DE19743736A1 - Vorderradaufhängung - Google Patents
VorderradaufhängungInfo
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Description
Der Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-264855 mit einem Anmeldedatum
vom 4. Oktober 1996 in Japan wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen für eine Vorderradaufhängung eines
Kraftfahrzeuges, und bezieht sich insbesondere auf Verbesserungen bei einer
Vorderradaufhängung des Typs, der sowohl die Merkmale einer Federbeinachse bzw.
McPherson-Achse und einer Doppelquerlenkerachse besitzt.
Eine Vielzahl von Vorderradaufhängungen wurden bis jetzt im Bereich von
Kraftfahrzeugen vorgeschlagen und in praktische Verwendung genommen. Eine von
diesen ist in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-178041 offenbart.
Diese Vorderradaufhängung ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und schließt einen
Achsschenkel (Radträgerelement) ein, welcher einen unteren Endabschnitt aufweist, der
schwenkbar über einen unteren Arm mit einer Fahrzeugkarosserie (oder einem
fahrzeugkarosserieseitigen Element) schwenkbar verbunden ist. Ein
Verbindungselement ist verschwenkbar mit dem oberen Endabschnitt des
Achsschenkels so verbunden, daß er um die Achse eines vertikalen Bolzens (oder eines
Einbaubolzens) drehbar ist, der von dem oberen Endabschnitt des Achsschenkels
hervorsteht. Das Verbindungselement ist verschwenkbar mit dem unteren Ende einer
Dämpfungseinrichtung oder Stoßdämpfers so verbunden, daß er im allgemeinen vertikal
verschwenkbar ist. Ein oberer Arm weist einen Endabschnitt auf, der verschwenkbar an
einem einzelnen Punkt mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, und weist einen
anderen Endabschnitt auf, der drehbar um die Achse eines Verbindungsbolzens
verbunden ist, der sich im allgemeinen in Längsrichtung (fore-and-aft direction) des
Fahrzeuges erstreckt. Mehr im einzelnen, der letztgenannte Endabschnitt des oberen
Arms ist z. B. gabelförmig ausgebildet, um zwei Endbereiche zu bilden, die vorwärts und
rückwärts in Längsrichtung des Fahrzeuges angeordnet sind. Die beiden Endbereiche
sind verschwenkbar an jeweiligen zwei Punkten mit dem Verbindungselement
verbunden. Die so angeordnete Vorderradaufhängung ist sowohl mit den Vorteilen der
Federbeinaufhängung als auch der Doppelquerlenkeraufhängung versehen. Das heißt,
die Vorderradaufhängung hat eine Ausrichtung, die in gleicher Weise zu der der
Doppelquerlenkeraufhängung, gesehen von der Vorderseite des Fahrzeuges ist, um
dadurch eine hohe Steifigkeit gegenüber einer Krafteinleitung von einer Querrichtung zu
zeigen, auch wenn der obere Arm an einer unteren Position angeordnet ist,
währenddessen dieser eine Ausrichtung hat, die gleich ist zu der Federbeinaufhängung
gesehen von einer Seite des Fahrzeuges, um dadurch zu ermöglichen, daß der
fahrzeugkarosserieseitige Verbindungspunkt des Stoßdämpfers, der im wesentlichen als
ein oberer Arm dient, an einer höheren Position angeordnet wird, um sowohl eine
niedrigere Steifigkeit in Längsrichtung des Fahrzeuges als auch eine höhere
Nachlaufsteifigkeit zu erzielen. Als ein Ergebnis dessen können durch eine geeignete
Kombination sowohl der Merkmale der Federbeinaufhängung als auch der
Doppelquerlenkeraufhängung ein guter Fahrkomfort als auch eine gute Fahrstabilität
erzielt werden.
Bei der oben erläuterten herkömmlichen Vorderradaufhängung, bei der der obere Arm
drehbar nur um die Achse des Verbindungsbolzens ist, der sich in Längsrichtung des
Fahrzeuges erstreckt, sind jedoch Nachteile aufgetreten, da z. B. der obere Lenker an
den beiden Punkten mit dem Verbindungselement verbunden ist. Das heißt, wenn das
Verbindungselement in einem Zustand befindlich ist, wo es sich um die Achse des
Einbaubolzens beim Aufnehmen der Krafteinleitung von der Feder dreht, führt der obere
Lenker keine zwangsläufige Verschiebung aus, da der obere Lenker verschwenkbar mit
dem Verbindungselement verbunden ist, dem es ermöglicht wird, seine vertikale
Schwingungsbewegung auszuführen und ist schwenkbar an dem einzelnen Punkt mit
dem fahrzeugkarosserieseitigen Element verbunden. Mit anderen Worten, wenn eine
Vertikalkraft auf ein Vorderrad eingeleitet wird, führt der obere Lenker nur seine vertikale
Schwingungsbewegung aus, so daß Bewegungen (wie z. B. eine Bewegung der
Verformung einer elastischen Buchse), die anders sind als diese vertikale
Schwingungsbewegung, eingeschränkt werden. Als ein Ergebnis dessen können die
Verbindungspunkte zwischen dem Verbindungselement und dem oberen Lenker nicht in
andere Richtungen als in die vertikalen Schwingungsbewegungenrichtungen verschoben
werden, wenn eine Vertikalkraft auf die Vorderradaufhängung aufgebracht wird oder
wenn sich die Vorderräder vertikal, d. h. bei einem Radhub, bewegen, wodurch nicht in
positiver Weise die Bewegung des Vorderrades beeinflußt wird. Daher ist es unmöglich,
zwangsläufig die Ausrichtung der Vorderradaufhängung zu ändern, wenn die Vertikalkraft
auf die Aufhängung aufgebracht wird und in geeigneter Weise die Änderung der
Ausrichtung bei der Vertikalbewegung des Vorderrades festzulegen.
Die vorliegende Erfindung wurde in der Absicht entwickelt, um die oben erläuterten
auftretenden Nachteile bei der herkömmlichen Vorderradaufhängung zu überwinden.
Entsprechend der Erfindung ist ein oberer Lenker an einem einzelnen Punkt mit einem
Verbindungselement verbunden. Dadurch kann die Gestaltungsfreiheit (freedom in
layout) für die Vorderradaufhängung unter Beibehaltung einer guten Leistungsfähigkeit,
(wie z. B. der Steifigkeit) der Vorderradaufhängung verbessert werden, währenddessen
bewirkt wird, daß sich das Verbindungselement unter der Kraft der Feder eines
Federbeines dreht, um dadurch in geeigneter Weise den Spurwinkel und den
Radsturzwinkel des Vorderrades während der Vertikalbewegung des Vorderrades
einzustellen. Zusätzlich kann die Bewegung des Vorderrades (wie z. B. die
Radsturzwinkeländerung) während der Vertikalbewegung des Vorderrades in geeigneter
Weise durch in Betrachtziehen der Rotationsbewegung des Verbindungselementes
zusätzlich zu einer sogenannten Aufhängungsgeometrie einschließlich der Länge und
Winkel des oberen und unteren Lenkers festgelegt werden, z. B. durch die Gestaltung
und die Verformung von elastomeren Buchsen, die in anderen Abschnitten als an dem
oberen Lenker verwendet werden. Dieses verbessert effektiv die Fahrstabilität des
Fahrzeuges.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorderradaufhängung für ein
Kraftfahrzeug zu schaffen, die effektiv die Nachteile, die bei herkömmlichen
Vorderradaufhängungen für ein Kraftfahrzeug auftreten, zu überwinden.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte
Vorderradaufhängung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die die Gestaltungsfreiheit der
Vorderradaufhängung verbessert, währenddessen ein geeigneter Ausgleich zwischen
Radsturzsteifigkeit, Quersteifigkeit u. dgl. der Vorderradaufhängung beibehalten wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte
Vorderradaufhängung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die in geeigneter Weise den
Spurwinkel und den Radsturzwinkel eines Vorderrades festlegt und die Bewegungen
(wie z. B. die Radsturzwinkeländerung) des Vorderrades festlegt, wodurch es möglich
wird, in geeigneter Weise die Bewegung eines vorderen Reifens festzulegen.
Ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte
Vorderradaufhängung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem die Achse einer Feder
eines Federbeines und die Achse eines Verbindungselementes in einer sogenannten
Torsionspositionsbeziehung befindlich sind, so daß eine Verschiebung zwischen einem
oberen Lenker und dem Verbindungselement unter der Wirkung der Kraft der Feder
auftritt.
Eine Vorderradaufhängung der vorliegenden Erfindung ist für ein Kraftfahrzeug
vorgesehen und umfaßt ein Radträgerelement zum drehbaren Stützen eines
Straßenrades des Fahrzeuges. Ein unterer Lenker weist einen ersten Endabschnitt auf,
der drehbar mit einem unteren Abschnitt des Radträgerelementes verbunden ist, und
weist einen zweiten Endabschnitt auf, der mit einem fahrzeugkarosserieseitigen Element
verbunden ist, so daß es schwenkbar im allgemeinen in einer vertikalen Richtung des
Fahrzeuges befindlich ist. Ein Verbindungselement ist drehbar an einem oberen
Abschnitt des Radträgerelementes montiert, um drehbar um eine erste Achse zu sein,
die durch das Radträgerelement hindurchtritt und sich im allgemeinen in Vertikalrichtung
des Fahrzeuges erstreckt. Ein Stoßdämpfer weist einen oberen Endabschnitt auf, der
schwenkbar mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element verbunden ist, und weist einen
unteren Endabschnitt auf, der schwenkbar mit dem Verbindungselement verbunden ist,
um drehbar um eine zweite Achse zu sein, die sich im allgemeinen in einer
Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Eine Feder wird durch den Stoßdämpfer
gestützt und weist eine dritte Achse auf. Die Ausdehnung der dritten Achse ist von einer
Ausdehnung der ersten Achse auf einer Horizontalebene, die sich in einer
Horizontalrichtung des Fahrzeuges erstreckt, getrennt. Die dritte Achse neigt sich relativ
zu der ersten Achse auf eine Vertikalebene, die sich in einer Vertikalrichtung des
Fahrzeuges erstreckt. Ein oberer Lenker weist einen ersten Endabschnitt auf, der
schwenkbar mit dem Verbindungselement verbunden ist, und weist einen zweiten
Endabschnitt auf, der schwenkbar mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element
verbunden ist. Der obere Lenker weist eine vierte Achse auf, die einen ersten
Verbindungspunkt, bei dem der erste Endabschnitt mit dem Verbindungselement
verbunden ist und einen zweiten Verbindungspunkt, bei dem der zweite Endabschnitt mit
dem fahrzeugkarosserieseitigen Element verbunden ist, verbindet. Die vierte Achse
kreuzt die erste Achse auf der Vertikalebene und auf der Horizontalebene. Zusätzlich ist
eine Spurstange vorgesehen, um das Radträgerelement bei dessen Bewegung in
Breitenrichtung des Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang des
Fahrzeuges zu drehen.
Gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung ist der obere Lenker an dem einzelnen
Verbindungspunkt mit dem Verbindungselement so verbunden, daß er einfach
verschwenkbar ist, wodurch verhindert wird, daß dieser nur um eine Achse schwenkbar
ist, die sich im allgemeinen in Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Zusätzlich kreuzt
die obere Lenkerachse oder vierte Achse (die den ersten Verbindungspunkt, bei dem der
obere Lenker mit dem Verbindungselement verbunden ist und den zweiten
Verbindungspunkt, bei dem der obere Lenker mit dem fahrzeugkarosserieseitigen
Element verbunden ist, verbindet) die Achse (die erste Achse) des
Verbindungselementes an dem Kreuzungspunkt auf der vertikalen Ebene und der
horizontalen Ebene. Dementsprechend kann die Gestaltungsfreiheit verbessert werden,
währenddessen ein geeigneter Ausgleich zwischen Radsturzsteifigkeit, Quersteifigkeit
u. dgl. der Vorderradaufhängung beibehalten wird. Ferner ist die Ausdehnung der Achse
(der dritten Achse) der Feder von der Ausdehnung der Achse (der ersten Achse) des
Verbindungselementes auf der Horizontalebene getrennt, und die Achse der Feder neigt
sich relativ zu der Achse (der ersten Achse) des Verbindungselementes auf der
Vertikalebene. Mit anderen Worten, die Achse der Feder und die Achse des
Verbindungselementes sind in einer sogenannten Torsionspositionsbeziehung, und
daher tritt eine Verschiebung zwischen dem oberen Lenker und dem
Verbindungselement unter der Wirkung der Kraft der Feder auf, wodurch es ermöglicht
wird, die Bewegung eines vorderen Reifens festzulegen. Dieses ermöglicht es, in
geeigneter Weise den Spurwinkel und den Radsturzwinkel des Vorderrades durch
Verschiebung des oberen Lenkers mit der Drehbewegung des Verbindungselementes
unter einer vertikalen Krafteinleitung zum Vorderrad festzulegen, und in geeigneter
Weise die Bewegungen (z. B. die Radsturzwinkeländerung) des Vorderrades
einzustellen, in dem bewirkt wird, daß sich das Verbindungselement auch unter einer
Vertikalbewegung des Rades oder des Radhubes dreht, um somit in geeigneter Weise
die Bewegungen des vorderen Reifens zu steuern.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen
bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Elemente in allen Figuren. Darin
zeigen:
Fig. 1 eine fragmentarische Perspektivansicht einer Vorderradaufhängung
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine fragmentarische Vorderansicht der Vorderradaufhängung von Fig. 1;
Fig. 3 eine fragmentarische Vertikalschnittansicht eines oberen Teils eines
Federbeins der Vorderradaufhängung von Fig. 1;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der Vorderradaufhängung von Fig. 1;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht der Vorderradaufhängung von Fig. 1;
Fig. 6A eine schematische erläuternde Draufsicht der Vorderradaufhängung von
Fig. 1;
Fig. 6B eine schematische erläuternde Vorderansicht der Vorderradaufhängung
von Fig. 1;
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht ähnlich zu Fig. 4, die aber ein
modifiziertes Beispiel der Vorderradaufhängung von Fig. 1 zeigt; und
Fig. 8 eine schematische Seitenansicht ähnlich zu Fig. 3, die aber ein
modifiziertes Beispiel des Federbeins von Fig. 3 zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 der Zeichnungen wird eine Ausführungsform
einer Vorderradaufhängung entsprechend der vorliegenden Erfindung durch das
Bezugszeichen F dargestellt. Die Aufhängung F dieser Ausführungsform ist für ein linkes
Vorderrad (Straßenrad) eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, und daher wird eine andere
gleichartige Aufhängung für ein rechtes Vorderrad in solch einer Weise verwendet, daß
es im allgemeinen symmetrisch zu der in Fig. 1 gezeigten Aufhängung F angeordnet ist.
Obwohl ein Paar von Vorderradaufhängungen somit im allgemeinen symmetrisch
vorgesehen sind, wird eine Erläuterung der vorliegenden Erfindung nur für die
Vorderradaufhängung des linken Vorderrades zum Zwecke der Vereinfachung der
Darstellung vorgenommen.
Eine Vorderradaufhängung F umfaßt einen Achsschenkel oder ein Radträgerelement 1
zum drehbaren Stützen des linken Vorderrades. Der Achsschenkel 1 schließt einen
zylindrischen Abschnitt 1a ein, in welchen eine Vorderachse oder Antriebswelle des
Vorderrades eingesetzt ist, um auf diese Weise drehbar gestützt zu werden. Der
zylindrische Abschnitt 1a ist an einem vertikal mittleren Abschnitt des Achsschenkels 1
ausgebildet. Der Achsschenkel 1 schließt einen unteren Endabschnitt 1b ein, mit dem ein
unterer Lenker 4 über ein Kugelgelenk 3 verbunden ist. Der Achsschenkel 1 schließt
außerdem einen oberen Endabschnitt 1c ein, mit dem ein oberer Lenker 6 und ein
Federbein 7 über eine Rotationsverbindung J verbunden sind. Eine Spurstange 8 ist mit
einem Spurstangenträgerabschnitt 1d verbunden, der an dem vertikal mittleren Abschnitt
1c des Achsschenkels 1 angeordnet ist und rückwärts relativ zu dem Fahrzeug
hervorsteht.
Der untere Lenker 4 ist so angeordnet, daß er sich in Richtung der Breite des Fahrzeugs
erstreckt und weist einen außenliegenden Endabschnitt (kein Bezugszeichen) auf, der
schwenkbar über das Kugelgelenk 3 mit dem unteren Endabschnitt 1b des
Achsschenkels 1 verbunden ist. Der innenliegende Endabschnitt (kein Bezugszeichen)
des unteren Lenkers 4 ist gabelförmig ausgebildet, um zwei Enden oder Lenkerbereiche
(kein Bezugszeichen) zu bilden, die jeweilig über elastomere Buchsen 4a, 4b mit einem
fahrzeugkarosserieseitigen Element, wie z. B. einem Aufhängungselement 14, verbunden
sind, so daß der untere Lenker 4 im allgemeinen eine A-Form in der Draufsicht einnimmt.
Entsprechenderweise ermöglicht der untere Lenker 4 vertikale Bewegungen des
Achsschenkels 1 oder ein Einfedern und Ausfedern des Vorderrades, hemmt aber die
Bewegung des Achsschenkels 1 in Längsrichtung (fore-and-aft direction) des
Fahrzeuges.
Die Rotationsverbindung J schließt einen Einbaubolzen K ein, der sich aufwärts von dem
oberen Endabschnitt 1c des Achsschenkels 1 erstreckt. Der Einbaubolzen K weist eine
Achse LK auf, die mit der Ausdehnung einer Lenkachse ausgerichtet ist, die durch den
Mittelpunkt (oder einem Verbindungspunkt R in Fig. 4) des Kugelgelenkes 3 hindurchtritt.
Der Verbindungspunkt R ist in einem Verbindungsabschnitt zwischen dem
außenliegenden Endabschnitt des unteren Lenkers 4 und dem unteren Endabschnitt 1b
des Achsschenkels 1 enthalten. Die Rotationsverbindung J schließt ferner ein drehbares
Verbindungselement 5 ein, das drehbar auf dem Einbaubolzen K über Lager (nicht
gezeigt) montiert oder gestützt wird. Entsprechenderweise ist auch die Achse des
drehbaren Verbindungselementes 5 mit der Achse LK und der Ausdehnung der
Lenkachse ausgerichtet. Es ist zu verstehen, daß sich die Achse LK im allgemeinen
vertikal relativ zu dem Fahrzeug erstreckt.
Das drehbare Verbindungselement 5 schließt einen Bolzenzylinder 5d ein, der drehbar
und koaxial auf dem Einbaubolzen K in einer solchen Weise montiert ist, daß er den
Einbaubolzen K abdeckt. Der Bolzenzylinder 5d ist einstückig mit zwei Stützabschnitten
5e, 5f versehen, die jeweilig nach außen und innen in Breitenrichtung des Fahrzeuges
hervorstehen. Die Stützabschnitte 5e, 5f sind jeweils so angepaßt, daß sie den oberen
Lenker 6 und einen Stoßdämpfer 15 stützen. Der Stützabschnitt 5e ist im allgemeinen
zylindrisch ausgebildet und ist innen mit einer zylindrischen elastomeren Buchse 5g
versehen. Die Achse des im allgemeinen zylindrischen Stützabschnittes 5e erstreckt sich
im allgemeinen in der Längsrichtung des Fahrzeuges. Der Stützabschnitt 5f ist im
allgemeinen zylindrisch ausgebildet und weist eine Achse auf, die sich im allgemeinen in
der Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Ein Verbindungsbolzen 10 ist durch den im
allgemeinen zylindrischen Stützabschnitt 5f eingesetzt.
Der obere Lenker 6 schließt einen im allgemeinen I-förmigen Lenkerabschnitt (kein
Bezugszeichen) ein, der sich im allgemeinen in der Breitenrichtung des Fahrzeuges
erstreckt. In der Praxis ist der I-förmige Lenkerabschnitt relativ zu der Breitenrichtung
des Fahrzeuges leicht geneigt und erstreckt sich nicht präzise in der Breitenrichtung des
Fahrzeuges, wie nachstehend erläutert wird. Ein Schwenkbolzen 11 erstreckt sich im
allgemeinen in der Längsrichtung des Fahrzeuges von dem außenliegenden Endbereich
des I-förmigen Lenkerabschnittes. Der Schwenkbolzen 11 ist in die elastomere Buchse
5g eingesetzt, die innerhalb des Stützabschnittes 5e angeordnet ist, in einer solchen
Weise, daß dessen vorderer Endabschnitt nach außen von dem Stützabschnitt 5e
hervorsteht. Der vordere Endbereich des Schwenkbolzens 11 ist mit einem Gewindeteil
ausgebildet, auf welchem eine Mutter 31 in Eingriff ist und festgezogen ist.
Entsprechenderweise ist der außen liegende Endabschnitt des oberen Lenkers 6
schwenkbar mit dem drehbaren Verbindungselement 5 verbunden.
Der innenliegende Endbereich des I-förmigen Lenkerabschnittes des oberen Lenkers 6
ist einstückig mit einem Schwenkbolzen (nicht gezeigt) versehen, der sich im
allgemeinen in der Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt und innerhalb einer
elastomeren Buchse 13 angeordnet ist, die innerhalb eines im allgemeinen zylindrischen
Stützabschnittes 14a angeordnet ist, der einen Teil des Aufhängungselementes 14
bildet. Entsprechenderweise ist der innenliegende Endabschnitt des oberen Lenkers 6
schwenkbar mit dem Aufhängungselement 14 verbunden. Das Aufhängungselement 14
ist über einen Aufhängungselementisolator 14 mit einem Seitenelement M verbunden.
Der obere Lenker 6 ist solcherart angeordnet, daß der I-förmige Lenkerabschnitt sich so
erstreckt, daß er durch die Vorderseite des drehbaren Verbindungselements 5 der
Rotationsverbindung J hindurchtritt und neigt sich relativ zu der Breitenrichtung des
Fahrzeugs in einer solchen Weise, daß der außenliegende Endbereich des I-förmigen
Lenkerabschnittes nach vorne relativ zu dem innenliegenden Endbereich des I-förmigen
Lenkerabschnittes angeordnet ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist der obere Lenker 6 eine Achse LU auf (als eine
"obere Lenkerachse" bezeichnet), welche die Achse LK des Einbaubolzens an einem
Kreuzungspunkt P kreuzt. Die obere Lenkerachse LU tritt durch einen ersten Punkt Q1
hindurch, welcher ein axialer Mittelpunkt der zylindrischen elastomeren Buchse 5a ist,
die innerhalb des Stützabschnittes 5e angeordnet ist, und tritt durch einen zweiten Punkt
Q2 hindurch, welcher der axiale Mittelpunkt der zylindrischen elastomeren Buchse 13 ist,
die innerhalb des Stützabschnittes 14a angeordnet ist. Der axiale Mittelpunkt der
zylindrischen elastomeren Buchse 5g, 13 entspricht einem Schwenkmittelpunkt, der nicht
bewegt werden kann, auch wenn ein Drehmoment (rotational torque) auf jede Buchse
5g, 13 aufgebracht wird.
Die obere Lenkerachse LU ist senkrecht zu der Achse der zylindrischen elastomeren
Buchse 5b und der Achse der zylindrischen elastomeren Buchse 13, wie in Fig. 2 zu
sehen ist. Der erste Punkt Q1 dient als ein Verbindungspunkt zwischen dem oberen
Lenker 6 und dem drehbaren Verbindungselement 5 und ist an der außenliegenden Seite
relativ zu der Achse LK des Einbaubolzens in dem Fahrzeug angeordnet, wie in den Fig.
1 und 2 gezeigt ist. Ein Verbindungsabschnitt (der den Verbindungspunkt Q1 enthält)
zwischen dem oberen Lenker 6 und dem drehbaren Verbindungselement 5 ist innerhalb
einer innenliegenden Einsenkung des Vorderrades positioniert (nicht gezeigt). Der zweite
Punkt Q2 dient als ein Verbindungspunkt eines Verbindungsabschnittes zwischen dem
oberen Lenker 6 und dem fahrzeugkarosserieseitigen Element 14.
Das Federbein 7 schließt einen Stoßdämpfer 15 ein, der ein Zylinderrohr 15a aufweist.
Eine Feder 16 ist um den oberen Abschnitt des Stoßdämpfers 15 angeordnet. Eine im
allgemeinen C-förmige Stützhalterung 17 ist fest an dem unteren Ende des Zylinderrohrs
15a installiert. Die Stützhalterung 17 ist schwenkbar mit dem Stützabschnitt 5f des
drehbaren Verbindungselementes 5 verbunden. Der Stoßdämpfer 15 weist eine
Kolbenstange 15b auf, welche von dem oberen Ende des Zylinderrohres 15a
hervorsteht. Der obere Endabschnitt der Kolbenstange 15b ist über ein Dammgummi
(mound rubber) 18 und eine Montageplatte 19 mit dem fahrzeugkarosserieseitigen
Element 14, wie z. B. einem Federbeindom od. dgl., befestigt.
Nun wird eine kurze und klare Erläuterung eines Aufbaus zum Verbinden des
Zylinderrohres 15a des Stoßdämpfers 15 mit dem oberen Endabschnitt 1c des
Achsschenkels 1 gegeben. Die C-förmige Stützhalterung 17 ist einstückig an ihren
gegenüberliegenden Endabschnitten mit zwei zylindrischen Elementen 17a, 17a
versehen, von denen jede innen mit einer zylindrischen elastomeren Buchse 12
versehen ist. Die zylindrischen Elemente 17a, 17a sind koaxial zueinander und
beabstandet voneinander befindlich, so daß der Stützabschnitt 5f des drehbaren
Verbindungselementes 5 dazwischen angeordnet ist. Der Verbindungsbolzen (wie z. B.
der Bolzen od. dgl.) 10 ist durch die Innenlöcher (nicht angegeben) der zylindrischen
Elemente 17a, 17a und des Stützabschnittes 5f des drehbaren Verbindungselementes 5
eingesetzt, wobei die Innenlöcher in einem solchen Zustand sind, daß sie zueinander
ausgerichtet sind. Der so eingesetzte Verbindungsbolzen 10 ist in einem Zustand, bei
dem die gegenüberliegenden Endabschnitte jeweilig von den äußeren Enden der
zylindrischen Elemente 17a, 17a hervorstehen. Muttern (kein Bezugszeichen) sind
jeweilig auf die hervorstehenden gegenüberliegenden Endabschnitte des
Verbindungsbolzens 10 aufgeschraubt und in einer Position angezogen, so daß die C-
förmige Stützhalterung 17 drehbar mit dem drehbaren Verbindungselement 5 verbunden
ist. Entsprechenderweise ist der Stoßdämpfer 15 mit dem drehbaren
Verbindungselement 5 in einer solchen Weise verbunden, daß dem Stoßdämpfer 15
ermöglicht wird, sich um die Achse zu drehen, die sich im allgemeinen in der
Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt und daß verhindert wird, daß andere
Drehungen und Schwingungsbewegungen auftreten, obwohl eine leichte
Schwenkbewegung in allen Richtungen unter der Deformation der elastischen Buchsen
12, 12 möglich ist.
Das obere Ende der Feder 16 ist direkt durch die Trägerplatte 20 od. dgl. mit dem
fahrzeugkarosserieseitigen Element 14, wie z. B. dem Federbeindom od. dgl., montiert.
Das untere Ende der Feder 16 ist direkt über die Stützplatte 21 mit dem Zylinderrohr 15a
des Stoßdämpfers 15 montiert. In der Anordnung von Fig. 3 wird eine große
Schwingungseinleitung über den Pfad P1 übertragen, wobei eine kleine
Schwingungseinleitung über den Pfad P2 übertragen wird.
In dieser Ausführungsform sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist, der Stoßdämpfer 15 und die
Feder 16 an der innen liegenden Seite relativ zur Achse LK des Einbaubolzens K
angeordnet, mit dem das drehbare Verbindungselement 5 koaxial montiert ist, um eine
störende Beeinflussung mit dem Vorderrad od.gl. zu vermeiden. Die Feder 16 ist wie
folgt angeordnet: Die Achse LS der Feder 16 ist im allgemeinen parallel zu der Achse LK
des Einbaubolzens K für das drehbare Verbindungselement 5 befindlich, gesehen von
der Vorderseite des Fahrzeuges oder in einer imaginären Vertikalebene, die sich in
Breitenrichtung des Fahrzeuges erstreckt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Achse LS ist
jedoch nach vorne zum Fahrzeug relativ zu der Achse LK geneigt, wie von der Seite des
Fahrzeuges oder einer imaginären Vertikalebene, die sich in Längsrichtung des
Fahrzeuges erstreckt, zu sehen ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Mit anderen Worten, die
Achse LK und die Achse LS sind auf einer imaginären Horizontalebene versetzt
angeordnet oder getrennt voneinander angeordnet. Mit anderen Worten, die Ausdehnung
der Achse LK und die Ausdehnung der Achse LS ist nicht parallel zueinander und kreuzen
sich nicht an einem Kreuzungspunkt in den drei Dimensionen. Somit sind die Achse LK
und die Achse LS in einer sogenannten Torsionspositionsbeziehung (torsional locational
relationship), bei dem der Winkel der Neigung in der Längsrichtung des Fahrzeuges
kleiner gesetzt ist, als der Nachlaufwinkel der Achse LK, die im wesentlichen als die
Lenkachse dient, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Zusätzlich tritt, wie in Fig. 2 zu sehen ist, die
Achse LS der Feder 16 durch einen Verbindungspunkt (fahrzeugkarosserieseitigen
Verbindungspunkt) S hindurch, wobei angenommen wird, daß sie durch die Mitte eines
Verbindungsabschnittes zwischen der Feder 16 und dem fahrzeugkarosserieseitigen
Element 14, wie z. B. dem Federbeindom od. dgl., hindurchtritt und durch die Achse LP
des Verbindungsbolzens 10 hindurchtritt, auf dem die Stützhalterung 17 für den
Stoßdämpfer 15 drehbar gelagert wird. Mehr im einzelnen, die Achse LS der Feder kreuzt
die Achse LP an einem Kreuzungspunkt oder tritt durch eine Mitte der Achse LP des
Verbindungsbolzens 10 hindurch, dessen Mittelpunkt dem axialen Mittelpunkt des
Innenloches des Stützabschnittes 5f des drehbaren Verbindungsabschnittes 5 entspricht.
Die Spurstange 8 ist mit einem Lenkgetriebe (nicht gezeigt) verbunden, um zu bewirken,
daß sich der Achsschenkel 1 um die Achse LKK dreht, um so das Fahrzeug zu lenken.
Nachstehend wird die Funktion der obigen Vorderradaufhängung F im einzelnen
erläutert.
Die Vorderradaufhängung F dieser Ausführungsform setzt eine
Doppelquerlenkeraufhängung voraus, die den unteren Lenker 4 und den oberen Lenker
6 gesehen von der Längsrichtung des Fahrzeuges aus, einschließt, währenddessen eine
Federbeinaufhängung den unteren Lenker 4 und das Federbein 7, gesehen von der
Breitenrichtung des Fahrzeuges, einschließt. Entsprechenderweise kann die
Vorderradaufhängung F dieser Ausführungsform Vorteile sowohl der
Doppelquerlenkeraufhängung als auch der Federbeinaufhängung zeigen und vermeidet
die Unzulänglichkeiten derselben. Mehr im einzelnen, wie von der Vorderseite des
Fahrzeugs zu sehen ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Bewegung des Vorderrades
(Bewegung des Achsschenkels 1) mit dem Radhub durch den unteren Lenker 4 und den
oberen Lenker 6 eingeschränkt, und daher funktioniert die Vorderradaufhängung F wie
die Doppelquerlenkeraufhängung. Wie aus der Querrichtung des Fahrzeuges zu sehen
ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird die gleiche Bewegung des Vorderrades durch den
unteren Lenker 4 und den Stoßdämpfer 15 eingeschränkt, und daher funktioniert die
Vorderradaufhängung 6 wie die Federbeinaufhängung. Bezüglich der Krafteinleitung
(force input) zu dem Vorderrad und dem Achsschenkel 1, wird die Krafteinleitung in
Längsrichtung durch den unteren Lenker 4 und das Federbein 7 in gleicher Weise, wie
bei der Federbeinaufhängung aufgenommen, währenddessen die Krafteinleitung in
Querrichtung durch den unteren Lenker 4 und den oberen Lenker 6 in gleicher Weise wie
bei der Doppelquerlenkeraufhängung aufgenommen wird.
Entsprechenderweise kann die Vorderradaufhängung dieser Ausführungsform eine
höhere Steifigkeit gegenüber einer Krafteinleitung von der Querrichtung des Fahrzeuges
erzielen durch Anordnen des unteren Lenkers an einer unteren Position gesehen von der
Vorderseite des Fahrzeuges. Zusätzlich kann die Vorderradaufhängung F eine hohe
Nachlaufsteifigkeit erzielen und verringert die Steifigkeit gegenüber einer Krafteinleitung
in Längsrichtung des Fahrzeuges, da der fahrzeugkarosserieseitige Verbindungspunkt S
des Stoßdämpfers praktisch als ein oberer Lenker dient, der an einer höheren Position
angeordnet ist, wie von der Vorderseite des Fahrzeuges zu sehen ist. Somit können
sowohl ein hoher Fahrkomfort als auch eine hohe Fahrstabilität des Fahrzeuges durch
geeignetes Kombinieren der Merkmale der Doppelquerlenkeraufhängung und der
Federbeinaufhängung erzielt werden. Ferner ist in dieser Ausführungsform ein oberer
Lenker an der unteren Position angeordnet, wie oben erläutert wurde, wodurch die
Aufhängung F kleinbauend ausgebildet sein kann und eine hohe Steifigkeit und Präzision
durch Einbauen der Aufhängung F an dem Aufhängungselement 14 erzielt werden kann.
Wenn eine Querkraft, die zur innenliegenden Seite des Fahrzeuges gerichtet ist, auf den
Achsschenkel 1 wirkt, z. B. während einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges, wird die
Querkraft, die den Achsschenkel 1 erreicht, dann auf das drehbare Verbindungselement
5 übertragen, da der untere Abschnitt des Achsschenkels von seiner Bewegung in
Breitenrichtung des Fahrzeuges unter der Wirkung des unteren Lenkers 4 eingeschränkt
wird, und daher wird die Querkraft auf die Achse LK (die als Lenkachse dient) des
Einbaubolzens K für das drehbare Verbindungselement 5 aufgebracht. Das Federbein 7
einschließlich des Stoßdämpfers 15 erzeugt in starker Weise eine Reaktionskraft
gegenüber der Querkraft, da der Verbindungsbolzen 10 so angeordnet ist, daß er sich in
Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Im Gegensatz dazu kann eine große
Reaktionskraft gegenüber der Querkraft an der oberen Lenkerachse LU erzeugt werden,
da die obere Lenkerachse LU die Achse LA des Einbaubolzens K für das drehbare
Verbindungselement 5 an dem Kreuzungspunkt P kreuzt. Mit anderen Worten, nur eine
axiale Druckkraft oder Zug kraft wirkt einfach auf die obere Lenkerachse LU, wobei eine
kleine Kraft weggelassen wird, die infolge der Torsion jeder elastischen Buchse erzeugt
wird, die an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem oberen Lenker 6 und dem
fahrzeugkarosserieseitigen Element 14 und zwischen dem oberen Lenker 6 und dem
drehbaren Verbindungselement 5 angeordnet ist, wodurch kein Moment erzeugt wird,
das bewirkt, daß sich das drehbare Verbindungselement 5 um die Achse LK des
Einbaubolzens K für das drehbare Verbindungselement 5 dreht. Es ist anzumerken, daß,
wenn eine Querkraft durch den Achsschenkel 1 eingeleitet wird, so daß eine
Reaktionskraft entlang der oberen Lenkerachse LU als eine Komponentenkraft dient, eine
kleine Kraft, die in Längsrichtung des Fahrzeuges aufgebracht wird, als eine
Komponentenkraft erzeugt wird, da die obere Lenkerachse LK relativ-zu der
Breitenrichtung des Fahrzeuges geneigt angeordnet ist. Diese kleine Kraft wirkt auf das
drehbare Verbindungselement 5, wird jedoch durch das Federbein 7 aufgenommen, in
einer gleichen Weise, bei der die Längsrichtungskraft auf das Vorderrad wirkt, wie oben
beschrieben wurde, und daher wird keine Verminderung bei der Radsturzsteifigkeit und
einer Quersteifigkeit in einen Zustand ausgeführt, wo der obere Lenker 6 und das
drehbare Verbindungselement 5 an dem einzelnen Verbindungspunkt verbunden sind.
In diesem Zusammenhang wird bei der herkömmlichen Vorderradaufhängung, die in der
vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-178041 offenbart ist, ein Moment
zum Drehen des drehbaren Verbindungselementes unter der Wirkung der Axialkraft des
oberen Lenkers und der Krafteinleitung von dem Einbauabschnitt des Achsschenkel zu
dem drehbaren Verbindungselement erzeugt. Um eine Erzeugung eines solchen
Momentes zu verhindern, ist es notwendig, daß der Einbau des oberen Lenkers an dem
drehbaren Verbindungselement in einer solchen Weise ausgeführt wird, daß der obere
Lenker nur um die Achse drehbar ist, die sich um die Achse erstreckt, die sich in der
Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Dementsprechend ist es z. B. erforderlich, daß
der obere Lenker an zwei Punkten mit dem drehbaren Verbindungselement verbunden
ist.
Wenn in dieser Ausführungsform eine Krafteinleitung in der Längsrichtung des
Fahrzeuges auf den Achsschenkel erfolgt, wird die Längsrichtungskrafteinleitung durch
die Achse LK des Einbaubolzens K für das drehbare Verbindungselement 5 in einen
normalen Zustand aufgebracht, wo der Verbindungsbolzen 10 zum Verbinden des
Federbeins 7 und dem drehbaren Verbindungselement 5 in Längsrichtung des
Fahrzeuges gerichtet ist. Die Krafteinleitung kann durch Reaktionskräfte aufgenommen
werden, die auf den Verbindungsbolzen 10 zum Verbinden des Federbeins 7 mit dem
drehbaren Verbindungselement 5 und dem fahrzeugkarosserieseitigen
Verbindungspunkt S aufgebracht werden, der an dem oberen Teil des Federbeins 7
angeordnet ist, um dadurch auf sichere Weise zu verhindern, daß der Achsschenkel 1 in
Längsrichtung des Fahrzeuges verschoben wird. Wenn zusätzlich der
Verbindungsbolzen 10 zwischen dem Federbein 7 und dem drehbaren
Verbindungselement 5 sich bewegt, um sich um die Achse LK zu drehen entsprechend
zu der Lenkachse, wird vorausgesetzt, daß sich das drehbare Verbindungselement 5
und das Federbein 7 um die Achse LK des Einbaubolzens 7 für das drehbare
Verbindungselement 5 und um die Achse des Federbeins 7 herum drehen. In diesem
Fall scheint es notwendig zu sein, die Länge des oberen Lenkers 6 zu verändern, wobei
jedoch eine solche Rotationsverschiebung in der Praxis nicht unter der Wirkung der
Reaktionskraft des oberen Lenkers 6 auftreten kann.
Ferner wird in dieser Ausführungsform der außenliegende Endabschnitt des oberen
Lenkers 6 an dem Stützabschnitt 5e an der außenliegenden Seite des drehbaren
Verbindungselementes 5 gestützt, und daher kann die Länge des oberen Lenkers 6
größer festgelegt werden. Dieses optimiert die Veränderung des Radsturzwinkels, der
mit dem Radhub bewirkt wird und vermindert einen Winkel der Verdrehung der
elastomeren Buchse bei einem Zustand, wo eine Axialkraft auf den oberen Lenker
aufgebracht wird, wodurch die Lebensdauer der Buchse und der
Radsturzwinkeländerung linearisiert wird, währenddessen der Fahrkomfort des
Fahrzeuges verbessert wird.
Jede der elastomeren Buchsen 5g, 13, die jeweils innerhalb des Stützabschnittes 14a
des fahrzeugkarosserieseitigen Elementes 14 angeordnet ist und der Stützabschnitt 5e
des drehbaren Verbindungselementes 5 sind solcherart angeordnet, daß deren Achse
senkrecht zu der oberen Lenkerachse LU befindlich sind. Dieses kann eine Kraft
minimieren, die in der Axialrichtung des oberen Lenkers 6 aufgebracht wird, d. h., eine
Verschiebungsgröße der elastomeren Buchse unter Aufbringung einer Axialkraft auf den
oberen Lenker, wodurch ein geeigneter Ausgleich zwischen der Radsturzsteifigkeit, der
Seitenfestigkeit u. dgl. beibehalten wird.
In dieser Ausführungsform tritt die Achse LK des Montagebolzens K für das drehbare
Element 5 durch den Mittelpunkt des Kugelgelenkes (Buchse) 3 hindurch, dessen
Mittelpunkt als ein Verbindungspunkt zwischen dem Achsschenkel 1 und dem unteren
Lenker 4 dient. Mit anderen Worten, die Achse LK des Einbaubolzens K ist mit der
Lenkachse ausgerichtet. Entsprechenderweise führt das drehbare Verbindungselement
5, auch wenn der Achsschenkel 1 durch die Spurstange 8 durch das Lenkgetriebe 5
gelenkt wird, keine Drehung aus, so daß die Krafteinleitung mit der Lenkung des
Vorderrades nicht auf den oberen Lenker 6 wirkt.
Somit sind in dieser Ausführungsform jeder gegenüberliegenden Endabschnitt des
oberen Lenkers 6 an dem einzelnen Punkt mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element
14 oder dem Achsschenkel 1 verbunden, währenddessen auf sichere Weise ein
Absenken der Radsturzsteifigkeit und der Seitensteifigkeit verhindert wird. Als ein
Ergebnis dessen wird die Gestaltungsfreiheit erhöht, um eine störende Beeinflussung u. dgl.
der Vorderradaufhängung F mit einem Reifen und/oder einem Installationsabschnitt
des Vorderrades, insbesondere während der Lenkung des Vorderrades, zu verhindern,
und zusätzlich ist es möglich, das Gewicht und die Produktionskosten der
Vorderradaufhängung F zu vermindern. Außerdem können durch geeignetes Auswählen
der Federkonstante der Feder 16 des Federbeins 7, des Elastizitätskoeffizienten der
elastomeren Buchsen und der Länge der Lenker unterschiedliche
Vorderradaufhängungen, die für unterschiedliche Arten von Fahrzeugen geeignet sind,
angeordnet werden, währenddessen möglich gemacht wird, die gleichen
Vorderradaufhängungen gemeinsam für verschiedene Arten von Fahrzeugen zu
verwenden.
Ferner verwendet die Vorderradaufhängung F dieser Ausführungsform den besonderen
Stützaufbau für den Stoßdämpfer 15 und die Feder 16, um das Einleitungstrennungs-
Federbein (input separation type strut) zu bilden. Zusätzlich kreuzt die Achse LS der
Feder 16 die Achse LP des Verbindungsbolzens 10 zwischen dem Stoßdämpfer 15 und
dem drehbaren Verbindungselement 5, um einen Kreuzungspunkt zu bilden, wie in Fig. 2
gezeigt ist. Als ein Ergebnis dessen kann ein Drehmoment um die Achse LP des
Verbindungsbolzens 10 nicht als eine Biegekraft auf den Stoßdämpfer 15 eingeleitet
werden, wenn eine Vertikalkraft aufgrund des Fahrzeuggewichtes od. dgl. auf das
Vorderrad eingeleitet wird, wodurch eine Reibung des Stoßdämpfers vermindert wird und
somit der Fahrkomfort des Fahrzeuges verbessert wird.
Wenn zusätzlich eine Aufwärtskraft auf das Vorderrad eingeleitet wird, z. B. infolge der
Belastung des Fahrzeuges und einem unebenen Zustand einer Straße, schafft die Feder
16 eine Abwärtskraft entgegen der Aufwärtskraft auf den Stoßdämpfer 15, wodurch ein
Ausgleich zwischen den Aufwärts- und Abwärtskräften hergestellt wird. Die Abwärtskraft
von der Feder 16 drückt das Zylinderrohr 15a des Stoßdämpfers 15 abwärts, und daher
wird sie auf das drehbare Verbindungselement 5 über die Stützhalterung 17 und die
elastomeren Buchsen 12, 12 eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt das drehbare
Verbindungselement 5 ein Drehmoment, um die Achse LK des Einbaubolzens für das
drehbare Verbindungselement 5 unter der Wirkung der Kraft der Feder 16, da die Achse
LS der Feder 16 und die Achse LK des Einbaubolzens für das drehbare
Verbindungselement 5 nicht parallel zueinander befindlich sind und sich nicht zueinander
an irgendeinem Kreuzungspunkt kreuzen, wodurch die sogenannte
Torsionspositionsbeziehung zwischen den Achsen LS und LK hergestellt werden, wie
oben erläutert wurde. Das so erzeugte Drehmoment kann jedoch bei Deformation
(distorsion) der elastomeren Buchse 5b an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem
drehbaren Verbindungselement 5 und dem oberen Lenker 6 ausgeglichen werden.
Dementsprechend erzeugt, wie von oben oder in der Draufsicht, wie in Fig. 5 gezeigt ist,
zu sehen ist, das drehbare Verbindungselement 5 ein Drehmoment um die Achse LK des
Einbaubolzens K für das drehbare Verbindungselement 5, so daß die elastomere Buchse
5g, die innerhalb des Stützabschnittes 5e angeordnet ist (der Verbindungsabschnitt
zwischen dem drehbaren Verbindungselement 5 und dem oberen Lenker 6) verformt
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird unter der Wirkung einer Reaktionskraft der Verformung
der elastomeren Buchse eine Vorwärtskraft FOUT an dem außenliegenden Endabschnitt
des oberen Lenkers 6 erzeugt und gleichzeitig wird eine Rückwärtskraft FIN an dem
innenliegenden Endabschnitt des oberen Lenkers 6 erzeugt. Als ein Ergebnis dessen
wird, wie in den Fig. 6A und 6B dargestellt ist, der obere Lenker 6 an dessen Seite des
drehbaren Verbindungselementes 5 oder des Achsschenkels 1 vorwärts in dem
Fahrzeug verschoben. Somit bewegt sich, in dem Fall, daß der innenliegende
(fahrzeugkarosserieseitige) Endabschnitt des oberen Lenkers 6 nach hinten in dem
Fahrzeug relativ zu dem drehbaren Verbindungselement 5 in dieser Ausführungsform
angeordnet ist, die Seite des Achsschenkels 1 des oberen Lenkers 6 nach vorn und
bewegt sich gleichzeitig zu der innen liegenden Seite des Fahrzeuges, so daß ein
negativer Radsturz zu dem Vorderrad erzeugt wird. Zusätzlich werden der
Vorderabschnitt des drehbaren Verbindungselementes 5 und des Achsschenkels 1, die
nach vorne von der Spurstange angeordnet sind, zu der innenliegenden Seite des
Fahrzeuges bewegt, so daß eine Vorspur an dem Vorderrad erzeugt wird. Daher kann in
dem Fall, bei dem das Vorderrad ein außenliegendes Rad bei einer Kurvenfahrt des
Fahrzeuges ist, die Kurvenfahrteigenschaft des Fahrzeuges verbessert werden.
Im Gegensatz dazu ist es ersichtlich, daß in dem Fall, bei dem der innenliegende
(fahrzeugkarosserieseitige) Endabschnitt des oberen Lenkers nach vorn relativ zu dem
drehbaren Verbindungselement angeordnet ist, daß, wenn ein Drehmoment auf das
drehbare Verbindungselement aufgebracht wird, wie bei dem obigen, der obere Lenker
sich in die entgegengesetzten Richtungen bewegt, so daß bei dem Obigen in der
Breitenrichtung des Fahrzeuges sich das Vorderrad in die entgegengesetzte Richtung zu
der in dem obigen Fall bewegt, da der Abstützungspunkt für die Verschiebung des
oberen Lenkers sich von den in dem obigen Fall unterscheidet. Zusätzlich wird, wie in
Fig. 7 gezeigt ist, in dem Fall, daß die Achse LS der Feder 16 sich rückwärts relativ zu
der Achse LK des Einbaubolzens K für das drehbare Verbindungselement 5 neigt, wie
von der Seite des Fahrzeuges oder auf einer Vertikalebene senkrecht zu der
Breitenrichtung des Fahrzeuges zu sehen ist, ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn
auf das drehbare Verbindungselement 5, umgekehrt zu dem obigen Fall, aufgebracht. Als
ein Ergebnis dessen bewegt sich der außenliegende Endabschnitt des oberen Lenkers 6
nach hinten, so daß ein positiver Radsturz und eine Nachspur an dem Vorderrad erzeugt
werden, wodurch die Stabilität des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt verbessert wird.
Die Reaktionskraft der Feder 16 erhöht sich und vermindert mit den Vertikalbewegungen
des Vorderrades. Der Spurwinkel, der Radsturzwinkel u. dgl. des Vorderrades können in
Übereinstimmung mit der Änderung der Federreaktionskraft mit dem Radhub geändert
werden. Dementsprechend können eine Veränderung des Radsturzwinkel und des
Spurwinkels, die hauptsächlich in Zusammenhang mit der Gestaltung u. dgl. der
Aufhängungslenker bestimmt werden, in geeigneter Weise festgelegt werden, auch in
dem Fall, bei dem keine Gestaltungsfreiheit gegeben ist, wodurch die Fahrstabilität des
Fahrzeuges verbessert wird.
Ferner ist ist dieser Ausführungsform die elastomere Buchse in dem Verbindungsab
schnitt zwischen dem oberen Lenker 6 und dem fahrzeugkarosserieseiten Element 14
und zwischen dem oberen Lenker 6 und dem drehbaren Verbindungselement 5 ange
ordnet, und daher kann die elastomere Buchse in geeigneter Weise ihre elastische
Deformation ausführen, damit sie unter der Wirkung des Drehmomentes, welches von
dem Verbindungselement 5 herkommt und durch die Reaktionskraft der Feder 16
erzeugt wird, verformt wird, so daß eine geeignete Winkeländerung gegenüber dem
Drehmoment erzielt werden kann. Zusätzlich können sogar in dem Fall, bei der kein
präziser Kreuzungspunkt vorhanden ist, bei dem sich die obere Lenkerachse LU und die
Achse LK des Einbaubolzens für das drehbare Verbindungselement zueinander kreuzen,
z. B. bei Produktionstoleranzen, ein Moment, das dem Abstand der Achsen entspricht,
durch die Verdrehsteifigkeit jeder elastomeren Buchse aufgenommen werden, wodurch
diese die gleiche Funktion zeigen, wie die oben diskutierten.
In dieser Ausführungsform sind die Achse LS der Feder 16 und die Achse LK des
Einbaubolzens für das drehbare Verbindungselement 5 immer in der
Torsionspositionsbeziehung. Mit anderen Worten, die Ausdehnungen der Achsen LS und
LK sind in der Positionsbeziehung, bei der sie nicht parallel zueinander sind und sich
nicht an einem Kreuzungspunkt einander kreuzen. Entsprechenderweise wird, auch in
einem Zustand, bei der kein wesentlicher Radhub auftritt, eine Reaktionskraft an der
Feder 16 erzeugt, die das Fahrzeuggewicht aufnimmt, und daher wird das Drehmoment
in dem drehbaren Verbindungselement 5 erzeugt, so daß eine Deformation aufgrund der
Torsion in der elastomeren Buchse 5g in dem Verbindungsabschnitt zwischen dem
drehbaren Verbindungselement 5 und dem oberen Lenker 6 und in der elastomeren
Buchse 13 in dem Verbindungsabschnitt zwischen dem oberen Lenker 6 und dem
fahrzeugkarosserieseitigen Element 14 auftritt oder auftreten wird. Das Drehmoment
jedoch, das auf das drehbare Verbindungselement 5 unter der Wirkung der
Reaktionskraft der Feder 16 und der Verschiebung des oberen Lenkers aufgrund der
Reaktionskraft aufgebracht wird, werden zum Einstellen der geeigneten
Ausrichtungsänderungen, wie z. B. des Radsturzwinkels, der Vorspurwinkeländerung
u. dgl. verwendet, wenn der Radhub ausgeführt wird. Entsprechenderweise führt die
elastomere Buchse ihre Deformation aufgrund der Torsion aus oder nicht aus, indem
bewirkt wird, daß das Drehmoment nicht auf das drehbare Verbindungselement 5 in
einem Zustand aufgebracht wird, wo kein Radhub auftritt, wodurch ermöglicht wird,
daß zu erwarten ist, daß die Lebensdauer der elastomeren Buchse auf einen Wert
verbessert wird, der keiner Deformation entspricht. Um eine solche Anordnung zu
erzielen, sind die Achse LS der Feder 16 und die Achse LK des Einbaubolzens K für das
drehbare Verbindungselement 5 parallel zueinander angeordnet, und/oder die
Ausdehnungen LS, LK kreuzen sich an einem Kreuzungspunkt in einem Zustand, wo kein
Radhub ausgeführt wird.
Währenddessen der untere Lenker 4 gezeigt und beschrieben wurde als ein einzelner
Körper, der eine A-Form in der Draufsicht bei der obigen Ausführungsform besitzt, ist es
verständlich, daß der untere Lenker 4 aus zwei Lenkerelementen gebildet werden kann,
die getrennt voneinander ausgebildet sind, wobei jedes Lenkerelement die im
allgemeinen I-Form aufweist. In diesem Fall sind die beiden Lenkerelemente vordere und
hintere untere Lenkerelemente, die jeweils vorwärts und rückwärts in dem Fahrzeug
angeordnet sind. Das vordere untere Lenkerelement erstreckt sich im allgemeinen in der
Breitenrichtung des Fahrzeuges, bei dem der außen liegende Endabschnitt des vorderen
unteren Lenkerelementes drehbar über ein Kugelgelenk od. dgl. mit dem vorderen Teil
des unteren Endabschnittes 1b des Achsschenkels 1 verbunden ist, und der
innenliegende Endabschnitt des gleichen Lenkerelementes ist über die elastomere
Buchse 4a mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element, wie z. B. dem
Aufhängungselement, verbunden. Der hintere untere Lenker ist gekrümmt, um sich nach
vorne in dem Fahrzeug auszubauchen und ist geneigt, relativ zu der Breitenrichtung des
Fahrzeugs in einer solchen Weise angeordnet, daß der innenliegende Endabschnitt nach
hinten relativ zu dem außenliegenden Endabschnitt angeordnet ist. Der außenliegende
Endabschnitt ist drehbar über ein Kugelgelenk od. dgl. mit dem hinteren Teil des unteren
Endabschnitts 1b des Achsschenkels 1 verbunden, und der innenliegende Endabschnitt
ist über die elastomere Buchse 4b mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element, wie z. B.
dem Aufhängungselement, verbunden.
Die Bewegungseinschränkungswirkung des unteren Lenkers, die durch die beiden
Lenkerelemente mit dem Achsschenkel gebildet werden, ist nicht problematisch, da
angenommen wird, daß die beiden Lenkerelemente durch bloßes Trennen des A-
förmigen unteren Lenkers ausgebildet sind. Es ist anzumerken, daß der wesentliche
Verbindungspunkt R zwischen dem unteren Lenker und dem Achsschenkel einen
Kreuzungspunkt einer ersten Linie entspricht, die den fahrzeugkarosserieseitigen
Verbindungspunkt und den Achsschenkelverbindungspunkt des vorderen unteren
Lenkerelementes und einer zweiten Linie, die den fahrzeugkarosserieseitigen
Verbindungspunkt und den achsschenkelseitigen Verbindungspunkt des hinteren unteren
Lenkerelementes verbindet, entspricht. Entsprechenderweise, kann, gesehen von der
Vorderseite des Fahrzeuges, eine Freiheit bei der Festlegung des Neigungswinkels der
(imaginären) Lenkachse relativ zu der Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 in einem Wert
erhöht werden, die der Außenrichtungsverschiebung des wesentlichen
Verbindungspunktes R zwischen dem unteren Lenker und dem Achsschenkel entspricht.
Dieses bietet die folgenden Vorteile: In dem Fall, daß eine Vorderradaufhängung den so
angeordneten unteren Lenker in einem Vorderradantriebsfahrzeug verwendet, wird der
Lenkachsenneigungswinkel vergrößert, so daß ein sogenannter Lenkrollradius (ein
Abstand zwischen dem Kreuzungspunkt der Lenkachse mit der Straßenoberfläche und
einem Mittelpunkt der Straßenkontaktfläche des Reifens) negativ festgelegt wird,
wodurch eine Vorspuränderung aufgrund des Lenkungsdrehmomentes während des
Fahrens unterdrückt wird und ein Kurvenfahrmoment zum Aufbringen einer großen
Bremskraft auf eines der Vorderräder bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges vermieden
wird. Dieses verbessert die Fahrstabilität des Fahrzeuges, währenddessen der
Fahrkomfort des Fahrzeuges durch Unterdrücken des sogenannten Shimmy-Effektes
(Lenkungsflatterneffekt) unterdrückt wird, welches bei der Übertragung der
Resonanzschwingung eines Lenkgetriebes (unter Krafteinleitung von der
Straßenoberfläche) zu einem Lenkrad bewirkt wird.
Währenddessen die oben erläuterte Ausführungsform so gezeigt und beschrieben
wurde, daß das Federbein 7 des Einleitungstrennungstypes verwendet wird, wobei die
Krafteinleitungen auf die Fahrzeugkarosserie von der Feder 16 und dem Stoßdämpfer 15
jeweils durch separate Pfade ausgeführt werden, ist ersichtlich, daß das Federbein 7 von
einem sogenannten Einleitungskonzentrationstyp sein kann, wobei die Krafteinleitungen
auf die Fahrzeugkarosserie von der Feder 16 und dem Stoßdämpfer 15 durch den
gleichen Pfad erfolgt, wie in Fig. 8 gezeigt ist, wodurch die gleichen vorteilhaften Affekte,
wie bei der oben erläuterten Ausführungsform, erzielt werden. Bei diesem Einleitungs
konzentrationstyp-Federbein 7, tritt die Achse LS der Feder 16 durch den Verbin
dungspunkt S zwischen dem Stoßdämpfer 15 und dem fahrzeugkarosserieseitigen
Element 14 hindurch und tritt durch die Achse LP des Verbindungsbolzens 10 zwischen
dem Stoßdämpfer 15 und dem drehbaren Verbindungselement 5 hindurch. Entsprechen
derweise kann ein Drehmoment nicht um die Achse LP des Verbindungsbolzens 10
zwischen dem Stoßdämpfer 15 und dem drehbaren Verbindungselement 5 eingeleitet
werden, auch wenn eine Vertikalkraft aufgrund des Fahrzeuggewichtes u. dgl. auf das
Vorderrad eingeleitet wird, wodurch es möglich wird, die Reibung des Stoßdämpfers zu
vermindern, um dadurch den Fahrkomfort des Fahrzeuges zu verbessern.
Claims (13)
1. Vorderradaufhängung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch
ein Radträgerelement (1) zum drehbaren Stützen eines Straßenrades des Fahrzeuges;
einen unteren Lenker (4), der einen ersten Endabschnitt aufweist, der drehbar mit einem unteren Abschnitt des Radträgerelementes (1) verbunden ist und einen zweiten Endabschnitt aufweist, der mit einem fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) so verbunden ist, daß er im allgemeinen in einer Vertikalrichtung des Fahrzeuges schwenkbar ist;
ein Verbindungselement (5), das drehbar an einem oberen Abschnitt (1c) des Radträgerelementes (1) montiert ist, um drehbar um eine erste Achse (LK) zu sein, die durch das Radträgerelement (1) hindurchtritt und sich im allgemeinen der Vertikalrichtung des Fahrzeuges erstreckt;
einen Stoßdämpfer (15), der einen oberen Endabschnitt aufweist, verschwenkbar mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) verbunden ist und einen unteren Endabschnitt aufweist, der schwenkbar mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist, um drehbar um eine zweite Achse (LP) zu sein, die sich im allgemeinen in einer Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt;
eine Feder (16), die durch den Stoßdämpfer (15) gestützt wird und eine dritte Achse (LS) aufweist, wobei eine Ausdehnung der dritten Achse (LS) getrennt von einer Ausdehnung der ersten Achse (LK) auf einer Horizontalebene ist, die sich in einer Horizontalrichtung des Fahrzeuges erstreckt, wobei sich die dritte Achse (LS) relativ zu der ersten Achse (LK) auf einer Vertikalebene neigt, die sich in der Vertikalrichtung des Fahrzeuges erstreckt;
einen oberen Lenker (6), der einen ersten Endabschnitt aufweist, der schwenkbar mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist und einen zweiten Endabschnitt aufweist, der schwenkbar mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) verbunden ist, wobei der obere Lenker (5) eine vierte Achse (LU) aufweist, die einen ersten Verbindungspunkt, bei dem ein erster Abschnitt mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist und einen zweiten Verbindungspunkt, bei dem der zweite Endabschnitt mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element verbunden ist, verbindet, wobei die vierte Achse (LU) die erste Achse (LK) auf der Vertikalebene und auf der Horizontalebene kreuzt; und
eine Spurstange (8) zum Drehen des Radträgerelementes (1) bei dessen Bewegung in der Breitenrichtung des Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang für das Fahrzeug.
ein Radträgerelement (1) zum drehbaren Stützen eines Straßenrades des Fahrzeuges;
einen unteren Lenker (4), der einen ersten Endabschnitt aufweist, der drehbar mit einem unteren Abschnitt des Radträgerelementes (1) verbunden ist und einen zweiten Endabschnitt aufweist, der mit einem fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) so verbunden ist, daß er im allgemeinen in einer Vertikalrichtung des Fahrzeuges schwenkbar ist;
ein Verbindungselement (5), das drehbar an einem oberen Abschnitt (1c) des Radträgerelementes (1) montiert ist, um drehbar um eine erste Achse (LK) zu sein, die durch das Radträgerelement (1) hindurchtritt und sich im allgemeinen der Vertikalrichtung des Fahrzeuges erstreckt;
einen Stoßdämpfer (15), der einen oberen Endabschnitt aufweist, verschwenkbar mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) verbunden ist und einen unteren Endabschnitt aufweist, der schwenkbar mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist, um drehbar um eine zweite Achse (LP) zu sein, die sich im allgemeinen in einer Längsrichtung des Fahrzeuges erstreckt;
eine Feder (16), die durch den Stoßdämpfer (15) gestützt wird und eine dritte Achse (LS) aufweist, wobei eine Ausdehnung der dritten Achse (LS) getrennt von einer Ausdehnung der ersten Achse (LK) auf einer Horizontalebene ist, die sich in einer Horizontalrichtung des Fahrzeuges erstreckt, wobei sich die dritte Achse (LS) relativ zu der ersten Achse (LK) auf einer Vertikalebene neigt, die sich in der Vertikalrichtung des Fahrzeuges erstreckt;
einen oberen Lenker (6), der einen ersten Endabschnitt aufweist, der schwenkbar mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist und einen zweiten Endabschnitt aufweist, der schwenkbar mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) verbunden ist, wobei der obere Lenker (5) eine vierte Achse (LU) aufweist, die einen ersten Verbindungspunkt, bei dem ein erster Abschnitt mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist und einen zweiten Verbindungspunkt, bei dem der zweite Endabschnitt mit dem fahrzeugkarosserieseitigen Element verbunden ist, verbindet, wobei die vierte Achse (LU) die erste Achse (LK) auf der Vertikalebene und auf der Horizontalebene kreuzt; und
eine Spurstange (8) zum Drehen des Radträgerelementes (1) bei dessen Bewegung in der Breitenrichtung des Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang für das Fahrzeug.
2. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder
(16) einen oberen Endabschnitt aufweist, der an dem fahrzeugkarosserieseitigen
Element (14) installiert ist, wobei die Ausdehnung der dritten Achse (LS) der Feder (16)
die Ausdehnung der ersten Achse (LK) auf der Vertikalebene in einem Zustand kreuzt,
bei dem das Rad und das Radträgerelement (1) keine Vertikalbewegung ausführen.
3. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder
einen oberen Endabschnitt aufweist, die an dem fahrzeugkarosserieseitigen Element
(14) installiert ist, wobei die Ausdehnung der dritten Achse (LS) der Feder die
Ausdehnung der ersten Achse (LK) auf der Vertikalebene in einem Zustand kreuzt, wo
das Rad und das Radträgerelement (1) nicht ihre vertikale Bewegung ausführen.
4. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder
einen oberen Endabschnitt aufweist, der an dem fahrzeugkarosserieseitigen Element
(14) installiert ist, und einen unteren Endabschnitt aufweist, der an dem Stoßdämpfer
(15) installiert ist, wobei die Ausdehnung der dritten Achse (LS) der Feder (16) die zweite
Achse (LP) auf der Vertikalebene kreuzt.
5. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder
(16) ein oberes Ende aufweist, das an einem oberen Abschnitt des Stoßdämpfers (15)
installiert ist, wobei die Ausdehnung der dritte Achse (LS) der Feder (16) die erste Achse
(LK) auf der Vertikalebene in einem Zustand kreuzt, wo das Rad und das
Radträgerelement (1) keine Vertikalbewegung ausführen.
6. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß die Feder
(16) ein oberes Ende aufweist, das an einem oberen Abschnitt des Stoßdämpfers (15)
istalliert ist, wobei die Ausdehnung der dritten Achse (LS) der Feder (16) parallel zu der
ersten Achse (LK) auf der Vertikalebene in einem Zustand ist, wo das Rad und das
Radträgerelement (1) keine Vertikalbewegung ausführen.
7. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder
(16) ein oberes Ende aufweist, das an einem oberen Abschnitt des Stoßdämpfers (15)
installiert ist, und ein unteres Ende aufweist, das mit dem Stoßdämpfer (15) verbunden
ist, wobei die Ausdehnung der dritten Achse (LS) der Feder (16) die zweite Achse (LP)
auf der Vertikalebene kreuzt.
8. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Endabschnitt des oberen Lenkers (6) mit dem Verbindungselement (5) über einen ersten
Verbindungsabschnitt, der eine erste elastomere Buchse (12) einschließt, verbunden ist,
und daß der zweite Endabschnitt des oberen Lenkers (6) mit dem
fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) über einen zweiten Verbindungsabschnitt, der
eine zweite elastomere Buchse (13) einschließt, verbunden ist.
9. Vorderradaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
eine der Achse der ersten und zweiten elastomeren Buchse (12, 13) im allgemeinen
senkrecht zu der vierten Achse (LU) des oberen Lenkers (6) auf der Vertikalebene ist.
10. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
und zweite Endabschnitt des oberen Lenkers (6) an dem ersten und zweiten
Verbindungspunkt jeweils mit dem Radträgerelement (1) und dem
fahrzeugkarosserieseitigen Element (14) verbunden ist, wobei der erste und zweite
Verbindungspunkt in Längsrichtung des Fahrzeuges voneinander getrennt sind.
11. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Endabschnitt des unteren Lenkers (4) an einem dritten Verbindungspunkt mit dem
unteren Abschnitt des Radträgerelementes (1) verbunden ist, wobei die erste Achse (LK)
im allgemeinen durch den dritten Verbindungspunkt hindurchtritt.
12. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Endabschnitt des oberen Lenkers (6) an dem ersten Verbindungspunkt mit dem
Verbindungselement (5) verbunden ist, wobei das vierte Verbindungselement an einer
außenliegenden Seite relativ zu der ersten Achse (LK) angeordnet ist.
13. Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Endabschnitt des unteren Lenkers (4) einen ersten und zweiten Lenkerbereich aufweist,
die voneinander getrennt sind und schwenkbar mit dem fahrzeugkarosserieseitigen
Element verbunden sind.
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