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DE102019201642B4 - Kraftfahrzeug und Fahrwerks-Modul für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Kraftfahrzeug und Fahrwerks-Modul für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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DE102019201642B4
DE102019201642B4 DE102019201642.1A DE102019201642A DE102019201642B4 DE 102019201642 B4 DE102019201642 B4 DE 102019201642B4 DE 102019201642 A DE102019201642 A DE 102019201642A DE 102019201642 B4 DE102019201642 B4 DE 102019201642B4
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Abstract

Kraftfahrzeug (100), welches zum autonomen Fahrbetrieb ausgebildet ist, umfassend zumindest ein Fahrwerks-Modul (10), welches wenigstens einen Hilfsrahmen (20), der mit einer Karosserie (102) des Kraftfahrzeugs (100) reversibel lösbar elastisch gekoppelt ist, wenigstens einen Radträger (30), zumindest eine Lenkungsvorrichtung (40) zum Lenken eines an dem wenigstens einen Radträger (30) gehaltenen Rades (32) und wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung (50) und eine aktiv betreibbare Federvorrichtung (60) umfasst, welche einerseits mit dem wenigstens einen Hilfsrahmen (20) und andererseits zumindest mittelbar mit dem wenigstens einen Radträger (30) gekoppelt ist, wobei- die wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung (50) wenigstens einen liegend angeordneten Dämpfer (52) umfasst und- die wenigstens aktiv betreibbare eine Federvorrichtung (60) wenigstens eine liegend angeordnete Feder (62) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerks-Modul sowie ein Fahrwerks-Modul für ein Kraftfahrzeug.
  • Bei der Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge wird mitunter großer Aufwand betrieben um neben einem hohen Fahrkomfort auch einen guten akustischen Komfort während eines Fahrbetriebs sicherzustellen. Insbesondere bei der Auslegung autonom fahrender Kraftfahrzeuge wird häufig berücksichtigt, dass Fahrgäste von Aufgaben der Steuerung des Kraftfahrzeugs entbunden sein und stattdessen anderen Tätigkeiten, wie beispielsweise Arbeiten, Entspannen und Schlafen, nachgehen können. Bei derartigen Tätigkeiten nehmen die Fahrgäste den Fahrkomfort ebenso wie den akustischen Komfort stärker war als bei konventionellen, manuell gesteuerten Kraftfahrzeugen.
  • Die DE 10 2010 017 991 A1 beschreibt ein Achsmodul für ein Kraftfahrzeug, aufweisend je eine elektrische Antriebs-Radaufhängungseinheit zum Antrieb eines linken bzw. eines rechten Rades. Die Antriebs-Radaufhängungseinheiten des Achsmoduls sind mittels einer Verbindungsbaugruppe mechanisch miteinander verbunden. Die komplette Fahrwerkstechnik jeder Antriebs-Radaufhängungseinheit, insbesondere Radaufhängung, Feder-/Dämpferelement, Stabilisator, Elektromotoren, Getriebe, Bremse oder Lenkung, sind an der Verbindungsbaugruppe des Achsmoduls derart festgelegt oder innerhalb der Verbindungsbaugruppe derart angeordnet, dass das Achsmodul in sich im Wesentlichen funktionsfähig bleibend von dem Rest des Kraftfahrzeugs trennbar ist.
  • Aus der WO 2015/090750 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Achsanordnung, umfassend zwei gegenüberliegende Radträger, die über Lenker mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verbindbar sind, bekannt. Die Achsanordnung umfasst eine mit beiden Radträgern verbundene Querblattfeder, die einteilig in faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist und zwei voneinander beabstandete Gurte aufweist. Die Querblattfeder ist zumindest anteilig in ein Schubfeld integriert, welches sich zwischen den beiden Radträgern erstreckt und beidseitig fest mit dem Aufbau oder der Karosserie des Fahrzeugs verbunden ist sowie in Fahrzeug-Längsrichtung betrachtet über die Querblattfeder hinaus ragt. Dadurch ist eine Möglichkeit zur Gestaltung einer steifen Aufbau- bzw. Karosseriestruktur im Bereich der Achsanordnung aufgezeigt.
  • Die CN 104742675 A beschreibt eine Hinterachsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit mehreren quer angeordneten Blattfedern und einem Ausgleichsgestänge.
  • Die Druckschrift EP 2 818 349 A1 zeigt ein elektrisches Automobil. Das elektrische Fahrzeug beinhaltet eine Karosserie, die einen Karosserierahmen umfasst. Ein Antriebsmodul weist einen Hilfsrahmen auf, der von dem Karosserierahmen abnehmbar ist. Das Elektrofahrzeug weist einen Motor auf, der auf den Hilfsrahmen montiert ist und eine Antriebskraft auf die Antriebsräder ausübt. Eine Antriebsradaufhängungsvorrichtung ist an dem Hilfsrahmen befestigt. Das Elektrofahrzeug weist eine Verbindungseinheit auf, welche eine relative Positionsbeziehung zwischen der Karosserie und dem Antriebsmodul aufrechterhält und die Karosserie und das Antriebsmodul mit der Signalleitung verbindet. Die Antriebsradaufhängungsvorrichtung weist einen Dämpfer auf, um Schockwellen zu absorbieren. Der Dämpfer kann durch den Motor betätigt oder angehalten werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug sowie ein Fahrwerks-Modul zu schaffen, welche eine besonders aufwandsarme Wartung ermöglichen, und durch welche eine Übertragung von fahrbetriebsbedingten Schwingungen an eine Karosserie des Kraftfahrzeugs verringert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Fahrwerks-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches zum autonomen Fahrbetrieb ausgebildet ist, umfassend zumindest ein Fahrwerks-Modul, welches wenigstens einen Hilfsrahmen, der mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs reversibel lösbar elastisch gekoppelt ist, wenigstens einen Radträger, zumindest eine Lenkungsvorrichtung zum Lenken eines an dem wenigstens einen Radträger gehaltenen Rades und wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung und eine aktiv betreibbare Federvorrichtung umfasst, welche einerseits mit dem wenigstens einen Hilfsrahmen und andererseits zumindest mittelbar mit dem wenigstens einen Radträger gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da durch die reversibel lösbare elastische Koppelung des Hilfsrahmens mit der Karosserie eine besonders wirksame Verringerung einer Übertragung von fahrbetriebsbedingten Schwingungen von dem Hilfsrahmen an die Karosserie erzielt werden kann. Somit können beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten erzeugte Schwingungen vom Rad an den Radträger und von diesem über die Dämpfervorrichtung und zusätzlich oder alternativ über die Federvorrichtung an den Hilfsrahmen übertragen werden, wobei die Übertragung der Schwingungen von dem Hilfsrahmen an die Karosserie aufgrund der reversibel lösbaren, elastischen Koppelung erheblich verringert werden kann.
  • Dadurch, dass die Dämpfervorrichtung und/oder die Federvorrichtung einerseits mit dem Hilfsrahmen und andererseits zumindest mittelbar mit dem Radträger gekoppelt ist, können durch das reversible Lösen des Hilfsrahmens von der Karosserie gleichzeitig nicht nur der Radträger und das an diesem gehaltene Rad, sondern auch die Dämpfervorrichtung und die Federvorrichtung zusammen mit dem Hilfsrahmen von der Karosserie gelöst werden. Unter dem Ausdruck „zumindest mittelbar“ ist hierbei zu verstehen, dass die Dämpfervorrichtung und/oder die Federvorrichtung beispielsweise direkt oder indirekt beispielsweise über Dreieckslenker mit dem Radträger gekoppelt sein kann. Im Gegensatz zu einem konventionellen Kraftfahrzeug, bei welchem meist Federbeine an jeweiligen Federbeindomen mit einer Fahrzeugkarosserie des konventionellen Kraftfahrzeugs verbunden sind, können also mit anderen Worten die Dämpfervorrichtung und die Federvorrichtung des Fahrwerks-Moduls unter Zwischenschaltung des Hilfsrahmens mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden sein, sodass durch das reversible Lösen des Hilfsrahmens von der Karosserie auch gleichzeitig die Dämpfervorrichtung und die Federvorrichtung von der Karosserie gelöst werden können und eine dementsprechend aufwandsarme Wartung erfolgen kann. Die wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung und zusätzlich oder alternativ die Federvorrichtung können insbesondere ausschließlich über den Hilfsrahmen mit der Karosserie reversibel lösbar gekoppelt sein.
  • Durch die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung kann die Karosserie, welche auch als Aufbau bezeichnet werden kann, besonders bedarfsgerecht aktiv stabilisiert werden, sodass ein Einsatz von einfachen robusten Achsvarianten, wie beispielsweise Doppelquerlenker-Achsen statt 5-Lenker-Achsen, ermöglicht ist, ohne größere Komforteinbußen in Kauf nehmen zu müssen. Doppelquerlenker-Achsen weisen besonders wenige Lagerstellen bei geringer Nebenfederrate und ein besonders gutes Anfederverhalten auf. Darüber hinaus ist mittels der aktiv betreibbaren Dämpfervorrichtung und/oder Federvorrichtung eine bedarfsgerechte, dynamische Höhenverstellung, also beispielsweise ein Anheben und/oder Absenken der Karosserie, ermöglicht. Die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung und/oder Federvorrichtung ermöglicht ein wirksames Ausgleichen von Nickbewegungen und zusätzlich oder alternativ Wankbewegungen der Karosserie im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, wodurch trotz einfacher Achsvarianten eine wirksame Beruhigung der Karosserie während des Fahrbetriebs erfolgen kann. Durch den Einsatz der aktiv betreibbaren Dämpfervorrichtung bzw. Federvorrichtung kann zudem auf einen kinematischen Nickausgleich verzichtet werden.
  • Die Federvorrichtung ist als aktiv betreibbare Federvorrichtung ausgebildet. Dabei kann die (aktiv betreibbare) Federvorrichtung, beispielsweise als aktive Luftfederung, ausgebildet sein. Dementsprechend kann auch die Federvorrichtung in vorteilhafter Weise zur bedarfsgerechten Stabilisierung der Karosserie beitragen. Vorzugsweise kann die Federvorrichtung als teiltragende hydropneumatische Federung ausgebildet sein. Durch die teiltragende hydropneumatische Federung kann ein annähernd konstantes Schwingverhalten der Karosserie erzielt werden. Insbesondere kann eine von einer Zuladung unabhängige Aufbaueigenfrequenz (Eigenfrequenz der Karosserie) erreicht werden.
  • Das Kraftfahrzeug kann wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des an dem wenigstens einen Radträger gehaltenen Rades umfassen. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ausschließlich elektrisch angetrieben sein. Aufgrund des - im Vergleich zu einem verbrennungsmotorischen Antrieb - geräuschärmeren Antreibens des Kraftfahrzeugs anhand der wenigstens einen elektrischen Maschine werden zwar (im Gegensatz zu einem verbrennungsmotorischen Antrieb) fahrbetriebsbedingte Geräusche, wie beispielsweise Abrollgeräusche des Rades tendenziell stärker wahrgenommen, jedoch kann eine Geräuschübertragung von dem Rad bis zur Karosserie aufgrund der elastischen Lagerung des Hilfsrahmens an der Karosserie zumindest weitgehend unterbunden werden. Die reversibel lösbare, elastische Koppelung des Hilfsrahmens mit der Karosserie trägt also insgesamt zu einem verbesserten Fahrkomfort und einem verbesserten akustischen Komfort während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs bei und ermöglicht zudem eine vereinfachte, aufwandsarme Wartung.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass autonom betreibbare Kraftfahrzeuge vermehrt im Flottenbetrieb, beispielsweise durch einen Mobilitätsdienstleister eingesetzt werden können. In einem derartigen Flottenbetrieb sind besonders große Laufleistungen von beispielsweise mehreren 100.000 Kilometern pro Jahr möglich sodass für die Wartung nur wenig Zeit vorgesehen ist. Das Fahrwerks-Modul ermöglicht das reversible Lösen des Hilfsrahmens zusammen mit der Dämpfervorrichtung und Federvorrichtung sowie einer gesamten, den Radträger und das Rad umfassenden Radführung von der Karosserie, wodurch die Wartung erheblich beschleunigt werden kann und gegebenenfalls einzelne Komponenten, wie beispielsweise die Dämpfervorrichtung, bei Bedarf entsprechend schnell getauscht werden können. Das Fahrwerks-Modul kann bei der Wartung insbesondere im Ganzen und damit modulweise getauscht, also ausgebaut und durch ein anderes Fahrwerks-Modul ersetzt werden. Dadurch ist das autonom betreibbare Kraftfahrzeug besonders schnell wieder einsatzbereit. Das ausgebaute Fahrwerks-Modul kann wieder aufbereitet werden und steht anschließend für einen erneuten Verbau, also einen Einsatz in demselben oder einem anderen autonom betreibbaren Kraftfahrzeug zur Verfügung.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Fahrwerks-Modul wenigstens eine Druckstreben-Aufhängung, über welche die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung und/oder Federvorrichtung zumindest mittelbar mit dem wenigstens einen Radträger gekoppelt ist. Unter dem Ausdruck „zumindest mittelbar“ ist hierbei zu verstehen, dass die Dämpfervorrichtung und/oder die Federvorrichtung beispielsweise direkt oder indirekt über die Druckstreben-Aufhängung mit dem Radträger gekoppelt sein kann. Dies ist von Vorteil, da durch die Druckstreben-Aufhängung eine besonders platzsparende Ausgestaltung des Fahrwerks-Moduls, beispielsweise in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist. Dadurch ist es möglich mehr Bauraum beispielsweise für eine Fahrgastzelle zur Verfügung zu stellen und eine besonders große Bewegungsfreiheit für in der Fahrgastzelle sitzende Fahrgäste zu schaffen. Die Druckstreben-Aufhängung kann auch als Pushrod-Aufhängung bezeichnet werden.
  • Gemäß dieser Erfindung umfasst die wenigstens aktiv betreibbare eine Dämpfervorrichtung wenigstens einen liegend angeordneten Dämpfer. Dies ist von Vorteil, da der liegend angeordnete Dämpfer besonders wenig Bauraum in Fahrzeughochrichtung und zusätzlich oder alternativ in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs benötigt. Unter dem Ausdruck „liegend angeordneter Dämpfer“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen sein, dass eine Haupterstreckungsrichtung des Dämpfers zumindest überwiegend senkrecht, vorzugsweise genau senkrecht, zur Fahrzeughochachse orientiert sein kann. Mit anderen Worten kann die Haupterstreckungsachse des Dämpfers somit vorzugsweise parallel zur Quererstreckungsrichtung des Kraftfahrzeugs orientiert sein.
  • Gemäß dieser der Erfindung umfasst die wenigstens aktiv betreibbare eine Federvorrichtung wenigstens eine liegend angeordnete Feder. Dies ist von Vorteil, da die liegend angeordnete Feder besonders wenig Bauraum in Fahrzeughochrichtung und zusätzlich oder alternativ in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs benötigt. Unter dem Ausdruck „liegend angeordnete Feder“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen sein, dass eine Haupterstreckungsrichtung der Feder zumindest überwiegend senkrecht, vorzugsweise genau senkrecht, zur Fahrzeughochachse orientiert sein kann. Mit anderen Worten kann die Haupterstreckungsachse der Feder somit vorzugsweise parallel zur Quererstreckungsrichtung des Kraftfahrzeugs orientiert sein. Die Feder kann beispielsweise als Spiralfeder oder als Mäanderfeder als Bestandteil eines Federbeins des zumindest einen Fahrwerks-Moduls ausgebildet sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine, liegend angeordnete Feder als Blattfeder ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da die Blattfeder insbesondere in Fahrzeughochrichtung besonders wenig Bauraum einnimmt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kraftfahrzeug frei von Lenkelementen zur manuellen Steuerung der Lenkungsvorrichtung. Dies ist von Vorteil, da dementsprechend auf Lenkelemente, zu welchen beispielsweise ein Lenkrad oder ein Lenkhebel gehören kann, verzichtet werden kann, wodurch mehr Bewegungsfreiheit für Fahrgäste geschaffen werden kann. Die Lenkungsvorrichtung kann dementsprechend frei von Schnittstellen zur Koppelung derartiger Lenkelemente zur manuellen Steuerung der Lenkungsvorrichtung sein. Unter dem Ausdruck „manuelle Steuerung“ kann ein manueller Lenkeingriff zu verstehen sein. Die Lenkungsvorrichtung kann beispielsweise als sogenannte Steer-by-Wire-Lenkungsvorrichtung ausgebildet sein, also mit anderen Worten als Lenkungsvorrichtung, bei welcher eine Lenkbewegung ausschließlich durch Ansteuern eines elektromechanischen Aktuators erzeugt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Fahrwerks-System an dem wenigstens einen Hilfsrahmen montiert. Dadurch reicht es aus, für einen Ausbau des Fahrwerks-Moduls nur die reversibel lösbare, elastische Koppelung zwischen Hilfsrahmen und Karosserie zu lösen und gegebenenfalls (elektrische) Stecker abzuziehen, um das Fahrwerks-Modul anschließend von der Karosserie entfernen zu können ohne hydraulische Leitungen öffnen zu müssen.
  • Vorzugsweise kann das zumindest eine Fahrwerks-Modul eine Mehrzahl an Fahrwerks-Systemen umfassen, wobei sämtliche Fahrwerks-Systeme an dem wenigstens einen Hilfsrahmen montiert sein können. Dadurch kann eine Wartung bzw. Instandsetzung des zumindest einen Fahrwerks-Moduls besonders rasch erfolgen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Fahwerks-Modul zumindest eine Achslenkeranordnung mit Dreieckslenkern, mittels welchen der wenigstens eine Radträger an dem wenigstens einen Hilfsrahmen gelagert ist. Dies ist von Vorteil, da die Dreieckslenker eine besonders einfache und robuste Doppelquerlenkeraufhängung (Doppelquerlenkerachse) bilden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Kraftfahrzeug neben dem zumindest einen Fahrwerks-Modul wenigstens ein baugleiches Zusatz-Fahrwerks-Modul, wobei das Fahrwerks-Modul an einem Vorderwagen des Kraftfahrzeugs und das Zusatz-Fahrwerks-Modul an einem Hinterwagen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders schnelle Wartung und Instandsetzung des Kraftfahrzeugs sowohl im Bereich des Vorderwagens, als auch im Bereich des Hinterwagens erfolgen kann.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrwerks-Modul für ein Kraftfahrzeug. Das Fahrwerks-Modul umfasst einen zur reversibel lösbaren elastischen Koppelung mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildeten Hilfsrahmen, wenigstens einen Radträger, zumindest eine Lenkungsvorrichtung zum Lenken eines an dem wenigstens einen Radträger haltbaren Rades und wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung und eine aktiv betreibbare Federvorrichtung, welche einerseits mit dem wenigstens einen Hilfsrahmen und andererseits zumindest mittelbar mit dem wenigstens einen Radträger gekoppelt ist. Dieses Fahrwerks-Modul ermöglicht eine besonders aufwandsarme Wartung und eine Verringerung einer Übertragung von fahrbetriebsbedingten Schwingungen an die Karosserie des Kraftfahrzeugs.
  • Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrwerks-Moduls, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrwerks-Moduls hier nicht noch einmal beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet.
  • Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
  • Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf einen Teilbereich eines Kraftfahrzeugs welche ausschnittsweise ein mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs reversibel lösbar gekoppeltes Fahrwerks-Modul des Kraftfahrzeugs zeigt; und
    • 2 eine schematische Hinteransicht des Teilbereichs des Kraftfahrzeugs und des Fahrwerks-Moduls.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
  • 1 und 2 zeigen jeweils in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug 100, welches zum autonomen Fahrbetrieb ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug 100 kann vollständig autonom, also in einer maximalen Autonomiestufe (Autonomiestufe 5) betrieben werden.
  • Das Kraftfahrzeug 100 umfasst zumindest ein Fahrwerks-Modul 10, von welchem in 1 und 2 lediglich eine Fahrwerks-Modul-Hälfte gezeigt ist.
  • In 1 und 2 sind jeweils auf das Kraftfahrzeug 100 bezogene Koordinatensysteme angegeben, welche durch eine Fahrzeuglängsrichtung x, durch eine Fahrzeugquerrichtung y sowie durch eine Fahrzeughochrichtung z des Kraftfahrzeugs 100 definiert sind. Die Fahrzeuglängsrichtung x entspricht vorliegend allgemein einer Längserstreckungsrichtung des Fahrwerks-Moduls 10. Die Fahrzeugquerrichtung y entspricht vorliegend allgemein einer Quererstreckungsrichtung des Fahrwerks-Moduls 10. Die Fahrzeughochrichtung z entspricht vorliegend allgemein einer Hocherstreckungsrichtung des Fahrwerks-Moduls 10.
  • Das Fahrwerks-Modul 10 umfasst mindestens einen Hilfsrahmen 20, der reversibel lösbar elastisch mit einer Karosserie 102 des Kraftfahrzeugs 100 gekoppelt ist. Das Fahrwerks-Modul 10 kann beispielsweise über insgesamt vier elastische Lager, von welchen vorliegend lediglich zwei Lager 26, 28 gezeigt sind, reversibel lösbar elastisch mit der Karosserie 102 gekoppelt sein. Die elastischen Lager 26, 28 können beispielsweise im Hilfsrahmen 20 eingepresst und mit der Karosserie 102 verschraubt sein. Jeweils eines der elastischen Lager 26, 28 kann beispielsweise im Bereich einer jeweiligen Verbindungsstelle des Hilfsrahmens 20, an welcher eine jeweilige Querstrebe 24 des Hilfsrahmen 20 mit einer Längsstrebe 22 des Hilfsrahmen 20 verbunden sein kann, angeordnet sein, wie in 1 angedeutet ist. Die Querstreben 24 erstrecken sich vorliegend zumindest im Wesentlichen entlang der Quererstreckungsrichtung y. Die Längsstrebe 22 erstreckt sich hingegen vorliegend zumindest im Wesentlichen entlang der Längserstreckungsrichtung x.
  • Über die elastischen Lager 26, 28 erfolgt eine Schwingungsentkoppelung der Karosserie 102 von dem Hilfsrahmen 20 und damit dem Fahrwerks-Modul 10, sodass insbesondere fahrbetriebsbedingte, also während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 100 auftretende Schwingungen nicht oder zumindest lediglich in geringem Maße von dem Hilfsrahmen 20 an die Karosserie 102 übertragen werden.
  • Das Fahrwerks-Modul 10 umfasst des Weiteren jeweilige Radträger, nämlich einen linker Radträger und einen rechter Radträger, welche in Quererstreckungsrichtung y einander gegenüberliegend angeordnet sind und von welchen vorliegend lediglich ein Radträger 30 (hier: linker Radträger) gezeigt ist. Das Fahrwerks-Modul 10 kann zudem wenigstens eine elektrische Maschine 104 umfassen, welche vorliegend lediglich exemplarisch und aus Gründen der Übersichtlichkeit als Radnabenmotor zum Antreiben eines, an dem Radträger 30 gehaltenen Rades 32 ausgebildet ist. Es ist klar, dass die elektrische Maschine 104 zur Verringerung ungefederter Massen alternativ dazu und bevorzugt auch an dem Hilfsrahmen 20 oder an der Karosserie 102 befestigt sein kann, was vorliegend jedoch nicht weiter gezeigt ist. In den letzten beiden Fällen (Montage der elektrischen Maschine 104 am Hilfsrahmen 20 oder an der Karosserie 102) kann die elektrische Maschine 104 bevorzugt durch eine Steckwelle drehmomentübertragend mit dem Rad 32 gekoppelt sein. Die Steckwelle ermöglicht eine besonders aufwandsarme Trennung des Rades 32 von bzw. Koppelung des Rades 32 mit der elektrischen Maschine 104.
  • Das Fahrwerks-Modul 10 umfasst weiterhin eine Achslenkeranordnung 90, über welche der Radträger 30 an dem Hilfsrahmen 20 gelagert ist. Die Achslenkeranordnung 90 umfasst dabei jeweilige Dreieckslenker, nämlich einen oberen Dreieckslenker 92 und einen unteren Dreieckslenker 94, über welche der Radträger 30 an dem Hilfsrahmen 20 gelagert ist.
  • Das Fahrwerks-Modul 10 umfasst des Weiteren eine Lenkungsvorrichtung 40 zum Lenken des an dem Radträger 30 gehaltenen Rades 32 und eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung 50 sowie eine Federvorrichtung 60. Die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung 50 sowie die Federvorrichtung 60 sind vorliegend einerseits mit dem Hilfsrahmen 20 und andererseits zumindest mittelbar mit dem Radträger 30 gekoppelt.
  • Die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung 50 ist vorliegend über wenigstens eine Druckstreben-Aufhängung 70 des Fahrwerks-Moduls 10, mit dem Radträger 30 gekoppelt. Die Druckstreben-Aufhängung 70 weist ein in 2 angedeutetes Schwenklager 72 auf, über welches die Druckstreben-Aufhängung 70 schwenkbar an dem Hilfsrahmen 20 gelagert ist.
  • Die Dämpfervorrichtung 50 umfasst einen liegend angeordneten und an dem Hilfsrahmen 20 befestigten Dämpfer 52, wohingegen die Federvorrichtung 60 eine liegend angeordnete und an dem Hilfsrahmen 20 befestigte Feder 62 umfasst. Die liegend angeordnete Feder 62 ist dabei als Blattfeder ausgebildet. Die Feder 62 und der Dämpfer 52 sind vorliegend maximal tief eingebaut, sodass die Feder 62 vorliegend in Fahrzeughochrichtung z (Hocherstreckungsrichtung) unterhalb einer Radmittelachse 33 des Rades 32 angeordnet ist und das Rad 32 den Dämpfer 52 in Fahrzeughochrichtung z überragt, wodurch das Fahrwerks-Modul 10 in Fahrzeughochrichtung z besonders kompakt ausgebildet ist.
  • In 2 ist erkennbar, dass die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung 50 bzw. der Dämpfer 52 über die Druckstreben-Aufhängung 70 mit dem oberen Dreieckslenker 92 und über den oberen Dreieckslenker 92 mit dem Radträger 30 gekoppelt ist. Des Weiteren ist in 2 erkennbar, dass die Feder 62 der Federvorrichtung 60 über den unteren Dreieckslenker 94 mit dem Radträger 30 gekoppelt ist.
  • In 1 ist erkennbar, dass das Fahrwerks-Modul 10 wenigstens ein Fahrwerks-System 80 umfasst. Das Fahrwerks-System 80 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) ausgebildete Das Fahrwerks-System 80 ist vorliegend an dem Hilfsrahmen 20 montiert.
  • Das Kraftfahrzeug 100 ist vorliegend frei von Lenkelementen zur manuellen Steuerung der Lenkungsvorrichtung 40. Die Lenkungsvorrichtung 40 ist als sogenannte Steer-by-Wire-Lenkungsvorrichtung ausgebildet, wodurch eine packageoptimale (bauraumoptimale) Anordnung eines Lenkgetriebes der Lenkungsvorrichtung 40 ermöglicht ist.
  • Um einen besonders guten Fahrkomfort sowie einen guten akustischen Komfort zu erzielen, kann das Kraftfahrzeug 100 neben dem Fahrwerks-Modul 10 ein funktionsgleiches weiteres Fahrwerks-Modul, welches nachfolgend als Zusatz-Fahrwerks-Modul bezeichnet wird, umfassen. Das Zusatz-Fahrwerks-Modul und das Fahrwerks-Modul 10 können auch baugleich ausgebildet sein. Das Zusatz-Fahrwerks-Modul ist vorliegend nicht weiter dargestellt. Das Fahrwerks-Modul 10 kann ebenso wie das Zusatz-Fahrwerks-Modul einem Vorderwagen oder alternativ dazu einem Hinterwagen des Kraftfahrzeugs 100 zugeordnet sein. Sofern das Kraftfahrzeug 100 das Fahrwerks-Modul 10 und das Zusatz-Fahrwerks-Modul umfasst, so kann dementsprechend eine besonders gute Schwingungsentkoppelung sowohl am Vorderwagen als auch am Hinterwagen des Kraftfahrzeugs 100 erzielt werden. So kann beispielsweise das Fahrwerks-Modul 10 dem Vorderwagen und das Zusatz-Fahrwerks-Modul dem Hinterwagen (oder umgekehrt) zugeordnet sein. Dadurch kann eine elastische Entkoppelung an der Vorder- und Hinterachse des Kraftfahrzeugs 100 erfolgen. Die elastische Schwingungsentkoppelung (beispielsweise über die Lager 26, 28) an Vorder- und Hinterachse ist insbesondere bei ausschließlicher Verwendung eines elektrischen Antriebs (wie der elektrischen Maschine 104) oder mehrerer elektrischer Antriebe zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 100 vorteilhaft, da ohne die elastische Schwingungsentkoppelung beispielsweise Abrollgeräusche aufgrund der geringen Geräuschemissionen des elektrischen Antriebs (bzw. der elektrischen Antriebe) stärker durch in einer Fahrgastzelle (nicht gezeigt) des Kraftwagens 100 sitzende Fahrgäste wahrgenommen werden würden. Ebenso wie das Fahrwerks-Modul 10 die Lenkungsvorrichtung 40 umfasst, kann das Zusatz-Fahrwerks-Modul eine funktionsgleiche und zusätzlich oder alternativ baugleiche Zusatz-Lenkungsvorrichtung umfassen. Ist beispielsweise das Fahrwerks-Modul 10 dem Vorderwagen und das Zusatz-Fahrwerks-Modul dem Hinterwagen des Kraftfahrzeugs 100 (oder umgekehrt) zugeordnet, so kann dementsprechend sowohl am Vorderwagen als auch am Hinterwagen (und damit an der Vorderachse und der Hinterachse) des Kraftfahrzeugs 100 gelenkt werden, wodurch während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 100 nahezu querkraftfreie Spurwechsel möglich sind, die zur einer weiteren Beruhigung des Aufbaus (Karosserie 102) beitragen.
  • Da das Kraftfahrzeug 100 im vorliegenden Ausführungsbeispiel frei von Lenkelementen zur manuellen Steuerung der Lenkungsvorrichtung 40 ist, wirkt sich die elastische Schwingungsentkoppelung auch nicht nachteilig, beispielsweise in Form einer verzögerten Lenkansprache, auf ein Lenkgefühl dieser Lenkelemente aus. Da das Kraftfahrzeug 100 vorliegend vollständig autonom betreibbar ist spielt das Lenkgefühl keine Rolle bzw. kann von einem Aktor (nicht gezeigt) simuliert werden.
  • Beim Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 auftretende Fahrwerkskräfte können über die Dämpfervorrichtung 50 und die Federvorrichtung 60 unmittelbar auf den Hilfsrahmen 18, welcher allgemein auch als Fahrschemel oder als Achsträger bezeichnet werden kann, übertragen werden. Aufgrund der elastischen Lager 26, 28 kann eine übermäßige Anregung der Karosserie 102 vermieden werden, sodass etwaige Vibrationen und Geräusche in der mit der Karosserie 102 verbundenen Fahrgastzelle nicht oder zumindest kaum wahrnehmbar sind. Durch die Koppelung des Dämpfers 52 und zusätzlich oder alternativ der Feder 62 mit der Druckstreben-Aufhängung 70 kann eine besonders gute Dämpfungsübersetzung und zusätzlich oder alternativ Federübersetzung, insbesondere durch Koppelung der Druckstreben-Aufhängung 70 mit der Achslenkeranordnung 90 in der Nähe des Radträgers 30, erreicht werden, was zu einem guten Anfederverhalten führen kann. Neben den Komfortvorteilen (Vorteilen beim Fahrkomfort und akustischen Komfort) ergibt sich durch die liegende Anordnung des Dämpfer 52 und der Feder 62 eine sehr günstige Bauraumsituation in Quererstreckungsrichtung y und Hocherstreckungsrichtung z, die es ermöglicht, neue Innenraumkonzepte in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 100 umzusetzen.
  • Durch die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung 50 kann eine aktive Dämpfung erfolgen, durch welche beispielsweise auf den Einsatz eines kinematischen Nickausgleichs verzichtet werden kann, und dadurch sämtliche Lagerachsen 97 bzw. 99 jeweiliger, innerer Lenkeranbindungspunkte 96 bzw. 98 an welchen der obere Dreieckslenker 92 bzw. der unterer Dreieckslenker 94 mit dem Hilfsrahmen 20 gekoppelt sind, parallel zueinander orientiert sein können, wie in 1 angedeutet ist. Dies ermöglicht eine gleiche oder zumindest sehr ähnliche Vorderachsgestaltung und Hinterachsgestaltung des Kraftfahrzeugs 100 und dementsprechend die Möglichkeit, das Fahrwerks-Modul 10 im Vorderwagen oder im Hinterwagen des Kraftfahrzeugs 100 einzusetzen. Die inneren Lenkeranbindungspunkte 96 bzw. 98 können auch als Lenkerlager 96 bzw. 98 bezeichnet werden.
  • In 2 ist erkennbar, dass die beiden Dreieckslenker 92, 94 parallel zueinander angeordnet sind. Die Dreieckslenker 92, 94 können zudem parallel zur Quererstreckungsrichtung y orientiert sein. Darüber hinaus sind die beiden Dreieckslenker 92 bzw. 94 über jeweilige Kugelgelenke 91 bzw. 93 mit dem Radträger 30 gekoppelt. Die parallele Orientierung der Dreieckslenker 92, 94 und deren Anbindung an den Radträger 30 mittels der Kugelgelenke 91, 93 ermöglichen nicht nur eine reduzierte Nebenfederrate und ein verbessertes Anfederverhalten, sondern auch eine reduzierte Lagerverschränkung und tragen zur Lebensdauererhöhung bei.
  • Die Kugelgelenke 91, 93 können in einer Radschüssel des Rades 32 angeordnet sein, wodurch beispielsweise eine niedrige Höhe einer Motorhaube oder eines Kofferraumdeckels (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 100 ermöglicht ist, was zu einem verringerten Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs 100 beiträgt.
  • Die Bauraum sparende Ausgestaltung des Fahrwerks-Moduls 10 ermöglicht es, in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 100 Sitze einzusetzen, die dem jeweiligen Fahrgast mehr Bewegungsfreiheit lassen, sodass beispielsweise nicht nur Sitzpolsterflächen jeweiliger Sitzpolster der Sitze, sondern auch Rückenlehnenflächen jeweiliger Rückenlehnen der Sitze horizontal, insbesondere vollständig horizontal orientiert werden können, um dadurch besonders günstige Schlafpositionen für Fahrgäste zu schaffen. Der Einsatz derartiger Sitze setzt jedoch einen möglichst großen und geräumigen Innenraum der Fahrgastzelle voraus. Aufgrund des geringen Bauraumbedarfs des Fahrwerks-Moduls 10 (und des Zusatz-Fahrwerks-Moduls) in Quererstreckungsrichtung y und Hocherstreckungsrichtung z kann der Innenraum der Fahrgastzelle für derartige Sitze entsprechend groß und geräumig gestaltet werden.
  • Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Fahrwerks-Modul 10 für autonom fahrende Fahrzeuge, wie das Kraftfahrzeug 100, bereitgestellt werden kann.

Claims (8)

  1. Kraftfahrzeug (100), welches zum autonomen Fahrbetrieb ausgebildet ist, umfassend zumindest ein Fahrwerks-Modul (10), welches wenigstens einen Hilfsrahmen (20), der mit einer Karosserie (102) des Kraftfahrzeugs (100) reversibel lösbar elastisch gekoppelt ist, wenigstens einen Radträger (30), zumindest eine Lenkungsvorrichtung (40) zum Lenken eines an dem wenigstens einen Radträger (30) gehaltenen Rades (32) und wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung (50) und eine aktiv betreibbare Federvorrichtung (60) umfasst, welche einerseits mit dem wenigstens einen Hilfsrahmen (20) und andererseits zumindest mittelbar mit dem wenigstens einen Radträger (30) gekoppelt ist, wobei - die wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung (50) wenigstens einen liegend angeordneten Dämpfer (52) umfasst und - die wenigstens aktiv betreibbare eine Federvorrichtung (60) wenigstens eine liegend angeordnete Feder (62) umfasst.
  2. Kraftfahrzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Fahrwerks-Modul (10) wenigstens eine Druckstreben-Aufhängung (70) umfasst, über welche die aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung (50) und/oder Federvorrichtung (60) mit dem wenigstens einen Radträger (30) gekoppelt ist.
  3. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine, liegend angeordnete Feder (62) als Blattfeder ausgebildet ist.
  4. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (100) frei von Lenkelementen zur manuellen Steuerung der Lenkungsvorrichtung (40) ist.
  5. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fahrwerks-System (80) an dem wenigstens einen Hilfsrahmen (20) montiert ist.
  6. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Fahrwerks-Modul (10) zumindest eine Achslenkeranordnung (90) mit Dreieckslenkern (92, 94) umfasst, mittels welchen der wenigstens eine Radträger (30) an dem wenigstens einen Hilfsrahmen (20) gelagert ist.
  7. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (100) neben dem zumindest einen Fahrwerks-Modul (10) wenigstens ein baugleiches Zusatz-Fahrwerks-Modul umfasst, wobei das Fahrwerks-Modul (10) an einem Vorderwagen des Kraftfahrzeugs (100) und das Zusatz-Fahrwerks-Modul an einem Hinterwagen des Kraftfahrzeugs (100) angeordnet ist.
  8. Fahrwerks-Modul (10) für ein Kraftfahrzeug (100), welches einen zur reversibel lösbaren elastischen Koppelung mit einer Karosserie (102) des Kraftfahrzeugs (100) ausgebildeten Hilfsrahmen (20), wenigstens einen Radträger (30), zumindest eine Lenkungsvorrichtung (40) zum Lenken eines an dem wenigstens einen Radträger (30) haltbaren Rades (32) und wenigstens eine aktiv betreibbare Dämpfervorrichtung (50) und Federvorrichtung (60) umfasst, welche einerseits mit dem wenigstens einen Hilfsrahmen (20) und andererseits zumindest mittelbar mit dem wenigstens einen Radträger (30) gekoppelt ist, wobei - die wenigstens eine Dämpfervorrichtung (50) wenigstens einen liegend angeordneten Dämpfer (52) umfasst und - die wenigstens eine Federvorrichtung (60) wenigstens eine liegend angeordnete Feder (62) umfasst.
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