DE102020109166B3

DE102020109166B3 - Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020109166B3
Application number: DE102020109166.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Gradl; Walter Schmidt; Lucca Melander Swindt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2040-04-03
Also published as: WO2021198365A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ein Rad tragenden Radträger (12), der über einen unteren Querlenker (16) und ein teilradführendes Federbein (14) am Kraftfahrzeugaufbau gelagert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Federbein (14) über ein erstes Lager (22) und ein zweites Lager (24) am Radträger (12) gelagert ist, und dass - bezogen auf die Radmitte (20) des Rades und in Fahrzeughochrichtung (FH) betrachtet - das erste Lager (22) unterhalb der Radmitte (20) und das zweite Lager (24) oberhalb der Radmitte (20) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
McPherson-artige Radaufhängungen, sind aufgrund ihrer geringen Komplexität und niedrigen Herstellungskosten ein weit verbreiteter Achsentyp und sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die DE 43 40 557 A1 verwiesen.
Die US 4 844 505 A offenbart eine McPherson Radaufhängung bei der der untere Querlenker und das Federbein über einen Gelenkmechanismus verbunden sind, wobei mittels des Gelenkmechanismus der Radsturz verstellbar bzw. einstellbar ist.
Aus der US 4 863 187 A ist eine Sturzeinstellanordnung bekannt, die durch ein relatives Schwenken eines Kugelgelenks einer Radaufhängung innerhalb eines Paares von Federbeinflanschen, das Einstellen mehrerer diskreter Radsturzeinstellpositionen ermöglicht. Dies erfolgt durch eine entsprechende Neupositionierung einer mehrflächigen Nockenplatte oder alternativ durch eine Auswahl einer von mehreren austauchbaren Bolzenrückhalteplatten.
Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweisende Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug ist in der DE 93 06 932 U1 offenbart. Entsprechende Radaufhängungen sind auch in den Druckschriften DE 29 45 802 A1 und US 5 192 100 A beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass eine möglichst sturzsteife Anbindung des Federbeins an den Radträger gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 in Kombination mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
In bekannter Art und Weise umfasst die Radaufhängung einen ein Rad tragenden Radträger, der über einen, insbesondere als Trapezlenker ausgebildeten, Querlenker in der unteren Lenkerebene und einem teilradführenden Federbein, das nur in Querrichtung Radführungsaufgaben übernimmt, am Kraftfahrzeugaufbau gelagert ist.
Dabei ist das teilradführende Federbein über zwei Lager, nämlich ein eine Lager- bzw. Lagerdrehachse aufweisendes erstes Lager und ein eine Lager- bzw. Lagerdrehachse aufweisendes zweites Lager, am Radträger gelagert, wobei - bezogen auf die Radmitte des Rades und in Fahrzeughochrichtung betrachtet - das erste Lager unterhalb der Radmitte und das zweite Lager oberhalb der Radmitte angeordnet ist. Der hierdurch realisierte Abstand der beiden Lager bzw. der Lagerachsen in Fahrzeughochrichtung, nachfolgend auch als Abstützbasis bezeichnet, hat den Effekt, dass eine besonders sturzsteife Anbindung des Federbeins an den Radträger sichergestellt ist.
Erfindungsgemäß sind das erste und zweite Lager dabei so angerordnet, dass die Lagerachse des ersten Lagers im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung oder in Fahrzeuglängsrichtung und die Lagerachse des zweiten Lagers im Wesentlichen orthogonal hierzu, in Wesentlichen Fahrzeughochrichtung verlaufend, ausgerichtet ist.
Um im Fall einer im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten ersten Lagerachse eine besonders hohe Sturzsteifigkeit der Achse zu gewährleisten, sind die Lager derart ausgebildet bzw. dimensioniert, dass das erste Lager eine sehr hohe axiale und radiale Steifigkeit bei gleichzeitig geringer Torsionssteifigkeit aufweist, während das zweite Lager eine sehr hohe radiale Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung und eine geringe radiale Steifigkeit in Fahrzeuglängsrichtung hat.
Um auch im Fall einer im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten ersten Lagerachse eine besonders hohe Sturzsteifigkeit der Achse sicherzustellen, sind das erste und zweite Lager in Bezug auf ihre Lagersteifigkeiten derart ausgebildet, dass das erste Lager eine sehr hohe radiale Steifigkeit bei gleichzeitig geringer Kardaniksteifigkeit hat, während das zweite Lager eine sehr hohe radiale Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung und eine geringe radiale Steifigkeit in Fahrzeuglängsrichtung aufweist.
Um in Fahrzeughochrichtung eine möglichst große Abstützbasis zu gewährleisten und damit auch die Sturzsteifigkeit der Anbindung des Federbeins zu erhöhen, ist nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das erste Lager in Fahrzeughochrichtung betrachtet am unteren Ende des Federbeins angeordnet ist.
Um eine kostengünstige Konstruktion zu gewährleisten, sind das erste und zweite Lager bevorzugt als Gummi-Metall-Lager ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Federbein zur Anbindung des zweiten Lagers an das Federbein zwei Ausleger auf, nämlich einen in Fahrzeughochrichtung betrachtet unteren und einen oberen Ausleger. Die beiden Ausleger sind jeweils mit einer Durchgangsbohrung versehen. Das in den Radträger eingepresste zweite Lager ist zwischen den beiden Auslegern angeordnet und über einen die Bohrungen in den Auslegern und das zweite Lager durchfassenden Lagerbolzen an das Federbein angebunden. Neben einer einfachen und damit kostengünstigen Konstruktion ist insbesondere auch eine wenig Bauteilgewicht erfordernde Anbindung des zweiten Lagers an das Federbein gewährleistet.
Der erste und zweite Ausleger sind bevorzugt einteilig, einen das Federbein in Umfangsrichtung zumindest teilweise umfassendes Grundkörper aufweisend ausgebildet. Der die beiden Ausleger aufweisende Grundkörper ist dabei bevorzugt als ein vom Federbein separates Bauteil ausgebildet, das form- und/oder stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem Federbein verbunden ist.
Um eine weniger Bauteile und damit nochmals gewichtsreduziertere Konstruktion zu ermöglichen, ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der ober Ausleger gleichzeitig als Federteller ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Bohrungen im oberen und unteren Ausleger in Form von in Fahrzeugquerrichtung sich erstreckende Langlöcher ausgebildet und der Lagerbolzen ist als eine Schraube mit Exzenterscheibe ausgebildet. Dies hat den Effekt, dass durch eine Drehung der Schraube mit Exzenterscheibe das zweite Lager bzw. die Lagerachse des zweiten Lagers gezielt in Fahrzeugquerrichtung verstellbar und damit der Sturz einstellbar ist.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform sieht ebenfalls eine Sturzverstellung vor. Im Gegensatz zu der zuvor beschrieben Sturzverstellung durch eine Verlagerung der Lagerachse des zweiten bzw. des oberen Lagers in Fahrzeugquerrichtung, erfolgt gemäß der alternativen Ausführungsform die Sturzverstellung jedoch im Bereich des unteren, ersten Lagers:

Hierzu ist der Radträger über einen Adapter mit dem am Federbein angeordnetem ersten Lager verbunden. Der Adapter seinerseits weist zwei in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Langlöcher auf und der Radträger ist über zwei die Langlöcher durchfassenden Schrauben mit dem Adapter verbunden, wobei eine der Schrauben eine Exzenterscheibe aufweist. D.h. durch eine entsprechende Drehung der Schraube mit Exzenterscheibe ist eine Verschiebung des Radträgers relativ zum Adapter initiierbar.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Zeichnung bedeutet:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen McPherson-Radaufhängung, und
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen McPherson-Radaufhängung.

In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich oder sinnvoll ist.
1 und 2 zeigen in eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Radaufhängung.
Die Radaufhängung 10 umfasst einen Radträger 12, der über ein Federbein 14 sowie einen unteren Querlenker 16, der als Trapezlenker ausgeführt ist, und eine Spurstange 18 am - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten - Kraftfahrzeugaufbau gelagert ist. Auch auf die Darstellung des vom Radträger zu tragenden Rades wurde vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet; die Radmitte ist vorliegend durch die dargestellte strich-punktierte Linie gekennzeichnet und mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet.
Wie 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, ist dabei der Radträger 12 über zwei Lager am Federbein 14 gelagert, nämlich ein in Fahrzeughochrichtung FH betrachtet unterhalb der Radmitte 20 positioniertes, am unteren Ende des Federbeins 14 angeordnetes erstes Lager 22 sowie ein in Fahrzeughochrichtung FH betrachtet oberhalb der Radmitte 20 angeordnetes zweites Lager 24.
Die Lagerachse bzw. die Lagerdrehachse des ersten Lagers 22 bzw. des zweiten Lagers 24 sind durch die punktierten Lagerachsen 22-1 bzw. 24-1 symbolisiert. Vorliegend sind das erste und zweite Lager 22, 24 als Gummi-Metall-Lager ausgebildet und derart angeordnet, dass die Lagerachse 22-1 des ersten Lagers 22 im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung FQ und die Lagerachse 24-1 des zweiten Lagers 24 im Wesentlichen orthogonal hierzu, in Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung FH verlaufend, ausgerichtet sind.
Das erste Lager 22 hat dabei eine sehr hohe axiale und radiale Steifigkeit bei gleichzeitig geringer Torsionssteifigkeit. Das zweite Lager 24 hat eine sehr hohe radiale Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung FQ; die radiale Steifigkeit des zweiten Lagers 24 in Fahrzeuglängsrichtung FL ist gering und beträgt ca. 300 N/mm.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Effekt, dass das erste und zweite Lager 22, 24 in Fahrzeughochrichtung FH betrachtet in einem großen Abstand, nachfolgend als Abstützbasis bezeichnet und in 1 und 2 mit dem Bezugszeichen AB gekennzeichnet, angeordnet werden können, wodurch sich in vorteilhafter Weise eine besonders hohe Sturzsteifigkeit der Achse einstellt.
Wie 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, sind am Federbein 14 zwei, in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichtete Ausleger 26-1, 26-2 angeordnet. Die beiden Ausleger 26-1, 26-2 bilden mit einem Grundkörper 26 eine einteilige Baueinheit. Der Grundkörper 26 umfasst dabei das Federbein 14 in Umfangsrichtung zumindest teilweise und ist mit dem Federbein 14 vorliegend stoffschlüssig verbunden.
Die beiden Ausleger 26-1 und 26-2 weisen zwei in Fahrzeughochrichtung FH betrachtet fluchtend zueinander angeordnete, Durchgangsbohrungen auf. Dabei ist - wie 1 und 2 weiter zeigen - das in den Radträger 12 eingepresste zweite Lager 24 zwischen den beiden Auslegern 26-1, 26-2 angeordnet und über einen die Bohrungen in den Auslegern 26-1, 26-2 und das zweite Lager 24 durchfassenden Lagerbolzen an das Federbein 14 angebunden.
Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform sind dabei die Bohrungen in den Auslegern 26-1 und 26-2 in Form von in Fahrzeugquerrichtung FQ erstreckende Langlöcher ausgebildet und der das zweite Lager 24 durchfassende Lagerbolzen ist als eine Schraube mit Exzenterscheibe ausgebildet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass durch eine Drehung der Schraube mit Exzenterscheibe das zweite Lager 24 bzw. die Lagerachse 24-1 des zweiten Lagers 24 gezielt in Fahrzeugquerrichtung FQ verstellbar und damit der Sturz einstellbar ist.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform entspricht bis auf eine andere Form der Sturzverstellung der in 1 beschriebenen Ausführungsform. Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Radträger 12 über einen Adapter 28 mit dem am Federbein 14 angeordnetem ersten Lager 22 verbunden. Weiterhin ist der Adapter 28 mit zwei in Fahrzeugquerrichtung FQ erstreckende Langlöcher versehen und über die Langlöcher durchfassende Schrauben mit dem Radträger 12 verbunden.
Eine der Schrauben ist dabei als eine Schraube mit einer Exzenterscheibe ausgebildet, sodass durch eine Drehung der Schraube mit Exzenterscheibe der Radträger 12 gezielt in Fahrzeugquerrichtung FQ relativ zum Adapter 28 verstellbar und damit eine Sturzverstellung ermöglicht ist.

Claims

Radaufhängung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ein Rad tragenden Radträger (12), der über einen unteren Querlenker (16) und ein teilradführendes Federbein (14) am Kraftfahrzeugaufbau gelagert ist, wobei das Federbein (14) über ein erstes Lager (22) und ein zweites Lager (24) am Radträger (12) gelagert ist, und wobei - bezogen auf die Radmitte (20) des Rades und in Fahrzeughochrichtung (FH) betrachtet - das erste Lager (22) unterhalb der Radmitte (20) und das zweite Lager (24) oberhalb der Radmitte (20) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerachse (24-1) des zweiten Lagers (24) in Fahrzeughochrichtung (FH) und die Lagerachse (22-1) des ersten Lagers (22) in Fahrzeugquerrichtung (FQ) oder in Fahrzeuglängsrichtung (FL) ausgerichtet ist.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (22) in Fahrzeughochrichtung (FH) betrachtet am unteren Ende des Federbeins (14) angeordnet ist.
Radaufhängung (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (24) in den Radträger (12) eingepresst ist, und dass das Federbein (14) einen in Fahrzeughochrichtung (FH) betrachtet unteren und einen oberen Ausleger (26-1, 26-2) aufweist, zwischen denen das zweite Lager (24) angeordnet ist wobei der untere und der obere Ausleger (26-1, 26-2) jeweils eine Bohrung aufweisen und das zweite Lager (24) über einen die Bohrungen in den Auslegern (26-1, 26-2) und das zweite Lager (24) durchfassenden Lagerbolzen an das Federbein (14) angebunden ist.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Ausleger (26-2) als Federteller ausgebildet ist.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bohrungen in Form von in Fahrzeugquerrichtung (FQ) erstreckende Langlöcher ausgebildet sind und dass der Lagerbolzen als eine Schraube mit Exzenterscheibe ausgebildet ist.
Radaufhängung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (12) über einen Adapter (28) mit dem am Federbein (14) angeordnetem ersten Lager (22) verbunden ist, wobei der Adapter (28) zwei in Fahrzeugquerrichtung (FQ) erstreckende Langlöcher aufweist und der Radträger (12) über zwei die Langlöcher durchfassende Schrauben mit dem Adapter (28) verbunden ist, wobei eine der Schrauben eine Exzenterscheibe aufweist.