DE1938850C3

DE1938850C3 - Unabhängige Aufhängung der gelenkten Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE1938850C3
Application number: DE19691938850
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8000 München Matschinsky
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1968-08-20
Filing date: 1969-07-31
Publication date: 1981-06-19
Also published as: JPS529889B1; GB1285047A; DE1938850B2; DE1938850A1; FR2015949A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige Aufhängung der gelenkten Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen, bei der die Räder über Spurstangen gelenkt und zusammen mit ihren Radträgern über Federungsbewegungen ermöglichende Radführungsglieder geführt sind, von denen mindestens ein Radführungsglied als trapezförmiger Querlenker ausgebildet ist, der am gefederten Fahrzeugteil (z, B, Fahrzeugaufbau) um eine im wesentlichen horizontale Achse schwenkbar gelagert ist und am Radträger in vertikalem Abstand zu den übrigen Radführungsgiiedern an zwei in horizontalem Abstand voneinander gelegenen Anlenkstellen über solche Gelenkverbindungen angreift, daß der Momentanpol der Schwenkbewegung des Rades bei Lenkeinschlägen auf einer — von Fahrzeugmitte aus gesehen — außerhalb der Anlenkstellen am Radträger verlaufenden ideellen Lenkachse liegt.

Bei einer durch die DE-AS 10 77 538 bekannten derartigen Radaufhängung sind zwei trapezförmige Querlenker vorgesehen. Die Gelenkverbindungen, die bei Lenkbewegungen das Schwenken des Rades um einen Momentanpol ermöglichen, werden durch zwei in der Draufsicht trapezförmig angeordnete Lenkschenkel

gebildet, die nach außen hin konvergieren. Diese Bauart ermöglicht es, die räumliche Lage der Schwenkachse des Rades zumindest hinsichtlich ihres Abstandes vom Fahrzeugaufbau weitgehend frei wählen zu können und somit die Vorteile eines kleinen oder gar negativen Lenkrollradius zu verwirklichen.

Nachteilig bei der bekannten Bauart ist es jedoch, daß einmal eine herkömmliche Doppelquerlenker-Radaufhängung verwendet wird, die nur der Federungsbewegung dient, wäiirend zum anderen der Lenkeinschlag m durch zwei zusätzliche, den üblichen Achsschenkelbolzen ersetzende trapezförmige Lenkschenkel ermöglicht wird. Zur Erzielung einer einwandfreien Funktion und Steifigkeit der Anordnung gemäß der DE-AS 10 77 538 müssen die trapezförmigen Lenkschenkel und die ι, Doppelquerlenker mit einer Vielzahl von ecksteifen, spielfreien Gelenken, nämlich insgesamt sechzehn pro Aufhängung, ausgerüstet sein, was einen erheblichen konstruktiven und technischen Aufwand bedingt

Durch den Raumbedarf für das Trapezgestänge in _;» Fahrzeugquerrichtung müssen ferner die der Radfederungsbewegung dienenden Doppelquerlenker wesentlich kürzer ausgeführt werden als bei herkömmlichen Radaufhängungen, was eine nachteilige Erhöhung der Reaktionskräfte bewirkt Außerdem ist bekanntlich mit r, kurzen Radführungsgliedern eine günstige Radführungs-Geometrie wesentlich schwieriger zu erzielen als mit langen Radführungsgliedern.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Bauweise ist in der großen Anzahl zusätzlicher Bauteile in und der damit verbundenen ungünstigen Erhöhung der ungefederten Masse zu sehen.

Aus der DE-PS 8 68 117 ist es bekannt, zum Vermeiden von zusätzlichen, durch die Federungsbewegung bedingten Lenkeinschlägen zwei parallele und r> gleich lange Spurstangen am Radträger angreifen zu lassen, die an ihren inneren Enden an einem doppelarmigen, am Fahrzeugaufbau gelagerten, schwenkbaren Lenkhebel angelenkt sind. Der Radträger schwenkt um einen Achsschenkelbolzen, dessen Achse stets parallel zur Drehachse des doppelarmigen Lenkhebels verläuft Der Achsschenkel ist ferner an einem Führungs-Querlenker schwenkbar angeordnet. Diese Bauart — wie die weitgehend ähnliche Bauart nach der DE-PS 8 97 810 - ist verhältnismäßig aufwendig und ermöglicht nicht die Realisierung eines ideellen Lenkzapfens, mit dem ein kleiner oder gar negativer Lenkrollradius verwirklicht werden kann, ohne daß hierzu allzu beengte Raumverhältiiisse, insbesondere in der Radschüssel, in Kauf genommen werden müssen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine Radaufhängung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der konstruktive Aufwand zur Erzielung der durch die ideelle Schwenkachse des Rades gegebenen Vorteile möglichst gering ist

Diese Aufgabe wird bei einer Radaufhängung der eingangs erwähnten Gattung dadurch gelöst, daß mindestens der eine trapezförmige Querlenker aus zwei voneinander unabhängigen Lenkern besteht, die jeweils sowohl am Radträger als auch am gefederten Fahrzeugteil unmittelbar über kardanische Bewegungen zulassende Gelenke oder Lager angelenkt sind und in der Draufsicht zur Fahrzeugmitte hin divergieren.

Ein wesentliche." Vorteil der Erfindung ist neben der Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Bauweise vielseitig und mit lediglich etwa dem gleichen Raumbedarf im Radkasten wie bei herkömmlichen Radaufhängungen verwendbar ist, so z. B. auch bei den häufig verwendeten sogenannten Federbeinachsen.

Ferner ist durch die große Länge der sowohl der Federungsbewegung als auch der Lenkbewegung dienenden beiden voneinander unabhängigen Lenker deren Winkelausschlag beim Lenken in der Draufsicht klein, wodurch die Gefahr unzulässiger, die Funktion der Radaufhängung beeinträchtigender Grenzlagen der Radführungsglieder vermieden wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß lediglich Kugelgelenke oder kardanische Winkel zulassende elastische Lager erforderlich sind, die wesentlich billiger und funktionssicherer sind als die bei der Anordnung gemäß der DE-AS 10 77 538 in einer Vielzahl erforderlichen ecksteifen Drehgelenke.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteranspriichen enthalten.

In den Pig. 1 bis 13 ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele dargpv *illt

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine unabhängige Aufhängung eines mittels einer Zahnstangenlenkung 1 gelenkten Rades 2, das über im oberen und unteren Bereich eines Radträgers 3 angreifende Radführungsglieder unabhängig am — in der Zeichnung nicht dargestellten — Fahrzeugaufbau befestigt ist Jedes der beiden Radführungsglieder setzt sich aus jeweils zwei voneinander unabhängigen, in einer Ebene liegenden Lenkern 4 und 5 zusammen, die jeweils- an getrennten Stellen des Radträgers 3 über Kugelgelenke 6 und über kardanische Bewegungen aufnehmende Lager 7 gelenkig an voneinander getrennten Stellen des Fahrzeugaufbaues befestigt sind. Der Schnittpunkt der Achsen 4' der Lenker 4 bzw. der Achsen 5' der Lenker 5 stellt somit jeweils das ideelle obere Führungsgelenk 8 bzw. das ideelle untere Führungsgelenk 9 dar. Die Verbindungslinie dieser beiden Führungsgelenke 8 und 9 wiederum bildet die Schwenkachse 10 bzw. den ideellen Lenkzapfen des Rades 2.

In den Fig.3 bis 5 sind Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 dargestellt Erfindungsgemäß sind dabei die Schwenkachsen 10 der Räder in bezug auf den Fahrzeugaufbau entweder nach innen geneigt, so daß sie sich oberhalb der Fahrbahnebene schneiden (Fig. 3). oder sie sind nach außen geneigt, so daß sie sich unterhalb der Fahrbahnebene schneiden. Dadurch ergibt sich in F i g. 3 eine positive Spreizung bzw. der positive Spreizungswinkel 0 in den F i g. 4 und 5 eine negative Spreizung bzw. ein negativer Spreizungswinkel 0.

In F i g. 6 ist eine Radaufhängung dargestellt, bei der an dem Radträger 3' wiederum im unteren und oberen Bereich je ein Radführungsglied angreift. Das obere Radführungsglied ist dabei als ein Dreieckslenker 1! ausgebildet, der übar ein Kugelgelenk 12 mit dem Radträger 3' verbunden ist Das untere Radführungsglied setzt sich aus zwei voneinander getrennten, in einer Ebene angeordneten Lenkern 50 zusammen, die jeweils an getrennt jn Stellen mit dem Radträger 3' über Kugelgelenke 6' verbunden sind. Die Befestigung des Dreieckslenkers 11 bzw. der Lenker 50 am Fahrzeugaufbau erfolgt über kardanische Bewegutgen aufnehmende Lager 7. Die Schwenkachse 10' (ideeller Lenkzapfen) des Rades verläuft dabei durch den Schnittpunkt der Acfisen 50' der Lenker 50 (ideelles unteres Führungsgelenk 9') und dem Kugelgelenk 12 des Dreieckslenkers 11 (oberes Führungsgelenk).

In I ig. 7 ist eine Radaufhängung dargestellt, bei der an dem Radträger 3" wiederum im unteren und oberen Hereich je ein Radführungsglied angreift. Das untere Radführungsglied ist dabei als ein Dreieckslenker 11" ausgebildet, der über ein Kugelgelenk 13 mit dem Radträger 3" verbunden ist. Das obere Radführungsglied setzt sich aus zwei voneinander getrennten, in einer Ebene angeordneten Lenkern 40 zusammen, die jeweils an getrennten Stellen mit dem Radträger 3" über Kugelgelenke 6" verbunden sind. Die Befestigung des Dreieckslenkers 11" bzw. der Lenker 40 am fahrzeugaufbau erfolgt über kardanische Bewegungen aufnehmende Lager 7. Die Schwenkachse 10" (ideeller l.enk/apfen) des Rades verläuft dabei durch den Schnittpunkt der Achsen 40' der Lenker 40 (ideelles oberes Rihrungsgelenk 8") und dem Kugelgelenk 13 des Dreieckslenkers II".

In den Fig. 8 und 9 ist eine Radaufhängung dargestellt, bei der das Rad über vier voneinander unabhängige, jedoch windschief zueinander angeordnete Lenker 14, deren Anlenkpunkte 15 am Radträger 3'" und am Fahrzeugaufbau (Anlenkpunkte 16) willkürlich verteilt sind. Bei dieser Anordnung der Lenker 14 kann die räumliche Lage der Schwenkachse bzw. der ideelle l.enk/apfen nicht mehr zeichnerisch erfaßt werden Dies ist nur mehr auf rechnerischem Wege möglich. Es kann dabei jedoch ebenfalls jede erforderliche räumliche Lage der Schwenkachse verwirklicht werden. Mit dieser unsymmetrischen räumlichen Anordnung der Lenker 14 kann außerdem dem sogenannten Bremsnicken entgegengewirkt werden. Ein Federungs- und Dämpfungselemcnt 17 ist einerseits mit dem Radträger 3'" und andererseits mit dem Fahrzeugaufbau gelenkig verbunden. Zweckmäßigerweise ist der karosserieseitige Anlcnkpunkt 18 des Federungselementes 17 auf der Verlängerung des ideellen Lenkzapfens bzw. der ideellen Schwenkachse, deren zeichnerische Darstellung nicht möglich ist. angeordnet.

Ebenso wie in den F i g. 8 und 9 können auch in den Ausführungsbeispielen gemäß den F i g. 6 und 7 die Lenker 50 bzw. 40 windschief zueinander angeordnet sein. Auch in diesem Falle ist die zeichnerische Ermittlung der ideellen Schwenkachse nicht möglich. Eine weitere — in den Zeichnungen nicht dargestellte — Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die Lenker in verschiedenen Ebenen, jedoch parallel zueinander verlaufend anzuordnen.

Wie aus den Fig. 1 bis 9 ersichtlich, kann durch die erfindungsgemäße Aufteilung mindestens eines der Radfiihrungsglieder in einzelne Lenker jede beliebige räumliche Lage der ideellen Schwenkachse 10 bzw. des Drehzapfens des Rades verwirklicht werden. Dadurch können die für das Fahrverhalten, den Fahrkomfort, den l.cnkeigcnschaften usw. der Radaufhängung ausschlaggebenden Achsdaten, wie l.cnkrollradiiis 19, .Störkrafthebelarm 20, Spreizung ο Nachlauf ohne gegenseitige nachteilige Beeinflussung, den jeweiligen Erfordernissen entsprechend, optimal ausgelegt werden.

In den Fig. 10 bis 12 ist eine Radaufhängung dargestellt, bei der eines der Radführungsglieder aus einem zur Geradführung des Rades dienenden Federbein 21 besteht, während ein weiteres Radführungsglied aus zwei voneinander unabhängigen, in einer Ebene angeordneten Lenkern 22 besteht, die im unteren Bereich des Radträgers 23 über Kugelgelenke 24 an dem Riidträger 23 angelenkt sind. Die Schwenkachse 25 (ideeller l.onkzapfen) des Rades verläuft dabei durch den Schnittpunkt der Achsen 22' (ideelles unteres I ührungsgclenk 26) und dem Lager 27 (oberes Führungsgclenk) des i-ederbeines 2t am Fahrzeugaufbau.

Fig. 13 zeigt eine Anordnung gemäß den Fig. 10 bis 12. wobei jedoch die Lenker 220 in verschiedenen Ebenen und gegebenenfalls windschief zueinander verlaufen, so daß die ideelle Schwenkachse zeichnerisch nicht dargestellt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Unabhängige Aufhängung der gelenkten Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personen- ■; kraftwagen, bei der die Räder über Spurstangen gelenkt und zusammen mit ihren Radträgern über Federungsbewegungen ermöglichende Radführungsglieder geführt sind, von denen mindestens ein Radführungsglied als trapezförmiger Querlenker n> ausgebildet ist, der am gefederten Fahrzeugteil (z. B. Fahrzeugaufbau) um eine im wesentlichen horizontale Achse schwenkbar gelagert ist und am Radträger in vertikalem Abstand zu den übrigen Radführungsgliedern an zwei in horizontalem π Abstand voneinander gelegenen Anlenkstellen über solche Gelenkverbindungen angreift, daß der Momentanpol der Schwenkbewegung des Rades bei Lenkeinschlägen auf einer — von Fahrzeugmitte aus gesehen — außerhalb der Anlenkstellen am Radträger verlaufenden ideellen Lenkachse liegt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der eine trapezförmige Querlenker aus zwei voneinander unabhängigen Lenkern (4,5,14,22,40, 50 oder 220) besteht, die jeweils sowohl am 2> Radträger (3, 3', 3", 3'", 23 oder 23') als auch am gefederten Fahrzeugteil unmittelbar über kardanische Bewegungen zulassende Gelenke (Kugelgelenke 6,6', 6" oder 24,24') oder Lager (7) angelenkt sind und in der Draufsicht zur Fahrzeugmitte hin divergieren.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in vmikaiem Abstand am Radträger (3, 3'") angreifende Radführungsglieder aus jeweils zwei voneinander unabhängigen, in einer r> Ebene liegenden Lenkern (4 und 5) bestehen.

3. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Radträger (3'") vier voneinander unabhängige, windschief zueinander angeordnete Lenker (14) angreifen.

4. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere, am Radträger (3') angreifende Radführungsglied als ein Dreieckslenker (11) ausgebildet ist und über ein Kugelgelenk (12) mit dem Radträger verbunden ist, während das untere Radführungsglied aus zwei voneinander getrennten, ebenfalls über Kugelgelenke (6') am Radträger angreifenden Lenkern (50) besteht, wobei die Schwenkachse (ideeller Lenkzapfen 10') des Rades durch den Schnittpunkt (9') der Achsen (50') so der Lenker (ideelles unteres Führungselement) und dem Kugelgelenk (12 oberes Führungselement) am Radträger des Querlenkers verläuft

5. Radaufhängung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das untere, am Radträger (3") angreifende Radföhrungsglied als ein Dreiecksien· ker (H") ausgebildet ist und über ein Kugelgelenk (13) mit dem Radträger verbunden ist, während das obere Radführungsglied aus zwei voneinander getrennten, ebenfalls Ober Kugelgelenke (6') am Radträger angreifenden Lenkern (40) besteht, wobei die Schwenkachse (ideeller Lenkzapfen 10") des Rades durch den Schnittpunkt (8") der Achsen (40') der Lenker (ideelles oberes Führungsgelenk) und dem Kugelgelenk (13 unteres Führungsgelenk) am Radträger des Querlenkers verläuft.

6. Radaufhängung nach Anspruch I, bei der eines der Radführungsglieder aus einem zur Geradführung des Rades dienenden Federbein besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei voneinander unabhängigen, in einer Ebene angeordneten Lenker (22) im unteren Bereich des Radträgers (23) über Kugelgelenke (24) an dem Radträger angelenkt sind, wobei die Schwenkachse (ideeller Lenkzapfen 25) des Rades (2) durch den Schnittpunkt der Achsen (22') der Lenker (22) (ideelles unteres Führungsgelenk 26) und der Lagerung (27) des Federbeines am Fahrzeugaufbau (oberes Führungsgelenk 27) verläuft

7. Radaufhängung nach Anspruch 1, bei der eines der Radführungsglieder aus einem zur Geradführung des Rades dienenden Federbein besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei voneinander unabhängigen Lenker (220) in verschiedenen Ebenen' und gegebenenfalls windschief zueinander verlaufend angeordnet im unteren Bereich des Radträgers (23') über voneinander getrennte Kugelgelenke (24') an dem Radträger bzw. Teilen der Radaufhängung angelenkt sind.

8. Radaufhängung nach den Ansprüchen i bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schwenkachsen (10 und 10") der Räder in bekannter Weise unterhalb der Fahrbahnebene schneiden.

9. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 4,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schwenkachsen (10,10' und 25) der Räder in an sich bekannter Weise oberhalb der Fahrbahnebene schneiden.

10. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (10) der Räder in an sich bekannter Weise die Radmittellängsebene zwischen dem Radaufstandspunkt und der Drehachse des Rades schneidet

11. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Schwenkachsen (10) der Räder die Fahrbahnebene in an sich bekannter Weise im Bereich der Radaufstandsflächen schneiden.