DE102008024978B4

DE102008024978B4 - Suspension of a two-lane vehicle

Info

Publication number: DE102008024978B4
Application number: DE102008024978.5A
Authority: DE
Inventors: Roberto Rossetti
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2028-05-24
Also published as: DE102008024978A1

Abstract

Lenkbare Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs mit einer Doppelquerlenker-Achse, deren beide durch ein Lenksystem mit Spurstangen um eine Spreizachse verschwenkbare Schwenklager unten durch einen Lenkerverbund mit einem Querlenker und einem Längslenker geführt sind und wobei der Fahrzeug-Aufbau anteilig über eine auf dem jeweiligen Querlenker abgestützte Schrauben-Tragfeder am Schwenklager abgestützt ist und eine durch eine Längsachse der Schrauben-Tragfeder beschriebene Kraftwirkungslinie zumindest einer der Schrauben-Tragfedern dieser Achse gegenüber der von der Spreizachse des zugehörigen Schwenklagers sowie dem Anlenkpunkt des Querlenkers am Aufbau aufgespannten Ebene geneigt ist, womit die Tragkraft dieser Schrauben-Tragfeder unter einem aus dieser Neigung resultierenden Hebelarm ein das Schwenklager um die Spreizachse verdrehendes Moment in die Radaufhängung einbringt, und wobei die beiden Schrauben-Tragfedern der Achse mit gleichem Wickelsinn ohne einen Drehfreiheitsgrad verbaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme für das in Fahrtrichtung linke und das in Fahrtrichtung rechte Schwenklager des Fahrzeugs durch unterschiedliche Neigungen der Schrauben-Tragfedern unterschiedlich sind und damit bei einer Normalbelastung der Schrauben-Tragfedern aus deren Tragkraft linksseitig und rechtsseitig ein unterschiedliches in die Radaufhängung eingebrachtes Moment entsteht, woraus sich ein Differenz-Moment ergibt, das ein Schiefziehen des Fahrzeugs kompensiert.Steerable suspension of a two-lane vehicle with a double wishbone axis, both of which are guided by a steering system with tie rods about a spreading pivot pivot bearing down through a handlebar assembly with a control arm and a trailing arm and wherein the vehicle body proportionally via a supported on the respective control arm screws Support spring is supported on the pivot bearing and described by a longitudinal axis of the coil suspension spring force line of at least one of the coil suspension springs of this axis relative to the plane spanned by the expansion axis of the associated pivot bearing and the articulation point of the control arm on the plane plane, whereby the carrying capacity of these screws -Nost under a tilting arm resulting from this inclination a the pivot bearing about the Spreizachse twisting moment in the suspension brings, and wherein the two helical coil springs of the same winding sense axis without a Drehfreihe Itsgrad are installed, characterized in that the lever arms for the left in the direction of travel and the right in the direction of travel pivot bearing of the vehicle by different inclinations of the coil springs are different and thus at a normal load of the coil suspension springs on the left side and right side a different in the wheel suspension introduced torque arises, resulting in a differential moment that compensates for a Schiefziehen of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine lenkbare Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Radaufhängung ist beispielsweise in der DE 43 31 366 A1 gezeigt. Weiterhin wird zum Stand der Technik auf die DE 601 09 094 T2 verwiesen.The invention relates to a steerable suspension of a two-lane vehicle according to the preamble of claim 1. Such a suspension is for example in the DE 43 31 366 A1 shown. Furthermore, the state of the art on the DE 601 09 094 T2 directed.

Es ist bekannt, dass zweispurige Fahrzeuge bei Geradeausfahrt einen mehr oder weniger starken Konstantverzug zur Seite aufweisen können, der gemeinhin auch als Schiefziehen des Fahrzeugs bezeichnet wird, und der auf ein auf die lenkbaren Räder einwirkendes geringes Lenkmoment zurückzuführen ist, welches diese zu einem geringen Lenk- oder Einschlagwinkel veranlassen würde, wenn nicht der Fahrer mit seinem Lenkrad ein geeignetes Gegenmoment in das Lenksystem des Fahrzeugs einbringen würde. Ein solches Schiefziehen des Fahrzeugs bei vom Fahrer eigentlich gewünschter Geradeausfahrt bzw. ein solcher Konstantverzug kann vielfältige Ursachen haben; neben Toleranzeffekten spielen hierbei insbesondere sog. Unsymmetrien im Fahrzeug eine erhebliche Rolle. Wirken solche Unsymmetrien stets in eine Richtung (nämlich gegenüber Fahrtrichtung nach links oder nach rechts), so werden die Fahrzeuge im Durchschnitt in diese Richtung schief ziehen.It is known that two-lane vehicles when driving straight ahead can have a more or less strong constant distortion to the side, which is commonly referred to as skewing of the vehicle, and which is due to a force acting on the steerable wheels low steering torque, which this to a low steering - Or steering angle would cause, if not the driver would bring with his steering wheel a suitable counter-torque in the steering system of the vehicle. Such a skewing of the vehicle when the driver actually desired straight ahead or such a constant distortion can have many causes; In addition to tolerance effects, in particular so-called asymmetries in the vehicle play a significant role here. If asymmetries of this kind always occur in one direction (namely towards the direction of travel to the left or to the right), the vehicles will, on average, tilt in that direction.

Als Beispiele für solche sog. Unsymmetrien kann eine außermittige Schwerpunktslage des Fahrzeugs genannt werden, daneben kann die Ursache in speziellen Reifeneigenschaften liegen. Aktuelle Reifen besitzen nämlich durch ihre Stahlgürtelkonstruktion eine konstante Seitenkraft (auch Winkeleffekt oder ”Plysteer” genannt), die bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs nach rechts zeigt. Nachdem sämtliche (vier) Reifen eines zweispurigen Fahrzeugs solche Winkeleffektseitenkräfte nach rechts entwickeln, zieht das Fahrzeug in seiner Gesamtheit leicht nach rechts. Weiterhin kann allgemein eine unsymmetrische Konstruktion oder eine unsymmetrische Verteilung von Toleranzen im Fahrwerksbereich ein(en) Schiefziehen/Konstantverzug im Geradeauslauf des Fahrzeugs hervorrufen.As examples of such so-called asymmetries, an off-center center of gravity position of the vehicle may be mentioned, besides the cause may lie in special tire properties. Because of their steel belt construction, current tires have a constant side force (also called an angle effect or "plysteer"), which points to the right when the vehicle is moving forward. After all (four) tires of a two-lane vehicle develop such angular effect lateral forces to the right, the vehicle as a whole pulls slightly to the right. Furthermore, in general, an asymmetrical design or asymmetrical distribution of tolerances in the chassis area can cause a skewing / constant distortion in straight running of the vehicle.

In der eingangs genannten DE 601 09 094 T2 ist für eine Radaufhängung vom Mc-Pherson-Typ eine Maßnahme zur Behebung der vorstehend geschilderten Problematik bekannt, nämlich dass mittels einer auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs bezüglich einer Medianebene desselben unterschiedlichen (und somit unsymmetrischen) Position des unteren Federtellers der Schrauben-Tragfedern links und rechts ein unterschiedliches Drehmoment um die Lenkachse der jeweiligen Aufhängung erzeugt wird.In the aforementioned DE 601 09 094 T2 For a suspension of the McPherson type, a measure for overcoming the above-described problem is known, namely that by means of a on the left and right sides of the vehicle with respect to a median plane of the same different (and thus asymmetrical) position of the lower spring plate of the coil suspension springs left and right a different torque is generated around the steering axle of the respective suspension.

Bei einer Doppelquerlenkerachse mit sog. aufgelöstem unteren Lenkerverbund und Schrauben-Tragfedern erzeugen diese links und rechts des Fahrzeugs gleichsinnig gewickelten, und daher bezüglich der Längsachse unsymmetrischen (d. h. nicht spiegelsymmetrischen) Schrauben-Tragfedern im eingebauten Zustand bei Nichtvorhandensein eines Drehfreiheitsgrads jeweils ein Torsionsmoment, wobei die Torsionsmomente der beiden Schrauben-Tragfedern gleichsinnig (und daher ebenfalls nicht spiegelsymmetrisch) sind. Bei einer solchen Achse mit lenkbaren Rädern erzeugt dieses Torsionsmoment der üblicherweise auf einem Querlenker des jeweiligen Lenkerverbunds abgestützten Schraubentragfeder ein Moment um die Spreizachse und somit eine Spurstangenkraft. Da die linksseitige Schraubentragfeder gleichsinnig wie die rechtsseitige Schraubentragfeder gewickelt ist, heben sich die jeweiligen durch das besagte Torsionsmoment erzeugten Spurstangenkräfte nicht auf, sondern addieren sich zu einer resultierenden Kraft bzw. einem resultierenden Moment im Lenksystem des Fahrzeugs. Dieses Lenkmoment bewirkt im Falle von wie üblich rechts gewickelten Schraubentragfedern einen Konstantverzug nach rechts.In a double wishbone with so-called. Dissolved lower handlebar assembly and coil springs produce these left and right of the vehicle wound in the same direction, and therefore with respect to the longitudinal axis unbalanced (ie not mirror-symmetrical) helical coil springs in the installed state in the absence of a rotational degree of freedom in each case a torsional, wherein the Torsionsmomente the two coil springs in the same direction (and therefore also not mirror-symmetrical) are. In such an axle with steerable wheels this torsional moment of the usually supported on a wishbone of the respective handlebar composite helical spring generates a moment about the spreading axis and thus a tie rod force. Since the left-side helical support spring is wound in the same direction as the right-side helical support spring, the respective tie rod forces generated by the said torsional moment do not cancel, but add to a resultant force or moment in the steering system of the vehicle. This steering torque causes in the case of usually wound on the right helical coil springs a constant delay to the right.

Da ein – aus welchen Gründen auch immer hervorgerufenes – Schiefziehen des Fahrzeugs grundsätzlich unerwünscht und teilweise sogar vom Fahrer des Fahrzeugs an seinem Lenkrad störend spürbar ist, soll hiermit eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).As a - for whatever reason evoked - Schiefziehen the vehicle is fundamentally undesirable and sometimes disturbing even felt by the driver of the vehicle on his wheel, this is a remedy for this described problem will be shown (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution to this problem arises with the features of claim 1.

Allgemein vorgeschlagen wird, die unerwünschten Effekte von unvermeidbarerweise vorliegenden Unsymmetrien durch eine gezielte zusätzlich eingebrachte konstruktive Unsymmetrie, deren Einfluss der bereits vorliegenden Unsymmetrie(en) entgegengerichtet ist, zu kompensieren. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass die im wesentlichen in Axialrichtung der Tragfedern (bspw. Schraubentragfedern) wirkende Tragkraft einen Hebelarm um die Spreizachse aufweist, wenn die Kraftwirkungslinien der Tragfedern gegenüber der jeweiligen Spreizachse bzw. einer diese enthaltenden und sich im wesentlichen in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Ebene geneigt angeordnet sind. Über diesen Hebelarm erzeugt die Feder-Tragkraft sodann ein Moment um die Spreizachse und somit auch eine entsprechende Spurstangenkraft. Wenn – wie bislang üblich – die Tragfedern auf beiden Seiten des Fahrzeugs (d. h. links und rechts) gleich geneigt sind, so heben sich ohne Berücksichtigung von Toleranzeffekten die letztgenannten Spurstangenkräfte auf der rechten und linken Seite im Lenksystem auf und erzeugen somit kein Lenkmoment, da hier eine spiegelbildliche Anordnung vorliegt. Werden hingegen – wie nun hier vorgeschlagen wird – die besagten Hebelarme der jeweiligen Kraftwirkungslinie bezüglich der zugehörigen Spreizachse für die linksseitige Tragfeder und die rechtsseitigen Tragfeder ungleich groß gestaltet, so wird (über sich dann nicht aufhebende Spurstangenkräfte) ein Differenz-Moment im Lenksystem einer erfindungsgemäßen Achse bzw. Radaufhängung erzeugt, welches zur Kompensation des aus den oben genannten Unsymmetrien und insbesondere vom Torsionsmoment der linken und rechten Schrauben-Tragfedern resultierenden und das besagte Schiefziehen des Fahrzeugs hervorrufenden Moments herangezogen werden kann. Selbstverständlich spielt dabei der Betrag der Kraft in den Tragfedern eine wesentliche Rolle, weshalb die besagte Auslegung unter einer Normalbelastung dieser Tragfedern erfolgen soll, d. h. wenn das Fahrzeug mit einem Normgewicht beladen ist.It is generally proposed to compensate for the undesired effects of unavoidably present asymmetries by means of a deliberately additionally introduced structural asymmetry whose influence is in the opposite direction to the asymmetry (s) already present. In this case, the fact is used that the substantially acting in the axial direction of the suspension springs (eg., Screw springs) carrying capacity has a lever arm about the Spreizachse when the force lines of action of the suspension springs relative to the respective expansion axis or one containing and substantially in the vehicle transverse direction extending plane are arranged inclined. About this lever arm, the spring-bearing force then generates a moment about the expansion axis and thus also a corresponding tie rod force. If - as hitherto usual - the suspension springs on both sides of the vehicle (ie left and right) are inclined, so cancel the last-mentioned tie rod forces on the right and left side in the steering system without consideration of tolerance effects and thus generate no steering torque, because here a mirror image arrangement is present. If, however, as is proposed here, the said lever arms of the respective force action line with respect to the associated expansion axis for the left-side suspension spring and the right-side suspension spring made unequal large, then (over then not reversing tie rod forces) is a difference moment in the steering system of an inventive axis or suspension, which can be used to compensate for the resulting from the above asymmetries and in particular the torsional moment of the left and right helical coil springs and the said Schiefziehen the vehicle causing torque. Of course, the amount of force in the suspension springs plays an essential role, which is why said interpretation should be carried out under a normal load of these suspension springs, d. H. if the vehicle is loaded with a standard weight.

In anderen Worten beschrieben wird vorgeschlagen, die linksseitige und die rechtsseitige Radaufhängung und insbesondere die Federbeine bzw. Tragfedern derselben insofern unsymmetrisch, d. h. nicht spiegelsymmetrisch anzuordnen bzw. zu gestalten, dass bezüglich der Tragkraft oder Kraftwirkungslinie der Tragfedern ungleich große Hebelarme um die jeweilige Spreizachse entstehen, und zwar in einem solchen Maße, dass das hieraus resultierende auf die Räder der Achse einwirkende Lenkmoment den Konstantverzug bzw. das Schiefziehen des Fahrzeugs kompensiert. Insbesondere kann hiermit ein Rechts-Verzug bzw. Schiefziehen nach rechts aufgrund der aktuellen Reifen und/oder ein bereits erläuterter Rechts-Verzug aufgrund der Torsionsmomente von Schrauben-Tragfedern kompensiert werden.In other words, it is proposed that the left-side and the right-side suspension and in particular the struts or suspension springs thereof so far asymmetrically, d. H. not mirror-symmetrical to arrange or to make that arise with respect to the load capacity or line of action of the suspension springs unequal lever arms to the respective expansion axis, to such an extent that the resulting on the wheels of the axle steering torque the constant distortion or skewing of the Vehicle compensated. In particular, this can compensate for a right-bias or skew to the right due to the current tires and / or an already explained right-default due to the torsional moments of helical suspension springs.

Für ein Federbein mit einer Schraubentragfeder ist deren Achse bzw. allgemein die Wirkungslinie der Tragfederkraft gegenüber der Spreizachse geneigt, was bspw. durch eine Neigung der Tragfeder-Achse bzw. von deren Kraftwirkungslinie gegenüber dem Stoßdämpfer des Federbeins realisiert sein kann. Dabei kann zur Erzielung ungleicher Hebelarme auf der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs alleine die Neigung der Tragfedern bzw. von deren Kraftwirkungslinien links und rechts unterschiedlich sein. Alternativ kann bei gleicher (oder auch unterschiedlicher) Neigung linksseitig und rechtsseitig eine der beiden Tragfedern gegenüber der anderen bspw. im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung versetzt angeordnet sein, wodurch sich ebenfalls ein unterschiedlicher Hebelarm linksseitig bzw. rechtsseitig im Fahrzeug ergibt. Damit kann bei einer Doppelquerlenkerachse mit Schraubentragfedern und konzentrisch zu diesen angeordneten Stoßdämpfern die Achse der jeweiligen Schraubentragfeder von der Achse des zugehörigen Stoßdämpfers aus gesehen im wesentlichen vertikal zu einer Ebene, welche durch die Drehachse des Querlenkers, auf dem die Schraubentragfeder abgestützt ist, und durch die besagte Spreizachse gebildet ist, versetzt sein, da sich hiermit die größte mögliche Änderung zwischen dem linksseitigen und dem rechtsseitigen besagten Hebelarm ergibt. Es kann aber auch ausreichend sein, die besagten unterschiedlichen Hebelarme durch unterschiedliche Neigungs-Winkel der Kraftwirkungslinie jeder Tragfeder in einer Richtung senkrecht zur bzw. gegenüber der genannten Ebene, nämlich zu der von der Spreizachse sowie dem Anlenkpunkt des die Abstützung für die Tragfeder bildenden Querlenkers am Fahrzeug-Aufbau aufgespannten Ebene zu realisieren. Um konstruktiv die für eine Kompensation eines bekannten Konstantverzugs bzw. Schiefziehens benötigte Differenz der Größe dieses Winkels für die linksseitige und die rechtsseitige Rad-Aufhängung des Fahrzeugs zu bestimmen, ist bei einer sog. Normalbelastung der Tragfedern dabei das aus diesem Unterschied resultierende Moment im Lenksystem zu bestimmen.For a strut with a helical spring whose axis or generally the line of action of the suspension spring force is inclined relative to the spreading axis, which can be realized, for example. By an inclination of the suspension spring axis or of their force of action relative to the shock absorber of the shock absorber. In this case, to achieve unequal lever arms on the left and the right side of the vehicle alone, the inclination of the suspension springs or their force lines of action on the left and right be different. Alternatively, at the same (or different) inclination left side and right side one of the two suspension springs relative to the other, for example, be arranged offset substantially in the vehicle longitudinal direction, which also results in a different lever arm left side or right side in the vehicle. Thus, in a double wishbone with screw springs and concentric with these arranged shock absorbers, the axis of the respective helical spring viewed from the axis of the associated shock absorber from substantially vertically to a plane which is supported by the axis of rotation of the control arm on which the helical spring is supported, and by said spreading axis is formed, be offset, since this results in the largest possible change between the left side and the right side said lever arm. But it may also be sufficient, the said different lever arms by different inclination angle of the line of action of each suspension spring in a direction perpendicular to or against said plane, namely to the expansion axis and the articulation point of the support for the suspension spring forming the wishbone Vehicle structure spanned to realize level. To constructively determine the required for a compensation of a known constant delay or skewing differential of the size of this angle for the left-side and the right-side wheel suspension of the vehicle is at a so-called. Normal load of the suspension springs resulting from this difference torque in the steering system determine.

Claims

Steerable suspension of a two-lane vehicle with a double wishbone axis, both of which are guided by a steering system with tie rods pivotable about a pivot axis pivot bearing down by a handlebar assembly with a control arm and a trailing arm and wherein the vehicle body proportionally via a supported on the respective control arm screws Support spring is supported on the pivot bearing and described by a longitudinal axis of the coil support spring force line of at least one of the coil suspension springs of this axis relative to the plane spanned by the expansion axis of the associated pivot bearing and the articulation point of the control arm on the plane plane, whereby the carrying capacity of these screws -Nost under a tilting arm resulting from this inclination a the pivot bearing about the Spreizachse twisting moment in the suspension brings, and wherein the two helical coil springs of the same winding sense axis without a Drehfreihe Itsgrad are installed, characterized in that the lever arms for the left in the direction of travel and the right in the direction of travel pivot bearing of the vehicle by different inclinations of the coil springs are different and thus at a normal load of the coil suspension springs on the left side and right side a different in the wheel suspension introduced torque arises, resulting in a differential moment that compensates for a Schiefziehen of the vehicle.

Suspension according to claim 1, wherein the line of action of the suspension spring is additionally offset in the vertical direction to said plane.