WO2018206187A1 - Lenkungsbaugruppe für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug - Google Patents

Lenkungsbaugruppe für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug Download PDF

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WO2018206187A1
WO2018206187A1 PCT/EP2018/056701 EP2018056701W WO2018206187A1 WO 2018206187 A1 WO2018206187 A1 WO 2018206187A1 EP 2018056701 W EP2018056701 W EP 2018056701W WO 2018206187 A1 WO2018206187 A1 WO 2018206187A1
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WO
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steering assembly
wheel carrier
link
wheel
connecting member
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/056701
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin DURKOVIC
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/16—Arrangement of linkage connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G3/00—Resilient suspensions for a single wheel
    • B60G3/02—Resilient suspensions for a single wheel with a single pivoted arm
    • B60G3/04—Resilient suspensions for a single wheel with a single pivoted arm the arm being essentially transverse to the longitudinal axis of the vehicle
    • B60G3/06—Resilient suspensions for a single wheel with a single pivoted arm the arm being essentially transverse to the longitudinal axis of the vehicle the arm being rigid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2200/00—Indexing codes relating to suspension types
    • B60G2200/10—Independent suspensions
    • B60G2200/14—Independent suspensions with lateral arms
    • B60G2200/156—Independent suspensions with lateral arms wishbone-type arm formed by two links defining a virtual apex
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2200/00—Indexing codes relating to suspension types
    • B60G2200/40—Indexing codes relating to the wheels in the suspensions
    • B60G2200/44—Indexing codes relating to the wheels in the suspensions steerable

Definitions

  • the invention relates to a steering assembly for a motor vehicle, with a wheel, to which a wheel is fastened bar, and a strut, via which the wheel is pivotally mounted on a vehicle body.
  • the invention relates to a motor vehicle with such a steering assembly.
  • Such motor vehicles and such steering assemblies are known from the prior art. They are used to allow motor vehicles to corner.
  • a motor vehicle for this purpose comprises two steering assemblies on a steerable axle.
  • One steering assembly is then associated, for example, with a left wheel and another steering assembly with a right wheel.
  • the steerable wheels are usually pivoted in a complex movement. This movement results in a rotation of the wheels about a substantially vertical axis.
  • a curve outside wheel is regularly deflected less strongly, so less twisted, as a curve-inside wheel. So it is possible that both wheels each run on a circular path and both circular paths have a common center.
  • the midpoint can also be referred to as a virtual pivot or center of curvature.
  • this conflict of objectives is achieved by limiting the turning circle diameter or turning circle of a motor vehicle downwards so that only a limited clearance for the movement of the steerable wheels has to be provided on the body side.
  • the object of the invention is to further improve steering assemblies and motor vehicles of the type mentioned.
  • the aforementioned conflict of objectives should be at least partially resolved by a steering assembly and a motor vehicle to be specified, which are both equipped with a very small turning circle, as well as body side have plenty of space for the technical vehicle equipment and / or passengers.
  • the space to be kept ready for the wheels should therefore be as low as possible.
  • the object is achieved by a steering assembly of the type mentioned above, comprising a first, articulated on the wheel bearing wishbone and a second, articulated mounted on the wheel arm wishbone, wherein the first wishbone and the second wishbone each on its side facing away from the wheel by means of a connecting member coupled to each other and wherein the connecting member is rotatably mounted on the vehicle body.
  • the wheel carrier side bearing of the strut is a ball joint.
  • the vehicle body side bearing of the strut may be a ball joint or rubber mount.
  • the associated wheel carrier side bearings and the link side bearings can be ball joints.
  • the vehicle body-side bearing of the connecting member is preferably a pivot bearing, thus has essentially only one rotational degree of freedom.
  • the two wishbones are therefore not directly connected to the vehicle body, but indirectly via the link.
  • particularly large steering angles are possible for a wheel fixed to the wheel.
  • the space provided on the body side for the deflected wheel clearance can be kept relatively short.
  • first transverse link and the second transverse link preferably extend substantially parallel and / or are essentially the same length.
  • the directions of action of the wishbones that is, the connecting lines between the wheel carrier-side bearings and the connecting goods side, run
  • the first transverse link, the second transverse link and / or the connecting link can or may lie in a common, substantially horizontally extending plane. This plane is also substantially parallel to a roadway with respect to which the steering assembly steers.
  • the connecting member is coupled to an actuator assembly and by means of this can be rotated relative to the vehicle body.
  • the actuator assembly may in particular comprise electric motors designed as rotary actuators.
  • rotary actuators or linear actuators can also be used together with a gear unit, which accordingly represents an actuator assembly.
  • linear actuators are hydraulic cylinders, pneumatic cylinders or electric linear axes. Due to the direct coupling of the connecting member with an actuator assembly on the one hand a spatially compact design is achieved. On the other hand, a particularly dynamic and precise control of the wheel to be steered can take place. This results in a particularly direct and agile steering feel for the driver.
  • the steering assembly is preferably designed as a steer-by-wire assembly. A mechanical coupling between a steering wheel and the steering assembly can therefore be omitted. This will further space saved.
  • the steering assembly in a simple manner with different characteristics, the z. B. the translation of an outgoing from the steering wheel steering command in a steering movement of the wheels are operated. It is also possible to provide a driver with situation-adapted feedback via the steering wheel.
  • the link is rotatable substantially about a vertical axis relative to the vehicle body. It is achieved as small as possible space with a smallest possible turning circle.
  • the connecting member comprises a first connecting arm, which connects a body-side bearing of the connecting member with a link member side bearing of the first arm, and a second connecting arm, which connects the body-side bearing of the connecting member with a link member side bearing of the second arm.
  • the link member side bearings of the control arms are each connected via a lever to the body.
  • the wishbones are driven by these levers. This implies the gain and translation effects known in levers.
  • the two arms are coupled together so that the first wishbone and the second wishbone are always moved coordinated with each other.
  • the structure of the steering assembly is thus particularly simple and space-saving.
  • the link member side bearing of the first transverse link and / or the link member side bearing of the second link link are ball bearings and a ball bearing, respectively.
  • the bearings can be designed as hinges or as so-called rubber bearings, the storage is thus precise and durable.
  • both the link member side bearing of the first wishbone may be formed as a ball bearing and the link member side bearing of the second wishbone.
  • the ball bearing ensures that rotation around all three spatial axes is possible.
  • the first connecting arm and the second connecting arm include a link angle away from the wheel carrier, wherein the link angle is less than 180 ° so that the body-side bearing of the link is in a neutral position of the steering gear.
  • the neutral position corresponds to the position of the wheel carrier, which occupies this in a straight ahead.
  • the link angle may be blunt or pointed. About a distance between the two control arms and the size of the angle can be adjusted as far as the body-side bearing of the connecting member relative to the link member side bearings of the control arm is offset in the direction of the wheel carrier. This also sets a steering behavior of the steering assembly. In particular, can be adjusted on the choice of the angle, as far as the wheel carrier and thus a wheel attached thereto when turning along a motor vehicle axle to the vehicle interior wanders out.
  • such a steering assembly can be realized, in which the wheel during the steering along the motor vehicle axle moves relatively little towards the vehicle interior. This effect results in a significant reduction of the space to be provided for the deflecting wheel.
  • the steering assembly according to the invention thus only requires a particularly small clearance.
  • the thus released space within the vehicle body can be used for components of an electric drive, in particular for electrical energy storage.
  • the first wishbone, the second wishbone and the strut can each be spaced from each other supported on the wheel. This results in a particularly stable and reliable mounting of the wheel carrier on the vehicle body.
  • a wheel attached to the wheel carrier can be precisely and reproducibly deflected.
  • a Radylzanside corresponds to a vehicle longitudinal direction when the wheel and thus a wheel attached to it is in the straight ahead position.
  • the Radylhacks- direction corresponds to a direction of travel, provided that the vehicle axle, which includes the steering assembly is a front axle.
  • a vehicle body side bearing of the strut is spaced from a vehicle body side bearing of the connecting member. This results in a mechanically stable support of the wheel carrier and a wheel mounted on the motor vehicle.
  • a motor vehicle having a steering assembly according to the invention, in particular wherein a wheel is attached to the wheel carrier.
  • a motor vehicle has a particularly small turning circle and is therefore particularly easy to maneuver.
  • body-side clearance for the turning of the wheels must be provided. This creates additional space within the body, which can be used for example as a passenger compartment or as space for drive components.
  • the additional space for components of an electric drive preferably an electrical energy storage can be used.
  • the motor vehicle comprises two steering assemblies according to the invention, the two steering assemblies complementing one another to a steerable motor vehicle axle.
  • FIG. 1 shows a steering assembly according to the invention of a motor vehicle according to the invention in a neutral position in plan view
  • FIG. 2 shows a steering assembly according to the invention of a motor vehicle according to the invention in a deflected state in plan view, wherein the
  • Steering assembly cooperates with a wheel on the outside
  • 3 shows a steering assembly according to the invention of a motor vehicle according to the invention in a sunk state in plan view, wherein the steering assembly cooperates with a curve-inner wheel
  • Figure 4 shows a known steering assembly in plan view
  • Figure 5 shows the steering assembly according to the invention of Figure 2 in comparison to the known steering assembly of Figure 4 in a deflected state in plan view, both steering assemblies each cooperating with a curve outer wheel, and
  • FIG. 6 shows the steering assembly according to the invention from FIG. 3 in comparison to the known steering assembly from FIG. 4 in a deflected manner
  • Figure 1 shows a steering assembly 10 to which a wheel 12 is mounted. More specifically, the wheel 12 is attached to a wheel carrier 14 of the steering assembly 10.
  • the neutral position shown corresponds to a straight-ahead position of the steering assembly 10. In this position, the wheel 12 is not deflected.
  • the wheel carrier 14 is mounted on a strut 16 on a vehicle body 18.
  • the steering assembly 10 includes a first, articulated on the wheel carrier 14 mounted control arm 20 and a second, articulated on the wheel 14 transverse control arm 22nd
  • first transverse link 20, the second transverse link 22 and the strut 16 are each held along a Radangolteilscardi R spaced on the wheel carrier 14.
  • a wheel carrier side bearing 16r of the strut 16 lies between a wheel carrier side bearing 20r of the first transverse link 20 and a wheel carrier side bearing 22r of the second transverse link 22.
  • the first transverse link 20 and the second transverse link 22 are coupled to one another via a connecting link 24.
  • the link 24 is rotatably attached to the vehicle body 18 via a vehicle body side bearing 28.
  • vehicle body side bearing 26 associated axis is arranged substantially vertically (see also Figures 2 and 3). It therefore stands out from the plane of the drawing.
  • the vehicle body side bearing 26 is also spaced from a vehicle body side bearing 16f of the strut 16.
  • the first transverse link 20, the second transverse link 22 and the connecting link 24 lie substantially in a common, horizontally extending plane.
  • this level corresponds to the plane of the drawing. In reality, this plane is essentially parallel to a non-illustrated roadway.
  • first transverse link 20 and the second transverse link 22 are substantially parallel. Furthermore, they are essentially the same length.
  • the connecting member 24 comprises a first connecting arm 24a which connects the body-side bearing 26 of the connecting member 24 with a connecting member-side bearing 20v of the first transverse link 20.
  • the link 24 has a second link arm 24b connecting the body-side bearing 26 of the link 24 to a link-side bearing 22v of the second transverse link 22.
  • the link-side bearing 22v and the link-member-side bearing 20v are configured as a rotary or ball bearing.
  • the first link arm 24a and the second link arm 24b include a link angle ⁇ . This is oriented such that the body-side bearing 26 in the neutral pitch of the steering assembly 10 shown in Figure 1 with respect to the link-side bearings 20v. 22v of the control arm 20, 22 is offset in the direction of the wheel carrier 14.
  • the kausgüedwinkel ⁇ is less than 180 °.
  • the connecting member 24 is coupled to an actuator assembly 28, which is symbolized by a double arrow.
  • the connecting member 24 can be actively rotated relative to the vehicle body 18.
  • a motor vehicle 30 may be equipped with a steering assembly 10.
  • the motor vehicle 30 comprises two steering assemblies 10, which complement each other to a steerable motor vehicle axle 32 (see Figure 7).
  • motor vehicle 30 also includes a non-steerable motor vehicle axle 34 on which wheels 12c, 12d are mounted.
  • the wheel 12 represents a curve-external wheel.
  • the steering assembly 10 therefore executes a right-hand turn in the configuration shown in FIG.
  • the connecting member 24 is pivoted about the actuator assembly 28 in a clockwise direction.
  • the strut 16 is passive and follows this movement.
  • the wheel 12 is a curve-internal wheel.
  • the steering assembly 10 therefore executes a left-hand bend in the configuration shown in FIG.
  • the connecting member 24 is now pivoted counterclockwise about the body-side bearing 26.
  • a virtual spreading axis S is in the imaginary intersection of the strut 16 and the axis which lies between the instantaneous pole M and the bearing 26 (see
  • FIG. 1 1).
  • FIGS. 5 and 6 the steering assembly 10 is compared to a known steering assembly 100 shown in FIG.
  • the steering assembly 100 includes a wheel carrier 114 to which a wheel 112 is mounted, a first and single wishbone 120, via which the wheel carrier 114 is connected to a vehicle body 118, and a strut 116, which also connects the wheel carrier 114 to the vehicle body 118 ,
  • the steering assembly 100 is actuated via a tie rod 22 which is actu bar via a linear actuator 128 shown symbolically.
  • a virtual expansion axis S of the steering assembly 100 is located at the imaginary intersection of the strut 116 and the control arm 120th
  • both the wheel 12 of the steering assembly 10 according to the invention and the wheel 112 of the steering assembly 100 known from the prior art represent a curved outer wheel.
  • the steering assembly 10 according to the invention is shown in dashed lines and the known steering assembly 100 in solid lines.
  • the wheels 12, 112 are exactly at the same angle. It is clear that in this state, the wheel 112 by a distance D1 closer to the vehicle body 18, 1 18 is located as the wheel 12. In other words, the wheel moves 1 12 of the steering assembly 100 known from the prior art when turning over the distance D1 further in the direction of a vehicle interior than the wheel 12 of the steering assembly 10 according to the invention.

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Abstract

Es wird eine Lenkungsbaugruppe (10) für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Diese umfasst einen Radträger (14), an dem ein Rad (12) befestigbar ist, eine Strebe (16), über die der Radträger (14) gelenkig an einer Fahrzeugkarosserie (18) gelagert ist, einen ersten, gelenkig am Radträger (14) gelagerten Querlenker (20) und einen zweiten, gelenkig am Radträger (14) gelagerten Querlenker (22). Dabei sind der erste Querlenker (20) und der zweite Querlenker (22) jeweils auf ihrer dem Radträger (14) abgewandten Seite mittels eines Verbindungsgliedes (24) miteinander gekoppelt. Das Verbindungsglied (24) ist drehbar an der Fahrzeugkarosserie (18) gelagert. Zusätzlich wird ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkungsbaugruppe (10) erläutert.

Description

Lenkungsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Lenkungsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Radträger, an dem ein Rad befestig bar ist, und einer Strebe, über die der Radträger gelenkig an einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkungsbaugruppe.
Derartige Kraftfahrzeuge und derartige Lenkungsbaugruppen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden dafür genutzt, Kraftfahrzeugen das Kurvenfahren zu ermöglichen. In der Regel umfasst ein Kraftfahrzeug dafür zwei Lenkungsbaugruppen an einer lenkbaren Achse. Eine Lenkungsbaugruppe ist dann beispielsweise einem linken Rad zugeordnet und eine andere Lenkungsbaugruppe einem rechten Rad.
Zum Kurvenfahren werden die lenkbaren Räder üblicherweise in einer komplexen Bewegung verschwenkt. Diese Bewegung resultiert in einer Drehung der Räder um eine im Wesentlichen vertikale Achse. Dabei wird regelmäßig ein kurvenäußeres Rad weniger stark eingelenkt, also weniger verdreht, als ein kurveninneres Rad. So ist es möglich, dass beide Räder jeweils auf einer Kreisbahn laufen und beide Kreisbahnen einen gemeinsamen Mittelpunkt aufweisen. Der Mittelpunkt kann auch als virtueller Drehpunkt oder Kurvenmittelpunkt bezeichnet werden.
Beim Einlenken der Räder bewegen sich diese abschnittsweise in Richtung eines Kraftfahrzeuginneren und abschnittsweise in Richtung eines Kraftfahrzeugäußeren. Je größer der Einschlagwinkel oder Einlenkwinkel ist, umso weiter bewegt sich ein Radabschnitt in Richtung des Kraftfahrzeuginneren.
Bei der Gestaltung eines Kraftfahrzeugs muss daher für diese Bewegung der Räder ein entsprechender, karosserieseitiger Freiraum geschaffen werden.
Aufgrund des allgemeinen Bestrebens, Kraftfahrzeuge mit einem möglichst kleinen Wendekreis oder Spurkreisdurchmesser auszustatten, damit diese besonders wendig sind, und der gleichzeitigen Zielsetzung, innerhalb der Kraftfahr- zeugkarosserie möglichst viel Platz bereitzustellen, entsteht ein Zielkonflikt. Der Platz innerhalb der Fahrzeugkarosserie kann dabei sowohl für technische Einrichtungen des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein als auch für den Passagierraum.
Üblicherweise wird dieser Zielkonflikt dadurch gelöst, dass der Spurkreisdurchmesser oder Wendekreis eines Kraftfahrzeugs nach unten begrenzt wird, sodass karosserieseitig nur ein beschränkter Freiraum für die Bewegung der lenkbaren Räder vorgesehen werden muss.
Die Aufgabe der Erfindung ist, Lenkungsbaugruppen und Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art weiter zu verbessern. Insbesondere soll dabei der oben genannte Zielkonflikt zumindest teilweise aufgelöst werden, indem eine Lenkungsbaugruppe und ein Kraftfahrzeug angegeben werden sollen, die sowohl mit einem besonders kleinen Wendekreis ausgestattet sind, als auch karosserieseitig über viel Platz für die technischen Fahrzeugeinrichtungen und/oder die Passagiere verfügen. Der für die Räder bereitzuhaltende Freiraum soll also möglichst gering sein. Die Aufgabe wird durch eine Lenkungsbaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, die einen ersten, gelenkig am Radträger gelagerten Querlenker und einen zweiten, gelenkig am Radträger gelagerten Querlenker umfasst, wobei der erste Querlenker und der zweite Querlenker jeweils auf ihrer dem Radträger abgewandten Seite mittels eines Verbindungsgliedes miteinander gekoppelt sind und wobei das Verbindungsglied drehbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert ist. unter einer gelenkigen Lagerung ist dabei insbesondere eine Drehlagerung zu verstehen. Beispielsweise ist das radträgerseitige Lager der Strebe ein Kugelgelenk. Das fahrzeugkarosserieseitige Lager der Strebe kann ein Kugelgelenk oder Gummilager sein. Was den ersten und den zweiten Querlenker betrifft, können die zugehörigen radträgerseitigen Lager sowie die verbindungsgliedseitigen Lager Kugelgelenke sein. Das fahrzeugkarosserieseitige Lager des Verbindungsgliedes ist vorzugsweise ein Drehlager, hat also im Wesentlichen nur einen rotatorischen Freiheitsgrad. Die beiden Querlenker sind also nicht direkt mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, sondern indirekt über das Verbindungsglied. Dadurch werden besonders große Lenkeinschläge für ein am Radträger befestigtes Rad ermöglicht. Gleichzeitig kann der karosserieseitig für das eingelenkte Rad vorgesehene Freiraum verhältnismäßig knapp gehalten werden. Darüber hinaus lässt sich mit einer solchen Lenkungsbaugruppe ein vergleichsweise großer Bauraum für eine Radbremse bereitstellen.
Bevorzugt verlaufen dabei der erste Querlenker und der zweite Querlenker im Wesentlichen parallel und/oder sind im Wesentlichen gleich lang. Genauer ge- sagt, verlaufen die Wirkungsrichtungen der Querlenker, also die Verbindungslinien zwischen den radträgerseitigen Lagern und den verbindungsgüedseitigen
Lagern, parallel und sind die Abstände zwischen einander zugeordneten radträgerseitigen und verbindungsgüedseitigen Lagern gleich groß. Es ergibt sich somit eine hinsichtlich Kräften und Momenten vorteilhatte Gestaltung der Lenkungs- baugruppe. Die Querlenker können dabei je nach Situation die auftretenden Kräfte jeweils hälftig aufnehmen. Auch fertigungstechnisch ist dies sinnvoll, da so die Querlenker als Gleichteile ausgeführt werden können.
Der erste Querlenker, der zweite Querlenker und/oder das Verbindungsglied können bzw. kann in einer gemeinsamen, im Wesentlichen horizontal verlaufen- den Ebene liegen. Diese Ebene liegt auch im Wesentlichen parallel zu einer Fahrbahn, mit Bezug auf welche die Lenkungsbaugruppe lenkt. Durch diese Gestaltung wird ein besonders großer Bauraum für eine Radbremse und/oder ein
Feder-Dämpfer-System erreicht.
Vorteilhafterweise ist das Verbindungsglied mit einer Aktuatorbaugruppe ge- koppelt und mittels dieser gegenüber der Fahrzeugkarosserie verdrehbar. Die Aktuatorbaugruppe kann insbesondere als Drehaktuatoren ausgeführte Elektromotoren umfassen. Alternativ können auch Drehaktuatoren oder Linear- aktuatoren zusammen mit einer Getriebeeinheit genutzt werden, die entsprechend eine Aktuatorbaugruppe darstellt. Beispiele für Linearaktuatoren sind Hydraulikzylinder, Pneumatikzylinder oder elektrische Linearachsen. Durch die direkte Kopplung des Verbindungsglieds mit einer Aktuatorbaugruppe wird einerseits eine räumlich kompakte Gestaltung erreicht. Andererseits kann so eine besonders dynamische und präzise Ansteuerung des zu lenkenden Rades erfolgen. Dies resultiert in einem besonders direkten und agilen Lenkgefühl für den Fahrer.
Die Lenkungsbaugruppe ist vorzugsweise als Steer-by-Wire-Baugruppe ausgeführt. Eine mechanische Kopplung zwischen einem Lenkrad und der Lenkungsbaugruppe kann also entfallen. Dadurch wird weiter Bauraum eingespart. Darüber hinaus kann die Lenkungsbaugruppe auf einfache Weise mit unterschiedlichen Kennlinien, die z. B. die Obersetzung eines vom Lenkrad ausgehenden Lenkbefehls in eine Lenkbewegung der Räder betreffen, betrieben werden. Auch ist es so möglich, einem Fahrer über das Lenkrad eine situations- angepasste Rückkopplung zu geben.
In einer Ausführungsform ist das Verbindungsglied im Wesentlichen um eine vertikale Achse gegenüber der Fahrzeugkarosserie drehbar. Es wird so ein möglichst geringer Bauraumbedarf bei einem möglichst kleinen Wendekreis erreicht.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verbindungsglied einen ersten Verbindungsarm, der ein karosserieseitiges Lager des Verbindungsgliedes mit einem verbindungsgliedseitigen Lager des ersten Querlenkers verbindet, und einen zweiten Verbindungsarm, der das karosserieseitige Lager des Verbindungsgliedes mit einem verbindungsgliedseitigen Lager des zweiten Querlenkers verbindet. Aus mechanischer Sicht sind also die verbindungsgliedseitigen Lager der Querlenker jeweils über einen Hebel mit der Karosserie verbunden. Aus antriebstechnischer Sicht werden die Querlenker über diese Hebel angetrieben. Dies impliziert die bei Hebeln bekannten Verstärkungs- und Obersetzungseffekte. Gleichzeitig sind die beiden Arme miteinander gekoppelt, sodass der erste Querlenker und der zweite Querlenker stets zueinander koordiniert bewegt werden. Der Aufbau der Lenkungsbaugruppe ist somit besonders einfach und platzsparend.
Vorzugsweise sind bzw. ist das verbindungsgliedseitige Lager des ersten Querlenkers und/oder das verbindungsgliedseitige Lager des zweiten Querlenkers Kugellager bzw. ein Kugellager. Dabei können die Lager als Drehgelenke oder als sogenannte Gummilager ausgeführt sein, Die Lagerung ist damit präzise und langlebig. Es kann somit sowohl das verbindungsgliedseitige Lager des ersten Querlenkers als ein Kugellager ausgebildet sein als auch das verbindungsgliedseitige Lager des zweiten Querlenkers. Das Kugellager stellt sicher, dass eine Drehung um alle drei Raumachsen möglich ist. In einer Variante schließen der erste Verbindungsarm und der zweite Verbindungsarm einen, vom Radträger abgewandten Verbindungsgliedwinkel ein, wobei der Verbindungsgliedwinkel kleiner als 180° ist, sodass das karosserieseitige Lager des Verbindungsglieds in einer Neutralstellung der Lenkungsbau- gruppe gegenüber den verbindungsgliedseitigen Lagern des ersten Querlenkers und des zweiten Querlenkers in Richtung des Radträgers versetzt ist. Die Neutralstellung entspricht dabei derjenigen Stellung des Radträgers, die dieser bei einer Geradeausfahrt einnimmt. Der Verbindungsgliedwinkel kann stumpf oder spitz sein. Über einen Abstand der beiden Querlenker und die Größe des Winkels kann eingestellt werden, wie weit das karosserieseitige Lager des Verbindungsglieds gegenüber den verbindungsgliedseitigen Lagern der Querlenker in Richtung des Radträgers versetzt ist. Damit wird auch ein Einlenkverhalten der Lenkungsbaugruppe eingestellt. Insbesondere kann über die Wahl des Winkels eingestellt werden, wie weit der Radträger und damit ein daran befestigtes Rad beim Einlenken entlang einer Kraftfahrzeugachse zum Fahrzeuginneren hin wandert. Im Vergleich zu bekannten Lenkungsbaugruppen kann so eine Lenkungsbaugruppe realisiert werden, bei der das Rad beim Einlenken entlang der Kraft- fahrzeugachse relativ wenig zum Fahrzeuginneren hin wandert. Durch diesen Effekt ergibt sich eine deutliche Reduktion des für das einlenkende Rad bereitzuhaltenden Freiraums. Die erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppe benötigt also nur einen besonders kleinen Freiraum. Der dadurch frei werdende Raum innerhalb der Fahrzeugkarosserie kann für Komponenten eines Elektroantriebs, insbesondere für elektrische Energiespeicher genutzt werden. Der erste Querlenker, der zweite Querlenker und die Strebe können jeweils voneinander beabstandet am Radträger gelagert sein. Es ergibt sich so eine besonders stabile und zuverlässige Halterung des Radträgers an der Fahrzeugkarosserie. Darüber hinaus lässt sich so ein am Radträger befestigtes Rad präzise und reproduzierbar einlenken. Auch können ein radträgerseitiges Lager des ersten Querlenkers und ein rad- trägerseitiges Lager des zweiten Querlenkers entlang einer Radträgerlängsrichtung voneinander beabstandet sein. Die Radträgerlängsrichtung entspricht dabei einer Fahrzeuglängsrichtung, wenn der Radträger und somit ein daran befestigtes Rad in Geradeausstellung ist. Ebenso entspricht die Radträgerlängs- richtung einer Fahrtrichtung, vorausgesetzt, diejenige Fahrzeugachse, die die Lenkungsbaugruppe umfasst, ist eine Vorderachse.
Dabei kann ein radträgerseitiges Lager der Strebe zwischen dem radträger- seitigen Lager des ersten Querlenkers und dem radträgerseitigen Lager des zweiten Querlenkers angeordnet sein. Für den Fall, dass die radträgerseitigen Lager des ersten und des zweiten Querlenkers entlang einer Radträgerlängsrichtung voneinander beabstandet sind, liegt das radträgerseitige Lager in Radträgerlängsrichtung zwischen den beiden radträgerseitigen Querlenkeriagern. Alle radträgerseitigen Lager sind also auf einer Linie angeordnet. Dadurch wird ein kompakter Aufbau der Lenkungsbaugruppe gewährleistet.
In einer Variante ist ein fahrzeugkarosserieseitiges Lager der Strebe von einem fahrzeugkarosserieseitigen Lager des Verbindungsgliedes beabstandet. Damit ergibt sich eine mechanisch stabile Abstützung des Radträgers und eines daran montierten Rades am Kraftfahrzeug.
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Lenkungsbaugruppe gelöst, insbesondere wobei am Radträger ein Rad befestigt ist. Ein solches Kraftfahrzeug verfügt über einen besonders kleinen Wendekreis und ist daher besonders gut manövrierbar. Gleichzeitig muss bei einem solchen Kraftfahrzeug nur ein verhältnismäßig kleiner, karosserieseiti- ger Freiraum für das Einlenken der Räder vorgesehen werden. Das schafft zusätzlichen Bauraum innerhalb der Karosserie, der beispielsweise als Passagierraum oder als Bauraum für Antriebskomponenten genutzt werden kann. Insbesondere kann der zusätzliche Bauraum für Komponenten eines Elektroantriebs, vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher genutzt werden.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Kraftfahrzeug zwei erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppen, wobei sich die zwei Lenkungsbaugruppen zu einer lenkbaren Kraftfahrzeugachse ergänzen. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Es zeigen:
- Figur 1 eine erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppe eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Neutralstellung in Draufsicht,
- Figur 2 eine erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppe eines erfindungsge- mäßen Kraftfahrzeugs in einem eingelenkten Zustand in Draufsicht, wobei die
Lenkungsbaugruppe mit einem kurvenäußeren Rad zusammenwirkt, - Figur 3 eine erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppe eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einem eingeienkten Zustand in Draufsicht, wobei die Lenkungsbaugruppe mit einem kurveninneren Rad zusammenwirkt,
- Figur 4 eine bekannte Lenkungsbaugruppe in Draufsicht, - Figur 5 die erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppe aus Figur 2 im Vergleich zur bekannten Lenkungsbaugruppe aus Figur 4 in einem eingelenkten Zustand in Draufsicht, wobei beide Lenkungsbaugruppen jeweils mit einem kurvenäußeren Rad zusammenwirken, und
- Figur 6 die erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppe aus Figur 3 im Ver- gleich zur bekannten Lenkungsbaugruppe aus Figur 4 in einem eingelenkten
Zustand, in Draufsicht wobei beide Lenkungsbaugruppen jeweils mit einem kurveninneren Rad zusammenwirken.
Figur 1 zeigt eine Lenkungsbaugruppe 10, an der ein Rad 12 montiert ist. Genauer gesagt, ist das Rad 12 an einem Radträger 14 der Lenkungsbaugruppe 10 angebracht.
Die gezeigte Neutralstellung entspricht dabei einer Geradeaus-Stellung der Lenkungsbaugruppe 10. In dieser Stellung ist das Rad 12 nicht eingelenkt.
Der Radträger 14 ist über eine Strebe 16 an einer Fahrzeugkarosserie 18 gelagert. Darüber hinaus umfasst die Lenkungsbaugruppe 10 einen ersten, gelenkig am Radträger 14 gelagerten Querlenker 20 und einen zweiten, gelenkig am Radträger 14 gelagerten Querlenker 22.
Dabei sind der erste Querlenker 20, der zweite Querlenker 22 und die Strebe 16 jeweils entlang einer Radträgerlängsrichtung R beabstandet am Radträger 14 gehalten.
Ein radträgerseitiges Lager 16r der Strebe 16 liegt dabei zwischen einem radträgerseitigen Lager 20r des ersten Querlenkers 20 und einem radträgerseitigen Lager 22r des zweiten Querlenkers 22. Auf der jeweils dem Radträger 14 abgewandten Seite sind der erste Querlenker 20 und der zweite Querlenker 22 über ein Verbindungsglied 24 miteinander gekoppelt.
Das Verbindungsglied 24 ist über ein fahrzeugkarosserieseitiges Lager 28 drehbar an der Fahrzeugkarosserie 18 befestigt.
Eine nicht näher dargestellte, dem fahrzeugkarosserieseitigen Lager 26 zugeordnete Achse ist dabei im Wesentlichen vertikal angeordnet (siehe auch Figuren 2 und 3). Sie steht also aus der Zeichnungsebene hervor.
Das fahrzeugkarosserieseitige Lager 26 ist zudem von einem fahrzeug- karosserieseitigen Lager 16f der Strebe 16 beabstandet.
Der erste Querlenker 20, der zweite Querlenker 22 sowie das Verbindungsglied 24 liegen im Wesentlichen in einer gemeinsamen, horizontal verlaufenden Ebene. In Figur 1 entspricht diese Ebene der Zeichnungsebene. In der Realität verläuft diese Ebene im Wesentlichen parallel zu einer nicht näher dargestellten Fahrbahn.
Darüber hinaus verlaufen der erste Querlenker 20 und der zweite Querlenker 22 im Wesentlichen parallel. Ferner sind sie im Wesentlichen gleich lang.
Das Verbindungsglied 24 umfasst einen ersten Verbindungsarm 24a, der das karosserieseitige Lager 26 des Verbindungsglieds 24 mit einem verbindungs- gliedseitigen Lager 20v des ersten Querlenkers 20 verbindet. Zusätzlich hat das Verbindungsglied 24 einen zweiten Verbindungsarm 24b, der das karosserieseitige Lager 26 des Verbindungsglieds 24 mit einem verbindungsgliedseitigen Lager 22v des zweiten Querlenkers 22 verbindet.
Das verbindungsgliedseitige Lager 22v und das verbindungsgliedseitige Lager 20v sind dabei als Dreh- bzw. Kugellager ausgeführt.
Der erste Verbindungsarm 24a und der zweite Verbindungsarm 24b schließen einen Verbindungsgliedwinkel α ein. Dieser ist derart orientiert, dass das karosserieseitige Lager 26 in der in Figur 1 gezeigten Neutraisteilung der Lenkungsbaugruppe 10 gegenüber den verbindungsgliedseitigen Lagern 20v. 22v der Querlenker 20, 22 in Richtung des Radträgers 14 versetzt ist. Der Verbindungsgüedwinkel α ist kleiner als 180°.
Zur Betätigung der Lenkungsbaugruppe 10 ist das Verbindungsglied 24 mit einer Aktuatorbaugruppe 28, die durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist, gekoppelt. Mittels der Aktuatorbaugruppe 28 kann das Verbindungsglied 24 gegenüber der Fahrzeugkarosserie 18 aktiv verdreht werden.
Ein Kraftfahrzeug 30 kann mit einer Lenkungsbaugruppe 10 ausgestattet sein.
Bevorzugt umfasst das Kraftfahrzeug 30 zwei Lenkungsbaugruppen 10, die sich zu einer lenkbaren Kraftfahrzeugachse 32 ergänzen (siehe Figur 7).
Dabei können an jeder der Lenkungsbaugruppen 10 Räder angebracht sein, die in Figur 7 mit 12a und 12b bezeichnet sind.
Das Kraftfahrzeug 30 umfasst in der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform auch eine nicht lenkbare Kraftfahrzeugachse 34, an der Räder 12c, 12d montiert sind.
Die Funktionsweise der Lenkungsbaugruppe 10 wird anhand der Figuren 2 und 3 erläutert.
In Figur 2 stellt das Rad 12 ein kurvenäußeres Rad dar. Die Lenkungsbaugruppe 10 führt also in der in Figur 2 dargestellten Konfiguration eine Rechts- kurve aus.
Dafür ist das Verbindungsglied 24 über die Aktuatorbaugruppe 28 im Uhrzeigersinn verschwenkt.
Dies hat zur Folge, dass das verbindungsgliedseitige Lager 20v des ersten Querlenkers 20 ausgehend von seiner gestrichelt dargestellten Neutralstellung um das Lager 26 im Uhrzeigersinn verschwenkt ist. Gleiches gilt für das verbindungsgliedseitige Lager 22v des zweiten Querlenkers 22.
Die Strebe 16 ist passiv ausgeführt und folgt dieser Bewegung.
In Figur 3 ist das Rad 12 ein kurveninneres Rad. Die Lenkungsbaugruppe 10 führt also in der in Figur 3 dargestellten Konfiguration eine Linkskurve aus. Ausgehend von der in Figur 1 dargestellten Neutraistellung der Lenkungsbaugruppe 10 ist nun das Verbindungsglied 24 im Gegenuhrzeigersinn um das karosserieseitige Lager 26 verschwenkt.
Damit sind auch die verbindungsgliedseitigen Lager 20v, 22v der Querlenker 20, 22 im Gegenuhrzeigersinn um das Lager 26 verschwenkt. Im Vergleich zur Figur 2 wird das Rad 12 also in die entgegengesetzte Richtung gedreht.
Bei beiden Bewegungen befindet sich beispielsweise ein Momentanpol M der Querlenker 20, 22 im Unendlichen (vgl. Figur 1).
Eine virtuelle Spreizachse S ist im gedachten Schnittpunkt der Strebe 16 und der Achse, die zwischen dem Momentanpol M und dem Lager 26 liegt (siehe
Figur 1).
In den Figuren 5 und 6 wird die Lenkungsbaugruppe 10 mit einer bekannten Lenkungsbaugruppe 100 verglichen, die in Figur 4 gezeigt ist.
Die Lenkungsbaugruppe 100 umfasst einen Radträger 114, an dem ein Rad 112 montiert ist, einen ersten und einzigen Querlenker 120, über den der Radträger 114 mit einer Fahrzeugkarosserie 118 verbunden ist, sowie eine Strebe 116, die ebenfalls den Radträger 114 mit der Fahrzeugkarosserie 118 verbindet.
Die Lenkungsbaugruppe 100 wird über eine Spurstange 22 betätigt, die über einen symbolisch dargestellten Linearaktuator 128 betätig bar ist. Eine virtuelle Spreizachse S der Lenkungsbaugruppe 100 liegt am gedachten Schnittpunkt der Strebe 116 und des Querlenkers 120.
In Figur 5 stellen sowohl das Rad 12 der erfindungsgemäßen Lenkungsbaugruppe 10 als auch das Rad 112 der aus dem Stand der Technik bekannten Lenkungsbaugruppe 100 ein kurvenäußeres Rad dar. Dabei ist in gestrichelten Linien die erfindungsgemäße Lenkungsbaugruppe 10 dargestellt und in durchgezogenen Linien die bekannte Lenkungsbaugruppe 100.
Die Räder 12, 112 sind exakt um den gleichen Winkel eingelenkt. Es wird dabei deutlich, dass in diesem Zustand das Rad 112 um eine Distanz D1 näher an der Fahrzeugkarosserie 18, 1 18 liegt als das Rad 12. Mit anderen Worten wandert das Rad 1 12 der aus dem Stand der Technik bekannten Lenkungsbaugruppe 100 beim Einlenken um die Distanz D1 weiter in Richtung eines Fahrzeuginneren als das Rad 12 der erfindungsgemäßen Lenkungsbaugruppe 10.
Gleiches gilt, wenn die Räder 12, 1 12 kurveninnere Räder sind (vgl. Fig. 6).
Dann liegt bei einem identischen Einlenkwinkel das Rad 1 12 um eine Distanz D2 näher an der Fahrzeugkarosserie 18, 118 als das Rad 12. Es wandert also auch in dieser Situation das Rad 112 der aus dem Stand der Technik bekannten Lenkungsbaugruppe 100 beim Einlenken um die Distanz D2 weiter in Richtung des Fahrzeuginneren als das Rad 12 der erfindungsgemäßen Lenkungsbaugruppe 10.

Claims

Patentansprüche
1 . Lenkungsbaugruppe (10) für ein Kraftfahrzeug (30), mit
einem Radträger (14), an dem ein Rad (12) befestigbar ist,
einer Strebe (16), über die der Radträger (14) gelenkig an einer Fahrzeugkarosserie (18) gelagert ist,
einem ersten, gelenkig am Radträger (14) gelagerten Querlenker (20) und einem zweiten, gelenkig am Radträger (14) gelagerten Querlenker (22), wobei der erste Querlenker (20) und der zweite Querlenker (22) jeweils auf ihrer dem Radträger (14) abgewandten Seite mittels eines Verbindungsgliedes (24) miteinander gekoppelt sind und wobei das Verbindungsglied (24) drehbar an der Fahrzeugkarosserie (18) gelagert ist.
2. Lenkungsbaugruppe (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querlenker (20) und der zweite Querlenker (22) im Wesentlichen parallel verlaufen und/oder im Wesentlichen gleich lang sind.
3. Lenkungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querlenker (20), der zweite Querlenker (22) und/oder das Verbindungsglied (24) in einer gemeinsamen, im Wesentlichen horizontal verlaufenden Ebene liegen.
4. Lenkungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (24) mit einer Aktuatorbau- gruppe (28) gekoppelt ist und mittels dieser gegenüber der Fahrzeugkarosserie (18) verdrehbar ist.
5. Lenkungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (24) im Wesentlichen um eine vertikale Achse gegenüber der Fahrzeugkarosserie (18) drehbar ist.
6. Lenkungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (24) einen ersten Verbindungsarm (24a), der ein karosserieseitiges Lager (26) des Verbindungsgliedes (24) mit einem verbindungsgliedseitigen Lager (20v) des ersten Querlenkers (20) verbindet, und einen zweiten Verbindungsarm (24b) umfasst, der das karosserie- seitige Lager (26) des Verbindungsgliedes (24) mit einem verbindungsgliedseiti- gen Lager (22v) des zweiten Querlenkers (22) verbindet.
7. Lenkungsbaugruppe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das verbindungsgliedseitige Lager (20v) des ersten Querlenkers (20) und/oder das verbindungsgliedseitige Lager (22v) des zweiten Querlenkers (22) Kugellager sind bzw. ein Kugellager ist.
8. Lenkungsbaugruppe (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsarm (24a) und der zweite Verbindungsarm (24b) einen, vom Radträger (14) abgewandten Verbindungsgliedwinkel (a) einschließen, wobei der Verbindungsgliedwinkel (a) kleiner als 180° ist, sodass das karosserieseitige Lager (26) des Verbindungsglieds (24) in einer Neutralstellung der Lenkungsbaugruppe (10) gegenüber den verbindungsgliedseitigen Lagern (20v, 22v) des ersten Querlenkers (20) und des zweiten Querlenkers (22) in Richtung des Radträgers (14) versetzt ist.
9. Lenkungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querlenker (20), der zweite Querlenker (22) und die Strebe (16) jeweils voneinander beabstandet am Radträger (14) gelagert sind.
10. Lenkungsbaugruppe (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein radträgerseitiges Lager (20r) des ersten Querlenkers (20) und ein rad- trägerseitiges Lager (22r) des zweiten Querlenkers (22) entlang einer Radträger- längs chtung (R) voneinander beabstandet sind.
11. Lenkungsbaugruppe (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein radträgerseitiges Lager (16r) der Strebe (16) zwischen dem radträgerseitigen Lager (20r) des ersten Querlenkers (20) und dem radträgerseiti- gen Lager (22r) des zweiten Querlenkers (22) angeordnet ist.
12. Lenkungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fahrzeugkarosserieseitiges Lager (16f) der Strebe (16) von einem fahrzeugkarosserieseitigen Lager (26) des Verbindungsgliedes (24) beabstandet ist.
13. Kraftfahrzeug (30) mit einer Lenkungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere wobei am Radträger (14) ein Rad (12) befestigt ist.
14. Kraftfahrzeug (30) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zwei Lenkungsbaugruppen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei sich die zwei Lenkungsbaugruppen (10) zu einer lenkbaren Kraftfahrzeugachse (32) ergänzen.
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