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Unabhängige Aufhängung der Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere
Personenkraftwagen Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige Aufhängung der
Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, bei der die Radführungsglieder
an einem Hilfsrahmen angelenkt sind, der über elastische Lager am Fahrzeugaufbau
befestigt ist, wobei mindestens zwei elastische Lager am Hilfsrahmen mit unterschiedlichen
Federhärten in zueinander senkrechten Richtungen beiderseits der Fßhrzeugmitte angeordnet
sind, deren Befestigungsebene höher liegt als das Rollzentrum der Radaufhängung.
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Bei derartigen Radaufhängungen liegt die Befestigungsebene der elastischen
Lager des Hilfsrahmens stets höher als das sogenannte Rollzentrum der Radaufhängung,
das sich bei Einzelradaufhängungen beim Ein- und Ausfedern als Schnittpunkt der
Senkrechten zur Bewegungarichtung des Radaufstandspunktes mit der Fahrzeuglängsmittelebene
ergibt. Dies hat zur Folge, daß bei Kurvenfahrt die Radaufhängung unter dem Einfluß
von Seitenkräften sich in der elastischen Lagerung relativ zur Karosserie zur Kurvenaußenseite
hin neigt; d.h. die Radstellung tendiert zum positiven Sturz, wodurch die Seitenführung
der Radaufhängung und damit die Fahreigenschaften des Fahrzeuges bei Kurvenfahrt
erheblich verschlechtert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Radaufhängung
mittels eines elastisch gelagerten Hilfsrahmens, bei dem die elastische Lagerung
höher liegt als das Rollzentrum der Radaufhängung, die vorstehend angeführten Nachteile
zu verhindern oder sogar umzukehren,
d.h. eine Radaufhängung zu
schaffen, bei der in vorteilhafter Weise die Radstellung unter dem Einfluß von Seitenkräften
bei Kurvenfahrt sich in Richtung negativen Sturz vergrößert, wodurch sich bekanntlich
eine wesentliche Verbesserung der Fahreigenschaften durch die Möglichkeit der Übertragung
höherer Seitenkräfte ergibt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß die elastischen Lager am Hilfsrahmen derart angeordnet sind, daß der Schnittpunkt
der Wirkungslinien der härteren Federungsrichtungen unterhalb des Rollzentrums liegt
und der resultierende Federschwerpunkt der elastischen Lagerungen des Hilfsrahmens
etwa in Höhe Rollzentrum oder darunter liegt.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Radaufhängung sind hauptsächlich
darin zu sehen, daß durch den im Rollzentrum oder tiefer als das Rollzentrum liegenden
resultierenden Federschwerpunkt, im Gegensatz zu den bisher bekannten Radaufhängungen,
die erfindungsgemäße Radaufhängung bei Kurvenfahrt die Tendenz hat, sich relativ
zum Fahrzeugaufbau nach kurveninnen zu neigen; dadurch wird der Radsturz bei Kurvenfahrt
in Richtung negativ" beeinflußt und es können höhere Seitenführungskräfte übertragen
und aufgenommen werden. Die Fahreigenschaften des Fahrzeugs werden somit wesentlich
verbessert.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
daß - wie aus den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 sowie-aus der nachfolgenden teschreibung
der Ausführungsbeispiele ersichtlich - die für die Verbesserung der Fahreigenschaften
der bekannten Radaufhängung erforderliche erfindungsgemäße AusfUhrung
der
Radaufhängung ohne großen technischen Aufwand, lediglich durch die erfindungsgemäße
bestimmte Anordnung der elastischen Gummilager am Hilfsrahmen der Radaufhängung
erreicht werden kann.
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Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung
näher erläutert.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
dargestellt, und zwar zeigt die Figur 1 eine Doppelquerlenkeraufhängung in Heckansicht,
die Figur 2 eine schematische Darstellung der Radaufhängung gemäß Fig. 1 - ebenfalls
in Heckansicht mit einer grafischen Darstellung der Wirkungsweise der Erfindung
und die Figur 3 eine Schräglenkeraufhängung in Draufsicht, Heck-und Seitenansicht.
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In Figur 1 ist eine unabhängige Aufhängung der Räder 1 über Doppelquerlenker
2 am Hilfsrahmen 3 dargestellt.
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Der Hilfsrahmen 3 ist durch zwei elastische Lager 4, welche beiderseits
der Fahrzeugmitte angeordnet sind, am Fahrzeugaufbau (nicht näher dargestellt) gelagert.
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Die Abstützung und Abfederung des Fahrzeugaufbaus 5 erfolgt in bekannter
Weise durch ein einerseits mit dem oberen Querlenker 2 und andererseits mit dem
Fahrzeugaufbau 5 in Verbindung stehendes Federbein 6. Ferner sind in Fig. 1 mit
7 das Hinterachsgetriebe und mit 8 die Antriebswellen für die Räder 1 dargestellt.
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Die elastischen Lager 4 zur Befestigung des Hilfsrahmens 3 am Fahrzeugaufbau
5 sind als Ringgummi-Elemente ausgebildet, wobei ihre Befestigungsebene höher liegt
als das Rollzentrum R der Radaufhängung. Sie sind mit ihrer
axialen
Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung eingebaut und weisen symmetrisch zu ihrer Längserstreckung
angeordnete nierenförmige Ausnehmungen 4' auf. Dadurch erhalten die elastischen
Lager 4 in zueinander senkrechten Richtungen unterschiedliche Federraten. Die härtere
Federungsrichtung c1 bildet dabei mit der Senkrechten den Winkel .
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Radaufhängung ist anhand der
grafischen Darstellung der Figur 2 wie folgt: Die Abmessungen der Fig. 2 entsprechen
den Abmessungen in Fig. 1. Dabei ist A der Radaufstandspunkt, B die gelenkige Verbindung
der Querlenker 2 mit dem Radträger 9 und D die gelenkige Verbindung der Querlenker
2 mit dem Hilfsrahmen 3. Die Lage des Rollzentrums R ergibt sich dabei als Schnittpunkt
der Verbindungslinie 10 des Momentanpols P des Rades 1 mit dem Radaufstandspunkt
A und der Fahrzeuglängsmittelebene 11.
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Zur Ermittlung des resultierenden Federschwerpunktes F, welcher als
Mittelpunkt eines Ersatzlagers für beide elastische Lager 4 der Radaufhängung anzusehen
ist und an dem die Resultierende aller auf die Räder 1 einwirkenden Seitenkräfte
bei Kurvenfahrt auf den Fahrzeugaufbau 5 übertragen wird, basiert auf den bekannten
Gesetzmäßigkeiten an dem sogenannten Trägheitskreis nach Mohr und Land.
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Zu diesem Zweck wird beispielsweise das linke Lager der elastischen
Aufhängung des Hilfsrahmens 3 von einem Kreis mit dem Durchmesser c1 plus c2, dessen
Mittelpunkt M auf gleicher Höhe liegt wie die Mitten 12 der elastischen Lager 4,
berührt. Dabei ist c1 die härtere
und c2 die weichere Federrate
der Lager 2. Die Wirkungslinien der beiden Federraten c1 und c2 schneiden den Kreis
bei I und II auf dem Durchmesser I -II. Auf diesem Durchmesser wird an I die Federrate
C2 angetragen bzw. an II die Federrate C1. Der Teilungspunkt T wird mit der Lagermitte
12 des linken Lagers verbunden und schneidet die Fahrzeuglängsmittelebene 11 im
resultierenden Federschwerpunkt F, der als Mittelpunkt eines "Ersatzlagersw für
die beiden elastischen Lager 4 des Hilfsrahmens 3 am Fahrzeugaubau 5 anzusehen ist.
In F sind ersatzweise für die beiderseitige Lagerung des Hilfsrahmens 3 Federn mit
den Federraten 2 . ch (horizontal) und 2 . cV (vertikal) zu denken, die sich in
der grafischen Konstruktion der Figur 2 aus dem Lot von T auf den waagerechten Durchmesser
des Kreises ergeben.
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Wie aus der grafischen Darstellung ersichtlich, liegt infolge der
erfindungsgemäßen Anordnung und Ausbildung der Gummilager 4 der Federschwerpunkt
F im Gegensatz zu den bekannten Achsaufhängungen unterhalb des Rollzentrums R. Dadurch
ergibt sich bei Auftreten von Seitenkräften, beispielsweise bei Eurvenfahrt, eine
vorteilhafte Vergrößerung des negativen Sturzes der Räder bzw. die Tendenz der Radaufhängung,
sich nach kurveninnen zu neigen.
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Figur 3 zeigt die Aufhängung der Räder 1 mittels Schräglenker 13 an
einem Hilfsrahmen 14. Die Räder 1' werden von einem mit dem.Hilfsrahmen 14 verbundenen
Hinterachsgetriebe 15 über die Radantriebswellen 16 angetrieben. Die Abfederung
der Räder ist mit 17 schematisch dargestellt. Der Hilfsrahmen 14 und das mit diesem
verbundene Hinterachsgetriebe 15 sind über drei elastische Lager 18 und 19 am Fahrzeugaufbau
20
befestigt Die elastischen Lager 18 sind am Hilfsrahmen 14 symmetrisch beiderseits
der Fahrzeuglängsmittelebene 11' angeordnet. Das dritte elastische Lager 19 am Hinterachsgetriebe
15 ist über eine sogenannte Pendelstütze 21 mit dem Fahrzeugaufbau 20 verbunden
und hat keinen Einfluß auf die Seitenkraftabstützung.
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Die Lager 18 am Hilfsrahmen 14 sind als Ringgummi-Elemente mit symmetrisch
zu ihrer Längserstreckung angeordneten nierenförmigen Ausnehmungen 18' ausgebildet.
Die Lager 18 sind in Seitenansicht gesehen mit ihrer axialen Erstreckung schräg
zur Horizontalen gegenüber der Fahrtrichtung nach hinten geneigt eingebaut, so daß
der Schnittpunkt S der Wirkungslinien 22 der härteren radialen Federrate unterhalb
des Rollzentrums R liegt. Der Federschwerpunkt F lattt sich wiederum analog der
grafischen Darstellung in Fig. 2 ermitteln, wenn man die elastische Lagefling in
der Seitenansicht in Richtung Y betrachtet. Der Federschwerpunkt F sollte in vorteilhafter
Weise etwa in der vertikalen Querebene durch die Radmitten unterhalb des Rollzentrums
R liegen, so daß durch die schräg eingebauten Gummilager 18 die eingangs erwähnten
Vorteile der Radaufhängung erzielt werden.
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Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die
Pendelstütze 21 durch einen Ausleger mit zwei Lagern Zll ersetzen, die gemäß Fig.
1 angeordrlet sind, so daß auch deren Federschwerpunkt in Höha des Rollzentrums
oder tiefer zuliegen kommt.
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Patentansprüche