DE1813277B2 - Einzelradaufhaengung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

cos ι

erfüllt ist, wobei

a der Winkel ist, um den die Schwenkachse (AB) gegen die Horizontale geneigt ist,

(t der Winkel zwischen_der Vertikalprojektion der Schwenkachse (AB) und der Längsachse (C) des Fahrzeugs ist, und
_C ein für das Fahrzeug vorbestimmter Quotient

t\^r' ist aus der auf die Winkeleinheit des Sturzwinkels (γ) bezogenen Sturzänderungskraft (C), die bei einer Vertikalverschwenkung, und der auf die Winkeleinheit des Spurwinkels (τ) bezogenen Gegenkraft (N'), die bei einer Horizontalverschwenkung des Rades (1) am Fahrzeugkörper erzeugt werden.

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für Kraftfahrzeuge entsprechend dem Gattungsbegriff tfes Patentanspruchs.

Eine derartige Einzelradaufhängung ist von dem !»KW-Modell BMW 1500 bekannt. Sie bewirkt eine torgfältig ausgewogene Kinematik der Raderhebungskurve, wobei die Änderung von Sturz- und Vorspur in sehr engen Grenzen gehalten wird. Diese Hinterradaufhängung bewirkt bei entsprechender Abstimmung mit den Eigenschaften der Vorderradaufhängung, daß die Rollachse des Fahrzeugs, d. h. die gedachte Linie, um die sich der Karosserieaufbau bei Üurvenfahrt neigt, auch bei unterschiedlicher Belastung nahezu unverändert horizontal verläuft, so daß das weitgehend neutrale Fahrverhalten bei kurvenfahrten stets erhalten bleibt.

Es ist von den Einzelradaufhängungen des Schwingachsentyps, wie sie beispielsweise in der DT-AS 11 48 459 beschrieben sind, bekannt, daß sich das Had um einen Sturzwinkel γ seitwärts neigt, wenn es durch Unebenheiten der Straßenoberfläche über eine Vorgegebene Normalhöhe in Richtung auf den Fahrzeugboden angehoben wird. Dadurch wird eine seitliche Druckkraft erzeugt, die ein unruhiges Fahren verursiacht und die Geradeausfahrt oder Geradeauslenkbarkeit verhindert. Dieser Effekt ist in gewissem Umfang auch bei der eingangs genannten Radaufhängung vorhanden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einzelradaufhängung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Geradeauslenkbarkeit des Fahrzeugs auf unebener Straße verbessert wird.

tu \

COS l'i

erfüllt ist, wobei \ der Winkel ist, um den die Schwenkachse gegen die Horizontale geneigt ist. /.' der Winkel ίο zwischen der Vertikalprojektion der Schwenkachse

C
und der Längsachse des Fahrzeugs ist. und ^7 ein für

das Fahrzeug vorbestimmter Quotient ist aus der auf die Winkeleinheit des Sturzwinkels bezogenen Sturzänderungskraft, die bei einer Vertikalschwenkung, und der auf die Winkebinheit des Spurwinkels bezogenen Gegenkraft, die bei einer Horizontalverschwenkung des Rgdcs am Fahrzeugkörper erzeugt werden.

Wenn die genannten Winkel » und ,.' so gewählt sind, daß die genannte Gleichung erfüllt wird, dann wird bei einer Auslenkung des Lenkers eine der Sturzänderungskraft entgegengerichtete Gegenkraft erzeugt, die durch die Spurwinkeländerung hervorgerufen wird und die Wirkungen der Stur7änderungskraft auf den Fahrzeugkörper ausgleicht.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen

Fig. 1 und 2 die schematische rückwärtige Ansicht b/w. die schematische Draufsicht zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen unabhängigen Aufhängung.

F i g. 3 die Teildraufsicht auf eine unabhängige Aufhängung,

F i g. 4 die Rückansicht der Aufhänguni! nach Fig.?.

Fig. 5A bis 5D schematische Darstellungen der geometrischen Verhältnisse der Radaufhängung.

F i g. 6 eine graphische Darstellung, die die Beziehungen zwischen der Auslenkung eines erfindungsgemäß aufgehängten Rades und Sturz- sowie Spurwinkel (Vorlaufwinkel) darstellt.

Identische Teile sind in allen Zeichnungen mit gleichen Ziffern und Symbolen gekennzeichnet.

In Fig. 1 wird angenommen, daß ein Rad 1 eine Unebenheit V der Fahrbahn b überfährt, wobei das betreffende Rad 1 relativ zum Fahrzeugkörper C angehoben wird, ohne daß dabei dessen Lage gegenüber der Fahrbahn b beeinflußt wird. Dadurch wird das Rad 1 um den Sturzwinkel γ aus der Vertikalen geschwenkt und eine Druckkraft F₁ rechtwinklig zur Fahrtrichtung erzeugt. Solch eine Störkraft behindert die Geradeauslenkbarkeit des Fahrzeugs und verursacht ein rauhes Fahrverhalten.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie in Abhängigkeit vom Stützwinkel )· ein Spurwinkel τ erzeugt wird. Wenn nämlich eine Unebenheit b' auf der Straße h überfahren wird und der Spurwinkel τ so ist. daß

ho er eine Gegenkraft F₂ von gleicher Größe, aber entgegengesetzter Richtung wie die Druckkraft F, erzeugt, so können die vorerwähnten Behinderungen des Gcradcauslcnkens und das schlechte Fahrverhalten selbst bei einem auf unebener Straße fahrenden

fts Automobil zum Verschwinden gebracht weiden.

Bei der unabhängigen Aufhängung gemäß der Erfindung wird ».las Rad 1 durch das Differentialgetriebe 3 über eine Gelenkwelle 2 angetrieben. Die Gelenk-

welle 2 weist an ihren Enden zwei Universalgelenke. z. B. Kardangelenke la, Ib auf und besitzt außerdem ein kerbverzahntes Zwischenstück, das von der Schutzhülle Ic umgeben ist. Das Differentialgetriebe 3 wird mittels einer Halterung 4 über Gumniibuchsen 5 am Fahrzeugaufbau elastisch getragen. D;is vordere Ende des Differentialgehäuses 3 ist mit einem Hilfsträger 6 verbunden, der mittels elastischer Lager 7 am Aufbau befestigt ist. An jeder Seite des Hilfsträger 5 sind Λη-schlußstücke Il befestigt, an denen die Abschnitte 8« eines Lenkei s 8 von Bolzen 10 mittels geeigneter Lager oder Gummibuchsen schwenkbar befestigt gehalten werden, wobei die Abschnitte 8 a eines Lenkers 8 eine gemeinsame Schwenkachse haben. Eine Schraubenfeder 9 ist zur Abfederung vorgesehen, Am Lenker 8 ist ein einstückiges Lagerteil an dessen freiem Ende 8b als Radträger vorgesehen.

Anhand der Fig. 5A bis 5D wird die Wirkungsweise der in F i g. 3 und 4 dargestellten Radaufhängung erläutert. F i g. 5A zeigt eine schematische Draufsieht. F i g. 5 B die Seilenansicht aus Richtung des Pfeiles M in Fig. 5A, Fig. 5C die Seitenansicht aus Richtung des Pfeiles N in F i g. 5 B und Fig. 5 D eine Ansicht der Darstellung aus Fig. 5A. Die Gerade AB stellt die Schwenkachse des Lenkers 8 dar. während die Gerade PX die durch die Radmitten verlaufenden Querebene darstellt. Die Gerade AC verläuft in Längsrichtung des Fahrzeugs. Der Winkel \ bezeichnet den Neigungswinkel der Schwenkachse AB gegen die Horizontale, und der Winkel /,' bezeichnet den Winkel, der zwischen der Längsachse AC und der Projektion der Schwenkachse AB in die horizontale Ebene gebildet wird. Wird vorausgesetzt, daß die Punkte P und B auf einer gemeinsamen horizontalen Ebene und die Punkte A und X auf einer gemeinsamen vertikalen Linie liegen, wie in Fig. 5A dargestellt, dann ist der Abstand der Punkte A und A" das Maß für den Abstand h des Punktes A von der Radmittenebene. Ferner wird in den Figuren vorausgesetzt, daß der Winkel ABP = 90 ist. Die Länge der Strecke PB wird mit R bezeichnet.

Es sei nun angenommen, daß die Gerade PX um einen kleinen Winkel θ gegen die Schwenkachse AB des Lenkers8 verschwenkt wird, wie in Fig. 5C dargestellt, so daß die Punkte P und X sich zu den Punkten P' und Λ" bewegen.

Mittels einer solchen Verschwenkung der Geraden PX wird ein Sturzwinkel y, wie in Fig. 5D dargestellt, und ein Spurwinkel τ, wie in Fig. 5A dargestellt, beim Rad 1 zustande kommen. so

In Fig. 5B kann wegen der geringen Größe des Winkels (■) die Entfernung PP' näherungsweise durch die I ängc eines Kreisbogens über der Sehne PP' wiedergegeben werden. Demnach gilt:

Andererseits besteht hinsichtlich des Sturzwinkels ;. da dieser sehr klein ist. folgende Beziehung:

sin ■■*-· =

PE Y⁷T

Die Strecke PX' kann ausgedrückt werden durch FX' = Yx = Ya = «/(cos/;). (2)

Außerdem besteht folgende Beziehung:

YE = R<->cos α. (3|

Durch Einsetzen der Gleichungen (2) und (3) in Gleichung (1) ergibt sich

R (cos

= H COS λ COS

Loic von den Punkten P' und X (in Fig. 5Λ)

auf die Strecke YX treffen die Strecke PX in den Punkten F bzw. H: der Spurwinkel τ genügt der folgenden Beziehuni::

tür

Es nut aber

= (PT+ X'H) PA.

P'F - DP' cos,

und nach F i u. 5 B

DP" = Resin

demnach ist

PT = R (·> sin λ

Nach F i u. 5 A

XH

AX'

- AX' sin,; = TX'.

Nach Fig. 5C:

XX' =

Nach

Nach F

5 B:

ü. 5Λ:

.•Iß sin

s AB

PP'

Rl·).

Der Punkt P' liegt in einer um den Winkel \ gegen die vertikale Achse PD geneigten Ebene. Wird vorausgesetzt, daß der Winkel PDP =-- 90 ist. so gilt

PD =

Da die Entfernung PD eine Höhe ist. die iilx-r der durch ilen Punkt /} gehenden horizontalen I Jxmkgemessen ist. stimmt jhjr Länge mit der einer anderen vertikaler^ Strecke PT. in Fig. 5D üborein: d.h. W PT.

Demnach siill

ISU lsi /1 - Rt y,; sin

X7/ R <-> tu .■ Mn \

R η sin v sjiv ..' ens,; (7ι

aus (

i'j (2l:

/'.-I R cos,;

5 6

Durch Einsetzen der Gleichungen (6) (7) und (S) in Es bedeutet C -- auf die Winkelcinheit des Sturz-

Gleichung (5) entsteht winkeis bezogene Sturzänderungskrafl (abhängig von

der Art des verwandten Reifens, den Belastungsbedin-

/?<-)sin i\ cos // + RHsin χ sirr/i cos /■' gungcn usw.), /V' = auf die Winkeleinheit des Spur-

^T ~ R/cos />' S winkcls bezogene Gegenkraft (abhängig von der Art

des verwandten Reifens, den Belastungsbedingungen = HsiiVix (cos²// + sin²//) usw.).

Diese Kräfte werden bei Vertikal- bzw. Horizontal- = <-'sin\. verschwenkung des Rades am Fahrzeugkörper er-

Damit: ^{l0 7CU}-¹·

Durch Einsetzen der Gleichungen (4') und (9') in

τ = fVsinx. (9) Gleichung (10) erhält man

d. h. für kleine Beträge der Fuhrzcugauslcnkung sind (C cos \ cos// - N' sin λ) <-> = 0.

die Änderungen des Sturz- und Spur-Winkels während 15 seiner Rücklenkung folgende:

;· 5: W COS Λ COS/)'. (4)

(C cos ι	ι COS //	- ΛΓ	sin
Deshalb gilt:
	tgl		C
	COS ι	ti	N'

Falls die Winkel χ und [i so gewählt sind, daß sic

Darin bedeutet der Gleichung (11) genügen, so heben sich der Druck

„ -II/ -.· r π · λ/ r · r.- ι. durch die Sturzänderung sowie die durch einen ver-

;■ = Sturzwinkel (positiv, falls e.ne Kraft in Richtung _{d s} ,_{inkd erz}| _{le Gegen}kraft unabhänaig

Fahrzeugitii te erzeugt wird), _{yon der Gr}'_{öße der Aus}_ _un ^fc _{d Rüc}£,_{enk gegensei}-_t>

r = Spurwinkcl (desgleichen), ■ _{f Demg}emäß wird die Geradeaus-Lenkbarkeit

H = Schwcnkwinkel des Lenkers um seine Schwenk- _des ^ verbessert.

achse (positiv be. Aufwartsbcwegung des Lcn- _?um ^^, _{wurde für dcn Fa}„ _{fj = ft5 da}

. P^r. ' jou 1UJ11 Winkel λ berechnet, und es ergab sich, daß der am

χ = Neigung der Schwenkachse des Lenkers gegen ^_{n { Wcrt des win}|_{e]s Λ im Bercich}

eine horizontale Ebene (positiv, wenn sein ■ ,., _bjs ^, * _{wobej sjch der} . ^^ ^

radseitiges Ende in bezug auf eine horizontale j _k , in Abhängigkeit von der Art des benutzten

Ebene durch den tiefsten Punkt des durch den Belastungsbedingungen des Fahr-

Lenker gerührten Rades hoher ist als das ge- ^^ _{dn wenjg verände}^ ^^ _Fa„ _k,_eine,

tneoeseitige tnde), Personenwagen werden die numerischen Werte für

,; = Winkel zwischen der Längsrichtung des Fahr- " _{r und N}'durch die folgenden Gleichungen gegeben

zeuges und der Projektion der Schwenkachse t- t _

des Lenkers in eine horizontale Ebene (positiv c' = F₁Iy - 5 kg/Grad,
falls das radseitige Ende der Projektion sich

von der Mittellinie der Längsrichtung des ^y ~ ^t^^{T = Λ}» kg/^rad,

Fahrzeuges weiter entfernt befindet, als das ⁴° , - bedeutet
getriebeseitige Ende).

Um die Sturzänderungskrafl durch eine Gegenkraft ^Fi = Gesamtsturzneigungsdruck,

auszugleichen, die durch einen sich verändernden F₂ = Gesamtgegenkraft.

Spurwinkel erzeugt wird, muß die folgende Gleichung 45

erfüllt sein: Durch Verwendung der oben angegebenen numerischen Werte für C und N' ergibt sich ein Neiguncs-

Cy + Ν'τ = O. (10) winkel χ = 3,5^r für die Schwenkachse des Lenkers

Hierzu 5 Blatt Zcichnunccn

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einzelradaufhängung fur Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Schräglenker, der an einem mit dem Fahrzeugkörper verbundenen Hilfsträger schwenkbar gelagert ist und an seinem freien Ende mit einem fest mit dem Lenker verbundenen Lager für den Achsschenkel versehen ist, wobei die Schwenkachse von vorn außen nach hinten innen und unten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleichung