DE102019126556B4 - Front wheel suspension with a sheet metal shell as a coupling element for lower control arm joints and motor vehicle equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Vorderradaufhängung (100) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Radträger (110), an dem ein Vorderrad befestigbar ist, und mehreren Lenkern, mit denen der Radträger (110) beweglich an der Fahrzeugkarosserie oder einem Achshilfsrahmen befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei untere Lenker (120, 130) vorgesehen sind, die mit einem vorderen Lenkergelenk (140) und einem hinteren Lenkergelenk (150) direkt am Radträger (110) angebunden sind, wobei diese beiden Lenkergelenke (140, 150) durch ein zusätzliches, als Blechschale ausgebildetes Koppelelement (190) verbunden sind, welches die bei einem Frontalcrash auftretenden Crashkräfte zwischen den Lenkergelenken (140, 150) überträgt, sodass beim Überschreiten einer definierten Crashbelastung beide unteren Lenker (120, 130) an den Lenkergelenken (140, 150) vom Radträger (110) abgetrennt werden. Front wheel suspension (100) for a motor vehicle, with a wheel carrier (110) to which a front wheel can be fastened, and several control arms with which the wheel carrier (110) can be movably fastened to the vehicle body or an axle subframe, characterized in that two lower control arms (120, 130) are provided, which are connected directly to the wheel carrier (110) by a front control arm joint (140) and a rear control arm joint (150), wherein these two control arm joints (140, 150) are connected by an additional coupling element (190) designed as a sheet metal shell, which transmits the crash forces occurring in a frontal crash between the control arm joints (140, 150), so that when a defined crash load is exceeded, both lower control arms (120, 130) are detached from the wheel carrier at the control arm joints (140, 150). (110) are separated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorderradaufhängung für ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Vorderradaufhängung.The invention relates to a front wheel suspension for a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a front wheel suspension.
Unter einer Vorderradaufhängung wird eine Radaufhängung für ein Vorderrad eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, also eines mittels Motor angetriebenen Straßenfahrzeugs, verstanden.A front wheel suspension is a wheel suspension for a front wheel of a two-track motor vehicle, i.e. a road vehicle driven by an engine.
Die nächstliegende
Zum Stand der Technik wird ferner auf die
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorderradaufhängung bereitzustellen, die, insbesondere bei einem sogenannten Small-Overlap-Crash (siehe hierzu entsprechende Erläuterungen in der
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorderradaufhängung des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit dem nebengeordneten Patenanspruch erstreckt sich die Erfindung ferner auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein zweispuriges Kraftfahrzeug wie bspw. einen Personenkraftwagen (PKW) oder ein leichtes Nutzfahrzeug (LT), dessen beide Vorderradaufhängungen erfindungsgemäß ausgebildet sind. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung sowie auch aus der Zeichnung.This object is achieved by the front wheel suspension according to the invention of patent claim 1. With the independent patent claim, the invention also extends to a motor vehicle, in particular a two-track motor vehicle such as a passenger car (PKW) or a light commercial vehicle (LT), both of whose front wheel suspensions are designed according to the invention. Preferred further developments and embodiments of the invention arise analogously for both subjects of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and also from the drawing.
Die erfindungsgemäße Vorderradaufhängung umfasst einen Radträger (bei gelenkten Rädern auch als Schwenklager bezeichnet), an dem ein Vorderrad befestigbar ist bzw. befestigt ist, und mehrere Lenker (Achslenker), mit denen der Radträger beweglich an der Fahrzeugkarosserie, einem Achshilfsrahmen oder dergleichen befestigbar ist bzw. befestigt ist. Erfindungsgemäß sind (zumindest) zwei untere Lenker vorgesehen, die mit einem vorderen (unteren) Lenkergelenk bzw. Lenkerlager und einem hinteren (unteren) Lenkergelenk bzw. Lenkerlager direkt (also nicht mittels Konsole oder dergleichen) am Radträger angebunden sind. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass diese beiden (unteren) Lenkergelenke durch ein zusätzliches, als Blechschale bzw. als schalenartiges Bauteil ausgebildetes Koppelelement verbunden sind, welches die bei einem Frontalcrash auftretenden Crashkräfte zwischen den Lenkergelenken, insbesondere vom vorderen Lenkergelenk auf das hintere Lenkergelenk, überträgt, wodurch sichergestellt ist, dass beim Überschreiten einer (konstruktiv) definierten Crashbelastung beide unteren Lenker an den (radträgerseitigen unteren) Lenkergelenken (vorderes und hinteres Lenkergelenk) vom Radträger, insbesondere durch Ausreißen, abgetrennt werden. Bevorzugt sind beide unteren Lenkergelenke mit Kugelgelenken ausgebildet.The front wheel suspension according to the invention comprises a wheel carrier (also referred to as a swivel bearing in the case of steered wheels), to which a front wheel can be or is attached, and several control arms (axle arms) with which the wheel carrier can be or is attached movably to the vehicle body, an axle subframe or the like. According to the invention, (at least) two lower control arms are provided, which are connected directly (i.e. not by means of a bracket or the like) to the wheel carrier with a front (lower) control arm joint or control arm bearing and a rear (lower) control arm joint or control arm bearing. According to the invention, it is further provided that these two (lower) control arm joints are connected by an additional coupling element designed as a sheet metal shell or as a shell-like component, which transfers the crash forces occurring in a frontal crash between the control arm joints, in particular from the front control arm joint to the rear control arm joint, thereby ensuring that when a (structurally) defined crash load is exceeded, both lower control arms are separated from the wheel carrier at the (lower) control arm joints (front and rear control arm joints), in particular by tearing out. Preferably, both lower control arm joints are designed with ball joints.
Die chrashbedingte gemeinsame Abtrennung der Lenker vom Radträger ist insbesondere für die unteren Lenker (Traglenker) besonders wichtig, da diese zusammen mit den zugehörigen Lenkergelenken (Traggelenken) für gewöhnlich größer und stabiler ausgelegt sind als die oberen Lenker (Führungslenker) und Lenkergelenke (Führungsgelenke). Das nach dem Abtrennen beider unteren Lenker vom Radträger weitgehend freibewegliche Vorderrad kann z. B. seitlich abgelenkt werden oder auch wegklappen bzw. sich querstellen, sodass eine deutlich verringerte Gefahr des Eindringens in den Fahrzeuginnenraum besteht.The joint separation of the control arms from the wheel carrier in the event of a crash is particularly important for the lower control arms (support arms), as these, together with the associated control arm joints (support joints), are usually larger and more stable than the upper control arms (guide arms) and control arm joints (guide joints). The front wheel, which is largely free to move after both lower control arms have been separated from the wheel carrier, can, for example, be deflected sideways or fold away or turn sideways, so that there is a significantly reduced risk of someone penetrating the vehicle interior.
Das Koppelelement ist bevorzugt einstückig aus einem hochfesten Stahlblechmaterial, welches insbesondere eine Zugfestigkeit > 1000 MPa aufweist, gefertigt, wobei das hochfeste Stahlblechmaterial eine bevorzugte Blechdicke von wenigstens 2 mm aufweist. Bevorzugt ist das Koppelelement ein Blechumformteil, welches vorzugsweise U-Profil-förmig geformt ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die (gegenüberliegenden) U-Schenkel (des U-Profils) mit fluchtenden Bohrungen ausgebildet sind, welche von den Gelenkzapfen der Lenkergelenke, d. h. des vorderen Lenkergelenks und des hinteren Lenkergelenks, durchragt werden. Dadurch können im Crashfall Zug- und Druckkräfte zwischen den Gelenkzapfen des vorderen Lenkergelenks und hinteren Lenkergelenks übertragen werden.The coupling element is preferably made in one piece from a high-strength sheet steel material, which in particular has a tensile strength of > 1000 MPa, wherein the high-strength sheet steel material has a preferred sheet thickness of at least 2 mm. The coupling element is preferably a formed sheet metal part, which is preferably shaped in a U-profile shape, wherein it is particularly provided that the (opposite) U-legs (of the U-profile) are formed with aligned holes through which the pivot pins of the handlebar joints, i.e. the front handlebar joint and the rear handlebar joint, pass. In the event of a crash, tensile and compressive forces can thus be transmitted between the pivot pins of the front handlebar joint and the rear handlebar joint.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Koppelelement, insbesondere im Bereich des hinteren Lenkergelenks, (wenigstens) ein Hebelstück bzw. Hebelelement aufweist und am Radträger (wenigstens) eine korrespondierende Anschlag- bzw. Gegenfläche für dieses Hebelstück vorgesehen ist, wobei das Hebelstück und die Anschlagfläche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass bei einem Crash am Koppelelement eine kraftverstärkende Hebelwirkung auftritt, die das Abtrennen bzw. Ausreißen eines Lenkers, insbesondere des hinteren Lenkers, oder beider Lenker begünstigt (wie nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung noch näher erläutert). Bevorzugt ist das Hebelstück als angeformter Hebelarm ausgebildet.Preferably, the coupling element, in particular in the area of the rear handlebar joint, has (at least) one lever piece or lever element and (at least) one corresponding stop or counter surface for this lever piece is provided on the wheel carrier, wherein the lever piece and the stop surface are designed and arranged in such a way that in the event of a crash, a force-enhancing lever effect occurs on the coupling element, which promotes the separation or tearing out of a handlebar, in particular the rear handlebar, or both handlebars (as explained in more detail below with reference to the drawing). The lever piece is preferably designed as a molded lever arm.
Zwischen dem vorderen Lenkergelenk und dem hinteren Lenkergelenk kann eine Stufe bzw. ein Höhenversatz ausgebildet sein, womit gemeint ist, dass sich die beiden Lenkergelenke nicht auf demselben Niveau befinden. Bevorzugt ist dann das Koppelelement entsprechend ausgebildet und an diese Stufe zwischen vorderem Lenkergelenk und hinterem Lenkergelenk angepasst, insbesondere derart, dass das Koppelelement der Stufe folgt.A step or a height offset can be formed between the front handlebar joint and the rear handlebar joint, which means that the two handlebar joints are not at the same level. The coupling element is then preferably designed accordingly and adapted to this step between the front handlebar joint and the rear handlebar joint, in particular in such a way that the coupling element follows the step.
Ferner können auch zwei obere Lenker vorgesehen sein, die mit einem vorderen (oberen) Lenkergelenk und einem hinteren (oberen) Lenkergelenk direkt am Radträger angebunden sind, wobei diese beiden (oberen) Lenkergelenke analog zu den vorausgehenden Erläuterungen ebenfalls durch ein zusätzliches, als Blechschale ausgebildetes Koppelelement verbunden sein können. Dieses Koppelelement überträgt die bei einem Frontalcrash auftretenden Crashkräfte zwischen den Lenkergelenken, sodass beim Überschreiten einer definierten Crashbelastung auch beide (oberen) Lenker an den (oberen) Lenkergelenken vom Radträger abgetrennt werden.Furthermore, two upper control arms can be provided, which are connected directly to the wheel carrier with a front (upper) control arm joint and a rear (upper) control arm joint, whereby these two (upper) control arm joints can also be connected by an additional coupling element designed as a sheet metal shell, analogous to the previous explanations. This coupling element transfers the crash forces occurring in a frontal crash between the control arm joints, so that when a defined crash load is exceeded, both (upper) control arms are also separated from the wheel carrier at the (upper) control arm joints.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt die untere Lenkerebene einer erfindungsgemäßen Vorderradaufhängung für ein linkes Vorderrad. -
2 zeigt analog zur1 eine andere Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Vorderradaufhängung.
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1 shows the lower control arm level of a front wheel suspension according to the invention for a left front wheel. -
2 shows analogous to1 another possible embodiment of a front wheel suspension according to the invention.
Die in
Die beiden Lenker 120, 130 sind an einem vorderen Lenkergelenk 140 und an einem hinteren Lenkergelenk 150 direkt am Radträger 110 angebunden, der hierzu mit zwei Gelenk- bzw. Lageraugen (Durchgangsbohrungen) ausgebildet ist, die von Gelenkzapfen 160, 170 durchragt werden, deren oberen Enden mit den Lenkern 120, 130 verbunden sind, insbesondere durch Kugelgelenke, die somit Bestandteile der Lenkergelenke 140, 150 sind. Bauraumbedingt ist das vordere Lenkergelenk 140 etwas höher als das hintere Lenkergelenk 150 angeordnet, sodass zwischen den beiden Lenkergelenken 140, 150 eine Stufe vorhanden ist.The two
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die beiden unteren Lenkergelenke 140, 150 durch ein zusätzliches, als Blechschale ausgebildetes Koppelelement 190 verbunden sind. Das Koppelelement 190 ist ein U-Profil-förmiges Blechumformteil, das einstückig aus einem hochfesten Stahlblechmaterial, dessen Zugfestigkeit deutlich oberhalb der Zugfestigkeit des Radträgergussmaterials liegt, angefertigt ist. Die U-Schenkel des Koppelelements 190 übergreifen oben und unten die Gelenkaugen des Radträgers 110 und sind mit fluchtenden Bohrungen ausgebildet (siehe auch
Das Koppelelement 190 hat lediglich eine Crashfunktion. Im Crashfall können über das Koppelelement 190 Zug- und Druckkräfte zwischen den Gelenkzapfen 160, 170 übertragen werden. Bei einem Frontalcrash, insbesondere bei einem sogenannten Small-Overlap-Crash, wird beim Überschreiten einer definierten, durch konstruktive Maßnahmen vorgegebenen Crashbelastung typischerweise zunächst der vordere Lenker 120 vom Radträger 110 abgetrennt, indem am vorderen Lenkergelenk 140 der Gelenkzapfen 160 ausgerissen wird. Das Koppelelement 190 bewirkt nun, dass auch am hinteren Lenkergelenk 150 der Gelenkzapfen 170 ausgerissen und dadurch der hintere Lenker 130 vom Radträger 110 abgetrennt wird. (Die Gelenkzapfen 160, 170 sind so ausgelegt, dass diese nicht abgeschert werden oder abreißen.) Das Koppelelement 190 ist auch dann wirksam, falls zuerst der hintere Lenker 130 abgetrennt wird. Das Koppelelement 190 gewährleistet also, dass im Crashfall beim Überschreiten einer definierten Crashbelastung gemeinsam beide unteren Lenker 120, 130 zuverlässig vom Radträger 110 abgetrennt werden, wodurch die Gefahr des Eindringens des Vorderrads in den Fahrzeuginnenraum deutlich verringert wird.The
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