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TECHNISCHES GEBIET:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Aufhängung eines
Rads in einem Kraftfahrzeug nach der im Voraus kennzeichnenden Klausel des
anhängenden
Anspruchs 1. Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in einer
Einzelhinterradaufhängung
für ein
angetriebenes oder nicht angetriebenes Hinterrad eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen.
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STAND DER
TECHNIK
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In
Fahrzeugen, beispielsweise Personenkraftwagen, werden heutzutage
verschiedene Arten von Aufhängungssystemen
für die
Fahrzeugräder verwendet.
Diese Radaufhängungen
sind auf bekannte Weise konstruiert, um die Befestigung und Abfederung
aller Räder
des Fahrzeugs zuzulassen, welche wiederum vorgesehen ist, um den
Komfort der Fahrgäste
im Fahrzeug und die Eigenschaften des Fahrzeugs bezüglich der
Straßenlage
zu verbessern und Betriebsdauer desselben zu erhöhen. Eine Anzahl von verschiedenen
Arten an Radaufhängungen
ist bereits bekannt und in Systemen mit beispielsweise starren oder
unabhängigen
Radachsen enthalten und kann bei Bedarf mit Federelementen, Stoßdämpfern und
anderen Bauteilen ergänzt
werden. Zudem werden oft Verbindungs- bzw. Gelenkarme, welche Kräfte aufnehmen
und die Räder
des Fahrzeugs mit der Karosserie desselben verbinden, und Stabilisatoren
verwendet, welche zum Verringern der übermäßigen Nickbewegungen des Fahrzeugs
verwendet werden.
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Eine
herkömmliche
Radaufhängung
der Art mit einer starren Hinterachse ist eine robuste und effektive
Konstruktion, welche zudem eine konstante Spurbreite (d.h. einen
konstanten Abstand zwischen den Stellen, an welchen die zwei Hinterräder die Straßenoberfläche berühren) beibehält. Ein
Nachteil der starren Hinterachse ist, dass die Bewegungen von einem
Rad zu einem gewissen Maß zum
anderen Rad übertragen
werden. Aus diesem Grund wird häufig
eine Einzelhinterradaufhängung
verwendet, welche derart konstruiert ist, dass die Räder unabhängig voneinander
federn können,
was insbesondere aus Sicht des Komforts ein Vorteil ist. Zudem werden
in einer Einzelhinterradaufhängung
verschiedene Verbindungselemente verwendet, um die erwünschte Spurbreite,
den erwünschten
Radsturzwinkel und Vorspurwinkel jedes Rads beizubehalten. Eine
Einzelhinterradaufhängung
lässt auch
weniger ungefedertes Gewicht zu und es besteht mehr Raum für beispielsweise
den Benzintank und Gepäck-
bzw. Kofferraum.
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Insbesondere
kann eine Einzelhinterradaufhängung
zum Erfüllen
der Anforderung für
ein bestimmtes Grad an Gedämpftheit
in Längsrichtung des
Fahrzeugs, d.h., mit Kraft absorbierenden Eigenschaften in Längsrichtung
konstruiert sein, welche wiederum verwendet werden können, um
den Komfort der Fahrgäste
im Fahrzeug zufrieden zu stellen. Eine weitere Anforderung ist,
dass eine Hinterradaufhängung
mit einer hohen „Aufzieh-" Kraft konstruiert ist,
d.h. der Tendenz des Radlagergehäuses
entgegenzuwirken, sich während
dem Bremsen des Fahrzeugs zu drehen.
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Das
Patentdokument
US 4,828, 279 offenbart
bereits eine Einzelhinterradaufhängung
für ein Kraftfahrzeug.
Die Hinterradaufhängung
nach dem erwähnten
Dokument weist einen unteren und einen oberen Gelenkarm auf, welche
zusammen ein Radlagergehäuse
mit einer Fahrzeugkarosserie verbinden. Zudem ist das Radlagergehäuse mit
dem unteren Gelenkarm über
ein weiteres Verbindungselement federnd verbunden. Auf diese Weise
weist die Radaufhängung
eine effektive Kraftaufnahme auf und nimmt wenig Platz ein.
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Das
Patentdokument EP-A-0588694 lehrt eine Anordnung zur Radaufhängung in
einem Fahrzeug, welche ein Radlagergehäuse, welches ein Rad lagert,
einen unteren Gelenkarm zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem
Gehäuse,
einen oberen Gelenkarm zwischen der Karosserie und dem Gehäuse und
eine weitere Verbindung zwischen der Karosserie und dem Gehäuse aufweist.
Die Anordnung nach EP-A-0588694 weist auch ein Gelenk zwischen der weiteren
Verbindung und dem unteren Gelenkarm auf.
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Zudem
lehrt das Patentdokument DE-A-4224484 (auf welchem der Oberbegriff
des Anspruchs 1 basiert) eine Anordnung für eine Radaufhängung in
einem Fahrzeug, welche auch ein Radlagergehäuse, einen unteren und einen
oberen Gelenkarm und eine weitere Verbindung zwischen dem Gehäuse und
der Karosserie des Fahrzeugs aufweist.
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Ein
mit der oben erwähnten,
bekannten Anordnung und anderen ähnlichen
Systemen assoziierte Problem ist die Schwierigkeit gleichzeitig
sowohl ein hohes Grad an längslaufender
Gedämpftheit
als auch einer hohen Aufziehkraft zu erzielen. Ein weiteres Problem
ist das des Erhaltens einer Radaufhängung, welche einen vorbestimmten
Vorspurwinkel des besagten Rads sogar unter Wirkung von Kraft beispielsweise
beim starken Abbremsen des Fahrzeugs zuverlässig beibehält.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Anordnung
für eine
Hinterradaufhängung
in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung
zu stellen, wobei die Anordnung insbesondere ein hohes Grad an längslaufender
Gedämpftheit
und eine hohe Aufziehkraft zulässt.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung erfüllt, deren Merkmale im anhängenden
Anspruch 1 dargelegt sind.
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Die
Erfindung ist eine Anordnung zur Aufhängung eines Rads in einem Kraftfahrzeug,
welche ein Radlagergehäuse,
welches das Rad lagert, einen unteren Gelenkarm, welcher eine Verbindung
zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und dem unteren Teil
des Radlagergehäuses
bildet, und einen oberen Gelenkarm aufweist, welcher eine Verbindung
zwischen der Karosserie und einem oberen Teil des Radlagergehäuses bildet.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem eine weitere Verbindung
zwischen der Karosserie und dem Radlagergehäuse und einen Verbindungshebel
bzw. ein Verbindungsglied aufweist, welches eine in vertikaler Richtung
im Wesentlichen steife Verbindung zwischen der weiteren Verbindung
und dem unteren Gelenkarm bildet.
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Die
Erfindung bietet im Vergleich zu herkömmlichen Systemen für Einzelhinterradaufhängungen
eine Anzahl von Vorteilen. Zunächst
wird die Erfindung den Anforderungen für eine hohe längslaufende
Gedämpftheit
und Aufziehkraft gerecht, welche wiederum ein hohes Grad an Komfort
für die
Fahrgäste
im Fahrzeug gestattet und zudem effektiv der Torsion des Radlagergehäuses während dem
Bremsen entgegenwirkt. Zudem gewährleistet
die weitere Verbindung, dass ein genauer Vorspurwinkel für das Rad
definiert und beibehalten werden kann. Die Erfindung gestattet auch
den Vorteil, der ein kompaktes Packen betrifft.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird ein Federelement in Form einer Blattfeder verwendet,
welches im unteren Gelenkarm befestigt ist und sich im Wesentlichen
quer zur Längsrichtung
des Fahrzeugs erstreckend angeordnet ist. Die Blattfeder ersetzt
folglich eine herkömmliche
Schraubenfeder. Dieser Blattfeder kann zusätzlich eine stabilisierende
Funktion verliehen werden und folglich ersetzt sie einen herkömmlichen
Stabilisator.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den anhängenden
Unteransprüchen dargelegt.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird unten detaillierte in Bezug auf eine bevorzugte,
veranschaulichende Ausführungsform
und die anhängenden
Zeichnungen erläutert
werde, in welchen:
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1 eine
Perspektivansicht einer Anordnung nach der vorliegenden Erfindung
zeigt, welche schräg
von hinten gezeigt wird, und
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2 eine
Perspektivansicht einer Anordnung nach der Erfindung zeigt, welche
schräg
von vorne gezeigt wird.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Perspektivansicht einer Anordnung nach der vorliegenden Erfindung
wird in 1 gezeigt. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform
wird die Anordnung an einem Hinterrad (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs
verwendet, welches vorzugsweise, aber nicht ausschließlich ein
Personenkraftwagen ist. Die Figur zeigt die Erfindung, welche in
einer Ansicht schräg
von hinten betrachtet wird, d.h. die von der Rückseite des besagten Fahrzeugs
gezeigt wird.
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Gemäß dem, was
in 1 gezeigt ist, weist die Radaufhängungseinheit
einen unteren Gelenkarm 1 auf, welcher im Wesentlichen
H-förmig
ist, von oben betrachtet, und mit vier Befestigungsstellen konstruiert
ist. Eine erste Befestigungsstelle 2 und zweite Befestigungsstelle 3 sind
an der Karosserie (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angeordnet. Diese
Befestigungsstellen 2, 3 weisen vorzugsweise Gummibuchsen
auf, welche ein bestimmtes Grad an Bewegung des unteren Gelenkarms 1 in
Bezug auf die Karosserie zulassen. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf Befestigungsstellen der Gummibuchsenart beschränkt und
kann alternativ Kugelgelenke oder ähnliche Befestigungselemente aufweisen.
Folglich ist eine gedachte koaxiale Achse 4, welche durch
jede Gummibuchse verläuft
mit Hilfe der Befestigungsstellen 2, 3 definiert.
Diese Achse 4 definiert folglich eine Schwenkachse zur
Bewegung des unteren Gelenkarms 1 bei der Einfederung.
Zudem ist die Achse 4 vorzugsweise derart angeordnet, dass
sie sich im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des besagten Fahrzeugs
erstreckt.
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Der
untere Gelenkarm 1 weist zudem eine dritte Befestigungsstelle 5 auf,
welche auf einem Radlagergehäuse 6 befestigt
ist, welches wiederum eine Radnabe 7 trägt, in welcher das besagte
Rad auf bekannte Weise befestigt werden kann, um sich zu drehen.
Das Radlagergehäuse 6 trägt auch
eine Scheibenbremsenanordnung 8, welche an sich bereits
bekannt ist und Bremsbeläge
(nicht gezeigt) aufweist, welche konstruiert sind, um an einer mit
der Radnabe 7 verbundenen Bremsscheibe 9 angewendet
zu werden. Auf diese Weise kann das besagte Rad abgebremst werden.
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Die
Längsrichtung
des Fahrzeugs ist in 1 durch einen in Richtung zur
Vorderseite des Fahrzeugs weisenden Pfeil gezeigt. Ein oberer Gelenkarm 10 ist
auf der nach vorne weisenden Seite des Rads angeordnet. Dieser obere
Gelenkarm 10 soll in erster Linie Kräfte in Querrichtung des Fahrzeugs
aufnehmen und zusammen mit dem unteren Gelenkarm 1 den
Radsturzwinkel des Rads definieren, d.h. den Neigungswinkel des
Rads in Bezug auf eine gedachte Ebene definieren, welche sich entlang dem
Fahrzeug in rechten Winkeln zur darunter liegenden Straßenoberfläche erstreckt.
Der obere Gelenkarm 10 verläuft im Wesentlichen auch in
rechten Winkeln zur Längsrichtung
des Fahrzeugs und ist im Radlagergehäuse 6 über eine
erste Befestigungsstelle 11 befestigt. Genauer ist diese
Befestigungsstelle 11 auf dem Radlagergehäuse 6 an
einer Position angeordnet, welche sich über dem Mittelpunkt des Rads
befindet. Zudem ist der obere Gelenkarm 10 über eine
zweite Befestigungsstelle 12 in der Karosserie befestigt.
Beide Befestigungsstellen 11, 12 im oberen Gelenkarm 10 weisen
vorzugsweise Gummibuchsen auf, aber sie können alternativ beispielsweise
Kugelgelenke aufweisen.
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Die
zweite Befestigungsstelle 12 des oberen Gelenkarms 10 befindet
sich vorzugsweise außerhalb
der Karosseriebefestigungen 2, 3 des unteren Gelenkarms 1.
Die zweite Befestigungsstelle 12 des oberen Gelenkarms 10 ist
vorzugsweise auch im Wesentlichen entlang dem gleichen Maß wie die
Achse 4 orientiert.
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In
der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist der obere Gelenkarm 10 mit
einer leichten Krümmung
konstruiert. Auf diese Weise kann er unter einen Seitenträger (nicht
gezeigt) passen, welcher in Fahrzeuglängsrichtung verläuft.
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Wie
insbesondere deutlich aus 2 hervorgeht,
welche eine Perspektivansicht der Erfindung ist, die schräg von vorne
gezeigt ist, weist die Radaufhängung
nach der Erfindung zudem ein weiteres Verbindungselement in Form
einer Stange 13 auf, welche als Verbindung zwischen der
Karosserie und dem Radlagergehäuse 6 befestigt
ist und sich genauer im Wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeugs zwischen
dem unteren Teil des Radlagergehäuses 6 und
der Fahrzeugkarosserie erstreckt. Die Verbindung mit dem Radlagergehäuse 6 besteht über eine erste
Befestigungsstelle 14, welche sich vorzugsweise unter einer
horizontalen Ebene befindet, welche sich durch den Mittelpunkt des
Rads erstreckt, während
die Verbindung mit der Karosserie über eine zweite Befestigungsstelle 15 besteht.
Nach der Ausführungsform
ist die Stange 13 sich unterhalb des unteren Gelenkarms 1 erstreckend
angeordnet. Wie die anderen Befestigungen in der Erfindung, weisen
die Befestigungen 14, 15 der Stange 13 vorzugsweise Gummibuchsen
auf. Die Stange 13 besteht vorzugsweise aus zwei verlängerten
Platten aus Stahl oder einem entsprechenden Material, zwischen deren
Endabschnitten die Befestigungen 14, 15 angeordnet sind.
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Es
ist ein zugrunde liegendes Prinzip der Erfindung, dass die Stange 13 mit
dem unteren Gelenkarm 1 über ein weiteres Verbindungselement
in Form eines Verbindungshebels bzw. Verbindungsglieds 16 verbunden
ist. Das Verbindungsglied 16 weist vorzugsweise zwei verlängerte Platten
aus Stahl oder einem ähnlichen
Material auf. Wie aus 2 hervorgeht, ist das Verbindungsglied 16 vorzugsweise
sich erstreckend angeordnet, um einen rechten Winkel zur Ebene des
unteren Gelenkarms 1 zu bilden, und mit dem unteren Gelenkarm 1 und
der Stange 13 über
weitere Befestigungen 17 bzw. 18 verbunden, welche
vorzugsweise Gummibuchsen aufweisen können. Die Befestigungen 17, 18 können alternativ
ein Kugelgelenk, ein Gummikissen oder ähnliches aufweisen. Die Funktion
des Verbindungsglieds 16 basiert auf dem Bilden einer Verbindung, welche
im Wesentlichen in Vertikalrichtung zwischen dem unteren Gelenkarm 1 und
der Stange 13 befestigt ist. Auf diese Weise kann eine
Kraft in im Wesentlichen vertikaler Richtung vom Radlagergehäuse 6 über die
Stange 13 und das Verbindungsglied 16 und weiter
zum unteren Gelenkarm 1 aufgenommen werden.
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Die
Stange 13 ist derart konstruiert und befestigt, dass sie
einen bestimmten Abstand zwischen dem Radlagergehäuse 6 und
der Karosserie definiert. Dies gewährleistet, dass dem Rad ein
genauer Vorspurwinkel, d.h. ein im Voraus bestimmter Winkel zwischen
der Fahrzeuglängsachse
und einer gedachten Linie entlang dem Rad gegeben wird. Mit Hilfe
der Stange 13, insbesondere im Fall der Längsaufhängung, ist
es beim Bremsen und bei einer Kollision möglich zu gewährleisten,
dass das Rad immer diesen Vorspurwinkel beibehält. Mit anderen Worten wird
der Tendenz des Rads zur Nachspur in bestimmten Situationen, beispielsweise
beim starken Abbremsen, effektiv durch die Stange 13 entgegengewirkt.
Dafür verläuft die
Stange 13 vorzugsweise derart, um einen Winkel in der Ordnung
von 90° in
Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung
zu bilden.
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Die
Stange 13 wirkt auf solch eine Weise, dass sie über die
Verbindung mit dem unteren Gelenkarm 1, d.h. über das
Verbindungsglied 16 ein Drehmoment aufnimmt. Beispielsweise
werden die beim Bremsen entstehenden Kräfte über den unteren Gelenkarm 1 und
die Stange 13 zur Karosserie übertragen. Durch die Konstruktion
nach der Erfindung dieser Bauteile wird eine hohe Aufziehkraft erzielt,
d.h. der Tendenz des Radlagergehäuses
sich während dem
Bremsen zu drehen kann entgegengewirkt werden. Zudem können die
Längskräfte des
Rads durch die äußere Befestigung 15 des
unteren Gelenkarms 1 am Radlagergehäuse 6 aufgenommen
werden und die vordere Befestigungsstelle 3 des unteren
Gelenkarms 1 – welche
vorzugsweise eine relativ große und
radial weiche Buchse bzw. Durchführung
aufweist – verleiht
dem Rad die erwünschte
längslaufende
Gedämpftheit.
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Im
Allgemeinen nimmt der untere Gelenkarm 1 Kräfte in Längsrichtung
auf, während
die Stange 13 zusammen mit dem unteren Gelenkarm 1 Kräfte in Querrichtung
aufnimmt. Nach der Erfindung ist der untere Gelenkarm 1 mit
einem hohen Grad an Torsionsstärke
konstruiert und befestigt, welche mit dem Radlagergehäuse in Verbindung
gebracht wird, aber im Wesentlichen ohne dem Entstehen von Kräften in der
horizontalen Ebene. Da die Kräfte
von der Stange zum unteren Gelenkarm 1 über das Verbindungsglied 16 übertragen
werden, wird eine Scherbewegung zwischen der Stange 13 und
dem unteren Gelenkarm 1 zugelassen.
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Das
Verbindungsglied 16 ist vorzugsweise so weit außen wie
möglich
auf der Stange 13, d.h. so nah wie möglich am Radlagergehäuse 6 befestigt. Auf
diese Weise werden die auf die Stange 13 wirkenden Biegekräfte minimiert.
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Zusammenfassend
liefert die Anordnung nach der Erfindung eine Radaufhängung, welche
in Längsrichtung
weich, aber dennoch mit Aufziehkraft ist, wobei dies äußerst vorteilhafte
Eigenschaften bei einer Hinterradaufhängung beispielsweise für einen Personenkraftwagen
sind.
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Die
Radaufhängung
nach der Erfindung weist zudem einen Stoßdämpfer 19 einer im
Wesentlichen herkömmlichen
Art auf, welcher in der Karosserie über eine erste Befestigungsstelle 20 und
im unteren Gelenkarm 1 über
eine zweite Befestigungsstelle 21 befestigt ist (die zweite
Befestigungsstelle 21 kann teilweise in 1 betrachtet
werden). Die zweite Befestigungsstelle 21 ist vorzugsweise
auf der Unterseite des unteren Gelenkarms 1 angeordnet. Zu
diesem Zweck ist der Stoßdämpfer 19 derart
angeordnet, dass er sich durch eine Durchgangsöffnung 22 im unteren
Gelenkarm 1 erstreckt. Dies wird in 1 gezeigt.
Die Tatsache, dass der Stoßdämpfer 19 auf
der Unterseite des unteren Gelenkarms befestigt ist weist Vorteile
bezüglich
des Packens des Stoßdämpfers 19 auf.
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Die
Anordnung nach der Erfindung weist zudem ein Federelement in Form
einer Blattfeder 23 auf, welches sich im Wesentlichen quer
zur Fahrzeuglängsrichtung
erstreckend angeordnet ist und mit dem Endabschnitt desselben im
unteren Gelenkarm 1 befestigt ist. Das Verwenden der Blattfeder weist
Vorteile bezüglich
eines verringerten Gewichts und eines verringerten Platzbedarfs
im Fahrzeug auf. Außerdem
ersetzt die Blattfeder 23 einen herkömmlichen Stabilisator, d.h.
gemäß der Erfindung
wird der Blattfeder 23 eine stabilisierende Funktion erteilt.
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Die
gesamte Anordnung nach der Erfindung ist etwas nach hinten geneigt,
d.h. in Bezug auf eine vertikale Ebene durch die Mitte des Rads.
Dem Fahrzeug wird dadurch eine effektive Funktion gegen das Anheben
und eine Anfahrmomentausgleichsfunktion verliehen, d.h. der Tendenz
der Fahrzeugkarosserie sich während
dem Bremsen an der Rückseite
anzuheben und bei einer Beschleunigung abzusenken kann effektiv
entgegengewirkt werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebne Ausführungsform
beschränkt
und kann innerhalb des Bereiches der anhängenden Patentansprüche verändert werden.
Beispielsweise kann die Erfindung in verschiedenen Fahrzeugarten
angewendet werden, beispielsweise Personenwagen, Lastwagen und Bussen.
Zudem kann die Erfindung sowohl an angetriebenen als auch nicht
angetriebenen Rädern
angewendet werden. Die Erfindung kann sowohl bei Zweirad- als auch
Vierradantrieben verwendet werden. In Bezug auf die Auswahl des
Materials können
die zwei Gelenkarme 1, 10 aus Stahl, Aluminium
oder einem ähnlichen
geeigneten Material bestehen.
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Als
Alternative zur oben beschriebenen Blattfeder 23 können auch
andere Federn verwendet werden. Eine herkömmliche Schraubenfeder aus Stahl
kann beispielsweise zu diesem Zweck verwendet werden.
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Zudem
kann sich die Stange 13 alternativ auf der Seite des Radlagergehäuses 6 befinden,
welche zur Fahrzeugrückseite
weist. Die Stange 13 ist vorzugsweise sich unter einer
gedachten, horizontalen Ebene erschreckend angeordnet, welche durch
die Mitte des Rads verläuft.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion beschränkt und
kann über solch
einer Ebene angeordnet sein.
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Als
Alternative zu dem oben Beschriebenen kann das Verbindungsglied
derart angeordnet sein, dass es eine Verbindung zwischen dem unteren
Gelenkarm und dem oberen Gelenkarm bildet. Auf diese Weise kann
der untere Gelenkarm die Torsionskraft desselben zum Radlagergehäuse über den
oberen Gelenkarm übertragen Schließlich sollte
angemerkt werden, dass die Anordnung nach der Erfindung auf einer
Karosserie (wie oben beschrieben wurde) oder alternativ an einem
so genannten Hilfsrahmen befestigt werden kann, d.h. einem separaten
Befestigungsbauteil, durch welches eine komplette Hinterradaufhängung effektiv
befestigt werden kann.