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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung für ein Hinterrad eines Kraftfahrzeugs,
die ein Führungselement
für das
Rad aufweist, das in einer schwingenden Art und Weise mit der Karosserie
des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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Bei
Hinterradaufhängungen
des Typs mit Längsarmen
wird das Führungselement
des Rads durch einen Arm gebildet, der zur Fortbewegungsrichtung
des Fahrzeugs parallel ist, und ist unter Zwischenschaltung von
elastischen Mitteln an die Karosserie angelenkt; an dem Arm ist
ein Nabenträger
befestigt, der das Rad trägt.
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Die
oben genannten Aufhängungen
haben eine einfache und kompakte Konstruktion und sind – mindestens
theoretisch – dazu
konstruiert, das Rad so parallel wie möglich zur Ebene der Straßenoberfläche zu halten.
Bei diesen Aufhängungen
bestimmen jedoch mögliche
Variationen der anliegenden Lasten (zum Beispiel beim Bremsen, Beschleunigen, Verzögern und
plötzlichen
Kurvenbewegungen) Querverschiebungen des Führungsarms aufgrund des Nachgebens
der elastischen Mittel, die im Anlenkungspunkt des Arms an der Karosserie
notwendigerweise vorhanden sind. Die genannten Verschiebungen verursachen
eine Variation des Zusammenlaufens der Radspur mit negativen Folgen
für die Handhabung
des Fahrzeugs, der Fahreigenschaften und Stabilität, insbesondere
bei der Kurvenfahrt.
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Um
den obengenannten Nachteil zu beseitigen, wurden Hinterradaufhängungen
vorgeschlagen, bei denen das Führungselement
des Rads einen Nabenträgerkörper umfasst,
der mittels zwei Armen mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist;
nämlich
einen bezüglich
der Längsmittelachse
des Kraftfahrzeugs äußeren und
einen inneren Arm, wobei beide Arme über entsprechende elastische
Verbindungen an die Fahrzeugkarosserie angelenkt sind. Die elastische Verbindung
des äußeren Arms
ist axial nachgiebig und definiert zusammen mit der elastischen
Verbindung des zweiten Arms:
- – eine Rotationsachse
für das
Führungselement, wobei
die Rotationsachse im Wesentlichen quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs
verläuft;
und
- – einen
imaginären
momentanen Rotationsmittelpunkt des Rads, der hinter der Rotationsachse des
Rads selbst und außerhalb
der Spur angeordnet ist.
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Eine
Hinterradaufhängung
des genannten Typs ist zum Beispiel aus der Druckschrift DE-A-32 42
930 bekannt.
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Die
genannte Lösung
ermöglicht
eine elastokinematische Variation des Zusammenlaufens der Radspur
gemäß den anliegenden
Lasten aufgrund der auf das Rad selbst wirkenden Kräfte, was
zu einem hervorragenden Verhalten hinsichtlich der Handhabbarkeit
des Fahrzeugs und der Stabilität führt.
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Andererseits
ermöglicht
die genannte Lösung
eine wirkungsvolle Absorption von Längsstößen auf das Rad aufgrund von
Stößen wegen
Unebenheiten in der Straße,
was die Leistung bezüglich des
Fahrkomforts beträchtlich
schmälert.
Der genannte Nachteil kann zu einem gewissen Grad durch die Verwendung
von Lagerbüchsen
für die
Verbindung des äußeren Arms
verringert werden, die insbesondere in der radialen Richtung flexibler
sind. Diese Kompromisslösung
bringt wiederum negative Auswirkungen für die Handhabung des Fahrzeugs
mit sich, wie zum Beispiel ein Auseinanderlaufen der Radspur aufgrund
von Seitenlasten und Längslasten aufgrund
des Bremsens oder der Beschleunigung.
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Um
daher ein ausgezeichnetes Verhalten sowohl hinsichtlich des Komforts
als auch hinsichtlich der Handhabung des Fahrzeugs, der Fahreigenschaften
und der Stabilität
zu garantieren, werden derzeit Aufhängungen mit mehreren Lenkern
verwendet, die eine Vielzahl von Stangen aufweisen, die für eine elastokinematische
Steuerung des Rads konstruiert sind, wobei die Stangen hauptsächlich in einer
Querrichtung bezüglich
der Längsachse
des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
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Die
oben genannten Aufhängungen
sind nicht nur sehr teuer sondern beanspruchen auch sehr viel Platz,
wodurch die Abmessungen des Kofferraums beeinträchtigt und der Verlauf des
Auspuffs und die Positionierung sowohl des Schalldämpfers als
auch des Ersatzradabteils verkompliziert werden.
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Angesichts
des oben Genannten besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, eine Aufhängung
für das
Hinterrad eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, die, obwohl von einfacher
und kostensparender Konstruktion, außerdem mit bescheidenen Gesamtabmessungen,
es ermöglicht,
sowohl hinsichtlich des Komforts als auch hinsichtlich der Handhabbarkeit
und der Stabilität
des Fahrzeugs eine hohe Leistung zu erbringen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Aufhängung
für das
Hinterrad eines Kraftfahrzeugs mit den insbesondere in den beiliegenden
Ansprüchen
genannten Eigenschaften gelöst,
die einen integralen Bestandteil des beschreibenden Inhalts der
vorliegenden Anmeldung bilden.
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Weitere
Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung und aus
den beiliegenden Zeichnungen klar ersichtlich, die lediglich zur
Erläuterung
und als ein nicht einschränkendes
Beispiel angeführt
sind. Es zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine Hinterradaufhängung, die erfindungsgemäß aufgebaut
ist;
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2 eine
teilweise und schematische perspektivische Darstellung der Aufhängung von 1;
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3 eine
schematische und teilweise Querschnittsansicht eines Beispiels einer
Lenkerverbindung der Aufhängung
der 1 und 2.
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In
den 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 insgesamt
ein Führungselement
für das
Hinterrad R eines Kraftfahrzeugs, das einen Teil der erfindungsgemäßen Aufhängung bildet.
Das Element 1 umfasst einen Hauptstützkörper 2, der aus Metallmaterial
gefertigt ist, mit dem aus einem einzigen Stück ein erster Führungsarm,
der mit 3 bezeichnet ist, ausgebildet ist.
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Wie
aus 1 zu ersehen ist, ist der Arm 3 über eine
elastische Lenkerverbindung G an einen eine Stütze bildenden Teil der Karosserie
C des Fahrzeugs angelenkt. Hierbei ist zu bemerken, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit
eine Darstellung der Karosserie des Fahrzeugs in 1 auf
den für
die Zwecke des Verständnisses
der vorliegenden Erfindung interessierenden Teil beschränkt ist.
Aus dem gleichen Grund wurde in den beiliegenden Figuren die Darstellung
der Stoßdämpferanordnung
der erfindungsgemäßen Radaufhängung weggelassen,
die in der Verwendung zwischen dem Körper 2 des Elements 1 und
einem Punkt der Karosserie angebracht ist, der tatsächlich höher als
das in 1 Gezeigte liegt.
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Die
Gelenkverbindung G ist im Wesentlichen als ein Lagerelement ausgebildet.
Für diesen
Zweck kann, wie lediglich als Beispiel in 3 schematisch dargestellt,
die Gelenkverbindung G eine Lagerbüchse 4 aufweisen,
von der ein Teil aus Gummi 4a (vorzugsweise mit einer doppelten
Schicht) hergestellt ist, der eine radiale Steifigkeit hat, die
größer als
die Torsionssteifigkeit und die axiale Steifigkeit ist. Im Beispiel
ist das aus Gummi 4a hergestellte Teil unter Zwischenschaltung
mindestens einer Metallhülse 4b in
einer entsprechenden hohlen steifen Abstützung 4c angebracht.
Die Lagerbüchse 4 weist
ferner eine äußere zylindrische
Schale 4d und Endteile 4e auf. Zwischen der Schale 4d und
den Endteilen 4e sind vorzugsweise Begrenzungselemente 4f vorgesehen, die
teilweise elastisch sind und dazu dienen, die axiale Bewegung oder
Verformung, die für
die Lagerbüchse
als Ganzes erlaubt sind, einzuschränken und gleichzeitig zu ermöglichen.
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Die
auf diese Weise ausgebildete Lagerbüchse 4 ist in einem
entsprechenden zylindrischen Sitz 3a (siehe auch 2)
untergebracht, der an dem Ende des Arms 3 ausgebildet ist,
und dieses Ende ist seinerseits zwischen zwei Stützen C' und C" angeordnet, die parallel zueinander
stehen und mit entsprechenden Durchgangslöchern versehen sind, wobei
die Stützen
von der Fahrzeugkarosserie C abstehen und jeweils mit einem entsprechenden
Endteil 4e in Kontakt sind. Die steife Abstützung 4c wird über eine
Schraube 4g, welche durch die Abstützung selbst verläuft, an
den Stützen
C' und C" fixiert. Auf diese
Weise ist der Arm 3 des Körpers 2 in gelenkiger Weise
an der Fahrzeugkarosserie C befestigt, wobei die Lagerbüchse 4 bezüglich der
entsprechenden Gelenkachse in elastischer Weise axial beweglich oder
verformbar ist.
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Das
Bezugszeichen 5 bezeichnet einen zweiten Führungsarm
des Körpers 2,
der, wie in 1 gezeigt, der Mittellängsachse
A des Fahrzeugs näher
liegt als der Arm 3. Aus diesem Grund werden im Folgenden
die Arme 3 und 5 auch entsprechend als der äußere Arm
und der innere Arm der Radaufhängung
definiert.
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Der
innere Arm 5 umfasst einen ersten Teil 6, der
steif ist und mit dem Körper 2 einstückig ist,
sowie einen zweiten Teil, der durch eine elastisch verformbare Strebe
gebildet wird, die mit 7 bezeichnet und am steifen Teil 6 fixiert
ist. Das System zum Fixieren der Strebe 7 am steifen Teil 6,
das insgesamt mit 8 bezeichnet ist, kann eines beliebigen
bekannten Typs sein, zum Beispiel kann es ein System unter der Verwendung
von Schrauben sein. Vorzugsweise ist das Fixierungssystem 8 eines
verstellbaren Typs, zum Beispiel unter der Verwendung exzentrischer Elemente,
damit dem Rad R im Voraus unter statischen Bedingungen ein gewünschter
Radsturzwinkel und ein Winkel des Zusammenlaufens bzw. Auseinanderlaufens
der Radspur (d.h. Vorspur oder Nachspur) verliehen werden kann.
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Die
Strebe 7, die im Wesentlichen wie eine Blattfeder ausgebildet
ist, ist derart, dass sie sich quer biegen kann, und erstreckt sich
in divergierender Weise bezüglich
des äußeren Arms 3.
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Das
Ende der verformbaren Strebe 7 an dem System 8 entgegengesetzten
Ende, ist über
eine elastische Gelenkverbindung 9 eines an sich bekannten
Typs an die Fahrzeugkarosserie C angelenkt, zum Beispiel mit einer
elastischen Lagerbüchse
oder eines sphärischen
Typs. Im letzteren Fall weist die Verbindung eine elastische Schicht
zwischen der entsprechenden äußeren Schale
auf, die an der Strebe 7 befestigt ist, und dem inneren
Teil, der an der Fahrzeugkarosserie C fixiert ist.
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Der
Körper 2 ist
an dem Ende, das demjenigen entgegengesetzt ist, an dem die Arme 3 und 5 auseinanderlaufen,
mit einem querverlaufenden zylindrischen Sitz 20 versehen,
der im Wesentlichen senkrecht zur Hauptachse A des Fahrzeugs und
parallel zur Rotationsachse des Rads verläuft. Im Sitz 20 sind
Lagermittel 21 untergebracht, die zum drehbaren Abstützen eines
Stifts 22 konstruiert sind, der darin eingepasst ist, oder
auf eine beliebige andere bekannte Art und Weise dort verbunden
ist. Das Mittel kann zum Beispiel zwei konische Lager umfassen, die
zueinander beabstandet sind, oder kann auch ein einziges Lager sein,
das einen doppelten Ring sich verjüngender Walzen aufweist.
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Der
Stift 22 ist an einem ersten Endbereich einer Metallplatte 23 fixiert,
die in dem als Beispiel angeführten
Fall im Wesentlichen eine Dreiecks- oder dreilappige Form aufweist.
Ein zweiter Endbereich der Platte 23, die in der Verwendung
bezüglich dem
Körper 2 nach
oben zeigt, ist mit Befestigungsmitteln 24 für eine Nabe
M des Rads R versehen. Ein dritter Endbereich der Metallplatte 23 ist
mit einem entsprechenden Sitz versehen, in dem eine Büchse 25 einer
im Voraus eingestellten Elastizität behaust ist, wobei in der
Büchse 25 teilweise
ein Stift 26 sitzt, der in einem zylindrischen Sitz 27 fixiert
ist, der im Körper 2 ausgebildet
ist oder diesem zugeordnet ist. Vorzugsweise zeigt der zweite Endbereich
der Platte 23 bezüglich
dem ersten Teil zum vorderen Ende des Kraftfahrzeugs.
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Hierbei
ist zu bemerken, dass der Stift 26 auch an der Platte 23 befestigt
sein könnte
und dass die Büchse 25 auch
im zylindrischen Sitz 27 behaust sein könnte.
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Schließlich bezeichnet
das Bezugszeichen 28 ein (an sich bekanntes) Element zur Übertragung einer
Bewegung auf das Rad R, wobei das Fahrzeug des vorliegenden Beispiels
ein hinterradangetriebenes Fahrzeug ist.
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Wie
aus 1 hervorgeht, haben der äußere Arm 3 und der
innere Arm 5, die über
die elastischen Verbindungen 4 und 9 an die Fahrzeugkarosserie
C angelenkt sind, eine Anordnung und Abmessungen, so dass der Körper 2 um
eine Achse rotiert werden kann, die mit 29 bezeichnet ist
und die sich bezüglich der
Längsachse
A des Kraftfahrzeugs quer erstreckt.
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Das
Element 1 ist so ausgelegt, dass in dem Fall von auf das
Rad selbst wirkenden Kräften
eine Variation der Position des Rads R ermöglicht wird. Im Grunde wird
dies hauptsächlich
durch das elastische Mittel 4a der Gelenkverbindung G ermöglicht,
das zusammen mit der Biegefähigkeit
der Strebe 7 eine gewisse Verschiebung des Körpers 2 erlaubt.
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Die
Position der Gelenkverbindung G bezüglich des Arms 3 und
diejenige der Verbindung 9 bezüglich der Strebe 7 sind
so, dass der imaginäre
momentane Rotationsmittelpunkt des Rads R, der in 1 mit 30 bezeichnet
ist, hinter der Rotationsachse 32 des Rads R (bezüglich der
Fortbewegungsrichtung F des Fahrzeugs) und außerhalb der Spur liegt.
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Aufgrund
der genannten Eigenschaften bestimmen die auf das Rad R wirkenden
Kräfte
eine elastische Verbiegung der Strebe 7 innerhalb der Verschiebungsgrenzen
des Körpers 2,
welche durch die elastischen Mittel der Gelenkverbindung G erlaubt
werden. Zum Beispiel kann sich im Fall des Bremsens das Element 1 hauptsächlich gemäß der Achse
der Gelenkverbindung G zur Achse A verschieben, wobei sich die Strebe 7 zur
selben Zeit elastisch verbiegt, so dass das Rad R eine Position mit
einem positiven Zusammenlaufwinkel (Vorspur) annimmt. In dem Fall
der Beschleunigung geschieht dann die Verschiebung des Elements 1 und
das Verbiegen der Strebe 7 in Richtungen die denjenigen
im Fall des Bremsens entgegengesetzt sind, so dass das Rad R einen
auseinanderstrebenden Winkel (Nachspur) annimmt. Ein im Wesentlichen ähnliches Verhalten
mit noch ausgeprägteren
Verschiebungen des Elements 1 und der Biegung der Strebe 7 geschieht
im Fall von seitlichen Lastkräften
aufgrund plötzlicher
Kurvenfahrt.
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Im
Grunde genommen wird dann bei den genannten verschiedenen Fahrbedingungen
eine elastokinematische Einstellung der Position des Zusammenstrebens
des Rads erzielt, um so ein hervorragendes Verhalten hinsichtlich
der Handhabung des Fahrzeugs und der Stabilität zu garantieren.
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Auf
der anderen Seite kann die durch die Platte 23 gebildete
Nabenträgervorrichtung
gemäß der Fortbewegungsrichtung
F des Fahrzeugs, um die in 1 mit 33 bezeichnete
Achse, die durch den Stift 22 gebildet wird, der in den
Lagermitteln 21 steckt, in einer Ebene, die im Wesentlichen
senkrecht zur Achse 33 und quer zum Boden verläuft, auf
dem sich das Kraftfahrzeug fortbewegt, hin- und herschwingen. Wenn
sich das Fahrzeug fortbewegt, verursacht das senkrechte Wackeln
des Rads R, dass die Ebene der Schwingung der Platte 23 den
Variationswinkel des Sturzes einnimmt, der durch die Neigung der
Achse 29 der Schwingung des Körpers 2 der Radaufhängung verliehen
wird.
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Die
Schwingung der Platte 23 geschieht in kontrollierter Weise
durch die elastischen Eigenschaften der Büchse 26, die in wirkungsvoller
Weise zwischen die Schwingplatte 23 und den Körper 2 der Radaufhängung eingesetzt
ist.
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Die
Schwingvorrichtung 23 ermöglicht auf diese Weise, dass
durch die Radaufhängung
eine wirkungsvolle Funktion einer Absorption der Längslasten erreicht
wird, die von dem Auftreffen des Rads R auf Hindernisse, Querrillen
oder andere Unebenheiten der Straße erzeugt werden. Das Vorsehen
des schwingenden Nabenträgers 23 hat
zusätzlich
zur Ermöglichung
ausgezeichneten Verhaltens hinsichtlich des Fahrkomforts die Folge,
dass es für
die Büchsen
oder andere elastische Mittel der Gelenkverbindung G möglich ist,
die radiale Steifigkeit auszuwählen,
die für
die Zwecke der Kontrolle der Fahrzeugstabilität optimal erscheint.
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Aus
dem oben Beschriebenen ist ersichtlich, wie die erfindungsgemäße Hinterradaufhängung ermöglicht,
dass sowohl hinsichtlich des Komforts als auch hinsichtlich der
Handhabung des Fahrzeugs und der Stabilität eine hohe Leistung erzielt
werden kann. Die beschriebene Radaufhängung ist außerdem einfach
und billig in der Konstruktion, und hat außerdem eindeutig bescheidene
Gesamtabmessungen.
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Außerdem können natürlich ohne
Beeinträchtigung
des Prinzips der Erfindung die konstruktiven Einzelheiten und die
Ausführungsformen
hinsichtlich dessen variieren, was hier lediglich als Beispiel beschrieben
und veranschaulicht wurde.
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Die
beschriebene Hinterradaufhängung kann
ohne Unterschied bei Kraftfahrzeugen mit Hinterradantrieb (wie im
vorhergehenden Beispiel), Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb (wobei
in diesem Fall das Übertragungselement 28 weggelassen wird)
und bei Kraftfahrzeugen mit Zweirad- und Vierradantrieb eingesetzt werden.
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Die
Mittel zum Kontrollieren der Schwingung der Nabenträgerplatte 23 können eine
Büchse
mit einer im Voraus eingestellten Elastizität aufweisen, die an den Körper 2 der
Hinterradanhängung
angelenkt ist. Alternativ hierzu können diese Mittel einen Öl/Gas-Stoßdämpfer oder
auch eine Feder mit einer im Voraus eingestellten Steifigkeit umfassen.