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Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine Lenkeranordnung ist insbesondere bei einer aktiven Einzelradaufhängung verbreitet, bei welcher die Anordnung mit zumindest zwei Lenkerlagern radträgerseitig, insbesondere am Radträger, und mit zumindest einem aufbauseitigen Lenkerlager am Fahrzeugaufbau anlenkbar ist. Eine solche Lenkeranordnung zur Mehrfachanlenkung eines Radträgers an den Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges weist insofern zumindest drei Lenkerlager auf. Um die Anlenkung verstellbar auszubilden, und somit das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges flexibel auf alle in der Praxis auftretende Fahrsituationen einstellen zu können, weist eine solche Lenkeranordnung aufbauseitig einen ersten Lenkerarm mit einem aufbauseitigen Lenkerlager und radträgerseitig einen zweiten Lenkerarm mit einem radträgerseitigen Lenkerlager auf. Dabei ist das radträgerseitige Lenkerlager des zweiten Lenkerarms mit einem entlang einer Translationsrichtung verstellbaren, und mit einem Aktuator wie einem Elektromotor in Wirkverbindung stehenden Abtriebsteil so gekoppelt, dass es in seiner Lage relativ zum aufbauseitigen Lenkerlager des ersten Lenkerarms verstellbar ist. Die beschriebene Lenkeranordnung eignet sich insbesondere zur aktiven Spurverstellung der Hinterräder, wodurch beispielsweise ein geringerer Kurvenradius bei niedrigeren Geschwindigkeiten bzw. ein verbessertes dynamisches Eigenlenkverhalten bei höheren Geschwindigkeiten erreicht werden kann.
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Eine Lenkeranordnung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2009 004 123 A1 angegeben. Die dort beschriebene Lenkeranordnung zur Mehrfachanlenkung eines Radträgers an den Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges ist jedoch in Bezug auf die Gestaltung des aktiven Radlenkers mechanisch aufwendig und damit kostenintensiv. Durch die Gestaltung zur aktiven Mehrfachanlenkung wird ein in seiner Geometrie ausladendes Bauteil gestaltet, dessen Vorprüfung in Bezug auf vorgegebene Betriebseigenschaften wie Verstellkraft, Verstellgeschwindigkeit, Selbsthemmung, Spiel u. dgl. vergleichsweise aufwendig ist.
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Eine gattungsgemäße Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Querträger, der jeweils radseitig mit einem Längslenker verbunden ist, wobei jeder Längslenker über ein Lenkerlager am Fahrzeugsaufbau und über ein Lenkerlager an einem Radträger anlenkbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundlenkerachse bereitzustellen, welche auf einfache konstruktive Weise zur aktiven Spuränderung ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbundlenkerachse mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse zeichnet sich dadurch aus, dass jeder der beiden Längslenker über ein zweites Lenkerlager an dem jeweiligen Radträger angelenkt ist, das in Querrichtung beabstandet zum ersten radträgerseitigen Lenkerlager des Längslenkers und zur Fahrzeugmitte hin angeordnet ist, wobei das zweite radträgerseitige Lenkerlager des Längslenkers mit einem entlang einer Translationsrichtung verstellbaren, und mit einem Aktuator in Wirkverbindung stehenden Abtriebsteil so gekoppelt ist, sodass es in seiner Lage relativ zum aufbauseitigen Lenkerlager des Längslenkers verstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse ist somit auf einfache konstruktive Weise zur aktiven Spuränderung ausgebildet, sodass mit der Erfindung auch bei einer Verbundlenkerachse ein geringerer Kurvenradius bei niedrigeren Geschwindigkeiten sowie ein dynamischeres Eigenlenkverhalten und eine verbesserte Stabilität bei höheren Geschwindigkeiten bereitgestellt werden kann.
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Eine Lenkeranordnung zur Mehrfachanlenkung eines Radträgers an einem Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs ist mit zumindest zwei Lenkerlagern radträgerseitig und zumindest einem aufbauseitigen Lenkerlager am Fahrzeugaufbau anlenkbar, wobei die Lenkeranordnung aufbauseitig einen ersten Lenkerarm mit einem aufbauseitigen Lenkerlager und radträgerseitig einen zweiten Lenkerarm mit einem radträgerseitigen Lenkerlager aufweist, und wobei das radträgerseitige Lenkerlager des zweiten Lenkerarms mit einem entlang einer Translationsrichtung verstellbaren, und mit einem Aktuator in Wirkverbindung stehenden Abtriebsteil so gekoppelt ist, dass es in seiner Lage relativ zum aufbauseitigen Lenkerlager des ersten Lenkerarms verstellbar ist. Diese Lenkeranordnung weist ein Grundbauteil mit integral angeformtem ersten Lenkerarm, und ferner ein zum Grundbauteil als getrennte Baueinheit ausgebildete, und an das Grundbauteil befestigte Verstelleinheit auf, die den Aktuator, das mit diesem in Wirkverbindung stehende Abtriebsteil sowie das am Abtriebsteil angekoppelte radträgerseitige Lenkerlager umfasst. Die Gestaltung einer solchen Lenkeranordnung zur Mehrfachanlenkung eines Radträgers an einen Fahrzeugaufbau weist gegenüber der herkömmlichen Lenkeranordnung den Vorteil auf, dass die den Abstand zwischen dem radträger- und dem aufbauseitigen Lenkerlager des ersten und zweiten Lenkerarms verändernde Mechanik in einem vom Grundbauteil getrennten Bauteil, insbesondere mit eigenem Gehäuse integriert ist. Damit ist die Verstelleinheit unabhängig von dem Grundbauteil bzw. -einheit zusammenbaubar und kann in Bezug auf ihre Verstelleigenschaften sowie in Bezug auf ihr Antwortverhalten auf die Einwirkung von äußeren Kräften getrennt von dem Grundbauteil vorgeprüft werden. Darüber hinaus ist es mit der vorgeschlagenen modularen Bauweise der erfindungsgemäßen Lenkeranordnung ohne weiteres möglich, das beschriebene Grundbauteil mit einem weiteren Bauteil, welches das Lenkerlager starr vorgibt, anstatt mit der beschriebenen Verstelleinheit zu kombinieren, um eine nicht aktive Lenkeranordnung bereitzustellen.
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Vorteilhafte, erfindungsgemäße Ausführungsformen und erfindungsgemäße Merkmale sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, der speziellen Beschreibung sowie in den Unteransprüchen angegeben.
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In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse können der Querträger und beide Längslenker als zusammenhängendes Grundbauteil der Verbundlenkerachse ausgebildet sein, z. B. in Gestalt eines Blechform- und Schweißteils. Dabei wird das zweite radträgerseitige Lenkerlager des jeweiligen Längslenkers jeweils durch eine Verstelleinheit bereitgestellt, die den Aktuator, das mit diesem in Wirkverbindung stehende Abtriebsteil sowie das am Abtriebsteil angekoppelte radträgerseitige Lenkerlager insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse umfasst, wobei die Verstelleinheit am Grundbauteil, insbesondere lösbar, verbunden sein kann.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Lenkeranordnung derart ausgebildet sein kann, dass die zumindest drei Lenkerlager jeweils direkt oder indirekt an den Radträger bzw. den Fahrzeugaufbau anlenkbar sind. Bei einer indirekten Anlegung kann die Befestigung mittels eines Zwischenbauteils erfolgen, beispielsweise mittels eines Zwischenlenkers.
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Zweckmäßigerweise kann die Verstelleinheit als eine zum Grundbauteil eigenständig hergestellte und in Bezug auf vorgegebene Betriebseigenschaften wie Verstellkraft, Verstellgeschwindigkeit, Selbsthemmung, Spiel u. dgl. vorgeprüfte Einheit ausgebildet sein, welche nach dem Zusammenbau und der Vorprüfung an dem Grundbauteil insbesondere lösbar befestigt wird.
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Der Aktuator kann insbesondere als elektromechanischer oder elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise wird dieser durch eine zentrale Steuerung des Kraftfahrzeuges gesteuert, sodass flexibel auf die jeweilige fahrdynamische Fahrsituation die Spur- und/oder Sturzeinstellung des Rades angepasst werden kann. Insbesondere kann der Aktuator als Elektromotor ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass das Abtriebsteil in koaxialer Ausrichtung mit einem Führungsarm verbunden ist, der an seinem freien Ende das radträgerseitige Lenkerlager des zweiten Lenkerarms trägt. Dabei kann die Achsrichtung des Abtriebsteils und des Führungsarms in Translationsrichtung verlaufen, sodass eine Linearführung des radträgerseitigen Lenkerlagers des zweiten Lenkerarms bereitgestellt ist. Vorteilhaft können Abtriebsteil und Führungsarm als einzelnes Bauteil integral ausgebildet bzw. der Führungsarm drehfest bzw. starr am radträgerseitigen Endabschnitt des Abtriebsteils befestigt sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, die Verbindung bzw. Kopplung zwischen beiden Bauteilen so zu gestalten, dass Antriebsteil und Führungsarm zueinander drehbar und/oder in axialer Richtung zueinander verstellbar eingerichtet ist, wobei die koaxiale Ausrichtung zueinander beibehalten wird.
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Vorzugsweise kann die Verstelleinheit ein eigenes Gehäuse aufweisen, das zumindest einen Befestigungsflansch bereitstellt zur Anlage an einen zugehörigen Befestigungsflansch des Grundbauteils, über den die vom Radträger auf den zweiten Lenkerarm übermittelten Betriebskräfte auf das Grundbauteil der Lenkeranordnung übertragbar sind.
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Die Befestigung von Grundbauteil und Verstelleinheit an den Befestigungsflanschen kann beispielsweise mittels Nieten oder Schrauben durchgeführt werden, welche sich durch die Befestigungsflansche erstrecken können, sodass die Wartung der erfindungsgemäßen Lenkeranordnung erleichtert wird. Damit ist die Verstelleinheit durch Lösen der Befestigungsmittel sowie am radträgerseitigen Lenkerlager ohne großen Zeitaufwand ausbaubar und einer Wartung zuführbar.
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In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, die Verstelleinheit und das Grundbauteil nach Anlage an den zugeordneten Befestigungsflanschen durch Verschweißen miteinander zu verbinden.
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Die Verstelleinheit kann mit einem einzelnen, beispielsweise zweischaligen Gehäuse ausgebildet sein, das Bauteile der Verstelleinheit wie Antriebsmotor, Getriebeteile einschließlich des Abtriebsteils sowie abschnittsweise den Führungsarm aufnimmt. Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass allein der Führungsarm abschnittsweise und das von diesem getragene radträgerseitige Lenkerlager aus dem Gehäuse der Verstelleinheit herausragen.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse mehrere Gehäuseteile umfasst, welche abgedichtet aneinander geflanscht sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse der Verstelleinheit ein das Abtriebsteil und den Führungsarm zumindest abschnittsweise aufnehmendes erstes Gehäuseteil aufweist, wobei ein zweites Gehäuseteil umfasst ist, das insbesondere den Antriebsmotor aufnimmt, wobei die Motorwelle sich in das erste Gehäuseteil erstrecken kann, um beispielsweise ein Antriebsteil eines Getriebes anzutreiben.
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Um einen veränderbaren, aus dem Gehäuse bzw. Gehäuseteil der Verstelleinheit herausragenden Abschnitt des Führungsarms, welcher an seinem radträgerseitigen Ende das radträgerseitige Lenkerlager trägt, bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass zwischen dem radträgerseitigen Endabschnitt des Gehäuseteils bzw. Gehäuses und dem radträgerseitigen Endabschnitt des Führungsarms eine Manschette oder ein Faltenbalg zur Abdichtung angeordnet ist.
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Die Lenkeranordnung kann grundsätzlich bei allen Mehrfachanlenkungen eines Radträgers an einem Fahrzeugbau eines Fahrzeugs Anwendung finden, beispielsweise einem Dreieckslenker, H-Lenker, Trapezlenker oder Schräglenker. Alle erfindungsgemäße Ausführungsformen haben gemein, dass zumindest einer der radträgerseitigen Lenkerarme durch die beschriebene Verstelleinheit bereitgestellt wird zur aktiven Änderung der Lenkerarmlänge bzw. des Abstandes zwischen radträgerseitigem Lenkerlager und zugeordnetem aufbauseitigem Lenkerlager.
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Vorzugsweise kann das Grundbauteil doppelschalenartig aufgebaut sein, insbesondere mit einer etwa trapezförmigen oder rechteckförmigen Grundfläche, sodass einerseits eine hohe Steifigkeit senkrecht zur Grundfläche des Grundbauteils bereitgestellt und andererseits ein Hohlraum gebildet ist, in welchem die Verstelleinheit insbesondere gegen mechanische Belastungen sowie aggressive Medien wie Wasser, Öl und/oder Schmutz geschützt angeordnet sein kann.
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In einer anderen Ausführungsform kann das Grundbauteil auch schalenförmig als Blechteil aufgebaut sein, wobei sowohl in dieser Ausführungsform als auch bei einer mehrschaligen Ausführungsform an einer radträgerseitigen Stirnfläche eine Durchführung vorgesehen sein kann, durch welche sich der Führungsarm mit daran angekoppeltem radträgerseitigen Lenkerlager der Verstelleinheit erstreckt. Dabei kann durch den, die Durchführung begrenzten Stirnflächenabschnitt eine Befestigungs- bzw. Anlageflächen für die Verstelleinheit bereitgestellt werden.
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Zur Aufnahme der vom Radträger auf die Verstelleinheit einwirkenden Betriebskräfte kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass das Abtriebsteil sowie der mit diesem verbundene Führungsarm im zugeordneten Gehäuseteil bzw. Gehäuse an zumindest drei axial beabstandeten Lagerbereichen gelagert ist, wobei sich die jeweils den Lagerbereichen zugeordneten Lager am Gehäuse bzw. Gehäuseteil abstützen und darüber die Kräfte in das Grundbauteil einleiten. Dabei kann vorgesehen sein, dass die beiden zum Lenkerlager des Führungsarms nächstliegenden Lagerbereiche Loslager und der dritte, entfernter liegende Lagerbereich ein Festlager aufweist.
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Grundsätzlich kann das Abtriebsteil Teil eines Getriebes sein, das eine Drehbewegung in eine translatorische Bewegung umsetzt, wie ein Zahnstangengetriebe oder ein Spindelgetriebe.
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Insbesondere um eine Selbsthemmung der Verstelleinheit bereitzustellen, kann bei der erfindungsgemäßen Lenkeranordnung bevorzugt ein Spindelgetriebe eingesetzt sein, wobei dieses eingangsseitig je nach Ausführungsform entweder direkt von einem Antriebsmotor angetrieben sein kann oder anderweitig, beispielsweise mittels eines Verzahnungsgetriebes wie eines Kegelrad-, Stirnrad- oder Schneckenradgetriebes, welches vom Antriebsmotor eingangsseitig angetrieben wird.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform, kann das Antriebsteil als Spindel eines Spindelgetriebes ausgebildet sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Führungsarm mit der Spindel drehfest, d. h. drehmomentübertragend und axial feststehend gekoppelt ist, wobei eine von der Spindel aufgefädelte und axial mit einem Festlager fixierte Spindelmutter umfasst ist, welche an ihrem Umfang eine Verzahnung aufweist, wobei die Spindelmutter mit einem vom Antriebsmotor angetriebenen Zahnrad zum Drehen der Spindelmutter zusammenwirkt. Durch ortsfestes Drehen der Spindelmutter erfolgt bei dieser Ausführungsform eine transversale Verschiebung der Spindel und damit des Führungsarms.
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Je nach Gestaltung des Verzahnungsgetriebes, welches dem Spindelgetriebe vorgeschaltet ist, kann der Motor respektive die Motorwelle zur Achse der Spindel bzw. des Führungsarms einen Winkel zwischen 0 und 90° aufweisen.
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In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform kann die von der Spindel aufgefädelte Spindelmutter drehfest bzw. starr am Führungsarm angeordnet sein, wobei die Spindel entweder direkt von einem Spindelmotor oder wie im vorhergehenden Beispiel beschrieben, mittels eines zwischengeschalteten Verzahnungsgetriebes angetrieben ist. Dabei sind wiederum alle Verzahnungsgetriebe einsetzbar, wie Kegelradgetriebe, Schneckenradgetriebe oder Stirnradgetriebe etc.
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In der Ausführungsform, bei welcher die Spindelmutter starr am Führungsarm befestigt ist, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Führungsarm an seinem zur Spindel gerichteten axialen Endabschnitt eine axial verlaufende Bohrung aufweist, welche endstämmig zum Führungsarm die Spindelmutter aufnimmt und in radträgerseitiger Richtung einen Hohlraum bereitstellt zur Aufnahme der eindrehbaren Spindel. Auf diese Weise ist innerhalb der koaxialen Anordnung von Spindel und Führungsarm eine leicht veränderbare Gesamtlänge zur Einstellung der zweiten Lenkerarmlänge realisiert.
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Die jeweiligen Lenkerlager der Lenkeranordnung können spezifisch an die betriebsbedingten Belastungen angepasst sein. In erster Linie eignen sich insbesondere elastische Lagerbuchsen wie elastomere Lagerbuchsen, welche die durch die aktive Verstellung verursachte Auslenkung, insbesondere eine kardanische Auslenkung, die im Bereich von wenigen Grad, beispielsweise 3° liegen kann, verarbeiten können. Es sind jedoch auch andere Lagertypen in der erfindungsgemäßen Lenkeranordnung einsetzbar. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass insbesondere das am aktiv betätigten Führungsarm angebrachte Lenkerlager anders gestaltet, beispielsweise als Kugelgelenk ausgebildet ist.
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Wie der Fachmann erkennt, sind bei der erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse somit in Bezug auf die Verstelleinheit alle obenstehend mit Bezug auf die Lenkeranordnung beschriebenen Ausgestaltungen der Verstelleinheit mit den beschriebenen Vorteilen erfindungsgemäß einsetzbar.
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Die Erfindung wird durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei
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1 eine erste Ausführungsform einer Lenkeranordnung in Form eines H-Lenkers,
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2 eine zweite Ausführungsform einer Lenkeranordnung in Form eines Schräglenkers,
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3 eine dritte Ausführungsform einer Lenkeranordnung in Gestalt eines Schräglenkers, welcher bestimmungsgemäß mit zwei Lenkerlagern an einem Radträger befestigt ist,
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4 die in den 1 bis 3 als Teil der Lenkeranordnung umfasste Verstelleinheit in einer Seitenaufsicht mit teilweise entferntem Gehäuse,
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5 die in 4 dargestellte Verstelleinheit mit einer zusätzlichen Verkapselung,
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6 den Aufbau einer weiteren Gestaltung einer Verstelleinheit mit teilweise entferntem Gehäuse zur Verwendung in einer Lenkeranordnung mit drehender Spindel,
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7 eine weitere Ausführungsform einer Verstelleinheit mit teilweise entferntem Gehäuse zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Lenkeranordnung mit Schneckenradgetriebe,
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8 eine weitere Ausführungsform einer Verstelleinheit mit teilweise entferntem Gehäuse zur Verwendung in einer Lenkeranordnung mit Stirnradgetriebe,
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9 in einer Prinzipdarstellung die Verwendung einer Lenkeranordnung in einem Kraftfahrzeug und
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10 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundlenkerachse in einer Teilansicht, bei welcher jeweils ein Längslenker über zwei Lenkerlager an einen Radträger eines Kfz gekoppelt ist
zeigt.
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1 zeigt die beispielhafte Gestaltung einer Lenkeranordnung in Form eines H-Lenkers 1 zur Mehrfachanlenkung eines Hinterachsenradträgers an einen Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges. Dieser umfasst als Grundbauteil ein Grundblech 10, welches sich aus einem Bodenabschnitt 11 und in Einbaulage in Längsrichtung zum Fahrzeug beabstandete Seitenstirnabschnitte 12, 13, die sich etwa senkrecht vom Bodenabschnitt 11 nach oben erstrecken. Der Lenker ist zur Bereitstellung der unteren Lenkerebene einer Einzelradaufhängung an der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges ausgebildet, worauf untenstehend noch näher eingegangen wird.
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Die beiden Seitenabschnitte 12, 13 verlaufen im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung, wobei der in Fahrtrichtung vordere Stirnseitenabschnitt 13 zwei miteinander verbundene Lenkerarme 13a, 13b bereitstellt, die jeweils an ihren Enden ein Lenkerlager 15a, 15b besitzen, die in der beschriebenen Ausführungsform als elastomere Buchsenlager ausgebildet sind. Diese Lager sind jeweils in ein entsprechend ausgebildetes Lagerauge, das in dem Blechseitenabschnitt 13 eingearbeitet ist, eingebracht.
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In ähnlicher Weise stellt der hintere Stirnseitenabschnitt 12a einen weiteren Lenkerarm bereit, der an seinem Endabschnitt wiederum ein Lagerauge zur Aufnahme eines Buchsenlagers 14a bereitstellt. Im Gegensatz zu dem ersten Querlenker des in 1 dargestellten H-Lenkers 1 wird der vordere Lenkerarm durch einen Führungsarm 52 einer Verstelleinheit 50 gebildet, welcher an seinem Endabschnitt das Lenkerlager 53, wiederum in Form eines Buchsenlagers, trägt. Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Verstelleinheit 50 L-förmig aufgebaut, wobei sie mit ihrem langen Schenkel innenseitig an den Seitenabschnitten 12a, 12b anliegt und mittels Schrauben 55 befestigt ist. Erkennbar ist in der beschriebenen Ausführungsform der lange L-Schenkel der Verstelleinheit 50 etwa quaderförmig ausgebildet, sodass dieser mit seiner planen Unterseite auf dem Bodenabschnitt 11 des Grundbleches 10 und mit einer Seitenfläche wie beschrieben an der Innenseite des Stirnseitenabschnitts 12 anliegt. Die Fixierung am Bodenabschnitt 11 erfolgt wiederum mit zwei in Fahrzeugquerrichtung beabstandeten Flansche, welche an das Gehäuse der Verstelleinheit angeformt sind und über welche die Verstelleinheit mittels Schrauben 55 an dem Bodenabschnitt 11 befestigt sind.
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Der Führungsarm ist in der beschriebenen Ausführungsform mittels zweier gekoppelter Getriebeabschnitte, welche in dem in 1 quer verlaufenden Abschnitt der Verstelleinheit angeordnet sind und die eingangsseitig von einem angeflanschten Motor 51 angetrieben sind, etwa parallel zur Richtung des Stirnseitenabschnittes 12 linear verschiebbar. Hierdurch ist in Bezug auf die Lenkerlager 53, 14a ein veränderbarer Lagerabstand einstellbar ist, wodurch die Lenkeranordnung an die jeweiligen Fahrsituationen, insbesondere zur Verstellung der Radspur, anpassbar ist. Wie der Fachmann erkennt, sind dabei die in der 1 vorderen Lenkerlager an dem Radträger des Kraftfahrzeuges und die in der Figur hinteren Lenkerlager 15a, 14a an dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeuges angelenkt.
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Zur Gestaltung einer Einzelradaufhängung liegt eine Feder 17 am Bodenabschnitt 11 des Grundbleches 10 auf, welche sich in nicht dargestellter Weise an ihrem gegenüber liegenden Ende an der Karosserie bzw. dem Fahrzeugaufbau mittelbar oder unmittelbar abstützt. Darüber hinaus benötigt die in 1 dargestellte Lenkeranordnung zur Realisierung einer Einzelradaufhängung weitere am Lenkerträger und dem Fahrzeugaufbau angebrachte Lenker in einer oberen Lenkerebene, worauf untenstehend noch näher eingegangen wird.
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Aufgrund der beschriebenen modularen Bauweise des H-Lenkers ist der aktive Teil der Anordnung zunächst getrennt zusammenbaubar, kann leicht geeicht bzw. geprüft werden und ist bei einem Austausch ebenso leicht zugänglich, was die Wartung erheblich erleichtert.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der aktiven Lenkeranordnung zur Mehrfachanlenkung eines Radträgers an den Fahrzeuganbau eines Kraftfahrzeuges in Form eines Schräglenkers 2 mit wiederum zwei radträgerseitigen Lenkerlagern 15b, 53 und zwei aufbauseitigen Lenkerlagern 15a, 14a. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Grundbauteil hier nicht als einfaches offenes Blechformteil ausgebildet, sondern als Doppelschale 20 mit einer Unterseite 22 und einer Oberseite 21, die durch Stirnseitenabschnitte 23, 24, 25 miteinander verbunden sind. Die Doppelschale ist in der beschriebenen Ausführungsform geschlossen, wobei sie an den jeweiligen drei Armendabschnitten Buchsenaufnahmen, welche an die Doppelschale angeschweißt sein können, besitzt zur Aufnahme der Lenkerlager 15a, 14a und 15b.
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Erkennbar ist die Lenkeranordnung gemäß 2 nicht als reine Querlenkeranordnung ausgebildet, stattdessen weisen die Lenker jeweils auch eine Längskomponente, d. h. eine Komponente in Fahrtrichtung auf.
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Wie in der vorhergehenden Ausführungsform wird bei dem Schräglenker gemäß 2 das in Fahrtrichtung hintere Lenkerlager durch eine Verstelleinheit 50 bereitgestellt, die an ihrem verstellbaren Führungsarm 52 das radseitige Lenkerlager 53 trägt. Wiederum ist mit einem Winkel von etwa 90° zur Achse des Führungsarms 52 ein Motor 51 angeflanscht, welcher über eine in der Figur nicht dargestellte Getriebeeinrichtung den Führungsarm koaxial zu seiner Achse bewegt.
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Durch die insbesondere geschlossene Bauweise des Grundbauteils in Form einer Doppelschale 20 kann die Verstelleinheit 50 geschützt im Hohlraum der Doppelschale angeordnet sein. Hierzu weist der radträgerseitige Stirnseitenabschnitt 23 der Doppelschale 20 eine Öffnung auf, über welche die Verstelleinheit 50 zunächst mit ihrem Motorteil angewinkelt und nachfolgend mit ihrem in Einbaulage im Wesentlichen schräg verlaufenden Hauptteil eingefädelt werden kann. Bei dieser Ausführungsform weist das Gehäuse der Verstelleinheit 50 einen nach außen ragenden Befestigungsflansch 56 auf, welcher als Anlage der Verstelleinheit an den radträgerseitigen Stirnseitenabschnitt 23 dient. Die Verstelleinheit ist am Flansch 56 anliegend mittels zweier Schrauben 55 mit der radträgerseitigen Stirnseite 23 der Schalenstruktur verbunden. Wie aus der Figur ersichtlich, weist das Gehäuse der Verstelleinheit 50 einen weiteren, parallel zur Unterseite 22 der Doppelschalenstruktur verlaufenden Befestigungsflansch auf, auf dessen Oberseite eine Befestigungsmutter 57 befestigt, insbesondere angeschweißt ist, durch die sich eine von der Unterseite 22 der Doppelschalenstruktur eingeführte Befestigungsschraube erstrecken kann. Hierdurch ist die Verstelleinheit starr an der Doppelschalenstruktur zur Aufnahme aller auf das Lenkerlager 53 einwirkenden Kräfte befestigt.
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Die Doppelschalenstruktur des in 2 angegebenen Schräglenkers kann als Blechform-, Schweiß- oder Gussteil ausgebildet sein.
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3 zeigt den in 2 dargestellten Schräglenker im angelenkten Zustand an einen Radträger 90, welcher die Radwelle 81 zur Aufnahme eines Rades 80 bereitstellt, wobei sich die Radnabe über das Lager 82 an der Welle 81 abstützt. Der in der Figur links angegebene Pfeil bezeichnet die Fahrtrichtung, ferner ist die mit der beschriebenen Auslenkung des Führungsarms 52 verbundene Spursteuerung des Rades angegeben. In der beschriebenen Ausführungsform wird eine Spurverstellung von ca. ±3° bereitgestellt.
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Die radträgerseitigen Lager sind als elastomere Buchsenlager ausgebildet, welche für eine entsprechende kardanische Auslenkung gestaltet sind.
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Mit Bezug auf die nachfolgenden 4 bis 8 werden im Folgenden beispielhafte Ausführungsformen zur Gestaltung der Verstelleinheit näher erläutert. 4 zeigt eine solche Verstelleinheit mit teilweise entferntem Gehäuse in einer Aufsicht. Diese Verstelleinheit ist die in der Lenkeranordnung der 1 verwendete. Erkennbar erstreckt sich der das Lager 53 in seinem Lagerauge 53a tragenden Führungsarm 52 in das Innere des Gehäuses 58 hinein und ist mit einer kugelgelagerten Spindel 64 in einem Verbindungsbereich 65 formschlüssig und drehmomentfest verbunden. Eine Spindelmutter 63 ist im Bereich der Anflanschung des Motors 51 auf die Spindel 64 aufgefädelt.
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Die Lagerung der langgestreckten, starren Verbindung von Führungsarm 52 und Spindel 64 erfolgt an drei axial beabstandeten Lagerbereichen L1, L2 und L3. Die Lager der Lagerbereiche L1 und L2 sind als hochgenaue und zur Aufnahme der auftretenden Radialkräfte ausgebildete Gleitlager 67 gestaltet. Die Lagerung des langgestreckten starren Körpers umfassend den Führungsarm und die Spindel im Bereich der Motoranflanschung erfolgt über die Lagerung der Spindelmutter 63, in dem angegebenen Beispiel über Kugellager. Die Kugellager sind als Festlager ausgebildet, sodass die Spindelmutter 63 axial fixiert ist. Durch das Drehen der Spindelmutter 63 kann somit der Führungsarm 52 weiter aus dem Gehäuse 58 entlang seiner Achse A bewegt oder in das Gehäuse hinein gezogen werden, abhängig von der Drehrichtung der Mutter.
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Zur Realisierung einer Abdichtung am radträgerseitigen Ende des Gehäuses 58 der Verstelleinheit 50 zum Bereich des Führungsarms, welcher immer aus dem Gehäuse 58 herausragt, ist in der beschriebenen Ausführungsform ein Gummibalg 68 vorgesehen.
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Der Antrieb des beschriebenen Spindelgetriebes erfolgt über den angeflanschten Motor, dessen Motorwelle 60 aus dem Motorgehäuse herausragt in den Gehäuseteil hinein, in welchem die starre Verbindung von Bewegungsarm und Spindel angeordnet ist. Die Motorwelle 60 treibt in der beschriebenen Ausführungsform ein Ritzel 61, die mit einer im Einzelnen nicht dargestellten und am Umfang der Spindelmutter 63 angebrachten Kegelradverzahnung (62) zur Drehung der Spindelmutter 63 und damit zum linearen Verschieben des Führungsarms 52 kämmt.
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Die Lager der starren Verbindung von Führungsarm und Spindel sowie die Spindelsteigung und die jeweiligen Materialien der einzelnen Bauteile sind so ausgewählt, dass eine Selbsthemmung der gesamten Vorrichtung bei allen auftretenden Betriebskräften aufrechterhalten bleibt.
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5 zeigt die Verstelleinheit gemäß 4, wobei zusätzlich eine vollumfängliche Kapselung 70 vorgesehen ist zur hermetischen Abschirmung der gesamten Verstelleinheit 50 gegenüber äußeren Einflüssen. Diese Ausführungsform einer Verstelleinheit eignet sich insbesondere für eine Lenkeranordnung gemäß 1.
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6 zeigt eine weitere beispielhafte Gestaltung einer Verstelleinrichtung, die in Bezug auf ihre Funktionalität zur Veränderung eines Lenkerarms gleich zu der in 4 dargestellten aufgebaut ist. Insofern sind in 6 wiederum die zu der Darstellung gemäß 4 angegebenen identischen Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Folgenden allein auf die Unterschiede eingegangen. Erkennbar ist die auf die Spindel 64 aufgefädelte Spindelmutter 71 koaxial vom Führungsarm 52 aufgenommen. Hierzu weist dieser an seinem motorseitigen Ende eine Bohrung 79 auf, in welcher endstämmig und formschlüssig die Spindelmutter eingebracht bzw. befestigt ist. Der wiederum um 90° bezüglich seiner Motorachse zur Achse des Führungsarms 52 bzw. der Spindel 64 versetzte Motor 51 treibt in der in 6 dargestellten Ausführungsform die Spindel 64 zur Drehung an. Hierzu ist endstämmig auf der Motorseite der Spindel 64 an diese drehfest ein Verzahnungselement 72 befestigt, das ähnlich wie die Spindelmutter 63 in der Ausführungsform gemäß 4 eine Kegelradverzahnung aufweist zum Zusammenwirken mit dem von der Motorwelle 60 angetriebenen Ritzel 61.
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Das starr mit der Spindel 64 verbundene Verzahnungselement 72 ist wie die Spindelmutter 63 aus 4 axial fest gelagert mittels einer Kugellagerung, sodass durch das motorgesteuerte Drehen der Spindel 64 eine zur Achse des Führungsarms 52 bzw. der Spindel 64 ausgerichtete Verschiebung des Lenkerlagers 53 bereitgestellt ist. Erkennbar zeigt die in 6 angegebene Betriebssituation den Grenzfall, dass der Führungsarm 52 maximal aus dem Gehäuse 58 herausgefahren ist.
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Die nachfolgenden 7 und 8 zeigen weitere mögliche Gestaltungen der Verstelleinheit für die Lenkeranordnung in einer teilweise freigestellten Darstellung, um die Kopplung des Motors mit dem Getriebe zu zeigen. In der Gestaltung gemäß 7 ist auf die Motorwelle eine Schnecke 73 aufgezogen, welche die im Lagerbereich L3 axial fixierte Spindelmutter 75 zur Drehung antreibt, wozu die Spindelmutter an ihrem Umfang eine Schneckenradverzahnung 74 aufweist. Im Unterschied zu den bisher erläuterten Ausführungsformen ist das endstämmig zum Führungsarm 52 angeordnete Lenkerlager in der Ausführungsform gemäß 7 nicht als Buchsenlager, sondern als Kugelgelenk 76 ausgebildet.
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Dies gilt auch für die in 8 angegebene Gestaltung einer Verstelleinheit. Im Unterschied zu der in 7 angegebenen Gestaltung verläuft die Motorwelle 60 parallel zur Achse des Führungsarms 52 bzw. der Spindel 64, sodass sich eine kompaktere Bauweise ergibt. Der Motor treibt über ein Stirnrad 78 die Spindelmutter 75 an, die an der Außenmantelfläche mit einer Verzahnung 77 versehen ist, mit welcher das Stirnrad kämmt.
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In solchen Fällen, bei welchen die Baulänge nicht erheblich ist, kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass der Motor in Bezug auf seine Welle koaxial zur Achse des Führungsarms ausgebildet ist und die Spindel direkt antreibt. Die translatorische Bewegung des Führungsarms 52 erfolgt in dieser Ausführungsform entsprechend dem in 6 gezeigten Beispiel.
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9 zeigt in einer Prinzipskizze die Verwendung einer Lenkeranordnung zur Mehrfachanlenkung eines Radträgers im Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges, bei dem zwei Lenkerlager radträgerseitig und zwei aufbauseitige Lenkerlager am Fahrzeugaufbau angelenkt sind. Erkennbar entspricht die in der unteren Lenkerebene der beiden Hinterachsen-Einzelradaufhängungen angeordnete Lenkeranordnung dem H-Lenker gemäß 1. Das in Fahrtrichtung hintere radträgerseitige Lenkerlager 53 ist quer zur Längsachse des Fahrzeuges zum Einstellen der Spur eines Hinterrades durch das Vorsehen der obenstehend beschrieben Verstelleinheit 50 verschiebbar.
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10 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung einer Verbundlenkerachse 100, umfassend einen Querlenker 110, der die beiden jeweils radseitig angeordneten Längslenker 120 verbindet. Beide Längslenker sind in der angegebenen Ausführungsform integral mit dem Querlenker 110 ausgebildet. Jeder Längslenker ist mit einem Lenkerlager 125 mit dem nicht dargestellten Aufbau des Fahrzeuges verbunden. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Verbundlenkerachse weist die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse nicht ein einzelnes radträgerseitiges Lenkerlager auf, mit welchem der Längslenker am Radträger angelenkt ist, sondern ein radnahes Lenkerlager 126 sowie ein in Querrichtung radfernes Lenkerlager 127. Der Verbund von Querlenker und Längslenker ist in der angegebenen Ausführungsform wiederum schalenförmig ausgebildet, sodass eine wie obenstehend beschriebene Verstelleinheit im Innern angeordnet und am Boden des Längslenkers wie gezeigt verbunden und zur Bereitstellung eines in Richtung zum Führungsarm verschiebbaren Lenkerlagers 127 angeordnet ist. Da eine gedachte Verbindungslinie zwischen den beiden Lenkerlagern 126, 127 im Wesentlichen in Querrichtung verläuft und die Translationsrichtung des Führungsarms der Verstelleinheit 50 eine Komponente in Längsrichtung aufweist, erfolgt bei der Betätigung der Verstelleinheit 50 eine Schwenkung des Radträgers um eine Achse senkrecht zur Zeichnungsebene entsprechend der Verstellung der Spur des Rades 80. Die erfindungsgemäß ausgebildete Verbundlenkerachse ist somit als aktive Verbundlenkerachse ausgebildet, wobei grundsätzlich alle mit Bezug auf die erfindungsgemäße Lenkeranordnung beschriebene Gestaltungen der Verstelleinheit Anwendung finden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- H-Lenker
- 2
- Schräglenker
- 10
- Grundblech
- 11
- Bodenabschnitt
- 12a
- Stirnseitenabschnitt, Lenkerarm
- 12b
- Stirnseitenabschnitt
- 13a, b
- Stirnseitenabschnitt, Lenkerarm
- 14a
- Lenkerlager, Buchsenlager
- 15a, b
- Lenkerlager
- 17
- Feder
- 20
- Doppelschale
- 21
- Oberseite
- 22
- Unterseite
- 23
- Radträgerseitiger Stirnseitenabschnitt
- 24, 25
- Stirnseitenabschnitt
- 50
- Verstelleinheit
- 51
- Motor/Motorgehäuse
- 52
- Führungsarm
- 53
- Lenkerlager
- 53a
- Lagerauge
- 54
- Flansch
- 55
- Schraube
- 56
- Befestigungsflansch
- 57
- Befestigungsmutter
- 58
- Gehäuse
- 59
- Befestigungsflansch
- 60
- Motorwelle
- 61
- Ritzel
- 62
- Kegelradverzahnung
- 63
- Spindelmutter
- 64
- Spindel
- 65
- Verbindungsabschnitt
- 66
- Kugellager
- 67
- Gleitlager
- 68
- Gummibalg
- 70
- Verkapselung
- 71
- Spindelmutter
- 72
- Verzahnungselement
- 73
- Schnecke
- 74
- Schneckenradverzahnung
- 75
- Spindelmutter
- 76
- Kugelgelenk
- 77
- Verzahnung
- 78
- Stirnrad
- 80
- Rad
- 81
- Radwelle
- 82
- Lager
- 85
- Reifen
- 90
- Radträger
- 100
- Verbundlenkerachse
- 110
- Querträger
- 120
- Längslenker
- 125
- Aufbauseitiges Lenkerlager
- 126, 127
- Lenkerlager
- 140
- Radträger
- A
- Achse
- L1, L2, L3
- Lagerbereiche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009004123 A1 [0003]
