DE1430770B

DE1430770B - Independent suspension of the front wheels of motor vehicles

Info

Publication number: DE1430770B
Authority: DE
Inventors: AIf Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart-Bad Müller (annstatt
Original assignee: Daimler-Benz AG, 7000 Stuttgart-Untertürkheim

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige Aufhängung der Vorderräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier übereinander angeordneter Führungslenker, deren Schvvingungsachsen sich, in Seitenansicht des Fahrzeugs gesehen, kreuzen, indem die Schwingungsachse des unteren Lenkers, in Seitenansicht des Rades unterhalb des Radmittelpunktes vorbeigehend, in Draufsicht schräg nach vorn außen und die Schwingungsachse des oberen Lenkers, in Seitenansicht des Rades oberhalb des Radmittelpunktes vorbeigehend,' in Draufsicht schräg nach hinten außen sowie abwärts verläuft.The invention relates to an independent suspension of the front wheels of motor vehicles by means of two guide links arranged one above the other, the axes of which are pivoted, in a side view of the vehicle, seen crossing by the oscillation axis of the lower arm, in side view of the wheel passing below the wheel center point, in plan view obliquely to the front outside and the axis of oscillation of the upper link, in side view of the wheel above the wheel center passing, 'runs obliquely to the rear outside and downwards in plan view.

Bei bisher bekannten Radaufhängungen mit um schräg verlaufende Achsen schwingenden Führungslenkern ist das sogenannte »Bremsnicken« sehr stark, da die nach hinten abwärts geneigten verlängerten Schwingüngsächsen der Führungslenker weif unterhalb des Fahrzeugschwerpunktes bzw. des in der Regel hinter diesem liegenden Bremsmittelpunktes verlaufen.In previously known wheel suspensions with guide links swinging about inclined axes, the so-called "brake nod" is very great strong, because the extended oscillation axes of the guide arm, which are inclined downwards to the rear white below the vehicle's center of gravity or the braking center that is usually behind it get lost.

Es ist des weiteren eine Radaufhängung der eingangs beschriebenen Bauart bekannt, bei der der untere Führungslenker des Vorderrades um eine Schwingungsachse schwingt, die nach hinten schräg aufwärts verläuft. Bei etwa waagerecht auswärts gerichtetem Führungslenker liegt daher der Momentandrehpol in Seitenansicht des Fahrzeugs gesehen so hoch und so nahe am Rad, daß sich beim Einfedern des Rades eine Bewegung des Radmittelpunktes — unter Umständen mit einer Bewegungskomponente nach vorn — ergibt, die von der Hauptstoßrichtung der von der Fahrbahn auf das Rad ausgeübten Fahrstöße.stark abweicht und die Federungseigenschaften des Fahrzeugs beeinträchtigt. Zugleich tritt eine starke Nachlaufänderung ein, da der Schnittpunkt der Lenkachse des Rades mit dem Fahrboden sich mit der Federungsbewegung des Rades sehr schnell mit Bezug auf den Radaufstandspunkt verlagert.There is also a suspension of the type described above is known in which the The lower control arm of the front wheel swings around an axis of oscillation which is inclined towards the rear runs upwards. With the guide link pointing approximately horizontally outwards, the momentary center of rotation is therefore located Seen in a side view of the vehicle, so high and so close to the wheel that the compression of the wheel a movement of the wheel center point - possibly with a movement component forward - gives the direction of the main thrust from the road to the wheel and the suspension properties of the vehicle. At the same time, there is a strong change in the lag because the The point of intersection of the steering axis of the wheel with the floor is with the suspension movement of the Wheel very quickly with reference to the wheel contact point relocated.

Aufgabe der Erfindung ist es die an sich teilweise widerstreitenden Anforderungen an die Aufhängung der Vorderräder durch eine Vereinigung von Merkmalen so weit zu beheben, daß sich die Nachteile der einzelnen Bauarten nur in wesentlich verringertem Maße auswirken können.The object of the invention is to meet the partially conflicting requirements for the suspension to remedy the front wheels by a union of features so far that the disadvantages of the individual types can only have a significantly reduced effect.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorderradaufhängung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwingungsachse des unteren Führungslenkers in an sich bekannter Weise ungefähr horizontal verläuft, so daß einerseits der in Mittelstellung des Rades bei etwa waagerecht nach außen gerichtetem Führungslenker und in Seitenansicht des Fahrzeugs gesehen etwa mit dem Schnittpunkt der Schwingungsachsen der Führungslenker zusammenfallende Momentandrehpol des Radträgers tiefer als die Radmitte und in größerer Entfernung vom Rad in Längsrichtung des Fahrzeuges etwa im Bereich des Fahrzeugschwerpunktes liegt, und die Verbindungsgerade zwischen dem Radaufstandspi-inkt und dem genannten Schnittpunkt unterhalb des Bremsmittelpunktes verläuft.This object is achieved in a front suspension according to the invention in that the The axis of oscillation of the lower guide arm runs approximately horizontally in a manner known per se, so that on the one hand the in the middle position of the wheel with approximately horizontally outwardly directed guide arm and seen in side view of the vehicle The instantaneous center of rotation coinciding with the point of intersection of the oscillation axes of the guide arms of the wheel carrier lower than the center of the wheel and at a greater distance from the wheel in the longitudinal direction of the vehicle is approximately in the area of the vehicle's center of gravity, and the straight line connecting the vehicle between the wheel contact point and the said Intersection runs below the braking center.

Durch die Erfindung lassen sich folgende Vorteile erzielen:The invention enables the following advantages to be achieved:

1. Infolge der mindestens teilweisen Schrägfederung der Räder in Richtung der auftretenden Stöße wird ein weiches Abrollen der Räder gewährleistet. 1. As a result of the at least partial diagonal suspension of the wheels in the direction of the occurring Soft rolling of the wheels is guaranteed.

2. Da das Bremsnicken einer mit Bezug auf den2. Since the brake pitch is a with reference to the

Fahrzeugoberbau aufwärts gerichteten Einfederung der Räder entspricht und sich der Schnittpunkt der Schwingungsachsen beider Führungslenker mit der Aufwärtsfederung des Rades aus einer im Fahrzeug z. B. weit zurückliegenden Lage nach vom oben verlagert, wird in erwünschter Weise die Bremsnickabstützung mit der Aufwärtsfederung des Rades progressiv verbessert, so daß gegebenenfalls — selbst bei nur teilweisem Bremsnickausgleich in der Normalfederungslage des Fahrzeugs — schon nach verhältnismäßig kleinem Federungshub ein vollständiger Bremsnickausgleich erzielbar ist.Vehicle superstructure corresponds to the upward deflection of the wheels and is the point of intersection the oscillation axes of both guide arms with the upward suspension of the wheel one in the vehicle z. B. shifted a long way back from the top, is desirable in Way, the braking support improves progressively with the upward suspension of the wheel, so that if necessary - even with only partial braking compensation in the normal suspension position of the vehicle - a complete one after a relatively small suspension stroke Brake pitch compensation is achievable.

3. Die Nachlaufänderung, insbesondere im Bereich kleiner Federwege, wie sie im normalen Fahrbetrieb vorwiegend auftreten, wird stark verringert, ein Flattern der Räder vermieden und die Lenkungsruhe verbessert.3. The caster change, especially in the area of small spring deflections, as in normal Driving operations occur predominantly, is greatly reduced, avoiding the wheels fluttering and the steering smoothness improved.

4. Andererseits kann mit zunehmender Ausfederung, also Abwärtsfederung der Räder, eine immer geringer werdende Nachlaufänderung erzielt werden, derart, daß selbst noch in- voll ausgefederter Stellung der Nachlauf positiv bleibt und damit das Auftreten eirfes Vorlaufs vermieden wird. Ein guter Geradeauslauf des Fahrzeugs bei gutem Lenkungsrücklauf wird dadurch gewährleistet.4. On the other hand, with increasing rebound, i.e. downward suspension of the wheels, a ever decreasing wake change can be achieved in such a way that even incomplete in the spring-loaded position the caster remains positive and thus the occurrence of a forward run is avoided. A good directional stability of the vehicle with good steering reverse will be thereby guaranteed.

5. Infolge der Schrägstellung der Führungslenker werden die Bremskräfte zu einem wesentlichen Teil als Zugkräfte, übertragen und bleiben verhältnismäßig klein. Dies ermöglicht ein geringes Gewicht der Achsteile und damit einen Leichtbau des Achsaggregats sowie andererseits eine Lagerung der Führungslenker in weichen Gummilagern, wodurch die Stoß- und Geräuschdämpfung weiter verbessert werden kann.5. As a result of the inclination of the guide arms, the braking forces become essential Part as tensile forces, transferred and remain proportionate small. This enables a low weight of the axle parts and thus a lightweight construction of the axle assembly and, on the other hand, a storage of the control arm in soft Rubber bearings, which can further improve shock and noise absorption.

Insgesamt läßt also infolge der Achskinematik eine außerordentlich große Federweichheit erzielen, ohne daß einerseits das Bremsnicken zu stark und andererseits — auch bei hoher Wagenbelastung — der Nachlauf zu groß und damit die Lenkung zu schwergängig wird. Overall, due to the axis kinematics, an extraordinarily high level of spring flexibility can be achieved without that on the one hand the brake nod is too strong and on the other hand - even when the car is heavily loaded - the Trail too large and the steering becomes too stiff.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Anordnung in Seitenansicht des Fahrzeugs,F i g. 1 shows a schematic of the arrangement according to the invention in a side view of the vehicle,

F i g. 2 dasselbe Schema in Draufsicht undF i g. 2 the same scheme in plan view and

Fig. 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radaufhängung von hinten gesehen.3 shows an embodiment of an inventive Wheel suspension seen from the rear.

In F i g. 1 und 2 bedeutet 10 eines der Vorderräder, dessen Achszapfen 11 an einem Radträger 12 befestigt ist, der in den Gelenkpunkten 13 und 14 mit einem unteren Führungslenker 15 und einem oberen Führungslenker 16 gelenkig verbunden ist. In der Schemazeichnung sind die Führungslenker 15 und 16 als Dreieckslenker mit den Gslenkzapfen 17 und 18 und den Eckpunkten 19, 20 bzw. 21, 22 dargestellt. Doch können sie selbstverständlich auch jede andere, für die Aufnahme der Radführungskräfte geeignete Form aufweisen. Die beiden Führungslenker 15 und 16 sind am Fahrzeugoberbau (einem Rahmen oder einer selbsttragenden Karosserie) starr oder elastisch, vorzugsweise jedoch unter Zwischenschaltung elastischer Gummipuffer gelagert, was durch die Lager 23 bzw. 24 in Fig. 2 angedeutet ist.In Fig. 1 and 2, 10 denotes one of the front wheels, the axle journals 11 of which are attached to a wheel carrier 12 is attached, the in the hinge points 13 and 14 with a lower control arm 15 and a upper control arm 16 is articulated. In the schematic drawing, the guide links are 15 and 16 shown as a wishbone with the pivot pins 17 and 18 and the corner points 19, 20 and 21, 22, respectively. But of course you can also use any other to accommodate the wheel control forces have a suitable shape. The two guide arms 15 and 16 are on the vehicle superstructure (a frame or a self-supporting body) rigid or elastic, but preferably under Interposition of elastic rubber buffers is stored, which is indicated by the bearings 23 and 24 in FIG is.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, schneiden sich bei einer Fahrtrichtung/ des Fahrzeugs die durch dieAs can be seen from Fig. 1, intersect at a direction of travel / of the vehicle through the

Gelenkzapfen 17 bzw. 18 bestimmten Schwingungsachsen α bzw. b, in Seitenansicht des Fahrzeugs gesehen, in einem Punkt P, der bei einer normalen Durchfederungslage des Rades 10 etwa in einer dem halben Radstand entsprechenden Entfernung hinter der lotrechten Mittelquerebene m der Vorderräder 10 liegt. Wie ersichtlich, läuft hierbei die Schwingungsachse α für den unteren Führungslenker 15 waagerecht, während die Schwingungsachse b für den oberen Führungslenker 16 nach hinten abwärts geneigt ist.Hinge pin 17 and 18, respectively, specific oscillation axes α and b, seen in a side view of the vehicle, at a point P which, with a normal deflection position of the wheel 10, lies approximately at a distance corresponding to half the wheelbase behind the vertical central transverse plane m of the front wheels 10. As can be seen, the oscillation axis α runs horizontally for the lower guide arm 15, while the oscillation axis b for the upper guide arm 16 is inclined downward to the rear.

In Draufsicht gesehen, kreuzen sich die beiden Schwingungsachsen α und b, und zwar derart, daß die Schwingungsachse α des unteren Führungslenkers 15 nach vorn außen, die Schwingungsachse b des oberen Führungslenkers 16 nach hinten außen gerichtet ist bzw. bei der dargestellten Lagerung der Führungslenker 15 und 16 die Schwingungsachse b die lotrechte Längsmittelebene 1 des Fahrzeuges vor dem Schnittpunkt A der Schwingungsachse α mit der genannten Ebene schneidet.Seen in plan view, the two axes of oscillation α and b cross each other in such a way that the axis of oscillation α of the lower guide arm 15 is directed outwards to the front, the axis of oscillation b of the upper guide arm 16 is directed outwards to the rear, or in the illustrated mounting of the guide arm 15 and 16 the axis of oscillation b intersects the vertical longitudinal center plane 1 of the vehicle in front of the point of intersection A of the axis of oscillation α with said plane.

ι" Ein Maß für das Bremsnicken ist der Abstand S₀ - bzw. S_x, den der Fahrzeugschwerpunkt S₀ bzw. der sich aus der Bremsverteilung auf Vorder- und Hinterachse ergebende Bremsmittelpunkt S_x von der Geraden q hat, die den Berührungspunkt Q von Rad 10 und Fahrboden mit dem Schnittpunkt P von α und b verbindet, wobei sich aus den Bremskräften B_n und B₀ des unteren und oberen Führungslenkers die resultierende Bremskraft B ergibt.ι "A measure of the brake pitch is the distance S ₀ - or S _x that the vehicle's center of gravity S ₀ or the braking center S _x resulting from the brake distribution on the front and rear axles has from the straight line q , which has the point of contact Q from Wheel 10 and driving floor connects with the intersection point P of α and b , the resulting braking force B resulting from the braking forces B _n and B _{0 of} the lower and upper guide links.

Federt das Rad 10 nach oben durch, beispielsweise in eine Lage 11', in der der Berührungspunkt Q des Rades am Fahrboden nach Q' gelangt, so wandert der Gelenkpunkt 13 des unteren Führungslenkers 15 auf einem Kreisbogen 25 um die Achse α nach 13', der Gelenkpunkt 14 in einem Kreisbogen 26 um die Achse b nach 14'. Der Schwingungsmittelpunkt des Radträgers 12, der — in Seitenansicht gesehen — zunächst durch den Punkt P gegeben ist, verlagert sich hierbei — entsprechend der entgegengesetzt gerichteten Kreisbögen 25 und 26 bzw. der sich im Grundriß kreuzenden Anordnung der Schwingungs- -, achsen α und b — mit zunehmender Aufwärtsfede-' j rung des Rades 10 entlang der Hyperbel H nach vom aufwärts, so daß er nach einem Hub QQ' des Rades 10 entsprechend den Punkten 13', 14' die Lage P' einnimmt. Die Verbindungsgerade q' bzw. die mit derselben zusammenfallende Richtung der resultierenden Bremskraft B' geht hierbei bereits weit oberhalb des Schwerpunktes S₀ bzw. des Bremsmittelpunktes S_x vorbei, während der volle Bremsnickausgleich, bei dem die Gerade q durch S₀ bzw. S_x hindurchgeht und der abgefederte Fahrzeugteil auch bei scharfem Bremsen an der Vorderachse nicht gegen den Fahrboden durchfedert, bereits bei einem verhältnismäßig kleinen Teilhub erreicht wird.If the wheel 10 springs upwards, for example into a position 11 ', in which the point of contact Q of the wheel on the floor reaches Q' , the pivot point 13 of the lower guide arm 15 moves on an arc 25 around the axis α to 13 ', the articulation point 14 in a circular arc 26 around the axis b to 14 '. The center of oscillation of the wheel carrier 12, which - seen in a side view - is initially given by the point P, is shifted here - according to the oppositely directed arcs 25 and 26 or the arrangement of the oscillation -, axes α and b - which cross each other in the plan. with increasing Aufwärtsfede- 'j tion of the wheel 10 along the hyperbola H forwardly upwards so that after a stroke QQ' to the points 13 ', 14' the position P 'of the wheel 10 assumes accordingly. The connecting straight line q ' or the direction of the resulting braking force B' that coincides with it already passes far above the center of gravity S ₀ or the braking center point S _x , during the full braking compensation, in which the straight line q passes through S ₀ or S _x passes through it and the sprung part of the vehicle does not spring against the floor even when the front axle is braked sharply, and is already achieved with a relatively small partial stroke.

Federt das Rad 10 aus der in F i g. 1 dargestellten normalen Belastungslage, z. B. beim Überfahren einer Bodenvertiefung, nach unten durch, verlagert sich der Punkt P auf der Hyperbel H weiter nach hinten, was jedoch unwesentlich ist, da dieser Federungsbereich der »Ausfederung« für die Bremsnickabstützung belanalos ist.If the wheel 10 springs from the position shown in FIG. 1 normal load situation shown, z. B. when driving over a depression, downwards, the point P on the hyperbola H shifts further backwards, which is, however, insignificant, since this suspension area of the "rebound" for the braking pitch support is unbelievable.

Für den für die Stabilität der Lenkung maßgeblichen Nachlauf e gilt folgendes: Mit der Einfederung, d. h. mit der Aufwärtsfederung des Rades 10 relativ zum Fahrzeugoberbau, vergrößert sich zwar der Betrag e für den Nachlauf, da sich der Punkt P der Mittelebene m des Rades 10 nähert und infolgedessen die mit dem Radträger 12 zusammenfallende, durch die Verbindungsgerade der Gelenkpunkte 13 und 14 bestimmte Lenkzapfenachse ζ schräger stellt, wobei der Schnittpunkt dieser Achse mit dem Fahrboden Z nach vorn wandert und z. B. nach einem Hub QQ' des Rades die Lage Z' einnimmt; jedoch hält sich die Nachlauf änderung in Grenzen, die die Lenkeigenschaften des Fahrzeugs praktisch nicht beeinträchtigen. Federt das RadlO nach unten durch, ist entsprechend der nahezu waagerechten Verlagerung des Punktes P nach hinten in immer größere Entfernungen von der Mittelebene m die Neigungsänderung der Lenkzapfenachse ζ nur geringfügig, so daß auch bei voll ausgefedertem Rad 10 der Punkt Z noch immer vor dem Punkt Q liegt, der Nachlauf also positiv bleibt. Dies hat einen sicheren Geradeauslauf des Fahrzeugs und einen guten Lenkungsrücklauf zur Folge. The following applies to the caster e, which is decisive for the stability of the steering: With the deflection, i.e. with the upward springing of the wheel 10 relative to the vehicle superstructure, the amount e for the caster increases because the point P approaches the center plane m of the wheel 10 and consequently the coincident with the wheel carrier 12, determined by the straight line connecting the hinge points 13 and 14, the steering pin axis ζ is inclined, the intersection of this axis with the floor Z moves forward and z. B. assumes position Z ' after a stroke QQ' of the wheel; however, the caster change is kept within limits, which practically do not affect the steering properties of the vehicle. If the wheel loops downwards, the change in inclination of the steering pin axis ζ is only slight, corresponding to the almost horizontal shift of the point P to the rear in ever greater distances from the center plane m , so that even with the wheel 10 fully sprung, the point Z is still in front of the point Q lies, so the lag remains positive. This results in safe straight-line stability of the vehicle and good steering reversal.

Auch im Bereich kleiner Federungshübe, wie sie im normalen Betrieb auftreten, sind die Nachlaufänderungen verhältnismäßig klein. -The caster changes are also in the area of small suspension strokes, as they occur in normal operation relatively small. -

Die Schrägfederung des Rades, bei <Jer sich der Mittelpunkt bzw. der Radzapfen 11 des Rades auf der schrägen Gerade g bewegt, beträgt zweckmäßig — entsprechend der Anordnung der Führungslenker 15 und 16 — etwa 5 bis 10°, vorzugsweise etwa α = 7,5°. Infolge der schrägen Stellung der Führungslenker 15 und 16 werden hierbei die Bremskräfte hauptsächlich als Zugkräfte übertragen.The diagonal suspension of the wheel, at <Jer the center or the wheel journal 11 of the wheel moves on the inclined straight line g , is appropriately - according to the arrangement of the guide links 15 and 16 - about 5 to 10 °, preferably about α = 7.5 °. As a result of the inclined position of the guide arms 15 and 16, the braking forces are mainly transmitted as tensile forces.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. Der Radträger 12 ist durch die die Lenkzapfenachse ζ bestimmenden Kugelgelenke 13 und 14 mit den gabelförmigen Führungslenkern 15 und 16 verbunden, wobei die Gelenkkugel des Kugelgelenks 13 mittels eines Zapfens 13 α am unteren Führungslenker 15 und die Gelenkkugel des Kugelgelenks 14 mittels eines Zapfens14 a am Radträger 12 befestigt ist. In Fig. 3 shows an embodiment of the invention as an example. The wheel carrier 12 is connected to the fork-shaped guide links 15 and 16 by the ball joints 13 and 14 which determine the pivot axis ζ , the joint ball of the ball joint 13 by means of a pin 13 α on the lower guide arm 15 and the joint ball of the ball joint 14 by means of a pin 14 a on the wheel carrier 12 is attached.

An Lagerböcken des Rahmens 27 sind die Führungslenker 15 und 16 mittels ihrer als Lageraugen dienenden Gabelenden 19 a, 20 a, 21a, 22 a mit den Schwingungsachsen α und b gelagert. In den Lageraugen sind vorteilhaft Gummibüchsen 28 und 29 zwischengeschaltet. The guide links 15 and 16 are mounted on bearing blocks of the frame 27 by means of their fork ends 19 a, 20 a, 21 a, 22 a with the oscillation axes α and b, which serve as bearing eyes. Rubber bushings 28 and 29 are advantageously interposed in the bearing eyes.

Zur Abfederung des Rades 10 kann jede geeignete Federung, beispielsweise eine Schraubenfederung, eine pneumatische bzw. hydraulische Federung 30 od. dgl. vorgesehen sein, die sich z. B. mit ihrem oberen Ende gegen den Rahmen 27 und mit ihrem unteren Ende gegen den unteren Führungslenker 15 abstützt. Any suitable suspension, for example a helical suspension, can be used to cushion the wheel 10. a pneumatic or hydraulic suspension 30 or the like. Be provided, which z. B. with her upper one The end is supported against the frame 27 and with its lower end against the lower guide arm 15.

Claims

Patent claims:

1. Independent suspension of the front wheels of motor vehicles by means of two one above the other arranged guide arm, the oscillation axes of which, seen in a side view of the vehicle, cross by the oscillation axis of the lower arm, in side view of the wheel Passing below the wheel center, in plan view obliquely to the front and the outside Axis of oscillation of the upper link, in side view of the wheel above the center of the wheel passing, in plan view runs obliquely to the rear outwards and downwards, characterized in that that the oscillation axis

(A) of the lower guide arm (15) runs approximately horizontally in a manner known per se, so that on the one hand the guide arm in the center position of the wheel with approximately horizontally outwardly directed and in side view of the vehicle approximately with the intersection (P) of the oscillation axes (a , b) the guide arm (IS, 16) coinciding instantaneous rotational pole of the wheel carrier (12) is lower than the wheel center and at a greater distance from the wheel in the longitudinal direction of the vehicle, approximately in the area of the vehicle's center of gravity, and the connecting straight line

(q) runs between the wheel contact point (Q) and the mentioned intersection (P) below the braking center point (S _A. ).

2. Suspension according to claim 1, characterized by such an arrangement of the guide links (15, 16) that a helical suspension of 5 up to 10 ° is achieved.

3. Suspension according to claim 1 and 2, characterized by such an arrangement of the guide links (15, 16) that a positive caster (e) of the wheel is achieved even with maximum rebound of the wheel.

1 sheet of drawings