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Unabhängige Aufhängung der gelenkten Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere
Personenkraftwagen Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige Aufhängung der
gelenkten, über Radführungsglieder und Spurstangen mit dem Pahrzeugaufbau oder dgl.
verbundenen Räder von Kraftfahrzeugen, inabesondere Personenkraftwagen.
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Bei der Konstruktion einer unabhängigen Radaufhängung der vorstehenden
Art besteht das Problem, daß das Verreissen der Lenkung bei ungleichmäßiger Bremskraft
auf die beiden Räder vermieden werden soll.
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Eine Lösung dieses Problems besteht darin, die Radaufhängungen mit
kleinen oder sogar negativen Lenkrollradien auszustatten.
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Um einen kleinen Lenkrollradius zu erhalten, ist es bei Doppelquerlenkerachsen
bekannt, das Fthrungsgelenk des unteren Querlenkers etwa in Höhe der Radmitte möglichat
weit in die Radschüssel hineinzulegen. Das gleiche gilt bei den sogenannten bederbeinachsen,
bei denen ebenfalls das Puhrungsgelenk des Dreieckslenkers möglichst nahe am Rad
angeordnet sein soll, um eine Neigung der Lenkachse zu erhalten, die einen kleinen
Lenkrollradius ergibt.
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Die konstruktive Gestaltung derartiger Achsen ist jedoch schwierig
und ist in der Praxis nur schwer verwirklichbar, weshalb meist ein relativ großer
Lenkrollradius in Kauf genommen wird. Außerdem
treten thermische
Probleme auf, da beim Abstellen des Fahrzeuges nach längerer Paßfahrt sich das nahe
dem Rad, d. h., nahe der jeweiligen Bremsfläche befindliche Gelenk in äußerst nachteiliger
Weise aufheizt. Außerdem ergibt das hochliegende mitte Rad) untere Führungsgelenk
große Reaktionskräfte, was sich bei der Auslegung der Radaufhängung nachteilig auswirkt.
Ein weiterer Nachteil er bekannten Radaufhängungen, bei denen das untere Pührungsgelenk
der Radaufhängungsteile weit im Rad angeordnet ist, besteht in der Auslegung der
Lenk-Kinematik, da bei einem weit im Rad liegenden Führungsgelenk und bei etwa quer
im Fahrzeug liegenden Spurstangen beim Lenken die gestreckte Lage von Spurstange
und Spurstangenhebel schnell erreicht wird und somit keine großen Radeinschläge
erzielt werden können.
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Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die bisher bekannten
Radaufhängungen, bei denen nämlich auf der Radseite der Radaufhängungen Maßnahmen
zur Erzielung eines kleinen oder negativen Lenkrollradius ergriffen wurden, in der
Praxis keine befriedigenden Ergebnisse brachten.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zux grunde, eine Radaufhängung
zu schaffen, bei der kleine oder sogar negative Lenkrollradien mit den eingangs
erwähnten Vorteilen erzielt werden ohne die soeben erwähnten Nachteile.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein fahrzeugaufbauseitiger
Anlenkpunkt eines Radführungsgledes sowie das -£ahrzeugaufbauseitige
Ende
der Spurstange an einem am Fahrzeugaufbau oder dgl. um eine im wesentlichen lotrechte
Achse drehbar angelenkten Verbindungshebel gelagert sind, wobei - in Draufsicht
gesehen - die Anlenkpunkte des Radführungsgliedes und der Spurstange am Verbindungshebel
näher zur Fahrzeugmitte hin angeordnet sind als der Drehpunkt des Verbindungshebels
am Fahrzeugaufbau oder dgl.
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Somit wird die Aufgabe der Erfindung durch kinematische Maßnahmen
auf der Fahrzeugaufbauseite der Radaufhängung gelöst.
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Ferner schlägt die Erfindung bei einer Radaufhängung mit einem als
Dreieckslenker ausgebildeten im unteren Bereich des Radträgers angreifenden Radführungsglied
vor, daß der Dreieckslenker auch an seinem zweiten aufbauseitigen Anlenkpunkt über
einen Zwischenhebel am Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagert ist, wobei der Anlenkpunkt
de. Dreieckslenkers näher zur Fahrzeugmitte hin angeordnet ist als der Drehpunkt
des Hebels am Fahrzeugaufbau.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem im oberen und
unteren Bereich des Radträgers Radführungsglieder angreifen (Doppelquerlenker) wird
vorgeschlagen, daß der Verbindungshebel über eine etwa lotrechte Welle am Wahrzeugaufbau
oder dgl. gelagert ist, die an ihrem oberen freien Ende über einen Zwischenhebel
mit dem oberen Radführungsglied in Verbindung steht, das wiederum über einen Zwischenhebel
am Fahrzeugaufbau schwenkbar angelenkt ist.
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Die Verteile der Erfindung sind hauptsächlich darin zu sehen, daß
durch die Anwendung von kinematischen Mitteln auf der Fahrzeugaufbauseite der Radführungsglieder
eine Radaufhängung mit kleinstmöglichem oder sogar negativem Lenkrollradius geschaffen
werden kann, bei der kein Zwang zu einer räumlich beengten Konstruktion oder zu
einer thermisch ungünstigen Anordnung des dem Rad bzw. der Radbremse am nächsten
liegenden unteren Führungsgelenkes der Radaufhängung vorliegt. Bei der Erfindung
entsteht durch die Verschwenkung mindestens eines der rahmenseitigen Anlenkpunkte
des Radführungsgliedes zusätzlich zum inneren Gelenk der Spurstange in Abhängigkeit
von der Lenkung ein ideelles "Führungsgelenk", das im Gesensatz zu dem tatsächlichen
Anlenkpunkt des Radführungsgliedes, am Radträger in Abhängigkeit von der Ausbildung
des Verbindungshebels bzw.
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der Lage von dessen Anlenkpunkt beliebig wählbar ist. Somit kann ein
kleiner bis negativer Lenkrollradius erzielt werden, Ein weiterer Vorteil ist darin
zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäß ausgeführten Radaufhangung trotz großer
Radeinschläge - keine Schwierigkeiten bei der Auslegung der Lenkkinematik bestehen,
weil die Anlenkpunkte des Radführungsgliedes und der Spurstange am Radträger weitgehend
frei und den jeweiligen Erfordernissen entsprechend gewählt werden können.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden @eichnungsbeschreibung
näher erläutert.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt die Figur 1 eine Radaufhängung in schematischer Darstellung, mit
einem im oberen Bereich des Radträgers angreifenden Dreieckslenker und einem im
unteren Bereich des Radträgers angreifenden Querlenker mit einer Zug- und/oder Druckstrebe,
die Fig.2-4 jeweils eine Draufsicht der Radaufhängung gemäß Fig. 1 mit unterschiedlichen
Lenkungsanordnungen, die Figur 5 eine Radaufhängung in schematischer Darstellung
mit im oberen und unteren Bereich des Radträgers angreifenden Dreieckslenkern, die
Fig.6-9 jeweils eine Draufsicht der Radaufhängung nach Fig. 5 mit verschiedenen
Lenkungsanordnungen, die Fig. 10 eine Radaufhängung mit unterem Dreiecks lenker
und einc-m zur Geradführung dienenden Federbein, die Fig. 11 eine Radaufhängung
mit Doppelquerlenker, die Fig. 12 eine ilängsansicht einer Radaufhängung mit im
oberen Bereich @@d unteren Bereich des Radträgers angreifenden Radführungsgliedern,
die Fig. 13 eine Längsansicht einer Federbeinachse, die Fig. 14 eine Draufsicht
auf die Radaufhängungen gemaß Fig. 12 und 13 unter Portlassung der oberen Radführungsglieder
bzw. des ederbeines und die
Fig. 15 u. 16 jeweils eine Schema-Anordnung
der Radaufhängungskinematik gemäß den Fig. 12 bis 14 bei Geradeausstellung (Fig.
15) bzw. eingeschlagenem Rad (Fig. 16) In Figur 1 ist der Radträger 1 in seinem
oberen Bereich über ein als Dreieckslenker 2 ausgebildetes Radführungsglied und
in seinem unteren Bereich über ein als Querlenker 3 ausgebildetes Radführungsglied
sowie eine Zugstrebe 4 am Fahrzeugaufbau 5 aufgehängt. Ferner ist am Radträger 1
in seinem unteren Bereich eine Spurstange 6 angelenkt. Die Spurstange 6 und der
Querlenker 3, die in diesem Ausführungsbeispiel etwa parallel zueinander verlaufen,
sind an ihren fahrzeugaufbauseitigen Enden an einem Verbindungshebel 7 angelenkt,
der seinerseits am Fahrzeugaufbau 5 um eine im wesentlichen lotrechte Achse 8 schwenkbar
gelagert ist. Die Verbindungshebel 7 der li @el, und der rechten Radaufhängung sind
an ihren freien Enden 9 durch eine mittlere Spurstange 10 verbunden. Ferner greift
an dem freien Ende 9 eines der beiden Verbindungshebel 7 das Übertragungsgestänge
11, das mit dem Lenkgetriebe 12 in Verbindung steht, an. Somit werden also die fahrzeugaufbauseitigen
Lagerpunkte der Spurstange 6 und des Querlenkers lenkungsabhängig verstellt.
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Die Figur 2 zeigt eine im wesentlichen gleiche Radaufhängung wie in
Figur 1. Unterseniedlich hierbei ist lediglich die Ausbildung des Verbindungshebels
7' und die Ausbildung der Lenkungsteile, wobei in diesem Ausführungsbeispiel als
Lagerachse für den Verbindungshebel 7' die Lenkstockhebelwelle 13 dient und somit
der Verbindungshebel 7' gleichzeitig
als Lenkstockhebel dient.
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Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Radaufhängung gemäß Figur
1, bei dem die beiden Verbindungshebel 7' über zwei mittlere Spurstangenteile 10'und
10", die jeweils am Lenkstockhebel 14 des Lenkgetriebes 12" angreifen, miteinander
verbunden sind.
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In Figur 4 ist eine weitere Möglichkeit der Lenkungsauslegung bei
einer Radaufhängung gem.
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Figur 1 dargestellt, wobei die Lenkbewegung vom Lenkstockhebel 14
und einer Lenkstange 15 auf den Zwischenhebel 7"' übertragen wird.
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Die Figur 5 zeigt eine Radaufhängung mit im oberen und unteren Bereich
des Radträgers 1 an greifenden, als Dreieckslenker 16 auegebldcten Radführungsgliedern
sowie einer im unteren Bereich des Radträgers 1 angelenkten äußeren Spurstange 17.
An dem aufbauseitigen Ende der Spurstange 17 sowie dem aufbauseitigen Ende 18 des
Dreiecks lenkers 16 ist ein Verbindungshebel 19, der um eine etwa lotrechte Achse
20 am Fahrzeugaufbau 5 schwenkbar gelagert ist, angelenkt. Dabei ver läuft die Spurstange
17 etwa parallel zur Verbindungsgeraden durch den aufbauseitigen Anlenkpunkt des
Lenkers 16 am Radträger 1. Der weitere aufbauseitige Anlenkpunkt 21 des Lenkers
16 ist über einen Zwischenhebel 22 um eine im wesentlichen lotrecht verlaufende
Achse 23 am Fahrzeugaufbau 5 gelagert. Bei Betätigung der Lenkung
werden
über das Lenkgetriebe 24, dem Lenkstockhebel 14, und die Lenkstange 25, die am freien
Ende des Verbindungshebels 19 angreift, die aufbauseitigen Anlenkpunkte 18 und 2t
zwangsläufig verschwenkt.
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Die Verbindungshebel 19 der linken und rechten Radaufhängung'sind
über eine mittlere Spurstange 26 verbunden.
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Figur 6 zeigt eine Radaufhängung ähnlich Fig. 5, lediglich mit geänderter
Lenkungsanordnung.
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In Figur 7 dient - ähnlich wie in Figur 2 - die Lenkstockhebelwelle
13 als Lagerung für den Verbindungshebel 19', womit dieser gleichzeitig als Lenkstockhebel
fungiert.
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In Figur 8 ist wiederum eine Radaufhängung gemäß Figur 5 dargestellt,
bei der eine Zahnstangenlenkung 27 gezeigt wird.
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In Figur 9 sind bei einer Radaufhängung nach Fig.
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5 die Verbindungshebel 19 " durch geteilte mittlere Spurstangen 28,
die an ihren inneren Enden am Lenkstockhebel 29 angelenkt sind, verbunden.
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Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen
dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 entspricht, wobei jedoch anstelle des oberen
Radführungsgliedes 16 der Fig.
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5 ein Federbein 30 zur Geradführung dient.
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In Figur 11 ist eine Radaufhängung dargestellt, bei der am Radträger
1' in seinem oberen und unteren Bereich jeweils ein als Radführungsglied die nender
Dreieckslenker34 angelenkt ist. Die Anlenkung des unteren Dreieckslenkers entspricht
im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5. Unterschiedlich hierzu ist
lediglich, daß auch der obere Lenker in Abhängigkeit vom tenkungseinschlag verstellbar
angelenkt ist. Hierzu ist der Verbindungshebel 31 über eine lotrechte Welle 32 am
Fahrzeugaufbau 5 drehbar gelagert, die an ihrem oberen freien Ende über einen Zwischenhebel
33 mit einem aufbauseitigen Anlenkpunkt des oberen Radführungsgliedes 34 in Verbindung
steht. Der zweite aufbauseitige Anlenkpunkt des oberen Radführungsgliedes ist über
einen Zwischenhebel 35 um eine lotrechte Achse 36 am Fahrzeugaufbau 5 schwenkbar
angelenkt.
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In sämtlichen Ausfünrungsbeispielen der Erfindung sind die Anlenk-,
Dreh- oder Schwenkpunkte der Radführungsglieder und Lenkungsteile als Kugelen gelenke
oder kardanische Bewegung aufnehmende Lager ausgeführt.
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Die Figuren 12 und 15 zeigen jeweils eine Radaufhängung in Längsansicht
in schematischer Darstellung, wobei die Figur 12 ähnlich den Ausführungsbeispielen
der Figuren 1 bis 9 eine Radaufhängung mit oberen und unteren Lenkern zeigt, während
die Figur 13 ähnlich Figur 10 eine Radaufhängung mit unterem Lenker und Federbein
zeigt.
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Die in den Figuren 12 und 13 jeweils gestrichelt eingezeichneten Lenkachsen
37 und 37' würden sich bei den bisher bekannten - eingangs erwähnten - Radaufhängungen
mit den dort vorhandenen Nachteilen eines großen Lenkrollradius ergeben.
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Durch die erfindungsgemäßen fahrzeugseitigen Maßnahmen zur Erzielung
eines kleinen oder nenativen Lenkrollradius ergibt sich jedoch ein ideelles "Führungsgelenk"
38 bzw. 38', wodurch sich ebenfalls eine ideelle Lenkachse 39 und 39' ergibt. In
den Figuren 12 und 13 ist damit der Lenkrollradius praktisch Null geworden.
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Die Figur 14 zeigt einen Grundriß zu den Figuren 12 und 13 unter Fortlassung
des jeweiligen oberen Radführungsgliedes bzw. des Federbeines.
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Die Figuren 15 und 16 zeigen hierzu maßstäblich die Kinematik des
Ausfütlrungsbeispieles der Figur 14. Beim Schwenken des Verbidnungsgebels 40 - der
erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, daß die Anlenkpunkte 44 des Zwischenhebels
40 am Dreieckslenker 45 und der Anlenkpunkt 46 der Spurstange am Verbindungshebel
40 näher zur Fahrzeugmitte hin angeordnet sind als der Drehpunkt 41 des Verbindungshebels
40 am Fahrzeugaufbau 5 - bewegt sich der Zwischenhebel 42 bzw. der Anlenkpunkt 43
am Dreieckslenker 45 im gleichen Sinn wie der Anlenkpunkt 44. Die Verbindungslinie
58 der Anlenkpunkte 41 und 44 verläuft parallel zum hebel 42 und ist gleich lang
wie dieser. Somit fahrt der Anlenkpunkt 43 den gleichen Kreisbogen aus wie der Anlenkpunkt
44. Damit bewegt sich der
Anlenkpunkt 47 des Dreieckslenkers 45
am Radträger zwangsläufig auf dem gleichen Kreisbogen wie die Anlenkpunkte 44 und
43. Durch die parallele Anordnung der Spurstange zu der Verbindungslinie 59 durch
die Anlenkpunkte 44 und 47 und deren gleiche Länge wird erreicht, daß der Radträger
und damit das Rad um den gleichen Winkel geschwenkt wird wie der Verbindungshebel
40. Nachdem der Zwischenhebel 40 um den Punkt 41 schwenkt und der Anlenkpunkt 47
den gleichen Kreisbogen ausführt wie der Punkt 44, muß der Mittelpunkt des Kreisbogens
des Gelenkes 47 zugleich der Drehpunkt des Radträgers, also das ideelle Führungsgelenk
38, 38' sein. Dieses ideelle Führungsgelenk 38, 38' stellt somit die Spitze eines
mit dem Anlenkpunkt 47 und dem Anlenkpunkt 48 der Spurstange am Radträger gebildeten
Dreiecks dar, das dem durch die Punkte 41, 44 und 46 gebildeten Dreieck entspricht.
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Das ideelle Führungsgelenk 38, 38' auf der Radseite der Radaufhängung
entsteht somit aufgrund von konstruktiven Maßnahmen auf der Aufbauseite der Radaufhångung
durch Abbildung des aus den Punkten 46, 44 und 41 gebildeten Dreiecks auf der Radseite,
wobei das durch die Punkte 48, 47, 38 bzw. 38' gebildete Dreieck dem vorher angeführten
Dreieck entspricht.
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In den Ausführungsbeispielen der Figuren 5, 7, 8, 9, 10, und ii entspricht
die Kinematik der in den Figuren 14 bis 16 beschriebenen ginematik.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist eine exakte Abbildung
des ideellen Führungegelenkes 49 aus der Geometrie den Verbindungshebels nicht mehr
gegeben, da keine Parallelogrammanordnung der verschiedenen Anlenkpunkte mehr besteht.
Das ideelle Führungsgelenk 49 ergibt sich als Momentanpol des Rades gegenüber dem
Pahrzeugaufbau.
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Die Ermittlung dieses Momentanpoles ist aus den gestrichelt eingezeichneten
Linienzügen zu ersehen, wobei die Verbindungsgerade des Relativpoles 50 zwischen
Radträger und Verbindungshebel und dem Drehpunkt 51 des Verbindungshebels sowie
die Verbindungsgerade des Relativpoles 52 des Dreieckslenkers gegenüber dem Fahrzeugaufbau
mit dem Anlenkpunkt 53 sich im ideellen Führungsgelenk 49 schneiden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 4 wird das ideelle
Führungsgelenk 54 ebenfalls als Momentanpol ermittelt. Auch hier ergibt sich das
ideelle Führungsgelenk 54 als Schnittpunkt der Verbindungegeraden des Relativpoles
50 mit dem Drehpunkt 55 des Verbindungshebels 7' bzw. 7' und der Verbindungsgeraden
des Relativpoles 56 zwischen Querlenker 3 und dem Fahrzeugaufbau 5 mit dem Gelenk
57.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 5, 7 8, 9, 10, 11,
14, 15, 16 ist eine exakte Parallelogrammanordnung der verschiedenen Anlenkpunkte
gegeben. Damit hält beim Lenkeinschlag das ideelle Führungsgelenk 38, 38 stets seine
genau festgelegte Lage bei.
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In den übrigen Ausführungsbeispielen, in denen das ideelle Pührungsgelenk
49, 54 ali Momentanpol ermittelt wird, ist dieser Punkt nicht konstant, sondern
führt beim Lenkeinschlag relativ zum Rad eine gewisse Bewegung aus.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß sich beim Lenkeinschlag der Lenkrollradius
am kurveninneren Rad zu kleineren oder gar negativen Werten hin verändert, während
am kurvenäußeren Rad der Lenkrollradius sich in umgekehrtem Sinne verändert. Dadurch
wird beim Bremsen ein stabilisierender Effekt auf die Lenkung ausgeübt.
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Patentansprüche: