DE2209941A1

DE2209941A1 - Lenkgestaenge fuer kraftfahrzeuge, insbesondere personenkraftwagen

Info

Publication number: DE2209941A1
Application number: DE19722209941
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Matschinsky
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1972-03-02
Filing date: 1972-03-02
Publication date: 1973-09-13
Also published as: DE2209941C3; GB1426525A; IT979515B; DE2209941B2; FR2174644A5

Description

BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, MÜNCHEN

29. Febr. 1972

Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, im wesentlichen bestehend aus die Lenkbewegung von einem fahrzeugaufbauseitigen Lenkungsteil auf die Radträger bzw. die mit den Radträgern in Verbindung stehenden Spurstangenhebel übertragenden Spurstangen.

Beim Lenken von Kraftfahrzeugrädern wird üblicherweise die Drehbewegung über Spurstangen, an deren beiden Enden Kugelgelenke angeordnet sind, vom fahrgestellseitigen Lenkgestänge oder dgl. auf die Spurstangenhebel bzw. die Radträger übertragen.

Das dem jeweiligen Rad zugewandte Kugelgelenk befindet sich im allgemeinen neben dem Rad im Bereich der Felge oder des Reifens, also in einem gewissen Abstand von der Radmittelebene. Die Schwenkachse dagegen, um die sich das Rad beim Lenkungseinschlag dreht, liegt meist näher an der Radmittelebene. Dadurch ergibt sich eine Begrenzung des max. Radeinschlages insofern, als beim Lenken des Rades die Spurstange mit wachsendem Radeinschlag mit dem Spurstangenhebel allmählich in eine Stellung gelangt, wo sie keinen Hebelarm mehr um die Schwenkachse des Rades besitzt. Die Lenkung befindet sich in diesem Fall in einer Strecklage, die ein Zurückdrehen des Rades unmöglich macht. Bei einer derartigen Konstruktion muß deshalb zur Vermeidung der Strecklage durch Anschläge der Radeinschlagwinkel begrenzt werden. Dieses Problem tritt in ganz besonderem Maße bei Radaufhängungen mit einem kleinen oder gar negativen Lenkrollradius auf.

- 2-309837/05 a9

-2- 2203941

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei Radaufhängungen mit kleinem oder negativem Lenkrollradius unter Vermeidung vorstehend angeführter Nachteile eine Lenkung mit möglichst großem Einschlagwinkel der Räder zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spurstangen oder dgl. mit den Spurstangenhebeln oder dgl. jeweils über ein Koppelungsglied verbunden sind, dessen Verbindungsstellen mit der Spurstange bzw. den Spurstangenhebeln als reine Drehgelenke mit Drehachsen I, Ι«, Γ¹ · und II, II¹, II" ausgebildet sind, wobei in Geradeausstellung der Räder die Drehachse I, I¹, I¹¹ annähernd horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, während die Drehachse II, II¹, II¹¹ etwa in einer vertikalen Fahrzeugquerebene unter einem Winkel gegenüber der Schwenkachse des Hades geneigt verläuft und - von der Fahrzeuglängsmittelebene aus gesehen, etwa in Höhe der Drehachse I, I·, I·· - außerhalb der Drehachse I, I¹, I¹¹ verläuft und wobei ferner (in Geradeausstellung der Räder) die Spurstange an ihrem, dem Fahrzeugaufbau zugewandten Ende um eine im wesentlichen horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegende Drehachse III, III¹, III¹¹ drehbar mit dem jeweiligen Lenkungsteil (Lenkgetriebe oder mittlere Spurstange) verbunden ist.

Die Vorteile der Erfindung sowie deren Wirkungsweise werden im einzelnen anhand der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigen die

Fig. 1 u. 2,

4 u. 5

sow. 6 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Doppelquerlenkerachse in Längs- und Draufsicht in schematischer Darstellung, die

- .3 309837/0583

- 3 - 2203941

Fig. 3 die Radaufhängung nach den Fig. 1 und 2 bei voll eingeschlagenem Rad und die

Fig. 7 in Draufsicht eine Radaufhängung der bisher bekannten Bauart bei max. eingeschlagenem Rad.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen jeweils ein Rad einer Fahrzeugseite mit zugehörigen Radführungs- und Lenkungsteilen.

In den Fig. 1 bis 3 ist das Rad 1 über Doppelquerlenker 2 am Fahrzeugaufbau 3 gelenkig aufgehängt« Das Lenkgestänge des Rades 1 besteht im wesentlichen aus einer Zähnstangenlenkung 4 und einem mit der Spurstange 5 in Verbindung stehenden, am Radträger 6 angreifenden Spurstangenhebel 7· Die Verbindung der Spurstange 5 mit dem Spurstangenhebel 7 erfolgt über ein Koppelungsglied 8. Die gpLenkigen Verbindungsstellen des Koppelungsgliedes 8 mit der Spurstange 5 bzw. dem Spurstangenhebel 7 sind als reine Drehgelenke mit der Drehachse II zwischen Koppelungsglied 8 und Spurstange 5 und der Drehachse I zwischen Koppelungsglied 8 und Spurstangenhebel 7 ausgebildet. Die Drehachse I verläuft in Geradeausstellung der Räder (Fig. 1 und Fig. 2) annähernd horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung, während die Drehachse II etwa in einer vertikalen Fahrzeugquerebene unter einem Winkel ß gegenüber der Schwenkachse 9 des Rades

I geneigt verläuft. Die Drehachse II bzw. das Drehgelenk zwischen dem Koppelungsglied 8 und der Spurstange 5 ist dabei derart angeordnet, daß die Drehachse II, von der Fahrzeuglängsmittelebene aus gesehen, etwa in Höhe der Drehachse I außerhalb der Drehachse I verläuft» In den Fig. 1 bis 3 ist das radseitige Ende der Spurstange 5 nach oben gekröpft, so daß das Drehlager zwischen dem Koppelungsglied 8 und der Spurstange 5 mit der Drehachse

II oberhalb des Drehlagers des Koppelungsgliedes 8 mit dem Spurstangenhebel 7 angeordnet ist. Das dem Fahrzeugaufbau 3 zugewandte Ende der Spurstange 5 ist mit der Zahnstangenlenkung 4 über ein Kugelgelenk 10 so verbunden,

_ 4 309837/0589

-4- 220994 Ί

daß sich die Spurstange 5 zusätzlich zur Federungsbewegung um eine in Geradeausstellung der Räder im wesentlichen horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegende Achse 111 drehen kann.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Fig. und 5 zeigt im wesentlichen denselben Aufbau wie das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3. Das Rad 1 ist wiederum über Querlenker 2^! am Fahrzeugaufbau 3 befestigt. Die Lenkung besteht im wesentlichen aus dem Lenkgetriebe 11, der mittleren Spurstange 12, der Spurstange 13 und dem Spurstangenhebel 14. Die radseitige Verbindung der Spurstange 13 mit dem Spurstangenhebel 14 erfolgt wiederum mittels eines Koppelungsgliedes über reine Drehgelenke, wobei Jedoch entgegen dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 in diesem Ausführungsbeispiel das Drehgelenk mit der Drehachse I¹, die in Geradeausstellung der Räder annähernd horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, zwischen dem Koppelungsglied 8¹ und der Spurstange 13 angeordnet ist, während das Drehgelenk mit der Drehachse II¹ zwischen dem Koppelungsglied 8¹ und dem Spurstangenhebel 14 angeordnet ist. Die räumliche Anordnung des Drehgelenkes mit der Drehachse II' gegenüber dem Drehgelenk mit der Drehachse I¹ entspricht wiederum dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3· Die fahrzeugaufbauseitige gelenkige Verbindung 15 der Spurstange 13 mit dem Lenkungsteil 12, die eine Drehung der Spurstange 13 um eine im wesentlichen horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse III¹ gestattet, ist als eine Kombination zweier reiner Drehgelenke ausgebildet. Dabei fluchtet die Drehachse 16 des Gelenkes 15 mit der Drehachse III¹ der Spurstange 13. Die zweite Drehachse 17 des Gelenkes 15 ist oberhalb der Drehachse 16 angeordnet

- 5 309837/0589

und verläuft quer zu dieser. Die Achse 16 dient somit der Lenkbewegung, während die Achse 17 der Federungsbewegung des Rades dient. Das Gelenk mit der Drehachse 17 ist zweckmäßigerweise als elastisches Lager ausgeführt, um beim Lenken die durch die Schwenkbewegung der Spurstange 13 in der Draufsicht auftretenden Bewegungen aufzunehmen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 der Erfindung entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 bis 3. Unterschiedlich ist hierbei lediglich die nach unten gerichtete Abkröpfung der Spurstange 5¹S wodurch das Drehlager mit der Drehachse II¹¹ unterhalb des Drehlagers mit der Drehachse I¹¹ zu liegen kommt. Die Anordnung und Lage der Drehachsen I'' und III'' entspricht dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3. Die Drehachse II¹¹ verläuft - wie in den Fig. 1 bis 3 - etwa in einer vertikalen Fahrzeugquerebene unter einem Winkel ß·· gegenüber der Schwenkachse 9''des Rades 1, wobei jedoch, in Fahrzeugquerrichtung gesehen, die Drehachse II^1! nach , außen oben geneigt verläuft.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ausbildung bzw. Anlenkung der Spurstange an dem Spurstangenhebel und dem fahraaugaufbauseitigen Lenkungsteil ist anhand des Ausführungsbeispieles gemäß den Fig. 1 bis 3 wie folgt:

Die ideelle Spurstangenwirkungslinie ist diejenige Gerade, die durch den fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt der Spurstange 5 verläuft und sowohl die Drehachse I als auch die Drehachse II schneidet. .In Geradeausstellung der Räder entspricht sie der Drehachse III. Der Schnittpunkt der Drehachse II mit der Drehachse III ergibt inGeradeausstellung das ideelle SpürStangengelenk P₀. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, liegt P₀ näher an

- 6 309837/G5@S

Mitte Rad als die materiell ausgeführten Teile der Gelenkverbindung der Spurstange 5 mit dem Spurstangenhebel 7. Fig. 3 zeigt die Radaufhängung der Fig. 1 bis 2 bei vollem Radeinschlag. Wäre der Punkt P₀ aus der Fig. 1 und 2 kein ideeller Punkt, sondern ein fest mit dem Rad verbundener "materieller" Drehpunkt, so würde für diesen Radeinschlag (Fig. 3) der Punkt P₀ auch in Fig. 3 unverändert beibehalten, und wie hier dargestellt, nahe an der gelenkigen Verbindung der Spurstange 5 mit dem Spurstangenhebel 7 liegen und es würde in diesem Fall bereits die Strecklage der Lenkung erreicht sein (gestrichelte Linie), obwohl dieser Punkt P₀ gegenüber dem Rad 1 schon viel günstiger liegt als Jeder mögliche materiell ausgeführte Gelenkpunkt der bisher üblichen Lenkungen.

Um dies zu veranschaulichen, ist in Fig. 7 eine herkömmliche Lenkung mit einem normalen Kugelgelenk 18 als Verbindung zwischen einer Spurstange 19 mit einem Spurstangenhebel 20 dargestellt. Bei vollem Radeinschlag (ausgezogene Darstellung) ergibt sich schon bei geringerem Lenkungseinschlag die Strecklage der Lenkung, d.h. die Wirkungslinie der Spurstangenkraft, die bei den herkömmlichen Lenkungen mit der Mittellinie der Spurstange 19 zusammenfällt, verläuft durch den Raddrehpunkt 22.

Durch die erfindungsgemäße Anlenkung der Spurstange ergibt sich in vorteilhafter Weise mit wachsendem Lenkeinschlag bei gleichzeitiger Drehung der Spurstange um ihre eigene Achse eine zusätzliche Verschiebung der ideellen Spurstangenwirkungslinie s (Fig. 3) von der Schwenkachse 9 des Rades 1 * eg, so daß im voll eingeschlagenen Zustand des Rades die Wirkungslinie s nicht durch den Punkt P₀, sondern durch einen für die Strecklage wesentlich günstiger liegenden "ideellen¹¹ Gelenk-

- 7 309837/0589

punkt P-| verläuft und einen relativ großen Abstand a vom Drehpunkt 21 des Rades 1 hat, so daß auch bei voll eingeschlagenem Rad die Strecklage der Lenkung nicht ' erreicht ist. Der ideelle Gelenkpunkt P-j liegt auf der Geraden s, die durch das fahrzeugaufbauseitige Gelenk 10 der Spurstange 5 und durch die Schnittpunkte X bzw. P₁ der. Drehachse I bzw. der Drehachse II mit der Linie s verläuft.

Der von den Drehachsen II und III eingeschlossene spitze Winkel ß, ß¹, ß^ft muß größer sein als der max. vorgesehene Radeinschlagswinkel bzw. als der Mittelwert des max» kurveninneren und kurvenäußeren Radeinschlagwinkels, da beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 bei wachsendem Lenkeinschlag das^ Koppelungsglied 8 sich um die Drehachse I dreht, wobei die Drehachse II zunehmend in eine horizontale Lage gerät. Die horizontale Lage der Drehachse II ergibt eine Grenze für den maximal möglichen Radeinschlag.

Wenn die vorgesehenen max. Lenkwinkel der beiden Räder ungleich groß sind, ist es zweckmäßig, die Drehachse II, II¹ zusätzlich etwas in Längsrichtung des Fahrzeuges zu neigen, um eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Schwenkbereiches der Spurstange für die Radeinschlagwinkel zu erreichen.

Zweckmäßig ist es, durch Anschläge (nicht dargestellt) zwischen dem jeweiligen Koppelungsglied und den angrenzenden Teilen der Lenkung dafür zu sorgen, daß beim Lenken die Drehachsen II, II¹¹ bzw. I¹ nicht in eine Grenzlage der vorbeschriebenen Art geraten können.

Im Rahmen der Erfindung wird der Winkel ß, ß¹, ß¹' zwischen der Schwenkachse 9» 9'» 9¹¹ des Rades 1 und der Drehachse II, II¹, II¹¹ zweckmäßigerweise zwischen 15 ° und 45 ° liegen.

- 8 309837/0589

Eine Anordnung gemäß Fig. 6 ist besonders bei Radaufhängungen mit großer positiver Spreizung von Vorteil, weil durch die Anordnung des Drehgelenkes mit der Achse II¹¹ unterhalb der Spurstange 5¹¹ ein Winkel zwischen Schwenkachse 9¹' und Achse III¹¹ von mehr als 90 ° verfügbar ist, wodurch wiederum ein großer Winkel ß¹¹ zwischen der Achse II¹¹ und der Schwenkachse 9¹¹ und ein großer Winkel 0C ^fl zwischen Drehachse II·¹ und III¹¹ erreicht werden kann.

Patentansprüche:

30983 7/0 589

Claims

2203941

29. FeX)T. 1972

Patentansprüche:

Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, im wesentlichen bestehend aus die Lenkbewegung von einem fahrzeugaufbauseitigen Lenkungsteil auf die Radträger bzw. die mit den Radträgern in Verbindung stehenden Spurstangenhebel übertragenden Spurstangen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurstangen (5» 5^M, 13) oder dgl. mit den Spurstangenhebeln )7» 14) oder dgl. jeweils über ein Koppelungsglied (8, 8¹, 8¹¹) verbunden sind, dessen Verbindungsstellen mit der Spurstange bzw. den Spurstangenhebeln als reine Drehgelenke mit Drehachsen (I, I¹, I" und II, II¹, II") ausgebildet sind, wobei in Geradeausstellung der Räder die Drehachse (I, I¹, I¹¹) annähernd horizontal und in Fahrzeugläijcprichtung verläuft, während die Drehachse (II, II', II¹¹) etwa in einer vertikalen Fahrzeugquerebene unter einem Winkel (ß, ß¹, ß¹¹) gegenüber der Schwenkachse (9,9* 9¹¹) des Rades geneigt verläuft und - von der Fahrzeuglängsmittelebene aus gesehen, etwa in Höhe der Drehachse (I, I¹, I¹¹) außerhalb der Drehachse (I, I¹, I^fl) verläuft und wobei ferner (in Geradeausstellung der Räder) die Spurstange an ihrem dem Fahrzeugaufbau zugewandten Ende um eine im wesentlichen horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegende Drehachse (III, III', III¹¹) drehbar mit dem jeweiligen Lenkungsteil (Lenkgetriebe oder mittlere Spurstange) verbunden ist.

Lenkgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk mit der Drehachse (I, I¹¹) zwischen dem Koppelungsglied (8, 8¹¹) und dem Spurstangenhebel (7, 7")i während das Drehgelenk mit der Drehachse (II, II") zwischen dem Koppelungsglied und der Spurstang® (5, 5¹¹) angeordnet ist.

-

309837/0589

3. Lenkgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk mit der Drehachse (I¹) zwischen dem Koppelungsglied (8¹) und der Spurstange (13) und das Drehgelenk mit der Drehachse (II¹) zwischen dem Koppelungsglied und dem Spurstangenhebel (7¹) angeordnet ist.

4. Lenkgestänge nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugaufbauseitige gelenkige Verbindung der Spurstange (5) mit dem Jeweiligen fahrzeugseitigen Lenkungsteil (4) als Bin Kugelgelenk (10) ausgebildet ist.

5. Lenkgestänge nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugaufbauseitige gelenkige Verbindung (15) der Spurstange (13) mit dem Jeweiligen fahrzeugaufbauseitigen Lenkungsteil (12) als eine Kombination zweier reiner Drehgelenke ausgebildet ist, wobei die Drehachse (16) mit der Drehachse (III¹) fluchtet, während die Drehachse (17) quer zur Drehachse

(16) verläuft und der Federungsbewegung des Rades dient.

6. Lenkgestänge nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Drehachsen (II und III, II¹ und III¹, II¹¹ und III¹¹) eingeschlossene spitze Winkel («^,dCVcC¹) groß er ist als der max. vorgesehene Radeinschlagwinkel bzw. als der Mittelwert des max. kurveninneren und kurvenäußeren Radeinschlagwinkels.

7. Lenkgestänge nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurstange (5) nach oben gekröpft ist und das Drehlager zwischen dem Koppelungsglied (8) und der Spurstange (5) mit der Drehachse (II) oberhalb des Drehlagers des Koppelungsgliedes mit dem Spurstangenhebel (7) mit der Drehachse (I) angeordnet ist.

- 11 -

309837/0589

8. Lenkgestänge nach den Ansprüchen 1 und 4 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurstange (5¹¹) nach unten gekröpft ist und das Drehlager mit der Drehachse (II¹¹) unterhalb des Dr.ehlagers mit der Achse (I¹¹) angeordnet ist.

309837/0589

Leerseite