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Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige Aufhängung der lenkbaren
Räder, insbesondere Vorderräder, von Kraftfahrzeugen mittels zweier übereinander
angeordneter Führungslenker, bei der die Lenkzapfenachse des Rades, die durch die
beiden, den Radträger mit den Führungslenkern verbindenden Gelenke bestimmt wird,
in Seitenansicht des Fahrzeuges gesehen, eine zur Lotrechten nach vom unten gerichtete
Neigung (Nachlaufwinkel) aufweist.
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Durch die beiden Führungslenker bzw. die sie mit dem Radträger verbindenden
Gelenke wird gleichzeitig auch die Bewegungsbahn des Rades beim Aufwärts- oder Abwärtsfedem
bestimmt. üblicherweise werden zur Erzielung der erforderlichen Lenkstabilität die
Lenkzapfenachse bzw. die sie bestimmenden beiden Gelenke, die den Radträger mit
den Führungslenkem verbinden, derart gelegt, daß die Lenkzapfenachse mit der Lotrechten
zur Fahrbahn einen bestimmten Winkel, den sogenannten Nachlaufwinkel, bildet. In
Seitenansicht des Fahrzeuges gesehen, verläuft hierbei die Lenkzapfenachse üblicherweise
durch die Mittelachse des Rades und schneidet die Fahrbahn in einem bestimmten Abstand,
dem sogenannten Nachlauf, vor dem Radaufstandspunkt, d. h. dem Berührungspunkt
des Rades mit der Fahrbahn, was bewirkt, daß das sich in der Lenkstellung befindende
Rad wieder in seine Geradeausstellung zurückzukehren sucht. Der Nachlaufwinkel beträgt
hierbei je nach Konstruktion zwischen 0 bis 5', sollte jedoch
möglichst 2 bis 31 nicht überschreiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Geradeauslauf des Fahrzeuges zu
verbessern und die Schwierigkeiten zu beheben, die sich aus der Unterbringung der
den Radträger mit den Führungslenkern verbindenden Gelenke, insbesondere des oberen
Gelenkes, ergeben und einen möglichst großen Lenkausschlag der Räder ohne Behinderung
durch das Fahrgestell oder den Fahrzeugoberbau zu ermöglichen.
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Die Erfindung besteht demgemäß bei einer Aufhängung der eingangs genannten
Art darin, daß die Lenkzapfenachse des Rades zugleich in an sich bekannter Weise
einen Abstand von der Radmitte nach vorn (Nachlaufversatz) aufweist, jedoch derart,
daß das den Radträger bzw. Lenkzapfen mit dem oberen Führungslenker verbindende
Gelenk noch vor der die Radmittelachse enthaltenden lotrechten Fahrzeugquerebene
liegt.
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Die Anordnung derart, daß das obere Gelenk der die Lenkzapfenachse
bestimmenden Gelenke bei entsprechendem Nachlaufversatz und Nachlaufwinkel in Fahrtrichtung
vor der Radmitte liegt, ist vor allem deswegen von besonderem Vorteil, weil infolge
der Lenkkinematik der Radeinschlag für das kurveninnere Rad größer als für das kurvenäußere
Rad ist, das Rad also stärker an seinem hinteren als an seinem vorderen Ende einwärts
eingeschlagen wird. Dadurch ist es auch möglich, den oberen Führungslenker als Dreiecklenker
mit großer Lagerbasis auszubilden. Ohne Nachlaufversatz könnte bei gleicher Lenkerbreite
der hintere Arm des Dreiecklenkers an der Radfelge streifen.
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Gleichzeitig ergeben sich in an sich bei anderen Radaufhängungen bekannter
Weise die Vorteile, daß bei gegebenem günstigsten Nachlauf ein kleiner Nachlaufwinkel
bzw. bei gegebenem kleinen Nachlaufwinkel ein genügend großer Nachlauf und damit
ein zuverlässiger Geradeauslauf des Fahrzeuges erzielt wird, da beim Rücklauf des
Rades aus der ausgelenkten Stellung der vordere Teil des Fahrzeuges am mehrbelasteten
kurvenäußeren Rad weniger angehoben werden muß als bei größerem Nachlaufwinkel,
und daß die gewünschte Lenkruhe auch gegenüber Fahrbahnstößen gewährleistet ist,
da Lenkbewegungen des Rades die Höhenlage seiner Gelenke weniger beeinflußt.
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Es ist zwar bei Starrachsen bekannt, die Lenkzapfenachse vor die Radmitte
zu legen und ihr hierbei eine nach hinten unten oder nach vom unten geneigte Lage
zu geben. Bei die Räder eines Radpaares gemeinsam tragenden Starrachsen sind jedoch
sowohl die baulichen Voraussetzungen als auch die Voraussetzungen für die Lenkkinematik
wesentlich andere als bei einer unabhängigen Radaufhängung mit übereinander angeordneten,
die Räder mittels je eines Radträgers gesondert führenden Führungslenkem. Einerseits
bedarf die -übliche Starrachse keiner schwingender Lenkerglieder, die in dem Raum
nahe dem Rad unter Berücksichtigung des Lenkausschlages untergebracht werden müssen,
und andererseits tritt bei der Starrachse eine Nachlaufänderung praktisch nicht
auf, so daß auch bei ihr auf eine dieses Problem berücksichtigende Lage der Lenkzapfenachse
nicht Rücksicht genommen werden muß. Auch fehlt die Anordnung eines von der Fahrzeugfederung
belasteten und eines hiervon unbelasteten Führungslenkers.
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Darüber hinaus ist die Anordnung bei der zuletzt genannten bekannten
Starrachskonstruktion derart vorgesehen, daß sich die Lenkzapfenachse schon verhältnismäßig
kurz oberhalb des Radmittelpunktes mit der durch diesen Radmittelpunkt hindurchgehenden
lotrechten Fahrzeugquerebene schneidet.
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Demgegenüber ermöglicht die Erfindung eine Anordnung, bei der der
Raum, den das obere Gelenk bzw. der obere Lenker bei der Lenkbewegung des Rades
benötigt, ohne Störung des Lenkausschlages besonders klein gehalten werden kann.
Vorzugsweise beträgt bei einem Nachlaufversatz von ungefähr 8 bis
13 mm der Nachlaufwinkel 2 bis 30.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert.
Es zeigt F i g. 1 die Seitenansicht eines gelenkten Vorderrades im Schnitt
nach Linie 1-1 der F i g. 2, F i g. 2 die Vorderansicht des
Rades, teilweise im Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1, und F i
g. 3 eine schematische Draufsicht auf das Rad. Das Rad 10, das z.
B. als nichtangetriebenes Rad auf einem Radträger 11 in üblicher Weise gelagert
ist, ist am Fahrzeugoberhau mittels zweier übereinander angeordneter Führungsquerlenker
12 und 13 aufgehängt, wobei z. B. der untere Querlenker 12 durch die Fahrzeugfederung
belastet wird, während der obere Querlenker 13 hiervon ganz oder teilweise
entlastet ist. Die Lenkzapfenachse x-x wird in dem Ausführungsbeispiel durch zwei
Kugelgelenke 14 und 15
bestimmt, welche den Radträger 11 mit den beiden
Führungslenkem 12 und 13 verbinden.
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Während bei der bei Kraftfahrzeugen sonst üb-
lichen Lenkkinematik
die Lenkzapfenachse x,-x, durch die Mittelachse m verläuft, und zwar unter einem
Neigungswinkel% zur Fahrbahn, ist die Lenkzapfenachse x-x im Falle der Erfindung
so gelegt, daß sie von der Mittelachse m einen verhältnismäßig großen Abstand nach
vom, einen sogenannten Nachlaufversatz e, hat. Sie kann daher auch mit der lotrechten,
durch die Mittelachse m des Rades gehenden Fahrzeugquerebene einen kleineren Nachlaufwinkel
oc einschließen.
Die Lenkzapfenachse x-x verläuft hierbei
- entsprechend der Fahrtrichtung f - vor der Radmittelachse m und
schneidet die Fahrbahnebene in einem Punkte X im Abstand n, dem sogenannten Nachlauf
des Rades, vor dem Radaufstandspunkt A,
wobei ein gleicher Schnittpunkt X
für die Lenkzapfenachsen x,-x, und x-x angenornm en ist.
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Wie des weiteren aus F i g. 2 hervorgeht, bildet die Lenkzapfenachse
x-x außerdem in üblicher Weise einen Sturzwinkel ß mit einer durch den Schnittpunkt
X von Lenkzapfenachse und Fahrbahn gehenden lotrechten Längsebene, wobei der Punkt
X einen Abstand a von dem Radaufstandspunkt A hat und mit Bezug auf diesen
nach der Fahrzeuglängsmittelebene versetzt ist.
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Wird beispielsweise in einer Linkskurve L des Fahrzeuges das rechte
Vorderrad 10 in die in F i g. 3
angedeutete Lage lW verschwenkt, so
würde im allgemeinen der Radaufstandspunkt A eine Bewegung nach vom in Pfeilrichtung
y, senkrecht zur Lenkzapfenachse x:,-x. ausführen, was einer Senkbewegung
des Fahrzeugvorderteiles entspricht. Beim Rücklauf in die Geradeausstellung muß
der Fahrzeugvorderteil wieder entsprechend gehoben werden, was eine Erschwerung
des Rücklaufes bedeutet. Durch den kleingehaltenen Nachlaufwinkel a wird auch der
Arbeitsaufwand für das Senken und Heben des Fahrzeugvorderteils entsprechend verringert,
indem sich der Radaufstandspunkt beim Lenken des Rades statt in Richtung
y, in Richtung y bewegt. Entsprechendes ergibt sich für das linke
Vorderrad in einer Rechtskurve R des Fahrzeuges. Da in beiden erwähnten Fällen das
Rad als kurvenäußeres Rad besonders hoch belastet ist, ist die Verringerung des
dem Rücklauf entgegenwirkenden Widerstandes von besonderer Bedeutung.
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Andererseits kann durch Beibehaltung eines Nachlaufwinkels der Abstand
des durch die Fahrzeugfederung belasteten Traggelenkes 14 von der Lenkzapfenachse
kleiner als der Nachlauf n und damit das im Tra--elenk 14 aufzunehmende Lastmoment
in trag#-baren Grenzen gehalten werden. Auch kann die Ang ordnung ohne weitei#s
derart getroffen werden, daß bei größtem Ausfederungshub, also Abwärtshub des Rades,
der sich hierbei verändernde Nachlauf noch immer positiv bleibt, der Schnittpunkt
der Lenkzapfenachse mit der Fahrbahn also auch in dieser extremen Radstellung noch
vor dem Radaufstandspunkt A liegt und dadurch ein auf Geradeausfahrt des
Rades hinwirkendes Rückstellinoment gewährleistet. In der Praxis hat sich als besonders
vorteilhaft ein Nachlaufwinkel von 2 bis 3' sowie ein Nachlaufversatz von
ungefähr 8 bis 13 mm ergeben.
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Wie F i g. 3 des weiteren zeigt, ist - entsprechend
der üblichen Lenkkinematik - der maximale Lenkwinkel fl., des Rades auf Kurveninnenseite
größer als der maximale Lenkwinkel ß, auf Kurvenaußenseite. Durch den erfindungsgemäßen
Nachlaufversatz wird nun erreicht, daß das obere Gelenk 15 vor statt hinter
die lotrechte Quermittelebene des Rades zu liegen kommt. Durchfährt das Fahrzeug
z. B. eine scharfe Rechtskurve R, so führt das Rad 10 bei maximalem Lenkausschla-
als kurveninneres Rad eine Schwenkung um den Winkel ß., in die Stellung
10" aus, während bei einer üblichen Lenkanordnung mit durch die Radmittelachse
m hindurchverlaufender Lenkzapfenachse x,-x, sich bei gleichem Lenkausschlag etwa
eine Lage 10"* des Rades ergeben würde, was häufig, insbesondere auch wegen der
beengten Raumverhältnisse, zu konstruktiven Schwierigkeiten führt.