DE1430858C

DE1430858C - Independent suspension of the steerable wheels, especially the front wheels, of motor vehicles

Info

Publication number: DE1430858C
Authority: DE
Inventors: AIf John Dipl.-Ing. 7051 Bittenfeld Müller
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Publication date: 1972-05-04

Description

1 430 6581 430 658

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige ten Stellung der vordere Teil des Fahrzeuges amThe invention relates to an independent th position on the front part of the vehicle

Aufhängung der lenkbaren Räder, insbesondere Vor- mehrbelasteten kurvenäußeren Rad weniger angeho-Suspension of the steerable wheels, especially those on the outside of the curve with less load

derräder, von Kraftfahrzeugen mittels zweier überein- ben werden muß als bei größerem Nachlaufwinkel,the wheels of motor vehicles must be matched by means of two than with a larger caster angle,

ander angeordneter Führungslenker, bei der die Lenk- und daß die gewünschte Lenkruhe auch gegenüberother arranged guide arm, in which the steering and that the desired steering smoothness also opposite

zapfenachse des Rades, die durch die beiden, den 5 Fahrbahnstößen gewährleistet ist, da Lenkbewegun-pivot axis of the wheel, which is guaranteed by the two, the 5 lane joints, since steering movement

Radträger mit den Führungslenkern verbindenden gen des Rades die Höhenlage seiner Gelenke wenigerWheel carrier with the guide links connecting gene of the wheel, the height of its joints less

Gelenke bestimmt wird, in Seitenansicht des Fahr- beeinflußt.Joints determined is influenced in side view of the driving.

zeuges gesehen, eine zur Lotrechten nach vorn unten Es ist zwar bei Starrachsen bekannt, die Lenkzapgerichtete Neigung (Nachlaufwinkel) aufweist. fenachse vor die Radmitte zu legen und ihr hierbei Durch die beiden Führungslenker bzw. die sie mit io eine nach hinten unten oder nach vorn unten geneigte dem Radträger verbindenden Gelenke wird gleich- Lage zu geben. Bei die Räder eines Radpaares gezeitig auch die Bewegungsbahn des Rades beim Auf- meinsam tragenden Starrachsen sind jedoch sowohl wärts- oder Abwärtsfedern bestimmt. Üblicherweise die baulichen Voraussetzungen als auch die Vorauswerden zur Erzielung der erforderlichen Lenkstabili- Setzungen für die Lenkkinematik wesentlich andere tat die Lenkzapfenachse bzw. die sie bestimmenden 15 als bei einer unabhängigen Radaufhängung mit überbeiden Gelenke, die den Radträger mit den Füh- einander angeordneten, die Räder mittels je eines rungslenkern verbinden, derart gelegt, daß die Lenk- Radträgers gesondert führenden Führungslenkern, zapfenachse mit der Lotrechten zur Fahrbahn einen Einerseits bedarf die übliche Starrachse keiner schwinbestimmten Winkel, den sogenannten Nachlaufwin- gender Lenkerglieder, die in dem Raum nahe dem kel, bildet. In Seitenansicht des Fahrzeuges gesehen, ao Rad unter Berücksichtigung des Lenkausschlages verläuft hierbei die Lenkzapfenachse üblicherweise untergebracht werden müssen, und andererseits tritt durch die Mittelachse des Rades und schneidet die bei der Starrachse eine Nachlaufänderung praktisch Fahrbahn in einem bestimmten Abstand, dem so- nicht auf, so daß auch bei ihr auf eine dieses Problem genannten Nachlauf, vor dem Radaufstandspunkt, berücksichtigende Lage der Lenkzapfenachse nicht d. h. dem Berührungspunkt des Rades mit der Fahr- 25 Rücksicht genommen werden muß. Auch fehlt die bahn, was bewirkt, daß das sich in der Lenkstellung Anordnung eines von der Fahrzeugfederung belastebefindende Rad wieder in seine Geradeausstellung ten und eines hiervon unbelasteten Führungslenkers, zurückzukehren sucht. Der Nachlaufwinkel beträgt Darüber hinaus ist die Anordnung bei der zuletzt hierbei je nach Konstruktion zwischen 0 bis 5°, sollte genannten bekannten Starrachskonstruktion derart jedoch möglichst 2 bis 3° nicht überschreiten. 30 vorgesehen, daß sich die Lenkzapfenachse schon verAufgabe der Erfindung ist es, den Geradeauslauf hältnismäßig kurz oberhalb des Radmittelpunktes mit des Fahrzeuges zu verbessern und die Schwierigkeiten der durch diesen Radmittelpunkt hindurchgehenden zu beheben, die sich aus der Unterbringung der den lotrechten Fahrzeugquerebene schneidet.
Radträger mit den Führungslenkern verbindenden Demgegenüber ermöglicht die Erfindung eine AnGelenke, insbesondere des oberen Gelenkes, ergeben 35 Ordnung, bei der der Raum, den das obere Gelenk und einen möglichst großen Lenkausschlag der Räder bzw. der obere Lenker bei der Lenkbewegung des ohne Behinderung durch das Fahrgestell oder den Rades benötigt, ohne Störung des Lenkausschlages Fahrzeugoberbau zu ermöglichen. besonders klein gehalten werden kann. Vorzugsweise Die Erfindung besteht demgemäß bei einer Auf- . beträgt bei einem Nachlaufversatz von ungefähr 8 bis hängung der eingangs genannten Art. darin, daß die 40 13 mm der Nachlauf winkel 2 bis 3°.
Lenkzapfenachse des Rades zugleich in an sich be- Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungskannter Weise einen Abstand von der Radmitte nach beispieles erläutert. Es zeigtseen, one to the perpendicular to the front and bottom. It is known in rigid axles that has a tilting angle directed towards the steering pin (caster angle). to put the window axle in front of the wheel center and give it the same position by the two guide links or the joint that is inclined to the rear, down or down to the front, connecting the wheel carrier. In the case of the wheels of a pair of wheels, the movement path of the wheel in the case of rigid axles bearing together are determined, however, both downward and downward springs. Usually the structural prerequisites as well as the preconditions for achieving the necessary steering stabilization for the steering kinematics did the steering pin axis or the 15 that determine it, than in the case of an independent wheel suspension with over two joints, which arranged the wheel carrier with the guides, the wheels Connect by means of a stanchion link, placed in such a way that the steering wheel carrier has separate guide links, the pivot axis is perpendicular to the roadway . Seen in a side view of the vehicle, ao wheel, taking into account the steering angle, the steering pin axis usually has to be accommodated, and on the other hand occurs through the center axis of the wheel and cuts the caster change practically with the rigid axle at a certain distance, which does not occur, so that with her, too, a position of the steering pivot axis which takes into account this problem, in front of the wheel contact point, does not have to be taken into account, ie the point of contact between the wheel and the driving force. The path is also absent, which means that in the steering position arrangement of one of the vehicle suspension's loaded wheel back into its straight-ahead position and an unloaded guide arm tries to return. In addition, the caster angle is between 0 and 5 ° depending on the design, but should not exceed 2 to 3 ° if possible. 30 provided that the steering pin axis is already verAufgabe of the invention to improve the straight-line relatively shortly above the wheel center with the vehicle and to resolve the difficulties of passing through this wheel center, which intersects the vertical vehicle transverse plane.
In contrast, the invention enables articulations, especially the upper joint, to provide 35 order in which the space that the upper joint and the largest possible steering deflection of the wheels or the upper handlebars during the steering movement of the without hindrance by the Chassis or the wheel needed to enable the superstructure of the vehicle without disturbing the steering angle. can be kept particularly small. Preferably, the invention accordingly consists in an up. is with a caster offset of about 8 to hanging of the type mentioned in that the 40 13 mm of the caster angle 2 to 3 °.
Steering pin axis of the wheel at the same time in per se. It shows

vorn (Nachlaufversatz) aufweist, jedoch derart, daß F i g. 1 die Seitenansicht eines gelenkten Vorderdas den Radträger bzw. Lenkzapfen mit dem oberen rades im Schnitt nach Linie 1-1 der F i g. 2,
Führungslenker verbindende Gelenk noch vor der 45 F i g. 2 die Vorderansicht des Rades, teilweise im die Radmittelachse enthaltenden lotrechten Fahrzeug- Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1, und
querebene liegt. Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das Rad. Die Anordnung derart, daß das obere¹ Gelenk der Das Rad 10, das z. B. als nichtangetriebenes Rad die Lenkzapfenachse bestimmenden Gelenke bei ent- auf einem Radträger 11 in üblicherweise gelagert ist, sprechendem Nachlaufversatz und Nachlaufwinkel in 50 ist am Fahrzeugoberbau mittels zweier übereinander Fahrtrichtung vor der Radmitte liegt, ist vor allem angeordneter Führungsquerlenker 12 und 13 aufdeswegen von besonderem Vorteil, weil infolge der gehängt, wobei z. B. der untere Querlenker 12 durch Lenkkinematik der Radeinschlag für das kurven- die Fahrzeugfederung belastet wird, während der innere Rad größer als für das kurvenäußere Rad ist, obere Querlenker 13 hiervon ganz oder teilweise entdas Rad also stärker an seinem hinteren als an sei- 55 lastet ist. Die Lenkzapfenachse x-x wird in dem Ausnem vorderen Ende einwärts eingeschlagen wird. Da- führungsbeispiel durch zwei Kugelgelenke 14 und 15 durch ist es auch möglich, den oberen Führungsien- bestimmt, welche den Radträger 11 mit den beiden ker als Dreiecklenker mit großer Lagerbasis auszubil- Führungslenkern 12 und 13 verbinden,
den. Ohne Nachlaufversatz könnte bei gleicher Leu- Während bei der bei Kraftfahrzeugen sonst übkerbreite der hintere Arm des Dreiecklenkers an der 60 liehen Lenkkinematik die Lenkzapfenachse X₁-X₁ Radfelge streifen. durch die Mittelachse in verläuft, und zwar unter Gleichzeitig ergeben sich in an sich bei anderen einem Neigungswinkel ^₁ zur Fahrbahn, ist die Lenk-Radatifhüiigungen bekannter Weise die Vorteile, daß zapfenachse x-x im Falle der Erfindung so gelegt, daß bei gegebenem günstigsten Nachlauf ein kleiner Nach- sie von der Mittelachse m einen verhältnismäßig grolaufwinkel bzw. bei gegebenem kleinen Nachlauf- 65 ßen Abstand nach vorn, einen sogenannten Nachlaufwinkel ein genügend großer Nachlauf und damit ein versatz e, hat. Sie kann daher auch mit der lotrechten, zuverlässiger (icradeauslaiif des Fahrzeuges erzielt durch die Mittelachse m des Rades gehenden Fahrwird, da beim Rücklauf des Rades aus der ausgelenk- , /eugciuerebene einen kleineren Nachlaufwinkel r\ ein-front (caster offset), but such that F i g. 1 the side view of a steered front that the wheel carrier or steering pin with the upper wheel in the section along line 1-1 of F i g. 2,
Link connecting link even before 45 F i g. 2 the front view of the wheel, partly in the vertical vehicle section containing the wheel center axis along line 2-2 of FIG. 1, and
transverse plane lies. Fig. 3 is a schematic plan view of the wheel. The arrangement such that the upper ¹ joint of the wheel 10, the z. B. as a non-driven wheel, the steering pin axis determining the joint is usually mounted on a wheel carrier 11, speaking caster offset and caster angle in 50 is located on the vehicle superstructure by means of two superimposed driving directions in front of the wheel center, above all arranged guide wishbones 12 and 13 is therefore of particular Advantage because as a result of being hung, with z. B. the lower wishbone 12 is loaded by steering kinematics of the wheel angle for the curve- the vehicle suspension, while the inner wheel is larger than for the outer wheel, upper wishbone 13 of this wholly or partially entdas wheel more on its rear than on its 55 is burdened. The steering pin axis xx is turned inwards in the recess at the front end. As an example, with two ball joints 14 and 15, it is also possible to use the upper guide rails, which connect the wheel carrier 11 with the two arms as triangular links with a large bearing base - guide links 12 and 13,
the. Without trailing offset, the rear arm of the wishbone could touch the steering pin axis X ₁ -X ₁ wheel rim on the 60 borrowed steering kinematics with the same weight. runs through the central axis in , while at the same time results in an angle of inclination ^ ₁ to the roadway in others, the steering Radatifhüiigungen is known the advantages that pin axis xx in the case of the invention so placed that given the most favorable caster small after- it has a relatively large trailing angle from the central axis m or, given a small trailing 65 ßen distance to the front, a so-called trailing angle, a sufficiently large trailing and thus an offset e . It can therefore also be achieved with the vertical, more reliable (icradeauslaiif of the vehicle going through the central axis m of the wheel)

schließen. Die Lenkzapfenachse x-x verläuft hierbei — entsprechend der Fahrtrichtung / — vor der Radmittelachse m und schneidet die Fahrbahnebene in einem Punkte X im Abstand n, dem sogenannten Nachlauf des Rades, vor dem Radaufstandspunkt Λ, wobei ein gleicher Schnittpunkt X für die Lenkzapfenachsen X₁-X₁ und x-x angenommen ist.shut down. The steering pin axis xx runs here - according to the direction of travel / - in front of the wheel center axis m and intersects the roadway plane at a point X at a distance n, the so-called caster of the wheel, in front of the wheel contact point Λ, with an identical intersection point X for the steering pin axes X ₁ -X ₁ and xx is assumed.

Wie des weiteren aus F i g. 2 hervorgeht, bildet die Lenkzapfenachse x-x außerdem in üblicher Weise einen Sturzwinkel β mit einer durch den- Schnittpunkt X von Lenkzapfenachse und Fahrbahn gehenden lotrechten Längsebene, wobei der Punkt X einen Abstand α von dem Radauf Standspunkt A hat und mit Bezug auf diesen nach der Fahrzeuglängsmittelebene versetzt ist. As also from FIG. 2, the steering pin axis xx also forms, in the usual way, a camber angle β with a vertical longitudinal plane passing through the intersection X of the steering pin axis and the roadway, the point X being at a distance α from the wheel at position A and, with reference to this, after the vehicle's longitudinal median plane is offset.

Wird beispielsweise in einer Linkskurve L des Fahrzeuges das rechte Vorderrad 10 in die in Fig. 3 angedeutete Lage 10' verschwenkt, so würde im allgemeinen der Radaufstandspunkt A eine Bewegung nach vorn in Pfeilrichtung V₁ senkrecht zur Lenkzapfenachse X₁-X₁ 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 λ wird auch der Arbeitsaufwand für das Senken und Heben des Fahrzeugvorderteils entsprechend verringert, indem sich der Radaufstandspunkt' beim Lenken des Rades statt in Richtung y₁ 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.For example, if in a left turn L of the vehicle, the front right wheel pivots 10 in the direction indicated in Fig. 3 layer 10 ', so in general, the wheel contact point A, a forward movement in the direction of arrow V would perform ₁ perpendicular to the steering pivot axis X ₁ -X _1, which corresponds to a lowering movement of the front part of the vehicle. When returning to the straight-ahead position, the front part of the vehicle must be raised again accordingly, which makes the return more difficult. By keeping the caster angle λ small, the work involved in lowering and lifting the front part of the vehicle is correspondingly reduced in that the wheel contact point moves in direction y instead of in direction y _{1 when the wheel is being steered.} The same applies to the left front wheel in a right turn R of the vehicle. Since in both cases mentioned the wheel as the wheel on the outside of the curve is particularly heavily loaded, the reduction of the resistance counteracting the return movement is of particular importance.

Andererseits kann durch Beibehaltung eines Nachlaufwinkels der Abstand des durch die Fahrzeugfederung belasteten Traggelenkes 14 von der Lenkzapfenachse kleiner als der Nachlauf η und damit das im Traggelenk 14 aufzunehmende Lastmoment in tragbaren Grenzen gehalten werden. Auch kann die Anordnung ohne weiteres 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 Rückstellmoment 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.On the other hand, by maintaining a caster angle, the distance between the supporting joint 14 loaded by the vehicle suspension and the steering pin axis can be kept smaller than the caster η and thus the load torque to be absorbed in the supporting joint 14 within acceptable limits. The arrangement can such be taken without further ado that is the biggest rebound stroke, so the downward stroke of the wheel of this changing caster remains are still positive, the intersection of the steering pin axis with the road so even in this extreme wheel position before the wheel contact point A and this ensures a restoring torque that acts on the wheel to drive straight ahead. In practice, a caster angle of 2 to 3 ° and a caster offset of approximately 8 to 13 mm have been found to be particularly advantageous.

Wie Fig. 3 des weiteren zeigt, ist — entsprechend der üblichen Lenkkinematik _:— der maximale Lenkwinkel /J₂ des Rades auf Kurveninnenseite größer als der maximale Lenkwinkel /J₁ 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 Lenkausschlag als kurveninneres Rad eine Schwenkung um den Winkel /i, in die Stellung 10" aus, während bei einer üblichen Lenkanordnung mit durch die Radmittelachse m hindurchverlaufender Lenkzapfenachse X₁-X₁ sich bei gleichem Lenkausschlag etwa eine Lage 10'" des Rades ergeben würde, was häufig, insbesondere auch wegen der beengten Raumverhältnisse, zu konstruktiven Schwierigkeiten führt.As FIG. 3 also shows, according to the usual steering kinematics _: the maximum steering angle / J _{2 of} the wheel on the inside of the curve is greater than the maximum steering angle / J ₁ on the outside of the curve. The caster offset according to the invention now ensures that the upper joint 15 comes to lie in front of instead of behind the vertical transverse center plane of the wheel. If the vehicle drives through z. B. a sharp right turn R, the wheel 10 executes at maximum steering deflection as the inside wheel pivoting by the angle / i, into the position 10 ", while in a conventional steering arrangement with steering pin axis X ₁ -X ₁ running through the wheel center axis m with the same steering deflection, a position 10 '"of the wheel would result, which often leads to constructional difficulties, in particular because of the cramped space conditions.

Claims

Patent claims:

1. Independent suspension of the. Steerable wheels, especially front wheels, of motor vehicles by means of two guide arms arranged one above the other, in which the steering pin axis of the wheel, which is determined by the two joints connecting the wheel carrier with the guide arms, seen in a side view of the vehicle, has an inclination directed downwards to the vertical (Caster angle), characterized in that the steering pin axis (xx) at the same time has a distance (e) from the wheel center (m) to the front (caster offset) in a manner known per se, but such that the wheel carrier (11) or The joint (15) connecting the steering pin to the upper guide arm (13) lies in front of the vertical vehicle transverse plane containing the wheel center axis (m).

2. Suspension according to claim 1, characterized in that at a caster angle (\) of 2 to 3 ° the caster offset (e) is approximately 8 to 13 mm.

3. Suspension according to claim 1 or 2, characterized in that the steering pin axis (xx) is also inclined in a manner known per se in a vertical vehicle transverse plane outwards downwards (camber angle) and intersects the roadway on the inside of the wheel support point lying in the wheel center plane.

1 sheet of drawings