschraub- oder Einpressbaugruppe am Achsschenkel montiert.
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Mit Bezug auf 1 ist das Rad 3 beispielsweise mit einem Radnabenachsschenkelgelenk 5 versehen. Eine Gleitlaufbewegungsführung 7 umfasst einen festen Führungsabschnitt 15 und einen Teleskopführungsabschnitt 17, der sich bezüglich des festen Führungsabschnitts 15 teleskopartig bewegt. Der feste Führungsabschnitt 15 umfasst Arme 31, 33 angrenzend an seine Längsenden. Die Arme 31, 33 verbinden den festen Führungsabschnitt 15 mit dem Radnabenachsschenkelgelenk 5. Diese Verbindung ermöglicht es dem festen Führungsabschnitt 15, das Radnabenachsschenkelgelenk 5 zu überspannen. Das aus dem festen Führungsabschnitt 15 hervorstehende Ende des Teleskopführungsabschnitts 17 ist mit einem Stützlager 19 versehen, das strukturell an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Dies ermöglicht es der Gleitlaufbewegungsführung, ein Bremsmoment, das aus einem Bremsen des Fahrzeugs entsteht, und ein Radsturzmoment aufzunehmen, das sich aus einem Fahrzeugkurvenschub ergibt.
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Ein Feder- und Dämpferbein 11 stellt die Fahrzeugaufhängungsfeder- und Dämpfungsfunktionen bereit. Das Feder- und Dämpferbein 11 ist an einem ersten Ende 23 drehbar mit einem unteren Querlenker 9 und an einem zweiten Ende 25 mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, um das Gewicht des Fahrzeugs zu tragen. Der untere Querlenker 9 dient dazu, die Beziehung zwischen dem Rad 3 und der Fahrzeugkarosserie in herkömmlicher Weise aufrechtzuerhalten. Wie in 3 veranschaulicht, bewegt sich die Gleitlaufbewegungsführung 7 längs einer Achse X hin und her, während der untere Querlenker 9 einen Bogen Y beschreibt, wenn sich das Aufhängungssystem bewegt, während es auf Fahrbahnveränderungen stößt, sowie beim Abbiegen, Lenken und dergleichen. Eine vertikale Bewegung des Rades 3 ist durch eine Gleitachse X der Gleitlaufbewegungsführung 7 und den Bogen Y des unteren Querlenkers 9 definiert.
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Das kompakte Aufhängungssystem 1 umfasst ferner Einrichtungen zur Steuerung der Drehung der Gleitlaufbewegungsführung um eine Drehachse. Diese Einrichtungen zur Steuerung der Drehung weisen eine Aufhängungsbaugruppe 13 auf. Die Aufhängungsbaugruppe 13 umfasst einen Stabilisator 27, der mit dem festen Führungsabschnitt 15 der Gleitlaufbewegungsführung 7 verbunden ist. Der Stabilisator 27 steuert die Drehung der Einfederungsbewegungsführung 7 und steuert auch das Fahrzeugwanken bei der Vorderradausführung. Alternativ zum Stabilisator 27 kann ein Verbindungsglied 28 den unteren Querlenker 9 mit dem festen Führungsabschnitt 15 verbinden, um für eine Verdrehsicherungsfunktionalität zu sorgen, wie in 4A und 6 veranschaulicht ist. Die Aufhängungsbaugruppe 13 kann ferner eine hintere Spurstange 39 umfassen, die nicht mit der Lenkungszahnstange, sondern mit dem Radnabenachsschenkelgelenk 5 und der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, wie in den 6 und 8B dargestellt. Eine Antriebswelle 35 ist so mit dem Radnabenachsschenkelgelenk 5 verbunden, dass das Rad 3 mit dem Fahrzeugantriebsstrang verbunden ist. Ein Achszapfen 37 erstreckt sich von der Seite des Radnabenachsschenkelgelenks 5, die zur Antriebswelle 35 entgegengesetzt ist.
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Das hierin beschriebene kompakte Fahrzeugaufhängungssystem 1 hat zahlreiche Vorteile. Die Lenkgeometrie wird durch die Drehachse des Nabenachsschenkelgelenks 5 des gelenkten Rades bestimmt. Diese Ausführung sorgt für eine kurze Achszapfenlänge, wodurch ein Lenkungsziehen beim Beschleunigen vermieden wird, und bietet gleichzeitig einen günstigen Lenkrollradius für stabiles Bremsen auf unebenen Oberflächen und einen günstigen Nachlauf, der die Kurvenfahrleistung unterstützt und das Mittengefühl fördert. Das Bremsmoment und das Radsturzmoment, die aus dem Kurvenschub entstehen, werden durch den festen Führungsabschnitt 15 und den Teleskopführungsabschnitt 17 in einer Weise gehandhabt, die der Wirkung eines MacPherson-Federbeins entspricht. Der feste Führungsabschnitt 15 weist vorzugsweise eine robuste Spanne über das Nabenachsschenkelgelenk 5 des gelenkten Rades auf, um eine gute Brems- und Radsturzsteifigkeit zu erzielen, und der Teleskopführungsabschnitt 17 weist vorzugsweise eine robuste Spanne innerhalb des festen Führungsabschnitts 15 auf, um diese Lasten über das Stützlager 19 auf die Fahrzeugkarosseriestruktur zu übertragen.
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In 7A sind ein hierin beschriebenes kompaktes Fahrzeugaufhängungssystem und Aufhängungs- und Radsystem dargestellt, das an einem Reifen 39 montiert ist. Dies lässt sich mit einem herkömmlichen MacPherson-Federbein-Aufhängungssystem vergleichen, das an einem Reifen montiert ist, wie in 7B dargestellt. Das kompakte Fahrzeugaufhängungssystem und Aufhängungs- und Radsystem von 7A verringert das Lenkungsziehen beim Beschleunigen. Das Lenkungsziehen beim Beschleunigen steht mit dem Lenkrollradius in Zusammenhang, der mit der Reifenmittellinie, der Lenkachse und der Achszapfenlänge in Beziehung steht. Der Lenkrollradius steht wiederum mit der Achszapfenlänge in Zusammenhang.
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Unter Bezugnahme auf 7B verläuft die Lenkachse S' von der Verbindung des Feder- und Dämpferbeins 11' mit der Fahrzeugkarosserie durch die Verbindung des MacPherson-Federbeins mit dem unteren Querlenker 9 durch die Basis des Reifens 39. Der Abstand zwischen der Lenkachse S' und der Reifenmittellinie T' an der Aufstandsfläche des Reifens und der Fahrbahn bzw. der Lenkrollfläche ist als Lenkrollradius bekannt. Je größer der Lenkrollradius ist, desto größer ist das Lenkungsziehen beim Beschleunigen, das sich sowohl auf die Fahrzeugsteuerung als auch auf den Reifenverschleiß auswirkt. Eine Linie A', die vom Kreuzungspunkt der Reifendrehachse R' und der Reifenmittellinie T' parallel zur Lenkachse S' gezogen ist, dient der Definition der Achszapfenlänge L'. Die Achszapfenlänge L' ist der Abstand zwischen der Linie A' und der Lenkachse S'. Die Achszapfenlänge L' bestimmt den Lenkrollradius, wie zuvor erörtert.
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7A veranschaulicht, dass die Lenkachse S des kompakten Aufhängungssystems 1 an der Aufstandsfläche näher an der Reifenmittellinie T liegt als die Lenkachse S' von 7B an der Reifenmittellinie T'. Somit liegt die Lenkachse S an der Basis des Reifens, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt ist, näher an der Reifenmittellinie T, und die Achszapfenlänge L ist bei dem kompakten Fahrzeugaufhängungssystem von 7A kürzer. Dies ergibt einen kleineren Lenkrollradius mit größerer Kontrolle beim Lenken und verringertem Reifenverschleiß.
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Ein kompaktes Fahrzeugaufhängungssystem für ein Hinterrad ist in 6 dargestellt. Das System ist einfacher als ein typisches am Vorderrad montiertes Aufhängungssystem, da ein separates Radnabenachsschenkelgelenk nicht erforderlich ist. Der feste Führungsabschnitt 15 benötigt keinen Arm 31, da der feste Führungsabschnitt 15 kein Radnabenachsschenkelgelenk überspannt. Vielmehr ist das Radnabenachsschenkelgelenk einstückig mit dem festen Führungsabschnitt 15 ausgebildet. Ein Verbindungsglied 28 verbindet einen Teil des festen Führungsabschnitts 15 angrenzend an den freiliegenden Teleskopführungsabschnitt 17 mit dem Stabilisator 27. Das Feder- und Dämpferbein 11 ist am Ende 23 drehbar mit dem unteren Querlenker 9 und am Ende 25 strukturell mit der Karosserie verbunden, wie bei dem am Vorderrad montierten kompakten Aufhängungssystem. Die hintere Spurstange 39 steuert bei dieser Ausführung die Drehung der Gleitlaufbewegungsführung 7. Die Gleitlaufbewegungsführung 7 ist unmittelbar mit dem Hinterrad 3 rotatorisch verbunden, um das Hinterrad ausgerichtet zu halten. Der Stabilisator 27 muss sich zur Steuerung des Fahrzeugwankens mit dem Aufhängungssystem 1 bewegen. Diese Ausführung weist Mehrlenkeraufhängungseigenschaften mit Radmittelpunktrückstellung in Verbindung mit Wankuntersteuern auf. Sie bietet zu bestehenden Aufhängungskonstruktionen eine alternative Bauraum- und Formgestaltung und kann für bestimmte Fahrzeugauslegungen geeigneter sein.
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In den 8A und 8B sind schematisch verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie das vordere und das hintere kompakte Aufhängungssystem verbunden werden können. Die Kugeln an den Enden verschiedener Komponenten bezeichnen Verbindungen mit der Fahrzeugkarosserie.
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In der 8A ist schematisch ein vorderes kompaktes Aufhängungssystem dargestellt, bei dem der feste Führungsabschnitt 15 der Gleitlaufbewegungsführung 7 fest über dem Radnabenachsschenkelgelenk 5 und drehbar am unteren Querlenker 9 angebracht ist. Der Teleskopführungsabschnitt 17 ist an der Fahrzeugkarosserie angebracht. Der Querlenker 9 ist ebenfalls an der Fahrzeugkarosserie angebracht. Bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb ist das Radnabenachsschenkelgelenk mit dem Antriebsstrang verbunden. Das Radnabenachsschenkelgelenk 5 ist ferner über die Spurstange 29 mit der Lenkungszahnstange 41 verbunden. Ein Verbindungsglied 28 ist an einem Ende am festen Führungsabschnitt 15 und am anderen Ende am unteren Querlenker 9 befestigt. Alternativ dazu kann der feste Führungsabschnitt 15 über einen (hier nicht dargestellten) Stabilisator 27 in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie ausgerichtet sein.
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In der 8B ist schematisch ein hinteres kompaktes Aufhängungssystem dargestellt. Das Hinterradnabenachsschenkelgelenk ist einstückig mit dem festen Führungsabschnitt 15 ausgebildet. Der feste Führungsabschnitt 15 ist über die hintere Spurstange 39, die die Gleitlaufbewegungsführung 7 in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie ausrichtet, mit der Karosserie verbunden. Der Teleskopführungsabschnitt 17 ist ebenfalls an der Fahrzeugkarosserie montiert. Der untere Querlenker 9 ist an einer Seite drehbar am festen Führungsabschnitt 15 und an der anderen Seite an der Fahrzeugkarosserie angebracht. Die Beziehung der Gleitlaufbewegungsführung 7 zur Fahrzeugkarosserie ist nicht durch den unteren Querlenker 9 bestimmt.
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Das kompakte Fahrzeugaufhängungssystem und das Aufhängungs- und Radsystem bieten eine umfassende, leistungsfähige und flexible Konstruktion, die im Maßstab geändert und so an verschiedene Fahrzeuge angepasst werden kann. Es lässt sich sowohl bei Vorderrad- als auch bei Hinterradaufhängungen anwenden. Es sorgt für eine kompakte Bauweise, insbesondere mit geringer Höhe, und bietet gleichzeitig eine wettbewerbsfähige vertikale Gelenkverbindung. Die gelenkte Achse liefert eine wettbewerbsfähige Lenkungsgelenkverbindung und Ackermann-Korrektur. Sie sorgt bei Bedarf für eine Antriebswelle und kann mit herkömmlichen Radgrößen, Bremsen, Radlagern und Lenksystemen zur Anwendung gelangen. Sie stellt die für moderne Kraftfahrzeuge erwartete Steifigkeit und Konformität bereit.
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Für den Fachmann sind weitere Mittel zur Schaffung des gleichen Ergebnisses im Rahmen dieser Erfindung ersichtlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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