DE19645343A1

DE19645343A1 - Radaufhängung für ein lenkbares Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE19645343A1
Application number: DE1996145343
Authority: DE
Inventors: Elmar Dipl Ing Haudel
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1996-11-04
Filing date: 1996-11-04
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: DE19645343B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung für ein lenkbares Fahrzeugrad mit mindestens einem Lenker, dessen radseitiges Gelenk eine Schwenkbewegung des Fahrzeugrades um eine Lenkungsdrehachse zuläßt.

Diese Art von Radaufhängungen sind schon in Vielzahl be schrieben worden. Grundsätzlich besteht das Problem, ein möglichst günstiges kinematisches Verhalten der Radauf hängung sicherzustellen. Um dies zu erreichen, sind eini ge Forderungen zu erfüllen, die sich u. a. auf die Lage der Lenkungsdrehachse (King Pin) beziehen. Diese soll möglichst nahe am Radmittelpunkt vorbei führen, damit die am Rad angreifenden Störkräfte nur über einen kleinen Störhebel auf die Lenkung rückwirken. Außerdem soll bei einem nicht zu kleinen Sturz der Lenkrollhalbmesser mög lichst negativ sein.

Diese Forderungen konstruktiv zu erfüllen, bereitet eini ge Schwierigkeiten. Besteht die Radaufhängung z. B. aus zwei übereinanderliegenden Lenkern, die jeweils über ein einzelnes Gelenk am Radträger befestigt sind, können die Bedingungen nur dann erfüllt werden, wenn diese Gelenke in einem möglichst nahe an der Radmittelebene liegenden Bereich angeordnet werden. Dort ist aber häufig schon die Radbremse angeordnet.

Um dieses Problem zu lösen, wurde unter anderem in der DE 37 14 688 C2 vorgeschlagen, jeden Querlenker aus zwei Einzellenkern zu bilden, die über je ein Gelenk am Rad träger befestigt sind. Auf diese Weise entsteht ein vir tueller Drehpunkt, der für kleine Schwenkbewegungen des Rades im Schnittpunkt der Verlängerungen der Einzellenker liegt. Bei dieser Anordnung sind die realen Anlenkpunkte der Lenker von der Radmittelebene entfernt, während sich der auf den jeweiligen Querlenker bezogene virtuelle Drehpunkt nahe an der Radmittelebene befindet.

Diese Anordnung hat allerdings den Nachteil eines erhöh ten Bauaufwandes, da für jeden Querlenker vier Kugelge lenke (zwei je Einzellenker) vorzusehen sind. Darüber hinaus sind die einzelnen Kugelgelenke stabiler auszule gen, da wegen des Abstandes zur virtuellen Drehachse auf sie erhöhte Kräfte einwirken.

Die Erfindung geht von dem eingangs erwähnten Problem aus, möchte aber eine Lösung zur Verfügung stellen, die nicht mit den o. g. Nachteilen behaftet ist.

Dazu wird vorgeschlagen, daß das radseitige Gelenk eines Lenkers eine gebogene, am Radträger befestigte Schiene und einen von der Schiene geführten, am Lenker befestig ten Führungskörper aufweist, wobei der aktuelle Krüm mungsmittelpunkt der Schiene die Lage der Lenkungsdreh achse definiert.

Der aktuelle Krümmungsmittelpunkt ist der Krümmungsmit telpunkt des Schienenabschnittes, auf den sich der Füh rungskörper befindet.

Damit der Fahrzeugkörper gegenüber den Rädern einfedern kann, ist es notwendig, daß die radseitigen Gelenke eine Drehung des Rades gegenüber dem Lenker um eine horizon tale Achse zulassen. Dies kann in zweierlei Weise reali siert werden. Eine Lösung besteht darin, daß der Füh rungskörper mittels eines horizontalen Drehgelenks mit dem Lenker verbunden ist und der Führungskörper nicht drehbar auf der Schiene gelagert ist. Diese Anordnung vereinfacht zwar den Aufbau des Führungskörpers, macht es andererseits aber notwendig, ein gesondertes Gelenk vor zusehen.

Eine andere Möglichkeit, ein horizontales Drehgelenk zu realisieren, besteht darin, den Führungskörper fest mit dem Lenker zu verbinden, ihn aber so auszubilden, daß er auf der Schiene um die jeweils aktuelle Längsachse der Schiene gedreht werden kann. Dies läßt sich besonders leicht realisieren, wenn die Schiene einen runden Quer schnitt aufweist und der Führungskörper mittels Rollen auf der Schiene gelagert ist.

Wie allgemein bekannt ist, kann es sinnvoll sein, die Lage der Lenkungsdrehachse in bezug auf das Rad während einer Schwenkbewegung des Rades zu ändern, um die Fahr eigenschaften des Fahrzeuges an die veränderten Bedingun gen einer Kurvenfahrt anzupassen. Dies kann dadurch er reicht werden, daß die Schiene auf einen von der Kreis form abweichenden Bogen verläuft, so daß sich der jeweils aktuelle Krümmungsmittelpunkt mit einer Veränderung der Position des Führungskörpers auf der Schiene ändert.

Wenn aber der virtuelle Drehpunkt während einer Schwenk bewegung des Rades unverändert bleiben soll, ist die Schiene so auszubilden, daß sie einen kreisförmigen Bogen beschreibt. Dies hat den Vorteil, daß die Führungshülse einfacher aufgebaut werden kann, da sie sich während ei ner Schwenkbewegung des Rades nicht an unterschiedliche Bogenformen anpassen muß.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von drei Zeichnun gen näher erläutert werden. Dabei zeigen die

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Doppelquerlen kers mit radseitigen Gelenken gemäß der Er findung;

Fig. 2 die konstruktive Ausgestaltung eines Sichel gelenks und

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III eines Sichelgelenks.

Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen. Diese zeigt einen unteren Querlenker 1 und einen oberen Querlenker 2, deren Grundseiten 3, 4 an einem nicht dargestellten Fahr zeugkörper um eine in etwa horizontal zum Fahrzeugkörper verlaufende Achse verschwenkbar angelenkt sind. Das je weils andere Ende eines Querlenkers 1, 2 ist mittels ei nes Sichelgelenks 5, 6 an einen in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Radträger 21 angelenkt. Jedes Sichel gelenk 5, 6 besteht aus einer sichelartig gebogenen Schiene und einem die Schiene hülsenartig umgreifenden Führungskörper. In Anlehnung an die jeweilige Form sollen im folgenden die Schienen als Sicheln 7, 8 und die Füh rungskörper als Sichelhülsen 9, 10 bezeichnet werden. Die Sichelhülsen 9, 10 sind wie oben erläutert entweder fest oder um eine horizontale Achse verschwenkbar mit dem je weiligen Querlenker 1, 2 verbunden. Jede Sichel 7, 8 be steht aus einen einen Halbkreis bildenden Ring, dessen freie Enden mit dem Radträger 21 verbunden sind. Wird nun der Radträger 21 um einen unteren Drehpunkt 11 und einen oberen Drehpunkt 12 verschwenkt, die beide vom Mittel punkt der jeweiligen Sichel 7, 8 gebildet werden und die Lenkungsdrehachse 13 bestimmen, so durchläuft jede Sichel 7, 8 ihre Sichelhülse 9, 10. Dabei ist die Lage der Len kungsdrehachse 13 so gewählt, daß ihr Abstand zur Rad mitte 14, der sogenannte Störkrafthebel 15, möglichst klein ist.

Mit 16 ist eine Spurstange bezeichnet. Mit ihrer Darstel lung soll angedeutet werden, daß die Schwenkbewegung des Radträgers 21 mittels einer vom Fahrer des Fahrzeuges be tätigten Lenkeinrichtung eingeleitet wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine der möglichen konkreten Ausführungen eines Sichelgelenks 5 bzw. 6.

Die die Schiene bildende Sichel 7 (8) besteht aus einem zu einem Halbkreis gebogenen Rundstab 20. Die Enden der Sichel sind am Radträger 21 befestigt. Die Sichelhülse 9 (10) besteht aus zwei Halbschalen 22, 23, in der mehrere Wälzkörper 24, 24', 25, 25' drehbar gelagert sind. Die Mantelflächen der Wälzkörper sind konkav nach innen gezo gen, so daß sie sich flächig an den Rundstab 20 anlegen.

Ein mittleres Paar von Wälzkörpern 24, 24' ist fest in der Sichelhülse 9 integriert, so daß sie für den Rundstab 20 eine horizontale Drehachse 26 bilden. Da damit im Si chelgelenk 5 selbst eine Drehmöglichkeit gegeben ist, können die Halbschalen 22, 23 fest mit dem jeweiligen Querlenker 1 bzw. 2 verbunden werden. Die in Schwenkrich tung neben dem mittleren Paar 24, 24' angeordneten Wälz körper 25, 25' müssen bei dieser Ausführung, bei der die Sichel bzw. der Rundstab 20 drehbar in der Sichelhülse 9 gelagert sein soll, nachgiebig gelagert sein, da die Si chel bzw. der Rundstab 20 bei einer Drehung um die hori zontale Drehachse 26 in den von den seitlichen Wälzkör pern 25, 25' abgestützten Bereichen in Richtung auf den Querlenker 1 verdreht wird.

Sollte eine Ausführung gewählt werden, bei der der Quer lenker 1 bzw. 2 über ein gesondertes Gelenk mit der Si chelhülse 9 (10) verbunden ist, können auch die äußeren Wälzkörper 25, 25' unverrückbar in der Sichelhülse 9 ge lagert werden.

In Fig. 2 ist nochmals dargestellt, daß das Sichelgelenk 5 (6) einen virtuellen Drehpunkt 11 aufweist, der nahe dem Radmittelpunkt 14 (Fig. 1) und damit in die Nähe der Bremsscheibe 30 gesetzt werden kann. Der gestrichelt dar gestellte Kreis 31 deutet den Platzbedarf eines alterna tiven Kugelgelenks an, das zur Realisierung eines realen Drehpunktes in dem virtuellen Drehpunkt anzuordnen wäre. Man erkennt, daß das Kugelgelenk mit der Bremsscheibe kollidieren würde, also eine derartige Lage des Drehpunk tes 11 für einen einfach an den Radträger 21 angelenkten Querlenker 1 nicht möglich wäre.

Abschließend sei bemerkt, daß das vorgestellte Sichelge lenk 5 sowohl, wie in Fig. 1 dargestellt, für beide Len ker eines Doppelquerlenkers eingesetzt, als auch bei ei ner Radaufhängung nach Mc-Pherson nur am unteren Querlen ker verwendet werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Querlenker

2

Querlenker

3

Grundseiten

4

Grundseiten

5

Sichelgelenk

6

Sichelgelenk

7

Sichel

8

Sichel

9

Sichelhülse

10

Sichelhülse

11

Drehpunkt

12

Drehpunkt

13

Lenkungsdrehachse

14

Radmitte

15

Störkrafthebel

16

Spurstange

20

Rundstab

21

Radträger

22

Halbschalen

23

Halbschalen

24

Wälzkörper

24

' Wälzkörper

25

Wälzkörper

25

' Wälzkörper

26

Drehachse

30

Bremsscheibe

31

Kreis

Claims

1. Radaufhängung für ein lenkbares Fahrzeugrad mit min destens einem Lenker (1, 2), dessen radseitiges Ge lenk (5, 6) eine Schwenkbewegung des Fahrzeuges um eine Lenkungsdrehachse (13) zuläßt, dadurch gekenn zeichnet, daß dieses Gelenk (5, 6) eine gebogene, am Radträger (21) befestigte Schiene (7, 8) und eine von der Schiene (7, 8) geführten, am Lenker (1, 2) befestigten Führungskörper (9, 10) aufweist, wobei der aktuelle Krümmungsmittelpunkt (11, 12) der Schiene (7, 8) die Lage der Lenkungsdrehachse (13) definiert.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Führungskörper (9, 10) um eine horizon tale Achse verschwenkbar mit dem Lenker (1, 2) ver bunden und der Führungskörper (9, 10) nicht drehbar auf der Schiene (7, 8) gelagert ist.

3. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Führungskörper (9, 10) fest mit dem Lenker (1, 2) verbunden und auf der Schiene (7, 8) drehbar gelagert ist.

4. Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Schiene einen runden Querschnitt auf weist und daß Wälzkörper (24, 24', 25, 25') zur La gerung des Führungskörpers (9, 10) auf der Schiene (7, 8) vorgesehen sind.

5. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schiene (7, 8) einen einen Kreisab schnitt beschreibenden Halbring bildet.

6. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Radaufhängung aus zwei übereinanderlie genden Lenkern (1, 2) besteht, die mit gleichartigen radseitigen Gelenken (5, 6) versehen sind.