DE19645343B4

DE19645343B4 - Radaufhängung für ein lenkbares Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE19645343B4
Application number: DE1996145343
Authority: DE
Inventors: Elmar Dipl.-Ing. Haudel (FH)
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1996-11-04
Filing date: 1996-11-04
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: DE19645343A1

Abstract

Radaufhängung für ein lenkbares Fahrzeugrad mit mindestens einem Lenker (1, 2), dessen radseitiges Gelenk (5, 6) eine Schwenkbewegung des Fahrzeugrades um eine Lenkungsdrehachse (13) zuläßt, dadurch gekennzeichnet, 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.

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 beschrieben worden. Grundsätzlich besteht das Problem, ein möglichst günstiges kinematisches Verhalten der Radaufhängung sicherzustellen. Um dies zu erreichen, sind einige 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 möglichst negativ sein.
Diese Forderungen konstruktiv zu erfüllen, bereitet einige 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 Radträger befestigt sind. Auf diese Weise entsteht ein virtueller 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 erhöhten Bauaufwandes, da für jeden Querlenker vier Kugelgelenke (zwei je Einzellenker) vorzusehen sind. Darüber hinaus sind die einzelnen Kugelgelenke stabiler auszulegen, 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, das das radseitige Gelenk eines Lenkers eine gebogene, am Radträger befestigte Schiene und einen von der Schiene geführten, am Lenker befestigten Führungskörper aufweist, wobei der aktuelle Krümmungsmittelpunkt der Schiene die Lage der Lenkungsdrehachse definiert.

Der aktuelle Krümmungsmittelpunkt ist der Krümmungsmittelpunkt des Schienenabschnittes, auf den sich der Führungskörper 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 realisiert werden. Eine Lösung besteht darin, daß der Führungskörper 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 vorzusehen.

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 Querschnitt 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 Fahreigenschaften des Fahrzeuges an die veränderten Bedingungen einer Kurvenfahrt anzupassen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Schiene auf einen von der Kreisform 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 Schwenkbewegung 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 einer Schwenkbewegung des Rades nicht an unterschiedliche Bogenformen anpassen muß.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von drei Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen die
1: eine Prinzipdarstellung eines Doppelquerlenkers mit radseitigen Gelenken gemäß der Erfindung;
2: die konstruktive Ausgestaltung eines Sichelgelenks und
3: einen Querschnitt entlang der Linie III-III eines Sichelgelenks.
Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt einen unteren Querlenker 1 und einen oberen Querlenker 2, deren Grundseiten 3, 4 an einem nicht dargestellten Fahrzeugkörper um eine in etwa horizontal zum Fahrzeugkörper verlaufende Achse verschwenkbar angelenkt sind. Das jeweils andere Ende eines Querlenkers 1, 2 ist mittels eines Sichelgelenks 5, 6 an einen in 1 ebenfalls nicht dargestellten Radträger 21 angelenkt. Jedes Sichelgelenk 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 Führungskörper als Sichelhülsen 9, 10 bezeichnet werden. Die Sichelhülsen 9, 10 sind wie oben erläutert entweder fest oder um eine horizontale Achse verschwenkbar mit dem jeweiligen Querlenker 1, 2 verbunden. Jede Sichel 7, 8 besteht 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 Mittelpunkt 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 Lenkungsdrehachse 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 Darstellung soll angedeutet werden, daß die Schwenkbewegung des Radträgers 21 mittels einer vom Fahrer des Fahrzeuges betätigten Lenkeinrichtung eingeleitet wird.
Die 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 gezogen, 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 Sichelgelenk 5 selbst eine Drehmöglichkeit gegeben ist, können die Halbschalen 22, 23 fest mit dem jeweiligen Querlenker 1 bzw. 2 verbunden werden. Die in Schwenkrichtung neben dem mittleren Paar 24, 24' angeordneten Wälzkörper 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 Sichel bzw. der Rundstab 20 bei einer Drehung um die horizontale Drehachse 26 in den von den seitlichen Wälzkörpern 25, 25' abgestützten Bereichen in Richtung auf den Querlenker 1 verdreht wird.
Sollte eine Ausführung gewählt werden, bei der der Querlenker 1 bzw. 2 über ein gesondertes Gelenk mit der Sichelhülse 9 (10) verbunden ist, können auch die äußeren Wälzkörper 25, 25' unverrückbar in der Sichelhülse 9 gelagert werden.
In 2 ist nochmals dargestellt, daß das Sichelgelenk 5 (6) einen virtuellen Drehpunkt 11 aufweist, der nahe dem Radmittelpunkt 14 (1) und damit in die Nähe der Bremsscheibe 30 gesetzt werden kann. Der gestrichelt dargestellte Kreis 31 deutet den Platzbedarf eines alternativen 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 Drehpunktes 11 für einen einfach an den Radträger 21 angelenkten Querlenker 1 nicht möglich wäre.
Abschließend sei bemerkt, daß das vorgestellte Sichelgelenk 5 sowohl, wie in 1 dargestellt, für beide Lenker eines Doppelquerlenkers eingesetzt, als auch bei einer Radaufhängung nach Mc-Pherson nur am unteren Querlenker verwendet werden kann.

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

Radaufhängung für ein lenkbares Fahrzeugrad mit mindestens einem Lenker (1, 2), dessen radseitiges Gelenk (5, 6) eine Schwenkbewegung des Fahrzeugrades um eine Lenkungsdrehachse (13) zuläßt, dadurch gekennzeichnet, 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.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (9, 10) um eine horizontale Achse verschwenkbar mit dem Lenker (1, 2) verbunden und der Führungskörper (9, 10) nicht drehbar auf der Schiene (7, 8) gelagert ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (9, 10) fest mit dem Lenker (1, 2) verbunden und auf der Schiene (7, 8) drehbar gelagert ist.
Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene einen runden Querschnitt aufweist und daß Wälzkörper (24, 24', 25, 25') zur Lagerung des Führungskörpers (9, 10) auf der Schiene (7, 8) vorgesehen sind.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (7, 8) einen einen Kreisabschnitt beschreibenden Halbring bildet.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung aus zwei übereinanderliegenden Lenkern (1, 2) besteht, die mit gleichartigen radseitigen Gelenken (5, 6) versehen sind.