DE2255679A1

DE2255679A1 - Unabhaengige aufhaengung der vorderraeder von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2255679A1
Application number: DE2255679A
Authority: DE
Inventors: Alf Dipl Ing Mueller
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1972-11-14
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1974-05-30
Also published as: US3881741A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Palm

Stuttgart-Untertürkheim ^{13# Novenrt}>^er 1972

Mercedesstraße I36 2255679

"Unabhängige Aufhängung der Vorderräder von Kraftfahrzeugen"

Die Erfindung betrifft eine unabhängige Aufhängung der Vorderräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier übereinander angeordneter Führungslenker, deren Schwingungsachsen sich einerseits, in Seitenansicht gesehen, in der Mittelstellung des Rades in größerer Entfernung hinter dem Vorderrad unterhalb der Radmitte und andererseits, in Draufsicht gesehen, unter einem größeren Winkel kreuzen, wobei die Schwingungsachse des oberen Führungslenkers, in Draufsicht gesehen, nach hinten außen verläuft. Hierdurch wird gewährleistet, daß bei einer Einfederung der Räder, d.h. bei der normalerweise beim Bremsen auftretenden Federungsbewegung, sich der Bremsnick-Ausgleich progressiv verbessert. Gleichzeitig kann erreicht werden, daß die Nachlaufenderung des Rades sich in beschränkten Grenzen hält. Infolge der Schrägstellung der Führungslenker werden ferner die Bremskräfte zu einem wesentlichen Teil als Zugkräfte übertragen und bleiben verhältnismäßig klein.

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, die Aufnahme der Bremskräfte und die Lenkstabilität weiter zu verbessern. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß

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bei einer Radaufhängung der vorbeschriebenen Art, in Draufsicht gesehen, die Schwingungsachse des unteren FUhrungslenkers parallel zur Fahrzeuglängsachse oder unter einem kleinen Winkel zu dieser und die Schwingungsachse des oberen Führungslenkers etwa diagonal nach hinten außen verläuft.

Vorzugsweise liegt ferner, in Seitenansicht gesehen, der Schnittpunkt der Schwingungsachsen der beiden Lenker im Bereiche der Hinterachse des Fahrzeuges oder auch hinter dieser. Die Anordnung der FUhrungslenker ist hierbei insbesondere derart getroffen, daß, in Seltenansicht gesehen, die Lenkungsachse, die die Gelenke, welche den oberen und den unteren Führungslenker mit dem Radträger verbinden, den Fahrboden vor dem RadaufStandspunkt schneidet, also einen positiven Nachlauf ergibt, und der Nachlauf im Hauptfederungsgebiet ein Minimum hat. Das Momentanzentrum des Radträgers in Fahrzeuglängsrichtung befindet sich in Mittelstellung des Rades vorteilhaft in einem weit hinten liegenden Punkt, wobei es in an sich bekannter Weise bei Einfederung des Rades unter Überschreitung eines 100-prozentigen Bremsnickausgleiches sich dem Rade nähert und bei Ausfederung des Rades nach hinten ins Unendliche wandert und aus dem Unendlichen auf der Seite vor dem Rade zu diesem zurückkehrt.

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Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

1. DOi¹Oh die beim Einfedern progressive Bremsnick-Abstützung, d.h. einen mit zunehmendem Bremstauchen des Wagenvorderteils progressiven Anstieg des Bremsnick-Ausgleiches und die bei stärkerem Ausfedern zunehmende Bremsnickverstärkung werden in beiden Fällen die Räder beim Bremsen etwa in die Mittelstellung zurückgeführt. Dadurch erfolgt eine Stabilisierung des Fahrzeuges, insbesondere bei Kurven-Bremsung eine Verringerung der Kurvenne igung.

2. Durch die positive Schrägfederung des Rades, die vorteilhaft bei ca. 5 liegt ₉ bei der also das Rad in Stoßrichtung einfedern kann, werden das Abrollen, der Fahrkomfort und die Lenkunruhe verbesserte Der an sich vorhandene Nachteil, daß die positive Cc^ragfederung das Bremstauchen verstärkt, wird durch die Kinematik mit progressiver Bremsnickabstützung ausgeglichen.

3. Durch den weit rückwärts zurückliegenden Schnittpunkt der Schwingungsachsen der beiden Führungslenker kann die Nachlaufänderung in der Mittelstellung des Rades beim Durchfedern desselben besonders klein gehalten werden, indem der Nachlauf einen Mindestwert durchläuft. Ein Flattern des Rades und eine Lenkunruhe wird vermieden, desgleichen eine schwergängige Lenkung bei voller Beladung. Die Zunahme des NachlaufwinkeIs sowohl bei Einfederung als auch

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bei Ausfederung hat ferner zur Folge, daß bei Kurvenfahrt mit zunehmender Kurvenneigung ein verstärktes RUckstellmoment auf die Lenkung wirkt.

4. Durch die vorgesehene Schräganordnung der FUhrungslenker ergibt sich die Vorteilhafte Möglichkeit, die Führungslenker nach hinten gegen den Wagenkasten zu stabil abzustützen, wodurch der vordere Rahmenteil und der vordere Teil der Karosserie wirksam entlastet werden kann und Vorbau-Schwingungen vermieden werden. Der Raum vor der Achse wird gleichzeitig nicht durch die Radführung beansprucht. Zu diesem Zweck können sowohl der untere als auch der obere FUhrungslenker gabelartig je mit einem Lenkerarm ausgebildet sein, der hinter der Radmittelachse, vorzugsweise etwa in einer tangential an das Rad gelegten vertikalen Fahrzeugquerebene, bzw. in Höhe der Fahrzeugstirnwand am Fahrzeugoberbau gelagert 1st.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen.

Hierbei zeigen

Fig. 1 bis 4 die Kinematik der erfindungsgemäßen Vorderradaufhängung, und zwar Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 2 in Draufsicht, Fig. 3 in Rückansicht und Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung in kleinerem Maßstäbe unter Einzeichnung der Kurven, auf denen sich das Momentanzentrum des Radträgers beim Durchfedern des

Rades bewegt, und
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Fig. 5 bis 7 eine konstruktivere Darstellung der in

den Fig. 1 bis 5 schematisch gezeigten Radaufhängung, ebenfalls in Ansicht (Fig. 5)» in Draufsicht (Fig. 6) und in Rückansicht (Fig. 7).

Im Schema nach Fig. 1 bis 4 bedeuten: IO ein Vorderrad, 11 der das Rad lenkbar tragende Radträger, 12 der untere Führungslenker und 13 der obere Führungslenker. Die Führungslenker sind gegabelt ausgeführt und weisen jeweils einen vorderen Gabelarm 12a bzw. 13a und einen nach hinten gerichteten Gabelarm 12b bzw. 13b auf.

Der untere Lenker ist in den Punkten A₁ und A₂ in einer Schwingungsachse a-a, der obere Lenker in den Punkten B, und Bp in der Schwingungsachse b-b, je mittels ihrer Gabelarme, am Fahrzeugoberbau schwenkbar gelagert. Das den Radträger 11 mit dem unteren Führungslenker 12 verbindende untere Gelenk ist ferner mit C, das den Radträger 11 mit dem oberen Führungslenker 13 verbindende obere Gelenk mit D bezeichnet.

Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, verläuft die Schwingungsachse a-a des unteren Führungslenkers 12 nahezu parallel mit der Längsachse des Fahrzeuges, ist jedoch gegenüber der parallelen Richtung nach hinten zu leicht auswärts und

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leicht abwärts geneigt. Die Schwingungsachse b-b des oberen Pührungslenkers I3 verläuft mit Bezug auf die Schwingungsachse a-a, in Draufsicht gesehen, unter einem verhältnismäßig großen Winkel OC , der beispielsweise zwischen 25 und 50° liegt, und ist nach hinten schräg auswärts und unter einem etwas größeren Winkel nach unten geneigt als die Schwingungsachse a-a. Beide Schwingungsachsen a-a und b-b schneiden sich, in Seitenansicht gesehen, in einem relativ großen Abstand von der Vorderachse, z.B. in einem Punkt, der noch hinter der Hinterachse und tiefer als die Radmitte liegt, wie dieses insbesondere aus Fig. hervorgeht.

Aus dieser Anordnung der Führungslenker und der daraus, sowie aus der Bemessung derselben resultierenden Federungswege c und d der Verbindungsgelenke C und D zwischen einem Einfederungspunkt C^f bzw. D¹ bis zu einem Ausfederungspunkt C" bzw. D¹¹ ergeben sich die im wesentlichen hyperbelähnlichen Kurven H, und Hp (Fig. 4), auf denen sich das Momentanzentrum des Radträgers 11 beim Durchfedern des Rades bewegt und die einer zunehmenden BremsnickWerstärkung entsprechen. In der gezeichneten Mittelstellung des Rades wird hierbei das Momentanzentrum M durch den Schnittpunkt der Senkrechten auf den Federungswegen c und d in den Punkten C und D bestimmt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel ungefähr mit dem Schnittpunkt der Schwingungsachsen a-a und b-b

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zusammenfällt und₅ wie Fig. 4 zeigt, in Seitenansicht gesehen, noch hinter den Hinterrädern (außerhalb der Zeichnung) liegt. Beim Einfedern des Rades wandert das Momentanzentrum auf der Kurve H₁ schnell auf dasVorder- , rad zu, z.B. bis zu einem Punkt M₁ bei maximaler Einfederung. Bereits vorher, z.B. im Punkte M , wird ein 100-prozentiger Bremsausgleich erreicht, nämlich dann, wenn das Momentanzentrum die Verbindungsgerade zwischen dem zugeordneten RadaufStandspunkt A und dem in Höhe des Schwerpunktes S_Q und regelmäßig hinter diesem liegenden Bremsmittelpunkt S des Fahrzeugs überschreitet, wobei A um den zugeordneten Einfederungshub über dem Radaufstandspunkt R in der Mittelstellung des Rades liegt.

Im Falle einer Ausfederung des Rades wandert das Momentanzentrum vom Punkte M₀ auf der Kurve H, reiter rückwärts ins Unendliche, das erreicht wird, wenn die Punkte C und D auf den Kurven c und d eine Lage einnehmen, in der die Kurvenradien parallel verlaufen, und kehrt alsdann auf der Kurve H₂ aus dem Unendlichen vor dem Rade gegen das Rad zurück, beispielsweise bis zum Punkte M₂ bei maximaler Ausfederung.

Vom Verlauf der Kurven H₁ und H₂ ist der Verlauf des Nachlaufes abhängig. In Mittelstellung des Rades hat der Nachlauf die Größe RN, in der maximal eingefederten Lage des

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Rades die Größe R¹N', in der maximal ausgefederten Lage die Größe R¹¹N" - entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Kurve n. Wie ersichtlich, weist die Kurve η ein Minimum zwischen den Werten NR und N"R" im Bereich des Ausfederungshubes auf, verläuft also im Bereich des Minimums und im wesentlichen auch im Bereich der Mittellage des Rades und damit im Hauptfederungsbereich etwa senkrecht zur Fahrbahn, was einer nur geringen Änderung des Nachlaufes η im Hauptfederungsbereich entspricht. Der Nachlauf bleibt hierbei über den ganzen Federungshub positiv. Von Vorteil ist ferner auch, daß der Nachlauf nach den Hubenden zu zunimmt, was sich vor allem bei scharfer Kurvenfahrt in einer erhöhten Rückstellkraft auswirkt.

Die Lenkungsachse y-y, durch die Verbindung der Gelenke C und D bestimmt, ist gegen die Senkrechte leicht geneigt. Sie geht auf der Innenseite des Mittelpunktes 0 des Rades (Fig. 1) vorbei und schneidet den Fahrboden einerseits mit positivem Nachlauf η vor und andererseits mit negativem Lenk-Rollradius -r (Fig.j5) außerhalb des Radaufstandspunktes R bzw. mit Lenkrollradius « o. Die Schrägfederung des Radmittelpunktes nach Kurve e entsprechend den Kurven c und d einer geringen Neigung der Federungsrichtung zur Vertikalen vorteilhaft ca. 3° und mit rückwärts gerichteter Hubkomponente ermöglicht ein weiches Abrollen des Rades auf der Fahrbahn und verringert die Lenkunruhe.

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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis 7 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 bis 4 mit gleichen Bezugszeichen-versehen, und die Wirkungsweise der in diesen Figuren dargestellten Radfederung entspricht derjenigen, die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 4 erläutert wurde. In Fig. ist zusätzlich mit 14 der Fahrzeugoberbau, mit 15 die Radfederung und mit 16 ein mit dem Radträger 11 fest verbundener Lenkhebel bezeichnet.

ORIGINAL INSPECTED

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Claims

Ansprüche;

1. Unabhängige Aufhängung der Vorderräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier übereinander angeordneter PUhrungslenker, deren Schwingungsachsen sich einerseits, in Seitenansicht gesehen, in der Mittelstellung des Rades in größerer Entfernung hinter dem Vorderrad unterhalb der Radmitte und andererseits, in Draufsicht gesehen, unter einem größeren Winkel kreuzen, wobei die Schwingungsachse des oberen Führungslenkers, in Draufsicht gesehen, nach hinten außen verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß, in Draufsicht gesehen, die Schwingungsachse (a-a) des unteren Führungslenkers (12) parallel zur Fahrzeuglängsachse oder unter einem kleinen Winkel zu dieser und die Schwingungsachse (b-b) etwa diagonal nach hinten außen verläuft.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, in Seitenansicht gesehen, der Schnittpunkt der Schwingungsachsen (a-a, b-b) der beiden Lenker (12,13) im Bereiche der Hinterachse des Fahrzeugs oder hinter dieser liegt.

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Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der beiden Lenker (12 daß eine positive Schrägfederung der Vorderräder von ca. 5° erzielt wird.

4. Unabhängige Aufhängung der Vorderräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier übereinander angeordneter Führungslenker, deren Schwingungsachsen vorzugsweise sich einerseits, in Seitenansicht gesehen, in der Mittelstellung des Rades in größerer Entfernung hinter dem Vorderrad unterhalb der Radmitte und andererseits, in Draufsich gesehen, unter einem größeren Winkel kreuzen, insbesondere nach Anspruch 1, 2 ibder 3, mit einer solchen Anordnung der Führungslenker, daß, in Seitenansicht gesehen, die Lenkungsachse, die die Gelenke, welche den unteren und den oberen Führungslenker mit dem Radträger verbinden, den Fahrboden vor dem Radaufstandspunkt schneidet (Nachlauf), dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlauf (n) im Hauptfederungsgebiet ein Minimum hat.

5. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis k, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Führungslenker (12,15)* daß das Momentanzentrum des Radträgers (11) in Mittelstellung des Rades sich in einem weit hinten liegenden Punkt (M₁) befindet, in an sich bekannter Weise bei Einfederung des Rades unter Überschreitung 100-prozentigen Bremsnickausgleiches sich (auf der

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Kurve Η,) dem Rade (ίο) nähert und bei Ausfederung des Rades nach hinten (auf H.) ins Unendliche wandert und aus dem Unendlichen (auf Hp) auf der Seite vor dem Rade (1O) zu diesem zurückkehrt.

6. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5# dadurch gekennzeichnet, daß, in Draufsicht gesehen, der Schnittpunkt der Schwingungsachsen (a-a, b-b) beider PUhrungslenker (12,13) nahe der Radmitte1achse liegt.

7. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsachse (a-a) des unteren Pührungslenkers (12), in Seitenansicht gesehen, durch die Radmitte oder nahe an dieser vorbei, vorzugsweise unter der Radmitte mit geringer Neigung nach hinten, verläuft.

8. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß, in Draufsicht gesehen, die Schwingungsachse (b-b) des oberen Führungslenkers (13) Äie mittlere Radebene nahe hinter dem Rad (lO) kreuzt.

9. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis Θ, dadurch gekennzeichnet, daß, in Seitenansicht gesehen, die Lenkungsachse (D-C) des Rades (lO) bei einer Neigung zur Vertikalen den Fahrboden vor dem Radaufstandspunkt (R) und vorzugsweise mit negativem Lenk-Rollradius (-r) oder mit Lenkrollradius 0 schneidet.

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10. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9_t dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der untere als auch der obere Führungslenker (12 bzw. 15) gabelartig je mit einem Lenkerarm (12b,13b) ausgebildet ist, der hinter der Radmittelachse, vorzugsweise etwa in einer tangential an das Rad gelegten vertikalen Fahrzeugquerebene^bzw. in der Ebene der Fahrzeugstirnwand am Fahrzeugoberbau (bei Ag,B₂)^ gelagert ist,

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