DE102004039687A1

DE102004039687A1 - Vierlenker-Fahrzeugaufhängungssystem

Info

Publication number: DE102004039687A1
Application number: DE102004039687A
Authority: DE
Inventors: Guy Sutton
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2003-08-30
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2024-08-17
Also published as: DE102004039687B4; US20050046136A1; GB2405382B; GB2405382A; GB0320421D0; GB0417064D0

Abstract

Vierlenker-Fahrzeugaufhängungssystem, das an den Hinterrädern eines Fahrzeugs einsetzbar ist und das einen oberen Dreiecklenker, zwei Querlenker und einen sich nach vorne erstreckenden, unteren Längslenker aufweist, wobei dieser Aufbau die Nabenrotation während eines Bremsens minimiert, wohingegen er den Bauraum des Fahrzeugaufhängungssystems minimiert und den hinteren Sitzraum und den Kofferraum des Fahrzeugs maximiert.

Description

Die Erfindung betrifft Mehrlenker-Aufhängungssysteme für mit Rädern versehene Fahrzeuge. Die Funktion einer Radaufhängung besteht hauptsächlich darin, die Fahrzeugkarosserie und deren Insassen von der Straße zu isolieren. Jedoch muss ein Aufhängungssystem ferner die Räder eines Fahrzeugs während eines Bremsens, eines Kurvenfahrens und eines Beschleunigens relativ zur Fahrzeugkarosserie führen. Diese beiden Anforderungen kollidieren im gewissen Ausmaß und gewöhnlich muss zwischen dem Fahrkomfort und der Straßenlage ein Kompromiss gemacht werden.

US 57,658,58 beschreibt ein Vierlenker-Aufhängungssystem, welches darauf abzielt, auf unebenem Gelände eine verbesserte Stabilität bereitzustellen. Das System weißt einen oberen Arm, einen vorderen Querlenker und einen hinteren Querlenker sowie eine sich nach vorne erstreckende Lenkzwischenstange auf. Der hintere Querlenker stützt eine Schraubenfeder ab, wohingegen ein Stoßdämpfer separat am Achsgehäuse abgestützt ist, so dass eine Kompressionsbewegung (oder eine Expansionsbewegung) des Stoßdämpfers keine „Aufzieh"-Kräfte bewirkt, die durch die Schraubenfeder dem Achsgehäuse beaufschlagt werden.

EP-A-1123821 offenbart ein Fünflenker-Aufhängungssystem, welches darauf abzielt, signifikante, auf „Aufzieh"-Effekten während eines Bremsens basierende Längsfederwege in den Gummilagern der Lenker zu vermeiden. Das System weist zum Kuppeln eines Radträgers mit der Fahrzeugkarosserie drei Querlenker und zwei Längslenker auf. Der eine Längslenker erstreckt sich vom Radträger aus nach vorn, und der andere Längslenker erstreckt sich vom Radträger aus nach hinten. Der Abstand des Radmittelpunktes vom Radträger-Anlenkpunkt des nach vorn weisenden Längslenkers ist (gemessen in Vertikalrichtung) größer als der Abstand von diesem Anlenkpunkt zum Erdboden. Dies gewährleistet ein günstiges Verhältnis zwischen Kräften und Momenten.

Während diese bekannten Systeme unter bestimmten Umständen annehmbare Fahr- und Lenkeigenschaften bereitstellen, haben sie den Nachteil, dass sie viel Platz bzw. Raum in Anspruch nehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verdrehkräfte um die Radachse zu minimieren, die beim Bremsen oder wenn ein Rad auf eine Unebenheit in der Straßenoberfläche auftrifft hervorgerufen werden.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Aufhängungssystem für ein mit Rädern versehenes Fahrzeug sowie mit einem dieses Aufhängungssystem aufweisenden Fahrzeug erreicht, wobei das Aufhängungssystem aufweist: vier Lenker zum Kuppeln eines Radträgers mit dem Fahrzeug, wobei die Lenker einen oberen Arm, zwei Querlenker und einen Längslenker aufweisen, welcher sich vom Radträger nach vorne erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der in Vertikalrichtung gemessene Abstand zwischen dem Radträger-Anlenkpunkt des Längslenkers und dem Radmittelpunkt größer als der Abstand zwischen diesem Anlenkpunkt und dem Kontaktpunkt des Rades und des Erdbodens ist.

Durch Anpassen der Abstände zwischen dem Anlenkpunkt des Längsträgers und dem Radmittelpunkt sowie diesem Anlenkpunkt und dem Erdboden stellt die Erfindung gegenüber der oben genannten, bekannten Vierlenker-Anordnung den Vorteil des Minimierens ungewollter „Aufzieh"-Bewegungen bereit. Es ist zu bemerken, dass dieses kennzeichnende Merkmal unter Bremskräften oder wenn das Rad auf eine Unebenheit auftrifft das Drehmoment um den effektiven Rotationsmittelpunkt des Radträgers (Nabe) verringert. Dieses Merkmal stellt die wünschenswerten Eigenschaften einer geringen Rückweichrate (d.h. einer geringen Nachgiebigkeit vorne und hinten) und einer hohen Steifigkeit am Reifenaufstandspunkt bereit.

Bevorzugt ist der obere Arm ein querverlaufender, oberer Dreiecklenker, der über dem Radmittelpunkt am Radträger angelenkt ist. Die Verwendung eines oberen Dreiecklenkers führt, da die Rotationsachse des Lenkers hauptsächlich vorne und hinten anstatt hauptsächlich seitlich ist, zu reduzierten Rotationsgraden des Radträgers (oder der Nabe) verglichen mit denen der Fünflenker-Konstruktion des oben genannten, bekannten Systems. Die reduzierte Nabenrotation ist vorteilhaft für eine Anzahl von kinematischen und elastokinematischen Eigenschaften, einschließlich einer Spurveränderung bei einer Aufhängungs-Vertikalbewegung.

Die Erfindung bietet den zusätzlichen Vorteil des Reduzierees des Gesamtraumbedarfs des Aufhängungssystems vorne und hinten, da bei dem oben genannten Fünflenker-System der Grad der Nabenrotation eine Funktion der Länge des vorderen Lenkers und des hinteren Lenkers ist.

Ein anderer Vorteil des Dreiecklenkers gegenüber der Fünflenker-Anordnung ist der, dass eine Gelenkbefestigung (Montagepunkt) weniger vorhanden ist. Ein zusätzlicher Vorteil des Dreiecklenkers ist der, dass dieser einen geeigneten Montagepunkt für eine Stabilisatorstange bereitstellt und die Anfahrnick-Ausgleichseigenschaften verbessert.

Die Drehsteifigkeit um den Anlenkpunkt des Längslenkers am Radträger hängt von der Nachgiebigkeit der hinteren Verbindung des Dreiecklenkers mit der Fahrzeugkarosserie ab. Bevorzugt hat die an diesem hinteren Verbindungspunkt verwendete Hülse eine Federkonstante, die in Innenrichtung weicher bzw. kleiner als in Außenrichtung ist. Dies gewährleistet eine hohe Steifigkeit beim Bremsen für eine gute Steuerung der Aufhängungsgeometrie. Hülsenformen mit solchen Eigenschaften sind wohl bekannt. Je dichter der Dreiecklenker in Vertikalrichtung am Radmittelpunkt positioniert ist, desto steifer kann die Hülse ausgebildet sein.

Der Anlenkpunkt des Längslenkers am Radträger kann in einer Linie mit dem Radmittelpunkt oder vor diesem angeordnet sein (gemessen in Horizontalrichtung).

Einer der Querlenker kann mit dem Radträger vor dem Radmittelpunkt gekuppelt sein, wobei der andere Querlenker mit dem Radträger hinter dem Radmittelpunkt gekuppelt ist (gemessen in Horizontalrichtung), und wobei beide Lenker untere Lenker sind, die mit dem Radträger unterhalb des Radmittelpunktes gekuppelt sind. Alternativ können beide Querlenker untere Lenker sein, wobei der eine Lenker mit dem Radträger vor dem Radmittelpunkt gekuppelt ist und der andere Lenker mit dem Radträger im Wesentlichen in einer Linie mit dem Radmittelpunkt gekuppelt ist.

Bei anderen, alternativen Anordnungen ist einer der Querlenker vor und über dem Radmittelpunkt oder vor und in einer Linie mit dem Radmittelpunkt am Radträger angelenkt, wobei der andere Querlenker unterhalb des Radmittelpunktes am Radträger angelenkt ist.

Einer der Querlenker kann eingerichtet sein zum Abstützen einer Schraubenfeder oder einer Schraubenfeder- und Dämpferbaugruppe oder einer Luftfedervorrichtung.

Die gute Unterbringbarkeit der Erfindung hilft den hinteren Sitzraum, die Größe des Kofferraums und dessen Form zu maximieren sowie den Einfluss der Aufhängungsgestaltung auf die Karosseriestruktur zu minimieren. Ferner können die Herstellungskosten verringert werden.

Während Lenker hierin als entweder „quer" oder „längs" bezeichnet sind, ist anzumerken, dass ein „Quer"-Lenker eine vergleichsweise kleine Längskomponente aufweisen kann und dass ein „Längs"-Lenker eine vergleichsweise kleine Querkomponente aufweisen kann.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformem mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
1 bis 4 zeigen vier unterschiedliche, perspektivische Ansichten von vier, eine Hinterradaufhängung für ein mit Rädern versehenes Fahrzeug bildenden Aufhängungslenkern gemäß einer ersten Ausführungsform.
5 und 6 zeigen zwei unterschiedliche, perspektivische Ansichten von vier, eine Hinterradaufhängung für ein mit Rädern versehenes Fahrzeug bildenden Aufhängungslenkern gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die Achsen X, Y und Z zeigen den Betrachtungswinkel, wobei die X-Richtung in Richtung zur Hinterseite des Fahrzeugs weist.
Bezugnehmend auf die 1 bis 4 weist die Hinterradaufhängung gemäß der ersten Ausführungsform einen oberen, querverlaufenden Dreiecklenker 1, einen querverlaufenden Spurlenker 2, einen querverlaufenden Führungslenker 3 und einen unteren, sich nach vorne erstreckenden Längslenker 4 auf. Jeder dieser vier Lenker 1 bis 4 ist zwischen einen Radträger 5 und die Fahrzeugkarosserie oder einen Hilfsrahmen (nicht gezeigt) montiert. Der Radträger 5 ist an die Hinterachse 6 des Fahrzeugs montiert.
Wie üblich ist der Radträger ferner mittels einer unter Federspannung stehenden Vorrichtung (nicht gezeigt) an die Fahrzeugkarosserie montiert, um eine Vertikalbewegung des Radträgers in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie zu ermöglichen.
Der oben angeordnete Dreiecklenker 1 hat an dem einen Ende, an dem er mit dem Radträger 5 gekuppelt ist, einen Einzelmontagepunkt 7 und an seinem anderen Ende ein Paar von Montagepunkten 8, 9 zum Kuppeln mit der Fahrzeugkarosserie.
Der hintere Montagepunkt 9 ist mit einer elastischen Hülse 10 versehen, welche in Innenrichtung C des Fahrzeugs eine relativ weiche bzw. geringe Federkonstante aufweist und in der Außenrichtung D des Fahrzeugs eine relativ steife bzw. große Federkonstante aufweist (siehe 2 und 3).
Der unten angeordnete Längslenker 4 ist an den Radträger 5 montiert an einer Position vor dem Radmittelpunkt und gemessen in Vertikalrichtung in einem Abstand A vom Radmittelpunkt, der größer ist als der Abstand B seiner Montageposition vom Kontaktpunkt des Rades (Reifens) (in 4 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet) und des Erdbodens 12.
Der querverlaufende Spurlenker 2 ist unterhalb und hinter dem Radmittelpunkt montiert.
Der querverlaufende Führungslenker 3 ist im Wesentlichen in einer Linie, d.h. auf Höhe, mit dem Radmittelpunkt montiert.
Bezugnehmend auf 5 und 6 weist eine Hinterradaufhängung für ein Fahrzeug einen oberen Arm 13 in Form eines querverlaufenden Dreiecklenkers, einen querverlaufenden Spurlenker 14, einen querverlaufenden Führungslenker 15 und einen unteren, sich nach vorne erstreckenden Längslenker 16 auf. Jeder der vier Lenker ist so ausgebildet bzw. angeordnet, dass er mit seinem einen Ende an einem Radträger 17 und mit seinem anderen Ende an der Fahrzeugkarosserie oder einem Hilfsrahmen (nicht gezeigt) montiert sein kann.
Der querverlaufende Spurlenker 14 ist ein unterer Lenker, der mit dem Radträger 17 im Wesentlichen in einer Linie mit dem Radmittelpunkt gekuppelt ist. Der Spurlenker 14 ist zum Abstützen einer Luftfedervorrichtung (nicht gezeigt) ferner mit einer Ausnehmung 18 versehen, die sich im Wesentlichen in der Mitte seiner Längserstreckung befindet.
Der querverlaufende Führungslenker 15 ist ein unterer Lenker und mit dem Radträger 17 vor dem Radmittelpunkt gekuppelt.
Eine elastische Hülse 19 ist am hinteren Montagepunkt des Dreiecklenkers 13 angebracht und hat eine weichere bzw. geringere Federkonstante in Innenrichtung als in Außenrichtung.
Der untere Längslenker 16 ist an den Radträger 17 montiert an einer Position vor dem Radmittelpunkt und gemessen in Vertikalrichtung in einem Abstand vom Radmittelpunkt, der größer als der Abstand dieser Position vom Kontaktpunkt zwischen dem Reifen (gehalten vom Radträger 17) und dem Erdboden ist.
Beide der oben genannten Ausführungsformen erzielen durch die Wirkung ihrer Geometrie eine gute Unterbringbarkeit und minimale Verdrehkräfte beim Bremsen.
Obwohl die oben genannten Ausführungsformen für eine Verwendung als ein Hinterrad-Aufhängungssystem beschrieben wurden, könnten diese ebensogut für ein Vorderrad-Aufhängungssystem verwendet werden.

Claims

Aufhängungssystem für ein mit Rädern versehenes Fahrzeug, aufweisend: vier Lenker zum Kuppeln eines Radträgers (5) mit dem Fahrzeug, wobei die Lenker einen oberen Arm (1), zwei Querlenker (2, 3) und einen Längslenker (4) aufweisen, welcher sich vom Radträger (5) nach vorne erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der in Vertikalrichtung gemessene Abstand (A) zwischen dem Radträger (5) -Anlenkpunkt des Längslenkers (4) und dem Radmittelpunkt größer als der Abstand (B) zwischen diesem Anlenkpunkt und dem Kontaktpunkt des Rades (11) und dem Erdboden (12) ist.
Aufhängungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der obere Arm (1) ein querverlaufender Dreiecklenker ist, dessen hintere Verbindung (9) mit dem Fahrzeug so angepasst ist, dass sie in Außenrichtung (D) steifer als in Innenrichtung (C) ist.
Aufhängungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Querlenker (2, 3) mit dem Radträger (5) unterhalb des Radmittelpunkts gekuppelt sind.
Aufhängungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der eine Querlenker (3) mit dem Radträger (5) über dem Radmittelpunkt gekuppelt ist, und wobei der andere Querlenker (2) mit dem Radträger (5) unterhalb des Radmittelpunktes gekuppelt ist.
Aufhängungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einer der Querlenker (14) zum Abstützen einer Schraubenfeder eingerichtet ist.
Aufhängungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einer der Querlenker (14) zum Abstützen einer Luftfedervorrichtung eingerichtet ist.
Mit Rädern versehenes Fahrzeug, das ein Aufhängungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.