DE102011104154A1

DE102011104154A1 - Front axle for motor vehicle i.e. small and agile electric car, has piston rod whose free end has rectangular cylinder displaceable by liquid flowing through damper such that pivotal axis of wheel does not change its spatial alignment

Info

Publication number: DE102011104154A1
Application number: DE102011104154A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-20

Abstract

The axle has steerable wheels (4) whose ends facing the center of a motor vehicle are connected with a horizontal profiled rail (5) projected into an axle body (8). The center of the wheels are connected with a circular curved profiled rail (10) projected in the axle body, so that other end points of the wheels carry-out a rectilinear and vertical movement. A vibration damper comprises a piston rod (3) whose free end has a rectangular cylinder that is displaceable by liquid flowing through the damper such that a pivotal axis of the wheel does not change its spatial alignment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für Räder von Kraftfahrzeugen an einer dafür vorgesehenen Achskonstruktion nach den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen.The invention relates to an independent suspension for wheels of motor vehicles on a designated axle construction according to the features mentioned in claim 1.

Bei üblichen Einzelradaufhängungen sind die Räder mit ihren Befestigungsvorrichtungen über Lenker mit dem Fahrzeugaufbau beweglich verbunden. In weitaus den meisten Fällen beschreiben die Befestigungspunkte relativ zum Aufbau kreisförmige Bewegungsbahnen. Die zur Schwenkbewegung der Räder bei Achsen mit Achsschenkellenkung notwendigen Gelenke- das sind wenigstens oberes und unteres Traggelenk bewegen sich damit gleichfalls auf unterschiedlichen Bahnen und beeinflussen entscheidend die Radstellungswerte beim Ein- und Ausfedern des Rades wie Sturz, Spur, Spreizung und Nachlauf. Selbst wenn die Veränderung der Radstellung – z. B. die Vergrößerung des negativen Sturzes beim Einfedern- vom Konstrukteur erwünscht ist, wird dies immer durch entsprechende Nachteile – so z. B. Veränderung der Spurweite und damit Eintreten von unerwünschten Lenkbewegungen und eines erhöhten Reifenverschleißes erkauft.In conventional independent suspensions, the wheels are movably connected with their fastening devices via handlebars with the vehicle body. In most cases, the attachment points describe circular trajectories relative to the structure. The joints necessary for the pivotal movement of the wheels on axles with axle steering are at least upper and lower ball joints, thus also moving on different tracks and decisively influencing the wheel position values during rebound and rebound of the wheel such as camber, lane, spread and caster. Even if the change in the wheel position - z. B. the increase of the negative camber during compression of the designer is desired, this is always by corresponding disadvantages - such. B. change the track and thus the occurrence of unwanted steering movements and increased tire wear bought.

Ziel einer Achskonstruktion ist damit immer eine möglichst geringe Veränderung der den Spurwinkel und die Radstellung beeinflussenden Einstellungswerte. Die hier beschriebene Erfindung ermöglicht eine Achskonstruktion, bei der die Radstellung beim Ein- und Ausfedern des Rades völlig unbeeinflusst ist – die Radstellungswerte verändern sich nicht.The aim of an axle design is therefore always the smallest possible change in the attitude angle and the wheel position influencing adjustment values. The invention described here allows an axle construction in which the wheel position during compression and rebound of the wheel is completely unaffected - the Radstellungswerte do not change.

Dies wird erreicht, indem das obere Traggelenk mit einem Lagerkopf verbunden ist, der über ein senkrecht (relativ zur Fahrbahn) stehendes Achsrohr geführt wird und damit eine geradlinige Bewegung vollzieht. Das untere Traggelenk wird mit Hilfe eines speziell konstruierten Lenkers ebenfalls geradlinig und parallel zum oberen Traggelenk geführt. Relativ zur Fahrbahn können sich somit die Radstellungswerte nicht verändern – Sturz, Spreizung, Lenkrollradius, Nachlauf, Spurweite und Radstand bleiben beim Ein- und Ausfedern der Räder unverändert (vgl. 1 bis 3).This is achieved by connecting the upper ball joint to a bearing head, which is guided over a vertical axis tube (relative to the roadway) and thus performs a rectilinear movement. The lower ball joint is also guided in a straight line and parallel to the upper ball joint using a specially designed handlebar. Thus, the wheel position values can not change relative to the road surface - camber, spread, steering roller radius, caster, track and wheelbase remain unchanged when the wheels rebound and rebound (cf. 1 to 3 ).

Stand der Technik:State of the art:

Eine linear geführte Radaufhängung liegt bei der DD000000273807A5 vor. Zwei zylindrische Buchsen, an denen das Rad befestigt ist, werden im Abstand ca. des Bremsscheibendurchmessers über einem feststehenden Zylinder eines aufwändig verstrebten Befestigungsrahmens senkrecht geführt. Zwar wird die Karosserie dadurch von den auftretenden Kräften weitgehend entlastet, jedoch bietet diese Konstruktion kaum Bewegungsspielraum für größere Federwege. Auch wird keine ausreichend große, geometrisch exakt wirkende Schwenkbewegung des Rades ermöglicht.A linear guided suspension is at the DD000000273807A5 in front. Two cylindrical bushes, to which the wheel is attached, are vertically guided at a distance of about the brake disc diameter over a fixed cylinder of a consuming braced mounting frame. Although the body is thus largely relieved of the forces occurring, however, this construction offers little freedom of movement for larger spring travel. Also, no sufficiently large, geometrically accurate pivoting movement of the wheel is possible.

In der DE-AS 1065328 bei Hubstaplern, der DE 3743203 C2 bei Tiefladern und der DE 20 2010 001 058 U1 sind zylinderförmige Radträger verwendet, die axial verschiebbar in einem mit dem Fahrzeugrahmen fest verbundenen Gehäusezylinder (Teleskopanordnung) radial gelagert sind. Ebenso gelagert ist das schwenkbare Hinterrad des in der EP0631927A1 beschriebenen dreirädrigen Fahrzeugs. Die Symmetrieachsen der Zylinder stellen dabei die Schwenkachse des Rades dar. Solche Systeme sind gekennzeichnet durch konstruktiv unveränderbare senkrecht ausgerichtete Schwenkachsen, große positive Lenkrollhalbmesser und geringe Stabilität bei großen Federwegen. So gelenkte Räder können zwar gut an ein gewünschtes Höhenniveau angepasst werden, jedoch erscheinen sie wegen ihres unexakten, schwammigen Lenkverhaltens bei mit hohen Geschwindigkeiten fahrenden Fahrzeugen für Achsschenkellenkungen ungeeignet.In the DE-AS 1065328 in forklifts, the DE 3743203 C2 in low loaders and the DE 20 2010 001 058 U1 are cylindrical wheel carrier used, which are mounted axially displaceable in a fixedly connected to the vehicle frame housing cylinder (telescopic arrangement) radially. Also stored is the pivoting rear wheel in the EP0631927A1 described three-wheeled vehicle. The axes of symmetry of the cylinders in this case represent the pivot axis of the wheel. Such systems are characterized by structurally invariable vertically oriented pivot axes, large positive steering wheel radius and low stability with long spring travel. Although such steered wheels can be well adjusted to a desired height level, they do not appear to be suitable for axle steering systems because of their inexact, spongy steering behavior in high speed vehicles.

In der EP 1790105A2 wird ein in der Höhenlage verstellbares oberes Traggelenk beschrieben. Das Gehäuse der Verstelleinrichtung wird bei der Ein- und Ausfederbewegung vertikal geführt. Zwei parallele mit dem Achskörper oder der Karosserie fest verbundenen Vertikalstäbe oder -profilschienen führen dabei Buchsen oder Profilstücke, die als Träger für die Verstelleinrichtung des oberen Traggelenks dienen. Das untere Traggelenk sitzt am Ende eines konventionell geführten Querlenkers. Mit der Verstellung des oberen Traggelenks kann aktiv eine Beeinflussung des Federweges relativ zur Hubbewegung des Rades erfolgen. Die Schwenkachse in ihrer Lage zur Senkrechten wird hier nicht verändert, obwohl dies bei Wahl einer Federbein-Bauweise möglich erscheint. Das obere Traggelenk wird linear geführt, das untere allerdings schlägt einen Kreisbogen. Zur Einregelung einer unveränderlichen Lage der Schwenkachse wäre diese Bauweise allerdings zu aufwändig und teuer.In the EP 1790105A2 describes a height adjustable upper ball joint. The housing of the adjusting device is guided vertically during the compression and rebound movement. Two parallel with the axle body or the body firmly connected vertical bars or profile rails lead bushings or profile pieces, which serve as a carrier for the adjustment of the upper support joint. The lower ball joint sits at the end of a conventionally guided wishbone. With the adjustment of the upper support joint can actively take place an influence of the spring travel relative to the lifting movement of the wheel. The pivot axis in its position to the vertical is not changed here, although this seems possible with the choice of a strut design. The upper ball joint is guided linearly, the lower but bends a circular arc. To adjust a fixed position of the pivot axis, however, this construction would be too costly and expensive.

Klassische Teleskopführungen als spezielle Hülsenführungen werden in Feder- oder Dämpferbeinen wie im Mc.Pherson-Federbein verwendet. Hierbei wird allerdings das obere Traggelenk als Endpunkt der Kolbenstange des Schwingungsdämpfers an der Karosserie fixiert und bewegt sich nicht mit der Hubbewegung, sondern schwenkt nur mit geringen Winkeln um den Befestigungspunkt. Das untere Traggelenk sitzt am Gehäuse des Schwingungsdämpfers, welches als Radträger fungiert. Es wird meist über einen Querlenker mit der Karosserie verbunden. Das untere Traggelenk beschreibt somit einen Kreisbogen und insoweit ist das Federbein kein rein lineares Führungssystem. Aber auch bei linearer Führung des unteren Traggelenkes, würde sich beim Ein- und Ausfedern des Rades die Symmetrieachse der zylindrischen Hülse bzw. die Schwenkachse des Systems in ihrer Neigung zur Senkrechten verändern.Classic telescopic guides as special sleeve guides are used in spring or damper legs as in the Mc.Pherson strut. Here, however, the upper ball joint is fixed as the end point of the piston rod of the vibration damper on the body and does not move with the lifting movement, but pivots only at low angles to the attachment point. The lower ball joint sits on the housing of the vibration damper, which acts as a wheel carrier. It is usually connected via a wishbone to the body. The lower ball joint thus describes a circular arc and so far the strut is not a purely linear guide system. But even with linear guidance of the lower support joint, would The rebound and rebound of the wheel change the axis of symmetry of the cylindrical sleeve or the pivot axis of the system in their inclination to the vertical.

Begründung des technischen Fortschritts:Reason for technical progress:

Moderne Fahrzeuge besitzen heute oft Mehrlenker-Fahrwerke, um der steigenden Anforderungen an Fahrkomfort, Fahrverhalten und Sicherheit gerecht zu werden. Die beweglichen Teile sitzen an sog. Fahrschemeln, welche von der Karosserie getrennte Achskonstruktionen darstellen und mit der Karosserie über elastische, Schwingungen dämpfende Lager verbunden sind.Modern vehicles today often have multi-link undercarriages to meet the increasing demands on ride comfort, handling and safety. The moving parts are seated on so-called subframes, which are axle structures separate from the body and connected to the body via elastic, vibration-damping bearings.

Die große Anzahl von beweglichen Bauteilen wie Kugelgelenken bewirkt zwar eine nur geringe oder sogar konstruktiv gewünschte Änderung der Radstellungswerte, jedoch hat dies den Nachteil hoher Kosten.Although the large number of movable components such as ball joints causes only a small or even constructive desired change in Radstellungswerte, but this has the disadvantage of high costs.

Gefordert wird deshalb eine einfache, preisgünstige Konstruktion, welche die genannten Anforderungen ebenso gut oder sogar besser erfüllt, aber weitaus preiswerter herzustellen ist.Required therefore is a simple, inexpensive construction, which meets the requirements just as well or even better, but is much cheaper to produce.

Bei Verwendung einer geringeren Anzahl von beweglichen Teilen werden sich i. a. auch der Verschleiß und die Wartungskosten verringern. Auch hierbei hätte eine einfachere Konstruktion Vorteile.When using a smaller number of moving parts i. a. also reduce wear and maintenance costs. Again, a simpler construction would have advantages.

Ein Problem bei den in der Praxis vorherrschenden Mc.Pherson Federbeinen ist die große Bauhöhe und die Stabilisierung der Karosserie im Bereich des oberen Traggelenks. Dies führt zur Ausbildung von sog. Domen und zur Verwendung von Domstreben bei hoher Beanspruchung. Hier wäre es vorteilhafter, wenn die Achskonstruktion die Kräfte aufnehmen und ableiten könnte, die sonst direkt auf die Karosserie im Bereich der Dome wirken.A problem with the prevailing in practice Mc.Pherson struts is the large height and the stabilization of the body in the area of the upper support joint. This leads to the formation of so-called domes and the use of strut bars under high stress. Here it would be more advantageous if the axle construction could absorb and divert the forces that would otherwise act directly on the bodywork in the area of the dome.

Um die Radstellungsschwankungen möglichst gering zu halten, dürfen bei herkömmlichen Radaufhängungen die Traggelenke – insbesondere das untere – nur Kreisbögen mit möglichst großen Radien (– nach oben und unten um die horizontale Nulllage –) schlagen.In order to keep the Radstellungsschwankungen as low as possible, in conventional suspension, the support joints - especially the lower - only circular arcs with the largest possible radii (- up and down to the horizontal zero position - beat).

Dies bedingt karosserieseitige Lagerpunkte bei Querlenkern, die sich wenigstens in der Mitte des Fahrzeugs oder sogar näher am gegenüber liegenden Rad befinden. Die DE 60119217T2 bietet mit sehr langen Querlenkern dafür ein Beispiel. Dafür muss Platz zur Bewegung der Teile zur Verfügung stehen, der vom Motorraum, Kofferraum oder vom Insassenraum abgeht. Von der horizontalen Nulllage darf bei der Ein- und Ausfederbewegung nicht stark abgewichen werden, da sonst die Radstellungswerte wie Sturz und Spreizung sich übermäßig stark verändern würden. Dies bedingt eine spezifische Einschränkung hinsichtlich der Nutzung großer Federwege.This requires body-side bearing points at wishbones, which are located at least in the middle of the vehicle or even closer to the opposite wheel. The DE 60119217T2 offers an example with very long wishbones. There must be room to move the parts away from the engine compartment, trunk or passenger compartment. From the horizontal zero position may not be deviated greatly in the compression and rebound, otherwise the wheel position values such as camber and spread would change excessively. This requires a specific restriction regarding the use of large suspension travel.

Das größte Problem bei Verwendung herkömmlicher Querlenker ergibt sich jedoch für das Lenksystem. Üblicherweise bewegen sich nämlich oberes und unteres Traggelenk auf Kreisbögen mit unterschiedlichen Radien. Folglich ergibt sich für die äußeren Spurstangengelenke die Notwendigkeit, dass sie sich bei der Hubbewegung des Rades so mitbewegen, dass dadurch die Spurwinkel der Räder nicht oder nur geringfügig verändert werden. Das bedingt die Verwendung von langen Spurstangen, so dass auch die Spurstangenköpfe Kreisbögen mit großen Radien schlagen. Hier folgen wiederum Nachteile hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bewegungsraumes für die Spurstangen und Einschränkungen hinsichtlich der Konstruktion von exakt lenkenden Systemen.However, the biggest problem with using conventional wishbones arises for the steering system. Usually, upper and lower ball joints move on circular arcs with different radii. Consequently, the result for the outer tie rod joints is the necessity that they move along during the lifting movement of the wheel so that the toe angles of the wheels are not or only slightly changed. This requires the use of long tie rods, so that also the tie rod ends circular arcs with large radii beat. This is followed by disadvantages in terms of the available space for movement for the tie rods and restrictions on the design of exactly steering systems.

Diese Probleme werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass alle beweglichen Teile der Radaufhängung sich innerhalb des Radkastens, bzw. im Höhenbereich der Radschüssel befinden. Ebenso ist der gesamte Bewegungsmechanismus im Achskörper bzw. innerhalb des Schwenklinienbereichs der Räder untergebracht, d. h. der dafür zur Verfügung zu stellende Bewegungsraum kann auf den Raum innerhalb des Radkastens beschränkt werden. Lenksystem und Schwenksystem der Räder wirken funktionell separat, aber zusammen doch so, dass eine exakte Lenkkonstruktion möglich wird. Das radseitige Schwenksystem ermöglicht die Verwendung kurzer Spurstangen – etwa 140 mm bis 160 mm lang –, ohne dass eine nachteilige Beeinflussung der Lenkung erfolgt.These problems are inventively solved in that all moving parts of the suspension are located within the wheel well, or in the height range of the wheel. Likewise, the entire movement mechanism is housed in the axle body or within the Schwenklinienbereichs the wheels, d. H. the movement space available for this purpose can be limited to the space inside the wheel house. The steering system and the swivel system of the wheels function functionally separately, but together in such a way that an exact steering construction is possible. The wheel-side swivel system allows the use of short tie rods - about 140 mm to 160 mm long - without adversely affecting the steering.

Herkömmliche Lenkungen arbeiten nach dem Prinzip des Lenktrapezes. „Das Lenktrapez ermöglicht die einfache Einstellung eines Spurdifferenzwinkels, liefert aber nur für max. 2 Einschlagwinkel die exakten geometrischen Verhältnisse; für alle anderen Einschlagwinkel kann das Lenktrapez die exakte Geometrie nur annähern.” Diese bei Wikipedia zu findende Aussage zeigt die prinzipielle Schwachstelle herkömmlicher Trapezlenkungen. Diese Schwäche soll mit dem vorgestellten Lenksystem, das bei der erfindungsgemäßen Radaufhängung zum Einsatz kommt, weitgehend beseitigt werden.Conventional steering works on the principle of the steering trapezoid. "The steering trapezoid allows easy adjustment of a track difference angle, but only delivers for max. 2 turning angles the exact geometrical conditions; for all other steering angles, the steering trapeze can only approximate the exact geometry. "This statement found on Wikipedia shows the fundamental weak point of conventional trapezoidal steering systems. This weakness is to be largely eliminated with the presented steering system, which is used in the suspension according to the invention.

Besonders hervorzuheben ist die Tatsache, dass sich dem Konstrukteur durch die Trennung des Schwenksystems vom Lenksystem wenigstens zwei Parameter zusätzlich zur Anpassung der Lenkung an die theoretischen Erfordernisse bieten – nämlich 1. Länge des Schwenkhebels und. 2. Winkelstellung des Schwenkhebels bei der Geradausstellung der Räder. Eine rechnerische Prüfung der Konstruktionsmöglichkeiten ergab, dass hier fast beliebig viele Variationsmöglichkeiten zur Verwirklichung des Ackermann-Prinzips bzw. beliebig viele Abweichungsvarianten bereitstehen. Damit lassen sich Lenksysteme verwirklichen, die z. B. bis zu einem Einschlagwinkel des kurveninneren Rades von 22° beim kurvenäußeren Rad nur Abweichungen von wenigen Winkelminuten vom theoretisch erforderlichen Wert zulassen (vgl. Diagramm 6), jedoch bewirkt das Lenksystem in Zusammenarbeit mit dem Schwenksystem, dass bei stärkeren Lenkeinschlägen das kurvenäußere Rad um mehrere Grad stärker einschlägt als theoretisch notwendig. Somit lassen sich kleinere Wendekreisdurchmesser erreichen, ohne dass es bei den viel häufigeren kleineren Lenkbewegungen zu ungenauen Lenkeinschlägen und damit zu Sicherheitsrisiken oder verstärktem Reifenverschleiß kommt.Particularly noteworthy is the fact that offer the designer by the separation of the pivot system from the steering system at least two parameters in addition to the adaptation of the steering to the theoretical requirements - namely 1. Length of the pivot lever and. 2. Angular position of the pivot lever in the straight-ahead exhibition of the wheels. A mathematical test of Design possibilities showed that almost any number of variations are available for the realization of the Ackermann principle or any number of deviation variants. This steering systems can be realized, the z. B. allow up to a turning angle of the inside wheel of 22 ° on the outside wheel only deviations of a few minutes of the theoretically required value (see diagram 6), but causes the steering system in cooperation with the pivot system that at stronger steering angles the outside wheel to several degrees stronger than theoretically necessary. Thus, smaller turning circle diameter can be achieved without it comes with the much more frequent smaller steering movements to inaccurate steering angles and thus to safety risks or increased tire wear.

Aufbau:Construction:

Das System ist konzipiert für eine über elektrisch betriebene Radnabenmotoren angetriebene gelenkte Achse (Vorderachse) mit Einzelradaufhängung. Jedoch ist auch eine Hinterachskonstruktion bei einfachsten Änderungen möglich (Weglassen der Traggelenke und des Lenksystems).The system is designed for a steered axle (front axle) with independent suspension driven by electrically driven wheel hub motors. However, a Hinterachskonstruktion with the simplest changes possible (omitting the ball joints and the steering system).

Der Achskörper kann Bestandteil der Karosseriestruktur sein oder als Fahrschemel elastisch mit der Karosserie verbunden werden. Auch eine Anwendung zum Bau einer Fahrlafette bei fester Verbindung der Vorder- und Hinterachskörper ist möglich.The axle can be part of the body structure or be connected as a subframe elastic to the body. An application for the construction of a Fahrlafette with fixed connection of the front and Hinterachskörper is possible.

1 zeigt das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Radaufhängung. 1 shows the basic principle of the suspension according to the invention.

Dieses beruht auf folgendem Zusammenhang:
Führt man das eine Ende eines Stabes der Länge 1 senkrecht und das andere Ende waagrecht, so beschreibt der Stabmittelpunkt einen Kreis mit dem Radius r = 1/2.This is based on the following relationship:
If one leads the end of a rod of length 1 vertically and the other end horizontally, then the center of the rod describes a circle with the radius r = 1/2.

Angewendet auf die vorliegende Radaufhängung meint dies:
Zwingt man das eine Ende P_H eines stabförmigen Lenkers der Länge l in eine Horizontalbewegung und den Lenkermittelpunkt auf eine Kreisbahn mit dem Radius r = 1/2, so beschreibt das andere Ende des Lenkers P_F eine Vertikalbewegung. Der Kreismittelpunkt P ist dabei der Schnittpunkt der Horizontalen mit der Vertikalen als Bewegungslinien der Lenkerendpunkte. Die Vertikalbewegung wird genutzt für die Ein- und Ausfederbewegung des Rades.Applied to the present suspension means:
If one forces the one end P _{H of} a rod-shaped link of length l in a horizontal movement and the link center on a circular path with the radius r = 1/2, the other end of the link P _{F describes} a vertical movement. The circle center P is the intersection of the horizontal with the vertical as lines of movement of the handlebar end points. The vertical movement is used for the rebound and rebound movement of the wheel.

Die Radaufhängung (vgl. 1 und 2) besteht aus dem Lagerkopf und dem Lagerfuß. Der Lagerkopf (1) hat eine Bohrung und wird so über ein mit dem Achskörper (8) verschweißtes Gehäuserohr (6) geschoben bzw. aus zwei Teilen bestehend um das Gehäuserohr montiert. Der Lagerkopf trägt in die Radschüssel auskragend im Punkt P_K das obere Traggelenk L_O (1.1).The suspension (cf. 1 and 2 ) consists of the bearing head and the bearing foot. The bearing head ( 1 ) has a bore and is thus connected to the axle body ( 8th ) welded housing tube ( 6 ) pushed or assembled from two parts around the housing tube. The bearing head carries in the wheel bowl projecting at the point P _K, the upper ball joint L _O ( 1.1 ).

In das von unten offene Gehäuserohr wird ein Schwingungsdämpfer (3) montiert, so dass seine Kolbenstange nach unten weist. An ihrem Ende sitzt im rechten Winkel mit einer sehr stabilen Verbindung der Lagerfuß (2). Der Lagerfuß ist ungefähr in der Mitte im Punkt P_F mit einem Lenker (4) der o. g. Bauart gelenkig verbunden. Der Lenkermittelpunkt wird in einer kreisförmig mit dem Radius r = 1/2 gebogenen Profilschiene (10) gelenkig gelagert. Diese Profilschiene wird in einem aus dem Achskörper herausgeschnittenen oder aufmontierten Profil geführt. Der Endpunkt P_H des Lenkers wird mit einer horizontal geführten Profilschiene (5) gelenkig verbunden. Das Führungsprofil befindet sich auch hier im Achskörper.In the open from below housing tube is a vibration damper ( 3 ) so that its piston rod points downwards. At its end sits at right angles with a very stable connection of the bearing foot ( 2 ). The bearing foot is approximately in the middle at the point P _F with a handlebar ( 4 ) of the above type articulated. The handlebar center is in a circular with the radius r = 1/2 bent rail ( 10 ) hinged. This rail is guided in a cut out of the axle or mounted profile. The end point P _{H of} the handlebar is with a horizontally guided rail ( 5 ) hingedly connected. The guide profile is also located here in the axle body.

Die beschriebene Anordnung erzwingt eine stabile senkrechte Bewegung des Lagerfußes, der durch die feste Verbindung mit der Kolbenstange des Schwingungsdämpfers immer seine vorgegebene Lage beibehält – also nicht kippt. Dadurch kann das untere Traggelenk L_U (2.2), das am Ende des Lagerfußes sitzt, sehr weit in die Radschüssel geführt werden bei minimalem Bauraum.The arrangement described forces a stable vertical movement of the bearing foot, which always retains its predetermined position due to the fixed connection with the piston rod of the vibration damper - so do not tilt. This allows the lower ball joint L _U ( 2.2 ), which sits at the end of the bearing foot, are led very far into the wheel disc with minimal installation space.

Ermöglicht wird so ein negativer Lenkrollradius, ohne dass die Schwenkachse des Rades stark auf Spreizung gestellt werden muss.This allows a negative steering roller radius, without the pivot axis of the wheel must be set to spread.

Konstruktionsdetails in den Zeichnungen:Construction details in the drawings:

1 und 2 zeigen den grundsätzlichen Aufbau des Systems 1 and 2 show the basic structure of the system

3 zeigt die Bewegungsverhältnisse beim Einfedern, 3 shows the movement conditions during compression,

4 beim Ausfedern des Rades. 4 when rebounding the wheel.

5 stellt die Trennung des Lenksystems vom Schwenksystem der Räder dar. Im flachen Gehäuse (9) wird über der Achse das vormontierte Lenksystem eingebaut. Am Ausgang des Lenksystems sitzen die Profilwellen (7), welche oben und unten im Achskörper (8) gelagert sind. Sie nehmen die in Vertikalrichtung beweglichen, mit einem gleichen Nabenprofil wie bei der Profilwelle versehenen Schwenkhebel (16) auf. Die Schwenkhebel sind im Lagerkopf (1.2) drehbar, aber nicht axial verschiebbar gelagert. Sie machen die Vertikalbewegung des Lagerkopfes beim Ein- und Ausfedern des Rades mit und werden beim Einlenken durch die sich verdrehenden Profilwellen bedient. Die Schwenkhebel stellen über die Spurstangen (20) die Verbindung zu den Spurstangenhebeln der Räder (24) her (vgl. auch 7 und 10) 5 represents the separation of the steering system from the swivel system of the wheels. In the flat housing ( 9 ) the pre-assembled steering system is installed above the axle. At the output of the steering system sit the profile waves ( 7 ), which above and below in Achskörper ( 8th ) are stored. You take the vertically movable, provided with a same hub profile as in the profile shaft pivoting lever ( 16 ) on. The swivel levers are in the bearing head ( 1.2 ) rotatably mounted, but not axially displaceable. They make the vertical movement of the bearing head with the rebound and rebound of the wheel and are used when turning by the twisting profile waves. The pivot levers put over the tie rods ( 20 ) the connection to the tie rod levers of the wheels ( 24 ) ago (see also 7 and 10 )

Das Rad kann über das obere Traggelenk (1.1) und das untere Traggelenk (2.2) geschwenkt werden. Die Gelenke werden am Radträger (23) befestigt, der sich im Bereich der Mittelebene des Rades befindet. Der Radträger besitzt im Zentrum ein Lagergehäuse zur Aufnahme und Lagerung der Achswelle (14). An deren Stirnseiten sitzen nach außen hin der Antriebsflansch zur Aufnahme des Radnabenmotors (13) und nach innen hin der Flansch zur Aufnahme der Bremsscheibe (12). Der Schwingungsdämpfer (3) kann mit oder ohne Feder verbaut werden und sitzt mit seinem Gehäusezylinder im Achsrohr (6) und mit dem Ende der Kolbenstange im Lagerfuß (2; 2.3). Die kreisbogenförmige Profilschiene (10) zwingt den Mittelpunkt des Lenkers (4) in die gewünschte Richtung, während der zweite Endpunkt des Lenkers mit der Profilschiene (5) im Achskörper waagrecht geführt wird. The wheel can be adjusted via the upper ball joint ( 1.1 ) and the lower ball joint ( 2.2 ) are pivoted. The joints are on the wheel carrier ( 23 ), which is located in the region of the median plane of the wheel. The wheel carrier has in the center a bearing housing for receiving and supporting the axle shaft ( 14 ). At the end faces sit outwardly the drive flange for receiving the wheel hub motor ( 13 ) and inwardly the flange for receiving the brake disc ( 12 ). The vibration damper ( 3 ) can be installed with or without spring and sits with its housing cylinder in the axle tube ( 6 ) and with the end of the piston rod in the bearing foot ( 2 ; 2.3 ). The arcuate profile rail ( 10 ) forces the center of the handlebar ( 4 ) in the desired direction, while the second end point of the handlebar with the rail ( 5 ) is guided horizontally in the axle body.

Diese Horizontalbewegung wird zur Federung z. B. einer Luftfederung (22) genutzt, die so gleichfalls in horizontaler Querlage wirkt. Senkrecht über das Rad eingeleitete Stoßkräfte können so in Querrichtung abgeleitet werden und beeinflussen damit weniger die senkrechten Bewegungen und Schwingungen der Karosserie.This horizontal movement is used for suspension z. B. an air suspension ( 22 ), which also acts in a horizontal transverse position. Vertical impact forces introduced via the wheel can thus be dissipated in the transverse direction and thus influence less the vertical movements and vibrations of the body.

Nachteilig bei der Trennung der Lenk- und Schwenksysteme ist, dass durch die eingeleiteten Lenkkräfte die Profilwellen auf Torsion beansprucht werden. Dies bedingt relativ große Wellendurchmesser, wenn die Verdrehwinkel klein sein und z. B. 0,1° = 6 Winkelminuten nicht überschreiten sollen. Eine rechnerische Prüfung ergab Durchmesser zwischen 40 mm und 50 mm, je nachdem welches Material gewählt und ob die Welle als Voll- oder Hohlwelle angenommen wurde (die Achslast wurde mit 1000 kg und die Querbeschleunigung mit 10 m/s² kalkuliert).A disadvantage of the separation of the steering and swivel systems is that the profile waves are subjected to torsion by the introduced steering forces. This requires relatively large shaft diameter, if the twist angle be small and z. B. 0.1 ° = 6 angular minutes should not exceed. An arithmetic test showed diameters between 40 mm and 50 mm, depending on which material was chosen and whether the shaft was assumed to be full or hollow (the axle load was calculated as 1000 kg and the lateral acceleration as 10 m / s ² ).

6 zeigt das komplette Lenksystem in der Vorderansicht. Das Lenkgetriebe (25) verdreht beim Lenkeinschlag den Lenkstock (18) bzw. den Lenkstockhebel. Über eine stabförmige Verbindung (19) wird ein zweiter Hebel identisch mitbewegt. Die Lenkhebel sind an ihrem Ende mit einem Scharniergelenk versehen und übertragen die Lenkbewegung über die Verbindungsteile (17) und (15) auf die Profilwellen (7). Der Verbindungsstab (17) ist gelenkig mit dem Profilhebel (15) verbunden, der mit einer verdrehfesten Verbindung (z. B. Kerbverzahnung) auf dem oberen Ende der Profilwelle sitzt. Durch Verdrehen des Lenkstockhebels verdreht sich die Profilwelle somit in der vorausberechneten Weise mit unterschiedlichen Winkeln auf der kurveninneren und kurvenäußeren Seite. Dabei schwenken die Räder über die mit den Profilwellen drehfest verbundenen Schwenkhebel (16) und die Spurstangen (20) in die gleiche Richtung. 6 shows the complete steering system in front view. The steering gear ( 25 ) turns the steering column during the steering angle ( 18 ) or the steering column lever. Via a rod-shaped connection ( 19 ) a second lever is moved identically. The steering levers are provided at their end with a hinge joint and transmit the steering movement through the connecting parts ( 17 ) and ( 15 ) on the profile shafts ( 7 ). The connection rod ( 17 ) is articulated with the profile lever ( 15 ) connected to a non-rotatable connection (eg serration) on the upper end of the profiled shaft. By turning the steering column lever, the profile shaft thus rotated in the pre-calculated manner with different angles on the inside and outside of the curve side. The wheels pivot over the rotatably connected to the profile shafts pivoting lever ( 16 ) and the tie rods ( 20 ) in the same direction.

7 zeigt die Lenk- und Schwenksysteme in der Draufsicht. Der Achskörper ist mittig aufgeschnitten und zeigt die Lage der Federelemente und der horizontal geführten Lenkerteile in einem Schacht des Achskörpers, der nur von unten her offen ist (vgl. auch 11). Der Achskörper (schwarz dargestellt) umgreift den Lenker (4), der zum Rad hin als stabiler Dreieckslenker ausgebildet ist, u-förmig. In die u-förmigen Schenkel des Achskörpers sind die kreisförmigen Profile gefräst (z. B. Schwalbenschwanzprofil). 7 shows the steering and pivot systems in plan view. The axle body is cut in the middle and shows the position of the spring elements and the horizontally guided handlebar parts in a shaft of the axle body, which is open only from below (see also 11 ). The axle body (shown in black) surrounds the handlebar ( 4 ), which is formed towards the wheel as a stable wishbone, U-shaped. In the U-shaped legs of the axle body, the circular profiles are milled (eg dovetail profile).

Hierin bewegen sich die zwei Profilschienen (10), die über eine sich durch den gesamten Lenker ziehenden Rundstab (4.1) (als zentrales Lager für den Lenker) verbunden sind.Herein move the two rails ( 10 ), which over a through the entire handlebar pulling round rod ( 4.1 ) (as a central bearing for the driver) are connected.

Durch diese Anordnung soll das System ausreichend Stabilität zur Aufnahme von Längs- und Querkräften erfahren.By this arrangement, the system should experience sufficient stability to absorb longitudinal and lateral forces.

8 zeigt die Möglichkeit der Verwendung einer Zahnstangenlenkung zwischen den beiden Lenkhebeln. 8th shows the possibility of using a rack and pinion steering between the two steering levers.

9 ist eine Variante der Zahnstangenlenkung mit nur einem Lenkhebel bei zentralem Abgriff der Lenkbewegung. 9 is a variant of the rack and pinion steering with only one steering lever with central tapping the steering movement.

10 zeigt die Darstellung der radseitigen Systeme in drei Ansichten. Zu sehen ist hier, dass der einfache Aufbau die Erweiterung mit Zusatzsystemen in einfachster Weise ermöglicht. Beispielsweise sind schnelle kurze Schwingungen gut auszugleichen mit Hilfe einer zur Federaufnahme dienenden elektromagnetisch oder hydraulisch bewegten Tilgermasse (3.2) in Zusammenarbeit mit einem in der Dämpfungswirkung veränderbaren Schwingungsdämpfer (3.3) und der Feder (3.1). Die Bewegung kann über die Kolbenstange ohne zusätzlichen Bauaufwand geführt werden. 10 shows the representation of the wheel-side systems in three views. It can be seen here that the simple structure allows the extension with additional systems in the simplest way. For example, fast short oscillations are well compensated by means of an electromagnetically or hydraulically operated absorber mass ( 3.2 ) in cooperation with a variable in the damping effect vibration damper ( 3.3 ) and the spring ( 3.1 ). The movement can be performed via the piston rod without additional construction costs.

Die Einzelheiten E1 und E2 zeigen die vorgeschlagenen Wellen- und Nabenprofile von Achsrohrmantelfläche und Lagerkopf bzw. Profilwelle und Schwenkhebelnabe. In halbkreisförmigen Profilrillen laufen Kugeln, welche in der Bohrung des Lagerkopfes bzw. in der Nabe des Lenkhebels durch kugelschalenartige Ausformungen (Käfige) fixiert sind. Dadurch wird eine verdrehfeste, aber axial leicht verschiebbare Verbindung gewährleistet.The details E1 and E2 show the proposed shaft and hub profiles of Achsrohrmantelfläche and bearing head or profiled shaft and Schwenkhebelnabe. In semicircular tread grooves run balls, which are fixed in the bore of the bearing head or in the hub of the steering lever by spherical shell-like formations (cages). As a result, a rotationally fixed but axially easily displaceable connection is ensured.

11 stellt den Achskörper als stabiles Doppel-T dar. Bildteil a. zeigt den Achskörper von unten, Bildteil c. von vorn. Bild d. zeigt den Einbau der Lenker von unten. Bild b. verdeutlicht, wie das Lenksystem auf den Achskörper montiert wird. Bild e. stellt den Achskörper perspektivisch dar. 11 represents the axle body as a stable double-T. Picture Part a. shows the axle body from below, picture part c. from the beginning. Picture d. shows the installation of the handlebars from below. Picture b. illustrates how the steering system is mounted on the axle body. Picture e. represents the axle body in perspective.

12 zeigt ein Dämpferbein, das alternativ als Radaufhängung verwendet werden kann. Um die geometrischen Verhältnisse exakt abzubilden, muss die Schwenkachse im oberen Aufhängungspunkt (Domlager) mit der Ein- und Ausfederbewegung des Rades über den Weg f nachgeführt werden. Da dieser Weg proportional zum Hubweg des Rades ist, kann die Verstellung wie dargestellt mit einer doppeltwirkenden Hydraulik erfolgen, die gleichzeitig als Schwingungsdämpfer ausgelegt ist. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass der Lenker länger wird und dass das untere Traggelenk direkt am Lenker sitzt, dessen vertikal geführtes Ende sehr viel mehr Platz in der Radschüssel beansprucht, weil der Lenker kippt. Außerdem baut das Federbein höher. Spurstange und Schwenkhebel bewegen sich mit dem Dämpferbein, wobei der Spurstangenhebel die Spurstange (20) und die Spurstange den Schwenkhebel (16) mit nimmt. Schwingungen im System würden sich nachteilig auf die Führung des Schwenkhebels über die Profilwelle auswirken. Deshalb scheint es vorteilhaft den eigentlich unnötigen Lagerkopf (1) als Verbindung zwischen Lenkhebelnabe und Dämpferbein beizubehalten. (Gekennzeichnet sind die Problembereiche mit Kreisen). 12 shows a shock absorber leg, which can alternatively be used as a suspension. Around To accurately represent the geometric conditions, the pivot axis must be tracked in the upper suspension point (Domlager) with the rebound and rebound movement of the wheel over the path f. Since this way is proportional to the stroke of the wheel, the adjustment can be done as shown with a double-acting hydraulic, which is designed as a vibration damper. A disadvantage of this construction is that the handlebar is longer and that the lower ball joint sits directly on the handlebars whose vertically-guided end takes up much more space in the wheel, because the handlebars tips. In addition, the strut builds higher. Tie rod and pivot levers move with the strut, with the tie rod lever the tie rod ( 20 ) and the tie rod the pivot lever ( 16 ) with takes. Vibrations in the system would adversely affect the guidance of the pivoting lever over the profile shaft. Therefore, it seems to be advantageous for the actually unnecessary storage head ( 1 ) as a connection between the steering lever hub and damper leg. (The problem areas with circles are indicated).

Die Kolbenstange (28) des Dämpferbeines (26) ist mit dem Gehäusezylinder (28) der Nachführungseinrichtung zu einer Baueinheit verbunden. Kolben und Kolbenstange (29) der Nachführungseinrichtung sind mit dem Achskörper starr verbunden. Die Kolbenstange des Dämpferbeines (28) ist hohl und verbindet die Druckräume im Dämpferbein und in der Nachführungseinrichtung (Arbeitsraum 1: dunkel hervorgehoben). Die beiden anderen Druckräume (Arbeitsraum 2: hell gezeichnet) sind über eine flexible Druckleitung (27) verbunden (auf die Darstellung einer Ausgleichseinrichtung wurde verzichtet). Beim Einfedern des Rades fließt im Arbeitsraum 1 Hydraulikflüssigkeit von unten nach oben und im Arbeitsraum 2 von oben nach unten. Dadurch wird der Gehäusezylinder der Nachführungseinrichtung nach rechts bzw. zum Rad hin bewegt. Beim Ausfedern des Rades kehrt sich der Vorgang um. Im berechneten Beispiel wurde bei einem Radhub von 30 cm die Nachführungseinrichtung um 10 cm verschoben. Folglich müsste die wirksame Fläche der Nachführungseinrichtung dreifach größer sein als die des Schwingungsdämpfers.The piston rod ( 28 ) of the strut ( 26 ) is with the housing cylinder ( 28 ) of the tracking device connected to a unit. Piston and piston rod ( 29 ) of the tracking device are rigidly connected to the axle body. The piston rod of the strut ( 28 ) is hollow and connects the pressure chambers in the damper strut and in the tracking device (workspace 1: highlighted in dark). The two other pressure chambers (working space 2: lightly drawn) are connected via a flexible pressure line ( 27 ) (the representation of a compensation device has been omitted). During compression of the wheel flows in the working space 1 hydraulic fluid from bottom to top and in the working space 2 from top to bottom. As a result, the housing cylinder of the tracking device is moved to the right or towards the wheel. When rebounding the wheel, the process is reversed. In the calculated example, the tracking device was displaced by 10 cm at a wheel stroke of 30 cm. Consequently, the effective area of the tracking device would have to be three times greater than that of the vibration damper.

Die Diagramme 1 bis 8 zeigen jeweils auf der Horizontalachse die Einschlagwinkel des kurveninneren Rades, welches bis zu einem Maximalwert von 45° eingelenkt werden kann. Das kurvenäußere Rad wird entsprechend der Zuordnung auf der Vertikalachse weniger stark eingeschlagen. Das umrahmte Feld zeigt einige zur Rechnung verwendeten Parameter. Eine zeichnerische Erklärung des Lenksystems folgt den Diagrammen (unter Diagramm 8): a ist der Abstand zwischen den waagrechten, durch die Kreismittelpunkte gehenden Linien von Profilhebel und Lenkstockhebel. R ist der Radius/die Länge des Lenkstockhebels und r der Radius/die Länge des Profilhebels. Der Abstand zwischen den senkrechten Linien durch die Kreismittelpunkte ist mit l und die Länge des Verbindungsstabes zwischen Profilhebel und Lenkstockhebel mit L bezeichnet. Die Ausgangsstellung des Profilhebels bei Geradeauslauf zeigt der Winkel φ₀.The diagrams 1 to 8 each show on the horizontal axis, the turning angle of the inside wheel, which can be deflected up to a maximum value of 45 °. The outer wheel is less strongly impacted according to the assignment on the vertical axis. The framed box shows some parameters used for the calculation. A graphical explanation of the steering system follows the diagrams (under diagram 8): a is the distance between the horizontal lines of the profile lever and the steering column lever that go through the circle centers. R is the radius / length of the pitman arm and r is the radius / length of the profile lever. The distance between the vertical lines through the circle centers is denoted by l and the length of the connecting rod between the profile lever and the steering column lever with L. The starting position of the profile lever when running straight ahead is shown by the angle φ ₀ .

Diagramm 1 zeigt bei φ_i = 40° (= Einschlagwinkel des kurveninneren Rades) den um 14° geringeren Einschlagwinkel des kurvenäußeren Rades. Die Vertikalachse zeigt also die Winkeldifferenz Δφ = 14° an. Dargestellt ist hier der theoretisch notwendige Wert, der nach dem Ackermannprinzip folgendermaßen berechnet wird: cotφ_a – cotφ_i = B/L = const Bei c = 0,884 ist bei einem Winkel φ_i = 39,93° die errechnete Winkeldifferenz Δφ = 14,24°. In Diagramm 1 überdecken sich Sollkurve und Ist-Kurve; letztere wird durch den Lenkeinschlag bei Wahl verschiedener Hebellängen und Ausgangsstellungen vom System erzeugt. Der Lenkeinschlag weist keine größeren Abweichungen von den Sollwerten auf. Wie der Wertespalte zu entnehmen ist, beläuft sich die maximale Abweichung auf 1,6 Winkelminuten. Diagramm 2 zeigt eine Abweichung der Ist-Kurve nach oben. Ab dem 7. Messpunkt (im Nullbereich sind zwei Punkte) ergeben sich stärkere Abweichungen, d. h. das kurvenäußere Rad wird um 3,7 Winkelminuten weniger stark eingeschlagen als theoretisch notwendig. In der dem Diagramm zugeordneten Wertespalte sind die Abweichungen in Winkelminuten angezeigt. Der siebte Wert ist Messpunkt 7 mit –3,9 Winkelminuten. Die Minuskennzeichnung bedeutet also immer einen zu geringen Lenkeinschlag des kurvenäußeren Rades. Im 11. Messpunkt bei φ_i = 45° lautet die Soll-Ist-Abweichung S/I = –83,9'. Damit wird das kurvenäußere Rad um fast 1,5° zu wenig eingeschlagen. Diagramm 3 zeigt ab dem 7. Messpunkt eine Abweichung von S/I = 6,0'. Wenn kein Vorzeichen ausgewiesen wird ist dies ein Plus-Wert – d. h. das kurvenäußere Rad wird um 6 Winkelminuten stärker eingeschlagen als theoretisch notwendig. Bei einem Wert φ_i = 45° ergeben sich Abweichungen von S/I = 180,3', also ein um etwa 3° stärkerer Lenkeinschlag des kurvenäußeren Rades.Diagram 1 shows at φ _i = 40 ° (= turning angle of the inside wheel) the 14 ° lower turning angle of the outside wheel. The vertical axis thus indicates the angular difference Δφ = 14 °. The theoretically necessary value is shown here, which is calculated according to the Ackermann principle as follows: cotφ _a - cotφ _i = B / L = const At c = 0,884 the calculated angular difference Δφ = 14,24 is at an angle φ _i = 39,93 ° °. In Diagram 1, the nominal curve and the actual curve overlap; The latter is generated by the steering system when selecting different lever lengths and home positions. The steering angle has no major deviations from the nominal values. As can be seen from the value column, the maximum deviation amounts to 1.6 minutes of arc. Diagram 2 shows a deviation of the actual curve upwards. From the 7th measuring point (in the zero range are two points) results in greater deviations, ie the outside wheel is turned by 3.7 angular minutes less than theoretically necessary. In the value column assigned to the diagram, the deviations are displayed in angular minutes. The seventh value is measurement point 7 with -3.9 angular minutes. The Minuskennzeichnung thus always means too low steering angle of the outside wheel. In the 11th measuring point at φ _i = 45 °, the nominal-actual deviation is S / I = -83.9 '. This means that the outside wheel is undercut by almost 1.5 °. Diagram 3 shows a deviation of S / I = 6.0 'from the 7th measuring point. If no sign is shown, this is a plus value - ie the outside wheel is hit by 6 angular minutes stronger than theoretically necessary. With a value φ _i = 45 °, deviations from S / I = 180.3 'result, ie a steering angle of the outside wheel that is about 3 ° stronger.

Diagramm 4 zeigt einen bauchigen Verlauf der Ist-Kurve. Über den gesamten Lenkbereich schlägt das kurvenäußere Rad stärker als notwendig ein. Nur bei den Anfangs- und Endwerten sind die theoretischen Vorgaben erreicht. Zwischen φ_i = 35° und φ_i = 40° verzeichnet das kurvenäußere Rad einen um über 1° zu starken Einschlagwinkel.Diagram 4 shows a bulbous course of the actual curve. Over the entire steering range, the outside wheel hits harder than necessary. Only at the beginning and end values are the theoretical specifications achieved. Between φ _i = 35 ° and φ _i = 40 °, the outside wheel registers a turning angle which is too strong by more than 1 °.

Diagramm 5 weist ein völlig unexaktes Lenksystem aus. Das kurvenäußere Rad schlägt um maximal 9° stärker ein als theoretisch notwendig. Der Vorteil eines sehr geringen Wendekreises wird durch die Nachteile des unsicheren, ungenauen Lenkens und des erhöhten Reifenverschleißes erkauft. Der S-förmige Kurvenverlauf ist jedoch typisch für die Anpassungsmöglichkeiten an den theoretischen Verlauf. Je nachdem wie das System getrimmt wird, errechnen sich Winkelwerte häufiger im aufsteigenden oder im absteigenden Ast des S-Verlaufs.Diagram 5 shows a completely inexact steering system. The outside wheel hits a maximum of 9 ° stronger than theoretically necessary. The advantage of a very small turning circle is paid for by the disadvantages of unsafe, inaccurate steering and increased tire wear. The S however, a shaped curve is typical of the possibilities of adaptation to the theoretical course. Depending on how the system is trimmed, angle values are calculated more frequently in the ascending or descending branch of the S-curve.

Diagramm 6 weist einen praxisorientierten Verlauf aus. Der Spurkreisdurchmesser D kann um fast 30 cm verringert werden, (wenn die überschlägige Kalkulation D = 2·L/sinφ_m angewendet wird; Radstand L = 2000 mm) ohne die Exaktheit der Lenkung im Bereich zwischen 0° bis ca. 22° zu beeinträchtigen.Diagram 6 shows a practice-oriented course. The turning circle diameter D can be reduced by almost 30 cm (if the rough calculation D = 2 · L / sinφ _{m is} applied, wheelbase L = 2000 mm) without affecting the steering accuracy in the range between 0 ° and approx ,

Diagramm 7 zeigt einen anfangs zu geringen Lenkeinschlag des kurvenäußeren Rades. Ab ca. φ_i = 40° schneidet die Ist-Kurve die Sollkurve und es kommt zu einem um fast 1° stärken Lenkeinschlag des kurvenäußeren Rades als theoretisch erforderlich.Diagram 7 shows an initially too small steering angle of the outside wheel. From approx. Φ _i = 40 °, the actual curve intersects the setpoint curve, resulting in a steering angle of the outside wheel that is almost 1 ° stronger than theoretically required.

Diagramm 8 weist einen Kurvenverlauf auf, bei dem die Ist-Kurve ab ca. φ_i = 25° auf zu geringe Lenkeinschläge des kurvenäußeren Rades getrimmt wurde. Das System arbeitet zudem nur mit einem Lenkstockhebel, der mit 417 mm entsprechend lang sein muss. Auch die Verbindungsstange zwischen Lenkstockhebel und Profilhebel wird mit 782 mm doppelt so lang wie bei allen anderen Systemen, die mit zwei Hebeln ausgerüstet sind. Die zeichnerische Darstellung des Systems findet sich unter Diagramm 8.Diagram 8 has a curve in which the actual curve was trimmed from about φ _i = 25 ° on too low steering angles of the outside wheel. The system also works only with a pitman arm, which must be correspondingly long with 417 mm. Also, the connecting rod between the steering column lever and profile lever is 782 mm twice as long as with all other systems that are equipped with two levers. The graphic representation of the system can be found in Diagram 8.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lagerkopfbearing head
1.11.1: obere Traggelenkeupper suspension joints
1.21.2: Lagerung des Schwenkhebels im LagerkopfStorage of the swivel lever in the bearing head
22: LagerfußSupport base
2.12.1: Gelenk zur Aufnahme des Lenkers im LagerfußJoint for receiving the handlebar in the bearing foot
2.22.2: untere Traggelenkelower suspension joints
2.32.3: Bohrung zur Aufnahme der Kolbenstange des Schwingungsdämpfers im LagerfußBore for receiving the piston rod of the vibration damper in the bearing foot
33: Kolbenstange des SchwingungsdämpfersPiston rod of the vibration damper
3.13.1: Schraubenfedercoil spring
3.23.2: Tilgermasseabsorber mass
3.33.3: Schwingungsdämpfer mit GehäusezylinderVibration damper with housing cylinder
44: Lenkerhandlebars
4.14.1: Profilschienenverbindung als im Lenker gelagerter RundstabProfile rail connection as mounted in the handlebar round rod
55: Horizontal-ProfilschieneHorizontal rail
66: Achsrohr, mit Achskörper verschweißter HohlzylinderAxle tube, with hollow body welded hollow cylinder
6.16.1: Schraube zur Befestigung des Achsrohrs mit dem AchskörperScrew for fixing the axle tube to the axle body
6.26.2: Mutter zu 6.1 Mother too 6.1
77: Profilwelleprofile shaft
7.17.1: Lager für die ProfilwelleBearings for the profile shaft
88th: Achskörperaxle body
99: Gehäuse für das LenksystemHousing for the steering system
1010: Kreisbogen-ProfilschieneArc-rail
1111: Radwheel
1212: Bremsscheibebrake disc
1313: Radnabenmotorhub motor
1414: Achswelle mit Innen und AußenflanschAxle shaft with inner and outer flange
1515: Profilhebelprofile lever
1616: Schwenkhebelpivoting lever
1717: Verbindungsstange Lenkstockhebel-ProfilhebelConnecting rod Steering column lever profile lever
1818: Lenkstock/-hebelSteering column / lever
1919: Verbindungsstange zwischen den beiden LenkhebelnConnecting rod between the two steering levers
2020: Spurstangenturnbuckles
2121: Gelenke der Profilschienen 10 Joints of the profile rails 10
2222: Luftfederungair suspension
2323: Radträgerwheel carrier
2424: SpurstangenhebelKnuckle arm
2525: Lenkgetriebesteering gear
2626: DämpferbeingehäuseShock absorber strut housing
2727: flexible Druckleitungflexible pressure line
2828: Kolbenstange des Schwingungsdämpfers mit dem Hydraulikzylindergehäuse der VerschiebeeinrichtungPiston rod of the vibration damper with the hydraulic cylinder housing of the displacement device
2929: Kolben und Kolbenstange der VerschiebeeinrichtungPiston and piston rod of the displacement device
3030: Federfeather

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DD 000000273807 A5 [0005]
DE 1065328 [0006]
DE 3743203 C2 [0006]
DE 202010001058 U1 [0006]
EP 0631927 A1 [0006]
EP 1790105 A2 [0007]
DE 60119217 T2 [0015]

Claims

Front axle with independent suspension and with steerable wheels of a motor vehicle, on the axle of which ( 8th ) the wheels and parts of the steering are mounted in such a way that the lower ball joint ( 2.2 ) of the steerable wheel carrier ( 23 ) is mounted on a rectilinear and vertically guided wishbone and the upper ball joint ( 1.1 ) parallel to the lower ball joint guided in the axle body movement takes place with the effect that the pivot axis remains unchanged in the input and rebound of the wheel their spatial orientation and thus the prerequisite for a geometrically precisely functioning steering is given, characterized in that - pointing to the vehicle center end of the link of length l with a guided horizontally in the axle body rail and the middle of the handlebar with a circular and the radius = 1/2 bent, also guided in the axle body rail are connected so that the other end of the handlebar is a straight and vertical movement, - when using a bearing head ( 1 ) for receiving the upper support joint ( 2.2 ) this is guided linearly and vertically over a fixedly connected to the axle body hollow cylinder and not twisted, - when using a damper strut its housing acts as a wheel carrier for receiving the axle journal and the pivot axis is the axis of symmetry of the built-in vibration damper, wherein the free end of the piston rod of the vibration damper has a connected thereto at right angles hydraulic cylinder which is displaced during the rebound and rebound of the wheel due to the displaced by the vibration damper liquid so that the pivot axis of the wheel does not change their spatial orientation.

Front axle according to claim 1, characterized in that the handlebar for the front axle as a wishbone, at the horizontally guided end rod-shaped and vertically guided part as a wishbone is shaped in such a way that it between the U-shaped legs of the axle body or in the shaft can be mounted and that the handlebar can be arbitrarily performed as a transverse, longitudinal or semi-trailing arm, as allowed by the spatial conditions and the effects of external forces or enforce, the end point of the handlebar in all designs an identical rectilinear and vertical movement takes place.

Front axle according to claim 1, characterized in that the steering system of the vehicle with wheel-side pivoting systems via profile shafts ( 7 ), which are parallel to the axle tubes ( 6 ) or guided vertically and above and below in the axle body ( 8th ) are mounted so that the profile waves are rotated by the steering system during steering of the driver and thus the provided with an identical hub profile and running on the profile shafts pivot lever are moved and the use of very short tie rods and a realization geometrically accurate acting steering impacts are possible.

Front axle according to claim 1, characterized in that the hollow cylinder - closed at the top and open at the bottom, so that it can be welded or otherwise connected to the axle body at the upper closed end and at its lower, outer circumference, - is open at the bottom, so that a vibration damper ( 3 ) can be mounted in the hollow cylinder with downwardly pointing piston rod which at its end at right angles a firm and stable connection with a bearing foot ( 2 ) enters, at the other, projecting into the wheel bowl end the lower ball joint ( 2.2 ) is mounted on its outer periphery vertical, from the profile ago semicircular grooves in which balls of the same diameter run free of play, in the ball-shell-like cages of a hollow cylinder over the hollowed with a corresponding bore provided bearing head ( 1 ), on which in turn the upper ball joint ( 1.1 ) is mounted to attach the wheel carrier so that it protrudes into the wheel dish.

Front axle according to claim 1, characterized in that heavy parts of the axle body and the handlebar and spring elements are in the region of the underbody of a motor vehicle - thus contribute to the desired low position of the vehicle's center of gravity - and that the axle body ( 8th ) overall trough-shaped and thus is very easy to integrate into the body structure or can be installed as a subframe or as Fahrlafette combination of both axes.

Front axle according to claim 1, characterized in that the support joints are designed as ball joints, but can also be designed as a simple hinge joints.

Front axle according to claim 1, characterized in that the construction concept can also be applied to non-steered axles such as the rear axle in such a way that when the support joints of the wheel carrier is firmly connected to the bearing head and the bearing foot and the part of the bearing head for receiving the Swivel lever is omitted or not for steering, but is used only for vertical guidance.

Front axle according to claim 1, characterized in that the axle construction also for Receiving a strut, wherein the construction is changed so that the fixed hollow cylinder ( 6 ) eliminates the vertically moving end of the handlebar receives the lower ball joint and the piston rod of the damper strut has at its end at right angles a housing cylinder, the rectilinear via a seated on the upper transverse frame of the axle body piston and outer rails or a cylindrical guide and is guided transversely to the pivot axis of the wheel so that a displacement of the entire storage when receiving the external forces in the desired proportional ratio to Radhub is possible.