DE19647303A1 - Einzelradaufhängung mit einem über eine Koppelstange auf einem Schräglenker abgestützten Radträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für Vorder­ räder eines Kraftfahrzeuges mit einem zu Lenkzwecken schwenk­ baren Radträger, dessen erstes und unteres Gelenk an einem Schräglenker gelagert ist und dessen zweites, oberhalb der ho­ rizontalen Radmittelebene liegende Gelenk mit einer Koppel­ stange verbunden ist, die sich gelenkig am Schräglenker ab­ stützt.

Im Karosseriebau werden an die unfallbedingte, kontrollierbare Verformbarkeit des Fahrzeugvorbaus immer höhere Anforderungen gestellt. So wird versucht, die Fahrzeuglängsträger so zu ge­ stalten, daß sie sich u. a. in Crash-Tests möglichst gleichför­ mig stauchen bzw. verformen. Daraus läßt sich für die Kon­ struktion der Vorderachse die Forderung ableiten, die Zahl der Anlenkstellen am Längsträger, die zwangsläufig dort eine Ver­ steifung erfordern, zu minimieren. Alternativ zur Anlenkung am Längsträger können die Anlenkstellen der Lenker an einem Quer­ träger oder der Stirnwand der Fahrgastzellen, vorzugsweise im Bereich der Längsschweller angeordnet werden.

Eine Vorderachse, die bis auf die Anlenkung einer Zugstrebe diese Anforderung erfüllt, ist aus der DE 26 42 939 C2 be­ kannt. Bei dieser raumsparenden Einzelradaufhängung bilden der Radträger und die Koppelstange einen auf einem Schräglenker stehenden Zweischlag, der dort um eine annähernd horizontale Achse schwenkbar gelagert ist. Der Radträger ist an seinem oberen Gelenk über einen ebenfalls annähernd horizontal ver­ laufenden Lenker am Radkasten oder einem Längsträger des Fahr­ zeugaufbaus abgestützt. Der Lenker verläuft annähernd in der Höhe der oberen Bremsscheibenkante schräg zur Fahr­ zeuglängsachse. Wegen der hohen Lenkerbelastung bei Bremsvor­ gängen sind die Abstützstellen besonders versteift.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einzelradauf­ hängung zu schaffen, bei der möglichst wenig Anlenkstellen am Längsträger angeordnet sind und im Falle einer stirnwandseiti­ gen Lenkerabstützung in den dortigen Anlenkstellen, sofern sie außerhalb der Längsschwelleranbindung sind, verhältnismäßig geringe Kräfte wirken.

Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Hierbei ist der an einem Schräglenker gelagerte Radträger in einer ersten Variante nach oben zumindest bis in die nähere Umgebung der Reifenlauffläche verlängert. Am Ende der Verlän­ gerung befindet sich eine Anlenkstelle, die auf der gedachten Radlenkachse liegt. Von dieser Anlenkstelle aus wird der Rad­ träger über eine Zugstrebe an der Fahrzeugstirnwand abge­ stützt.

In einer zweiten Variante wird die Koppelstange, die den Rad­ träger am Schräglenker abstützt, nach oben zumindest bis in die nähere Umgebung der Reifenlauffläche verlängert. Am Ende der Verlängerung befindet sich ein Gelenk auf der gedachten Verlängerung der Strecke zwischen der Koppelstangenanlenkung am Schräglenker und der Koppelstangenanlenkung am Radträger.

An dem Gelenk ist ein Zugstab angeordnet, der sich an der Fahrzeugstirnwand abstützt.

Ferner wird in einer dritten Variante die Koppelstange zwi­ schen der in Fahrtrichtung gesehenen vorderen Anlenkung des Schräglenkers am Längsträger und der oberen Anlenkung am Rad­ träger gelenkig an einem Element eines die Radaufhängung am Fahrzeugaufbau abstützenden Federbeins angelenkt, wobei sich das untere Ende des Federbeins am Schräglenker abstützt, wäh­ rend das obere Ende am tragenden Radkasten oder der Stirnwand gelenkig befestigt ist.

Bei den ersten beiden Varianten werden entweder der Radträger oder die Koppelstange beispielsweise um das eineinhalb- bis zweifache ihrer Länge verlängert. Dadurch werden die in der Zugstrebe bzw. der Zugstange auftretenden Zugkräfte gegenüber der Konstruktion aus der DE 26 42 939 C2 bei annähernd ähn­ lichen Winkelverhältnissen um circa 33 bis 50% verringert. Eine Anlenkung an der Fahrzeugstirnwand ist dort somit ohne überdurchschnittliche Versteifungen möglich.

Die Verlängerungen können zusammen mit dem Radträger oder der Koppelstange beispielsweise als Schmiede- oder Blechteile ge­ staltet sein. Ihre jeweilige Gestalt wird u. a. bestimmt von den Festigkeitsanforderungen und den Platzverhältnissen.

Bei der dritten Variante wird eine Zugstrebe nicht benötigt. Der Zweischlag aus Koppelstange und Radträger stützt sich am Federbein der Vorderradaufhängung ab. Diese Einzelradaufhän­ gung entspricht zumindest bezüglich des Federbeins einer Mc-Pherson-Vorderachse, jedoch ohne Längsdrehung des Dämpfers und der Federung bei einem Lenkeinschlag.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht oder nur teilweise zitierten Unteransprüchen und der nachfol­ genden Beschreibung mehrerer schematisch dargestellter Ausfüh­ rungsformen:

Fig. 1 Einzelradaufhängung mit verlängertem Radträger;

Fig. 2 Einzelradaufhängung wie in Fig. 1 mit nach innen versetzter Bremsscheibe, großer Spreizung und großem, negativen Lenkrollradius;

Fig. 3 Einzelradaufhängung wie in Fig. 2 mit kleiner Spreizung und kleinem, negativen Lenkrollradius;

Fig. 4 Einzelradaufhängung wie in Fig. 1 mit außen sitzen­ der Bremsscheibe und einem Schräglenker, der über einen Lenkspurhebel am Radträger angelenkt ist;

Fig. 5 Teilseitenansicht zu Fig. 4;

Fig. 6 Teildraufsicht zu Fig. 4 und 5;

Fig. 7 Einzelradaufhängung mit verlängerter Koppelstange;

Fig. 8 Einzelradaufhängung mit einer Abstützung der Koppel­ stange an einem Federbein.

Die Fig. 1, 7 und 8 zeigen drei Varianten einer Einzelrad­ aufhängung, bei der jeweils nur ein Gelenk an einem Längsträ­ ger befestigt ist. Dargestellt ist - in Fahrtrichtung gese­ hen - die rechte, vordere Einzelradaufhängung mit lenkbarem Rad (1). Das Lenkhebelgetriebe ist in diesen Figuren nicht eingezeichnet.

Zum besseren Erkennen der schematischen, räumlichen Darstel­ lungen sind in diesen Figuren mehrere Hilfsebenen eingeführt. Eine erste Horizontalebene (11) liegt in der Höhe der Fel­ geninnenseite des in Geradeausstellung dargestellten Ra­ des (1). In ihr liegt beispielsweise ein Längsträger (12). Er ist hier gestrichelt angedeutet. Eine zweite Horizontal­ ebene (13) liegt in der Höhe der Reifenlauffläche (3) des Ra­ des (1).

Zur Radaußenseite hin werden die Horizontalebenen (11, 13) durch eine Vertikalebene (14) begrenzt, die am äußeren Rand der Reifenlauffläche (3) angeordnet ist. Quer zur Fahr­ zeuglängsrichtung befindet sich die als Vertikalebene symbo­ lisch dargestellte Stirnwand (15). Parallel versetzt vor ihr befindet sich die Radmittenquerebene (16). Diese Ebene ist in den Fig. 1, 7 und 8 nicht umrandet.

Auf den Stirnwänden (15) und den Vertikalebenen (14) sind in den Fig. 1, 7 und 8 jeweils einige Bestandteile der einzel­ nen Radaufhängungen als Projektionen gestrichelt dargestellt.

Alle drei Einzelradaufhängungen basieren prinzipiell auf einem unteren Schräglenker (31), der von Figur zu Figur geringfügig verändert ist. Die Schwenkachse des Schräglenkers (31) ver­ läuft zwischen den Anlenkstellen (D₁) und (D₂), wobei die hin­ tere Anlenkstelle (D₂) an der Stirnwand (15) liegt, beispiels­ weise im Bereich des Längsschwellers, während die vordere An­ lenkstelle (D₁) ein Teil des Längsträgers (12) ist und in Fahrtrichtung (10) gesehen hinter der vertikalen Radmitten­ querebene (16) angeordnet ist. Der Schräglenker (31) endet im Felgenraum des Rades (1) in einer Anlenkstelle (G), in der das untere Gelenk des Radträgers (21) gelagert ist. Diese Anlenk­ stelle (G) liegt in Fahrtrichtung (10) gesehen vor der verti­ kalen Radmittenquerebene (16). Im Bereich zwischen den Anlenk­ stellen (D₁) und (G) befindet sich eine Zone (32) in der bei­ spielsweise eine Schraubenfeder der Fahrzeugfederung oder de­ ren Sattel aufliegt. In Fahrtrichtung (10) gesehen vor dieser Zone (32) ist am Schräglenker (31) eine weitere Anlenk­ stelle (D₃) befestigt. An ihr ist eine Koppelstange (41) ge­ lenkig angeordnet, die den Radträger (21) an dessen Anlenk­ stelle (E) abstützt. Der Radträger (21) und die Koppel­ stange (41) bilden einen auf dem Schräglenker (31) stehenden Zweischlag, der um die Achse (D₃, G) schwenkbar ist. Die An­ lenkstelle (E₁) am Radträger (21) liegt hier in Fahrtrich­ tung (10) gesehen hinter der vertikalen Radmitten­ querebene (16).

Der Radträger (21) ist in Fig. 1 nach oben um einen Rad­ trägerhebel (22) verlängert. Das obere Ende des an der Felge (5) und dem Reifen (2) vorbeigeführten Radträger­ hebels (22) bildet die Anlenkstelle (E₁). Letztere liegt ge­ meinsam mit den Anlenkstellen (G) und (E) auf der Lenkachse des Rades (1) und befindet sich hinter der Radmitten­ querebene (16) und oberhalb der Horizontalebene (13). In der Anlenkstelle (E₁) ist eine Zugstrebe (51) angelenkt, die sich in einer Anlenkstelle (C) an der Stirnwand (15) abstützt. Die Zugstrebe (51), die den oberen Lenker dieser Einzelradaufhän­ gung bildet und den aus dem Radträger (21) und der Koppel­ stange (41) gebildeten Zweischlag abstützt, schließt im Aus­ führungsbeispiel mit der Lenkachse (G, E₁) einen rechten Winkel ein. Die Anlenkstelle (C) befindet sich unterhalb der oberen Horizontalebene (13).

Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils eine Einzelradaufhängung in der Vorderansicht, bei der der Radträger (21) zwischen der Felge (5) und der Bremsscheibe (6) angeordnet ist. In Fig. 2 ist dazu der Radträger (21) über der Bremsscheibe (6) nach in­ nen gekröpft, so daß die Anlenkstelle (E) zumindest im Bereich des dortigen Felgenhorns oder sogar außerhalb des Felgenraumes liegt. Diese Konstruktion ermöglicht eine große Spreizung und einen großen, negativen Lenkrollradius.

Bei Fig. 3 liegt die Anlenkstelle (E) im Felgenraum zwischen der Felge (5) und der Bremsscheibe (6). Die Koppelstange (41) ist dazu im Bereich der Anlenkstelle (E) gekröpft ausgebildet. Diese Variante läßt eine relativ kleine Spreizung bei eben­ falls negativem Lenkrollradius zu.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine aus Fig. 1 bekannte Ein­ zelradaufhängung mit einem die Bremsscheibe (6) teilweise um­ fassenden Radträger (21). Der größte Teil des Radträgers (21), sowie die Anlenkstelle (E) sind außerhalb der Felge (5) ange­ ordnet. Um die untere Anlenkstelle (G) in den Felgenraum hin­ ter die Bremsscheibe (6) mit dem Radträger (21) zu verbinden, ist letzterer unterhalb des Achszapfens (23) gegabelt. Die ge­ gabelten Abschnitte (24, 25) des Radträgers (21) führen im Felgenraum hinter der Bremsscheibe (6) wieder zusammen, um dort die Anlenkstelle (G) zu bilden. Dieser Umgriff der Brems­ scheibe (6), der in Fig. 6 als ein annähernd zu einem Oval verformter Ring erscheint, ist gleichzeitig Teil eines Lenk­ spurhebels (26) mit seiner Anlenkstelle (U).

Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht u. a. eine gegenüber dem Felgendurchmesser relativ große Bremsscheibe (6).

In Fig. 7 ist im Gegensatz zu Fig. 1 die Koppelstange (41) um den Koppelstangenhebel (42) nach oben verlängert. Der Kop­ pelstangenhebel (42) ist unterhalb der Anlenkstelle (E) an der Koppelstange (41) angeordnet und folgt in einem angemessenen Abstand der zur Fahrzeugmitte hin orientierten Reifenseiten­ wandung (4) und der Lauffläche (3). Er endet im Gelenk (C₁), das hier auf der Schnittlinie zwischen der oberen Horizontal­ ebene (13) und der Vertikalebene (14) liegt. Die Anlenkstel­ len (D₃), (E) und (C₁) liegen auf einer Geraden. Im Ge­ lenk (C₁) ist eine Zugstange (52) eingehängt, die den Radträ­ ger (21) gemeinsam mit der Koppelstange (41) und deren Verlän­ gerung (42) an der Stirnwand (15) unterhalb der oberen Hori­ zontalebene (13) in einer Anlenkstelle (C₂) abstützt. Die Ge­ rade (D₃, C₁) schließt mit der Zugstange (52) beispielsweise einen rechten Winkel ein.

Die Zugstange (52) kann wie auch die Zugstrebe (51) gekrümmt ausgeführt sein, um im Falle einer unfallbedingten Verformung des Fahrzeugvorbaus einzuknicken, anstatt in die Fahrgastzelle einzudringen. Selbstverständlich können die Bauteile (51) und (52) auch als Gitter-, Well- oder Teleskoprohre oder -profile gestaltet sein, die sich anstatt zu knicken ineinanderschieben bzw. stauchen.

Bei der Einzelradaufhängung in Fig. 8 wird der aus dem Rad­ träger (21) und der Koppelstange (41) gebildeten Zweischlag mit Hilfe eines Federbeins (61) abgestützt. Das Federbein (61) ist dazu beispielsweise mit seinem Dämpferrohr (62) am Schräg­ lenker (31) im Bereich zwischen den Anlenkstellen (G) und (D₃) in einer Anlenkstelle (D₄) gelagert. Die hier in Fahrtrich­ tung (10) gesehen vor der Schwenkachse (G, D₃) gelegene Anlenk­ stelle (D₄) kann auch auf oder hinter der Schwenkachse liegen.

Das andere, obere Ende des Federbeins (61) ist z. B. im nicht dargestellten Radkasten gelenkig angeordnet. Die dortige An­ lenkstelle (C4) liegt in Fig. 8 in der oberen Horizontal­ ebene (13) bezogen auf die Fahrtrichtung (10) hinter der Rad­ mittenquerebene (16). Zwischen den Anlenkstellen (D₄) und (C₄) stützt sich die Koppelstange (41) am Dämpferrohr (62) in einer Anlenkstelle (C₃) ab. Dort ist beispielsweise als Abstützele­ ment ein Gummilager, ein Koppelglied oder dergleichen angeord­ net.

In Fig. 8 sind Teile der Einzelradaufhängung jeweils auf die Stirnwand (15) und die Vertikalebene (14) projiziert.

Bezugszeichenliste

1

Rad

2

Reifen

3

Lauffläche

4

Reifenseitenwandung

5

Felge

6

Bremsscheibe

10

Fahrtrichtung

11

erste, untere Horizontalebene

12

Längsträger (gestrichelt)

13

zweite, obere Horizontalebene

14

Vertikal ebene an Radaußenseite

15

Stirnwand, (Vertikalebene)

16

Radmittenquerebene

21

Radträger

22

Radträgerhebel

23

Achszapfen

24,

25

gegabelte Abschnitte des Radträgers (

21

)

26

Lenkspurhebel

31

Schräglenker

32

Zone, z. B. für Federbeinanlenkung

41

Koppelstange

42

Koppelstangenhebel, Verlängerung

51

Zugstrebe

52

Zugstab

61

Federbein

62

Dämpferrohr
C Anlenkstelle für die Zugstrebe (

51

)
C₁

, C₂

Anlenkstellen für den Zugstab (

52

)
C₃

, C₄

Anlenkstellen für Federbein (

61

)
D₁

-D₄

Anlenkstellen am Schräglenker (

31

)
E, E1, G Anlenkstellen auf der Lenkachse
U Anlenkstelle am Lenkspurhebel (

26

)

Claims (5)

1. Einzelradaufhängung für Vorderräder eines Kraftfahrzeuges mit einem zu Lenkzwecken schwenkbaren Radträger, dessen erstes und unteres Gelenk an einem Schräglenker gelagert ist und des­ sen zweites, oberhalb der horizontalen Radmittelebene liegende Gelenk mit einer Koppelstange verbunden ist, die sich gelenkig am Schräglenker abstützt,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß in einer ersten Variante der Radträger (21) nach oben zumindest bis in die nähere Umgebung der Reifenlauf­ fläche (3) verlängert ist, dort in einem Gelenk (E₁) auf der gedachten Radlenkachse (G, E, E₁) endet und sich über eine Zugstrebe (51) an der Fahrzeugstirnwand (15) abstützt,
• - daß in einer zweiten Variante die Koppelstange (41) nach oben zumindest bis in die nähere Umgebung der Reifenlauf­ fläche (3) verlängert ist, dort in einem Gelenk (C₁) auf der gedachten Verlängerung der Strecke zwischen der Anlen­ kung (D₃) am Schräglenker (31) und der Anlenkung (E) am Radträger (21) endet und sich über einen Zugstab (52) an der Fahrzeugstirnwand (15) abstützt und
• - daß in einer dritten Variante die Koppelstange (41) zwischen der Anlenkung (D₃) am Schräglenker (31) und der Anlen­ kung (E) am Radträger (21) gelenkig an einem Element (62) eines die Radaufhängung am Fahrzeugaufbau abstützenden Fe­ derbeins (61) anlenkt, wobei sich das untere Ende des Feder­ beins (61) am Schräglenker (31) abstützt, während das obere Ende am tragenden Radkasten oder der Stirnwand (15) gelenkig befestigt ist.

2. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schräglenker (31) an einem Längsträger (12) und der Stirnwand (15) angelenkt ist.

3. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zugstrebe (51) oder der Zugstab (52) an der Stirnwand (15) angelenkt ist.

4. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zugstrebe (51) mit der Lenkachse (G, E, E₁) annä­ hernd einen rechten Winkel einschließt.

5. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zugstab (52) mit der Mittellinie (D₃, E, C₁) der Koppelstange (41) und deren Verlängerung (42) annähernd einen rechten Winkel einschließt.