Achsschenkel für ein Fahrzeug

B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und betrifft einen Achsschenkel für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug.

In herkömmlichen Kraftfahrzeugen wird eine Lenkbewegung des Fahrzeugsrads durch einen schwenkbaren Achsschenkel ("corner") , welcher Teil der Radaufhängung ist, ermöglicht. Hierbei ist am Achsschenkel eine Radlagereinheit montiert, welche zur Lagerung des Fahrzeugrads dient. Zur Fahrzeugmitte hin ist der

Achsschenkel mittels Radführungsglieder ("Lenker") am Chassis, insbesondere an einem Fahrschemel, gelagert. Gewöhnlich werden durch am Achsschenkel angreifende, obere und untere Lenker Schwenkpunkte für den Achsschenkel vorgegeben, wobei die Verbindungslinie der beiden Schwenkpunkte die meist schräg im Raum liegende Schwenkachse zum Verschwenken des Achsschenkels bildet. Um den Achsschenkel zu verschwenken und auf diese Weise einen entsprechenden Lenkeinschlang des am Achsschenkel gelagerten Rads herbeizuführen, kann beispielsweise ein am Achsschenkel angreifender Lenkhebel (Spurhebel) vorgesehen sein, auf welchen die Lenkkräfte beispielsweise über ein Lenktrapez übertragen werden. Aufgrund seiner Schwenkfunktion für das am Achsschenkel gelagerte Rad wird der Achsschenkel vereinfachend oft auch als Schwenklager des Rads bezeichnet.

Neben der übertragung der Lenkbewegung auf das montierte Rad, muss der Achsschenkel auch die am Rad selbst angreifenden Kräfte

aufnehmen, da am Achsschenkel, neben dem Fahrzeuggewicht, praktisch alle Kräfte für die Längs- und Querverzögerung des Fahrzeugs angreifen, so dass der Achsschenkel entsprechend stabil ausgeführt werden muss.

Durch den Achsschenkel kann somit die Laufrichtung des am Achsschenkel montierten Rads vorgegeben werden. So sollte bei einer Geradeausfahrt die Laufrichtung der Räder idealer Weise stets parallel zur Fahrzeuglängsachse sein, was jedoch oftmals nicht der Fall ist, da zum Beispiel durch elastische Verformungen in Teilen der Radaufhängung die Vorderräder bei einem Frontantrieb beim Beschleunigen in der Regel nach innen ("Vorspur") gedrückt werden. Bei einer idealen Kurvenfahrt, man spricht auch von neutralem Fahrverhalten, sind alle Räder gerade so eingeschlagen, daß der ideale Spurwinkel eingestellt ist. Bei einem bestimmten Kurvenradius und einer bestimmten Geschwindigkeit sollte diese ideale Radstellung im Reifen das Aufbauen einer Seitenführungskraft ermöglichen, die im richtigen Verhältnis zur jeweiligen Normalkraft des jeweiligen Rads steht. Achsweise betrachtet heißt dies, dass sich die Seitenführungskräfte entsprechend dem Achslastverhältnis aufbauen müssen. Wird hiervon abgewichen, stellt sich ein über- oder untersteuerndes Fahrverhalten ein.

Speziell von Verbundlenkerhinterachsen, bei denen die Lenker konzeptbedingt und zur Verbesserung des Fahrverhaltens durch einen Querträger verbunden sind, ist bekannt, dass die Räder bei Kurvenfahrt konstruktionsbedingt zu einer übersteuerungsbewegung neigen, so dass, abweichend von der idealen Kurvenfahrt, nicht mehr alle Räder des Fahrzeugs optimal für diese Kurvenfahrt stehen. Dies kann in unerwünschter Weise zur Folge haben, dass das Fahrzeugheck bei Kurvenfahrt leichter ausbricht .

Um insbesondere obiges Problem von Verbundlenkerhinterachsen zu lösen, wurde bereits eine aktive Verstellung der Rad tragenden Achsschenkel durch einen Aktuator in Betracht gezogen. Eine

solche aktive Verstellung der Achsschenkel ist in technischer Hinsicht jedoch nur mit hohem konstruktiven Aufwand zu bewerkstelligen, da gewöhnlich an den Achsschenkeln jeweils zwei Lagerstellen mit Buchsen vorzusehen sind, durch welche ein rotatorischer Freiheitsgrad bereit gestellt wird. Zudem müssen senkrecht hierzu entsprechende AnlaufScheiben oder Axiallager vorgesehen werden, um die Kräfte zum Verschwenken der Achsschenkel übertragen zu können. Solche Lagerstellen sollten weiterhin spielfrei und leichtgängig sein, gegen Wasser und Umwelteinflüsse abgedichtet sein, und eine geeignete Steifigkeit aufweisen, um die Vorgaben hinsichtlich Chassis-Eigenschaften zu erfüllen. Darüber hinaus ist ein Spurhebel anzuordnen, an dem der Aktuator angelenkt wird.

Andere bekannte System zur Lösung dieses Problems sind auf spezielle Achssysteme zugeschnitten und nicht auf andere Achssysteme übertragbar oder definieren die Lenkachse unbefriedigend.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Achsschenkel zur Verfügung zu stellen, durch welchen die Laufrichtung eines Fahrzeugrads in gewünschter Weise eingestellt werden kann, um beispielsweise einer bei Verbundlenkerhinterachsen auftretenden übersteuerungsbewegung entgegen wirken zu können.

Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen Achsschenkel mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Achsschenkel (bzw.

Achsschenkelanordnung bzw. Radaufhängung) für ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs gezeigt, welcher einen zur Befestigung des Radlagers dienenden

Radlagerbefestigungsabschnitt und einen zum Befestigen von Radführungsgliedern ("Lenker") dienenden

Radführungsgliederbefestigungsabschnitt umfasst. Wesentlich hierbei ist, dass der zur Befestigung des Radlagers dienende Radlagerbefestigungsabschnitt relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt elastisch verschwenkbar ist. Infolge dieser elastischen

Verschwenkbarkeit des Radlagerbefestigungsabschnitts relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt kann in einfacher Weise eine Verstellung des Lenkeinschlags bzw. eine Verstellung der Laufrichtung in Richtung Vorspur oder Nachspur des auf dem Radlager montierten Rads erfolgen.

Die elastische Verschwenkbarkeit des Radlagerbefestigungsabschnitts relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt kann durch wenigstens einen elastisch verformbaren Abschnitt des Achsschenkels, beispielsweise durch ein, den Radlagerbefestigungsabschnitt und den Radführungsgliederbefestigungsabschnitt verbindendes, elastisch verformbares Verbindungsglied erreicht werden. Weiterhin kann zu diesem Zweck wenigstens ein erstes elastisches Federmittel, insbesondere in Form einer Blattfeder, vorgesehen sein. Insbesondere kann in dem erfindungsgemäßen Achsschenkel durch das wenigstens eine erste elastische Federmittel, insbesondere Blattfeder, eine Schwenkachse zum Verschwenken des Radlagerbefestigungsabschnitts relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt definiert sein.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Achsschenkels ist eine Schwenkachse, um welche der Radlagerbefestigungsabschnitt relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt elastisch verschwenkbar ist, so gerichtet, dass sie eine zu einer Mittenachse des Rads parallele Aufstandsebene des Rads, welche eine Aufstandslinie des im Aufstand als ideal rund angenommenen Rads enthält, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, hinter (d. h. heckseitig) der AufStandslinie des Rads passiert (d. h. hinter der Aufstandslinie des Rads duch die Aufstandsebene des Rads hindurch verläuft) . Bei dieser

Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Achsschenkels kann in besonders einfacher Weise durch die bei einer Kurvenfahrt auftretenden Seitenkräfte und der hierdurch bewirkten Hebelkraft auf den Radlagerbefestigungsabschnitt eine Untersteuerungsbewegung des Rads bewirkt werden. Falls es sich bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Achsschenkels um den Achsschenkel einer Verbundlenkerhinterachse handelt, kann in besonders einfacher Weise einer gewöhnlich bei diesem Achstyp auftretenden übersteuerungsbewegung der Räder entgegengewirkt werden. Auf ein separates Betätigungsmittel

(Aktuator) zum Verschwenken des

Radlagerbefestigungsabschnitts relativ zum

Radfϋhrungsgliederbefestigungsabschnitt kann in diesem Fall verzichtet werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Achsschenkels ist die Schwenkachse, um welche der Radlagerbefestigungsabschnitt relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt elastisch verschwenkbar ist, so gerichtet, dass sie die Aufstandsebene des Rads vor (d. h. frontseitig) der RadaufStandslinie des Rads passiert. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Achsschenkels kann in besonders einfacher Weise durch die Seitenkräfte bei einer Kurvenfahrt des

Fahrzeugs und der hierdurch ausgelösten Hebelwirkung eine übersteuerungsbewegung des Rads bewirkt werden, so dass einer gegebenenfalls auftretenden Untersteuerungsbewegung des Rads entgegengewirkt werden kann.

Zudem kann, gegebenenfalls anstelle eines Betätigungsmittels (Aktuators) zum Verschwenken des Radlagerbefestigungsabschnitts relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt wenigstens ein weiteres zweites elastisches Federmittel angeordnet sein, das so am Radlagerbefestigungsabschnitt angreift, dass über seine Steifigkeit, gegebenenfalls in Kombination mit der

Steifigkeit des den Radlagerbef estigungsabschnitt und den Radf ührungsgliederbef estigungsabschnitt verbindenden, wenigstens einen ersten elastischen Federmittels, eine gewünschte Verschwenkung des Radlagerbef estigungsabschnitt s bewirkt und hierdurch ein gewünschter Vorspurwinkel eingestellt wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Achsschenkels ist ein zum Verschwenken des Radlagerbef estigungsabschnitts relativ zum

Radführungsgliederbef estigungsabschnitt geeignet angeordneter, insbesondere am Radlagerbefestigungsabschnitt angreifender, Aktuator vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen hydraulischen Stellzylinder handeln. Zur Steuerung des Aktuators ist eine Steuer- und Regelvorrichtung vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist ein am Radlagerbefestigungsabschnitt angreifender Aktuator, durch welchen der Radlagerbefestigungsabschnitt relativ zum Radf ührungsgliederbef estigungsabschnitt verschwenkt werden kann, am Radf ührungsgliederbefestigungsabschnitt angebracht. Insofern kann in vorteilhafter Weise eine integrale Anordnung des Aktuators im Achsschenkel erreicht werden.

Ist ein Aktuator zum Verschwenken des Radlagerbef estigungsabschnitts relativ zum

Radf ührungsgliederbef estigungsabschnitt vorgesehen, dann ist der erfindungsgemäße Achsschenkel vorteilhaft so ausgebildet, dass die Schwenkachse, um welche der Radlagerbefestigungsabschnitt relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt elastisch verschwenkbar ist, so gerichtet ist, dass sie in naher Umgebung der Aufstandslinie des Rads durch die Aufstandsebene des Rads hindurch verläuft, oder alternativ die Aufstandslinie kreuzt, so dass eine Krafteinwirkung auf den Radlagerbefestigungsabschnitt und demzufolge auf den an diesen angreifenden Aktuator durch die bei einer Kurvenfahrt

des Fahrzeugs auftretenden und auf das Rad einwirkenden Seitenkräfte minimiert oder vermieden wird.

In dem erfindungsgemäßen Achsschenkel kann der Radlagerbefestigungsabschnitt mit dem

Radführungsgliederbefestigungsabschnitt einteilig ausgebildet sein .

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Fahrzeugachse, insbesondere Verbundlenkerhinterachse, eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Achsschenkel.

Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Achsschenkel.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung den grundlegenden Aufbau einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsschenkels in einer Aufsicht von oben;

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung den grundlegenden Aufbau der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsschenkels von Fig. 1 mit Fahrzeugrad in einer Seitenansicht;

Fig. 3 in einer schematischen Darstellung den grundlegenden Aufbau einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsschenkels in einer Aufsicht von oben;

Fig. 4 in einer schematischen Darstellung die zweite

Ausführungsform des Achsschenkels von Fig. 4 in einer Aufsicht von oben mit einem relativ zum Radlagerbefestigungselement verschwenkten Radführungsgliederbefestigungselement .

Gleiche bzw. gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Zunächst wird Bezug auf die Figuren 1 und 2 genommen, worin in schematischen Darstellungen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsschenkels in einer Aufsicht und einer Seitenansicht dargestellt ist.

Demnach umfasst ein erfindungsgemäßer Achsschenkel gemäß der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform einen insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichneten Radlagerbefestigungsabschnitt 1 und einen insgesamt mit der Bezugszahl 2 bezeichneten Radführungsgliederbefestigungsabschnitt 2. Weiterhin sind zwei mit einem Relativabstand zueiander, parallel angeordnete

Blattfedern 4 über jeweilige Ansatzstücke 6, 7, zwischen denen die beiden Blattfedern eingespannt sind, einerseits mit einer den Blattfedern zugewandten Stirnseite des Radlagerbefestigungsabschnitts 1 und andererseits mit einem Verbindungsabschnitt 3 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 3 ist seinerseits auch mit einer Stirnseite des

Radführungsgliederbefestigungsabschnitts 2 verbunden, so dass der Radlagerbefestigungsabschnitt 1 und der Radführungsgliederbefestigungsabschnitt 2 durch den Verbindungsabschnitt 3 und die beiden Blattfedern 4 miteinander verbunden sind.

An dem Radlagerbefestigungsabschnitt 1 ist eine insgesamt mit der Bezugszahl 5 bezeichnete Radlagereinheit zur Befestigung des Fahrzeugrads montiert, welche einen nicht näher bezeichneten Montageflansch zur Montage des Fahrzeugrads und eine nicht näher bezeichnete Bremsscheibe umfasst. Die Radlagereinheit 5 ist

hierbei in einer Durchbrechung 8 des

Radlagerbefestigungsabschnitts teilweise aufgenommen. Durch die strichpunktierte Linie 9 ist die Radmittenachse dargestellt. Bei einer Scheibenbremse ist am Radlagerbefestigungsabschnitt 1 auch der Bremssattel der Scheibenbremse befestigt (nicht dargestellt) . Ist anstelle einer Scheibenbremse eine Trommelbremse vorgesehen, ist am Radlagerbefestigungsabschnitt eine Trommelbremseneinheit befestigt.

Am Radführungsgliederbefestigungsabschnitt 2 greifen auf der dem Rad abgewandten Seite mehrere Lenker 10 an, die im eingebauten Zustand des Achsschenkels am Chassis bzw. am Fahrschemel des Fahrzeugs angebracht sind. Speziell bei einer Verbundlenker-Hinterachse sind diese Lenker durch einen Querträger mit den Lenkern des Achsschenkels der beiden Räder der gleichen Achse verbunden.

Weiterhin ist in dem Radführungsgliederbefestigungsabschnitt 2 in einer Durchbrechung 12 ein Aktuator 11 zum Verschwenken des Radlagerbefestigungsabschnitts relativ zum

Radführungsgliederbefestigungsabschnitt angeordnet. Der Aktuator 11, bei welchem es sich beispielsweise um einen hydraulischen Stellzylinder handelt, ist mit einem in seiner Längsrichtung verschiebbaren Betätigungsarm 15 versehen, der mittels einer gelenkigen Verbindung 14, beispielsweise ein

Kugelgelenk oder ein Scharniergelenk, mit einem Ansatzstück 13 verbunden ist, wobei das letztere an einer den Blattfedern abgewandten Stirnseite des Radlagerbefestigungsabschnitt angebracht ist. Wird der Aktuator betätigt, d. h. der Betätigungsarm 15 entlang seiner Längsrichtung vorgeschoben oder rückgezogen, so kann der Radlagerbefestigungsabchnitt 1 relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt verschwenkt werden. Eine elastische Verschwenkbarkeit des Radlagerbefestigungsabchnitts 1 relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Blattfedern 4 gegeben.

Anstelle des Aktuators kann ein weiteres elastisches Federmittel angeordnet sein, das so am

Radlagerbefestigungsabschnitt angreift, dass über seine Steifigkeit, in Kombination mit der Steifigkeit der den Radlagerbefestigungsabschnitt und den

Radfϋhrungsgliederbefestigungsabschnitt verbindenden, elastischen Blattfedern, eine gewünschte Verschwenkung des Radlagerbefestigungsabschnitt s herbeigeführt und hierdurch ein gewünschter Vorspurwinkel eingestellt wird.

In Fig. 2 ist insbesondere das auf dem Achsschenkel montierte Rad 21 dargestellt, welches bei einem als ideal rund angenommenen Rad 21 in einer Aufstandslinie 19 auf einer Aufstandsebene 20 aufsteht. Wie insbesondere Fig. 2 entnommen werden kann, wird durch die beiden, mit einem Abstand voneinander angeordneten Blattfedern 4 eine Schwenkachse 16 zum Verschwenken des Radlagerbefestigungsabschnitts 1 relativ zum

Radführungsgliederbefestigungsabschnitt 2 definiert. Die beiden Blattfedern 4 sind hierbei zum Radlagerbefestigungsabschnitt 1 so angestellt, dass die Schwenkachse 16 einen von 0° verschiedenen Winkel zu einer Vertikalen 17 auf der Radaufstandsebene einnimmt. Mit anderen Worten, die Schwenkachse 16 ist nicht parallel zur Vertikalen 17 gerichtet. In Fig. 2 ist durch den dargestellten Pfeil die gewöhnlich Vorwärtsfahrtrichtung des Rads 21 angegeben. Insbesondere ist die Schwenkachse 16, um welche der Radlagerbefestigungsabschnitt relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt elastisch verschwenkbar ist, so gerichtet, dass sie hinter der Aufstandslinie 19 des Rads 21 durch die Aufstandsebene 20 hindurch geht. Durch die senkrechte Verbindung 22 zwischen der Schwenkachse 16 und der RadaufStandslinie 19 ist ein Hebelarm definiert, durch welchen durch die bei einer Kurvenfahrt auftretenden Seitenkräfte auf das Rad 21 der Radlagerbefestigungsabschnitt in Richtung einer

Untersteuerungsbewegung des Rads 21 bewirkt wird. Wenn lediglich eine Untersteuerungsbewegung des Rads 21

beabsichtigt ist, um dem Auftreten einer etwaigen übersteuerungsbewegung des Rads 21 etwa bei einer Verbundlenker-Hinterachse entgegenwirken zu können, kann auf eine Betätigung des Aktuators 11 verzichtet werden. Gleichwohl besteht durch den Aktuator 11 eine zusätzliche Möglichkeit zur Verschwenkung des Radlagerbefestigungsabschnitts 1 relativ zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitt 2, durch welchen die Hebelwirkung des Hebelarms 22 verstärkt oder dieser entgegengewirkt werden kann.

Es wird nun Bezug auf die Figuren 3 und 4 genommen, worin in schematischen Darstellungen der grundlegende Aufbau einer zweiten Ausfϋhrungsform des erfindungsgemäßen Achsschenkels in jeweiligen Aufsichten von oben dargestellt ist. Um unnötige

Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zu der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen erläutert, wobei ansonsten auf die dort gemachten Ausführungen Bezug genommen wird.

In der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform des Achsschenkels ist dieser ohne eine montierte Radlagereinheit dargestellt. Anstelle der beiden Blattfedern zur Herstellung einer elastischen Verschwenkbarkeit des Radlagerbefestigungsabschnitts 1 relativ zum

Radführungsgliederbefestigungsabschnitt 2 ist ein elastisch verformbarer Verbindungsabschnitt 23 angeordnet. Der elastisch verformbare Verbindungsabschnitt 23 ist einerseits mit einer diesem zugewandten Stirnseite des Radlagerbefestigungsabschnitt 1 und einer diesem zugewandten Stirnseite des

Radführungsgliederbefestigungsabschnitts 2 verbunden. In Fig. 4 ist, ausgehend von einer neutralen Mittelstellung ohne elastische Verformung des elastischen Verbindungsmittels 23, eine Verschwenkung des Radlagerbefestigungsabschnitts 1 hin zum Radführungsgliederbefestigungsabschnitts 2 um einen Winkel δi dargestellt und eine Verschwenkung des Radlagerbefestigungsabschnitts 1 weg vom

Radführungsgliederbefestigungsabschnitts 2 um einen Winkel δ ₂ ist angedeutet.

Bezugszeichenliste

I Radlagerbefestigungsabschnitt 2 Radfϋhrungsgliederbefestigungsabschnitt

3 Verbindungsabschnitt

4 Blattfeder

5 Radlagereinheit

6 Ansatzstück 7 Ansatzstück

8 Durchbrechung

9 Radmittenachse

10 Lenker

II Aktuator 12 Durchbrechung

13 Ansatzstück

14 Gelenk

15 Betätigungsarm

16 Schwenkachse 17 Vertikale

18 Horizontale

19 RadaufStandslinie

20 Radaufstandsebene

21 Rad 22 Hebelarm

23 elastisch verformbarer Verbindungsabschnitt