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Aufhängung eines aftfahrz eug-Vorderrade 5 Die Erfindung bezieht
sich auf eine Aufhängung eines Kraft fahrzeug-Vorderrades, dessen Lenkungsirehachse
entweder durch ein unteres und ein oberes Traggelenk oder durch ein unteres Traggelenk
und den Anlenkpunkt eines radfuhrenden Federbeines festgelegt ist, wobei zumindest
eines der Traggelenke über einen dreieckförmig ausgebildeten Quer- oder Schräglenker
oder einen Längslenker am Fahrzeugaufbau angelenkt ist.
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Die Lenkungsdrehachse eines Kraftfahrzeug-Vorderrades ist in der Regel
-in der Seitenansicht des Eraftfahrzeuges- um einen kleinen Winkel nach hinten geneigt,
so daß der Durchstoßpunkt der Verlängerung der Lenkungsdrehachse mit der Fahrebene
vor der Mitte der Reifenaufstandsfläche liegt. Diese als Radnachlauf bezeichnete
Auslegung der Radaufhängung bewirkt unter anderem eine gewisse Stabilisierung des
Geradeauskurses, weil die Räder unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft wieder in
die Geradeausstellung streben.
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In erster Näherung kann davon ausgegangen werden, daß die aufzuwendenden
Lenkkräfte proportional zum Nachlauf sind, so daß diese mit wachsendem Nachlauf
ebenfalls ansteigen. Beim Beladen des Eraftfahrzeuges sinkt der Aufbau im allgemeinen
hinten weiter ein als vorne, wodurch sich eine Vergrößerung des Nachlaufwinkels
ergibt (Buch von Reimpell "Fahrwerktechnik 1", 1970, Seite 203, Vogel-Verlag, Würzburg).Dieser
unerwünschte Effekt ließe sich durch ein Schräglegen der Drehachsen der Quer- bzw.
Längslenker vermeiden oder zumindest verringern. Das Schräglegen der Lenkerdrehachsen
erfordert jedoch einen entsprechenden Bauraum.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Aufhängung eines Eraftfahrzeug-Vorderradesder
eingangs genannten Art derart auszubilden, daß sich beim Einfedern des Rades infolge
einer Beladung des Eraftfahrzeuges eine Lenkerverstellung einstellt, die einer Nachlauf
vergrößerung entgegenwirkt, ohne daß hierfür eine Vergrößerung des Bauraumes erforderlich
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
eine Anlenkstelle mindestens eines der Quer- oder Schräglenkeroder die Anlenkstelle
mindestens eines Längslenkers exzentrisch ausgebildet ist, derart, daß die Lenkungsdrehachse
des Vorderrades beim Einfedern des Rades einer eine Nachlaufverkleinerung erzeugenden
Schwenkbewegung in Pahrzeuglängsrichtrulg unterworfen ist.
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Eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Aufhängung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die exzentrische Anlenkstelle aus einer äußeren Metallhülse
und einem walzenförmigen Innenteil besteht, welche miteinander über ein eine gegenseitige
Verdrehung ermöglichendes elastisches Teil, insbesondere ein Gummiteil, verbunden
sind, wobei der Lenker exzentrisch,d. h.
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außermittig, formsteif am walzenförmigen Innenteil befestigt ist,
während die äußere Metallhülse fest mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
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Eine. andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß die exzentrische Anlenkstelle aus einer zylindrischen inneren Metallhülse,
die mit einem Bolzen am Fahrzeugaufbau befestigt ist, und-einer formsteif am Lenker
befestigten, eine nockenförmige Ausbuchtung aufweisenden äußeren zylindrischen Metallhülse
besteht, die miteinander durch ein elastisches Teil, insbesondere ein G17mmiteil,
verbunden sind, wobei sich die äußere Metallhülse an einem am Fahrzeugaufbau befindlichen
Anschlag abstützt, welcher auf der dem Lenker abgewandten Seite des Lagerbolzens
in einer Entfernung angeordnet ist, die dem halben Durch messer der äußeren Metallhülse
entspricht.
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Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Figur la, ib u. 1c in schematischer Darstellung
die Zusammenhänge, insbesondere den Nachlauf, an der Aufhängung eines Kraftfahrz
eng-Vorderrade 5, Figur 2 die Draufsicht auf den unteren Lenker eines Kraft.fahrzeug-Vorderrades
im nicht eingefederten und im eingefederten Zustand, Figur 3 eine mögliche Ausführung
der erfindungsgeinäß verwendeten exzentrischen Anlenkstelle, Figur 4 einen Schnitt
entlang der Schnittlinie IV-IV in Figur 3, Figur 5 die Draufsicht auf einen unteren
Dreiecklenker mit einer anders ausgestalteten exzentrischen Anlenkstelle im nichtXeingefederten
und im eingefederten Zustand una
Figur 6 eine weitere mögliche Ausfiihrungsform
der exzentrisch ausgebildeten Anlenkstelle in einer Schnittdarstellung entlang der
Schnittführung VI-VI der Figur 5.
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In den Figuren 1a bis 1c ist in schematischer Darstellung die Aufhängung
eines Kraftfahrzeug-Vorderrades gezeigt. Figur 1a zeigt die Aufhängung in Fahrtrichtung
gesehen, Figur 1b die Ansicht seitlich zur Fahrtrichtung und Figur 1c eine Draufsicht.
Der Achsschenkel 9, welcher die Radachse 7 trägt, besitzt ein oberes und ein unteres
Traggelenk 1 bzw. 2. Das obere Traggelenk 1 ist über einen Querlenker 10 und das
untere Traggelenk 2 über einen unteren Querlenker 11 am Fahrzeugaufbau 12 angelenkt.
Wie Figur 1c zeigt, handelt es sich jeweils um dreieckförmig ausgebildete Querlenker.
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Diese Lenker können in bekannter Weise aber auch als Schräglenker
ausgebildet sein. Der obere Querlenker Zo ist in den Anlenkstellen 3 und 4, der
untere Querlenker 11 in den Anlenkstellen 5 und 6 am Fahrzeugaufbau 12 angelenkt.
Den Figuren 1b und lc ist zu entnehmen, daß die -seitlich zur Fahrtrichtung gesehen-
durch die Traggelenke 1 und 2 gehende Itenkungsdrehachse A um den Winkel & N
gegen die Vertikale geneigt ist. Der dynamische Radradius des Vorderrades 8 ist
mit Rdyn bezeichnet. Die Strecke zwischen dem dynamischen Radauf standspunkt und
dem Durchstoßpunkt der Verlängerung der Lenkungsdrehachse A mit der Fahrebene stellt
den Nachlauf dar und ist in Figur 1b mit nL bezeichnet. Für den Nachlauf ergibt
sich nL = Rdyn # tgdN = Rdyn # b a .
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Die Werte a und b sind aus der Figur lb zu entnehmen. Die Strecke
a stellt den vertikalen Abstand und die Strecke b den horizontalen Abstand zwischen
Traggelenk 1 und Traggelenk 2 dar. Es ist leicht zu erkennen, daß -unter der Voraussetzung,
daß die Lage des oberen Traggelenkes beibehalten wird- eine Verschiebung des unteren
Traggelenkes nach links, d. h. in Fahrtrichtung, eine Vergrößerung und eine Verschiebung
des Traggelenkes 2 nach rechts, d. h. entgegen der Fahrtrichtung, eine Verkleinerung
des Nachlaufs bedeutet. Figur 2 zeigt, daß die Verschiebung beispielsweise des unteren
raggelenkes 2 in die gewünschten Richtungen durch eine entsprechende Ausgestaltung
der Querlenkerlager 5 oder 6 erreicht werden kann. Im Ausfübrungsbeispiel gemäß
Figur 2 ist das Querlenkerlager 5 exzentrisch ausgebildet. Die exzentrische Ausbildung
der Anlenkstelle 5 bewirkt, daß das untere Traggelenk beim Einfedern des Fahrzeuges,
d. h. bei seiner Beladung, nach hinten verschoben wird. In Figur 2 ist die örtliche
Lage des Traggelenks im nicht eingefederten Zustand mit 2 und im eingefederten Zustand
mit 2' beziffert0 Entsprechend ist der dreieckförmig ausgestaltete Querlenker mit
11 bzw. 11t gekennzeichnet. Für die Auslenkung des Traggelenks um den Betrag d von
2 nach 2' gilt annähernd d =cf e Hierin bezeichnet f den Abstand der beiden Anlenkstellen
5 und 6, e den Abstand zwischen Anlenkstelle 6 und Traggelenk 2 und c die Auslenkung
des in der Anlenkstelle 5 angelenkten Querlenkers 11 infolge der Exzentrizität der
Anlenkstelle 5 Die exzentrisch ausgebildete Anlenkstelle 5 besteht aus einer äußeren
Metallhülse 13 und einem walzenförmigen Innenteil 14, welche miteinander überein
elastisches Teil 15, insbesondere ein Gummiteil, verbunden sind, so daß eine relative
Drehbewegung zwischen dem walzenförmigen Innenteil und der äußeren Metallhülse möglich
ist. Die äußere Metallhülse 13 ist fest mit dem Fahrzeugaufbau 12
verbunden.
Der Lenker 11 ist exzentrisch, d. h.'außermittig, formsteif am walzenförmigen Innenteil
14 befestigt. Für diesen Zweck besitzt dieses eine im Abstand r angeordnete Bohrung
16, mit der der Lenker 11 formsteif verbunden werden kann. Es versteht sich, daß
statt der Bohrung auch ein Bolzen o. ä. vorgesehen werden kann.
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Bei einer Einfederung des Fahrzeugrades 8 und damit des Traggelenkes
2 ergibt sich durch die Einfederbewegung des unteren Querlenkers 11 eine entsprechende
Verdrehung des walzenförmigen Innenteils 14 um den Winkel 4 . Die exzentrisch angeordnete
Bohrung bewegt sich somit von 16 nach 16', was eine seitliche Auswanderung um den
Betrag c bedeutet. Diese Auswanderung ist sowohl in Figur 2 als auch in Figur 3
dargestellt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, verursacht das seitliche Auswandern
der exzentrischen Bohrung 16 eine entsprechende Bewegung des damit verbundenen dreieckförmigen
Lenkertejls, was letztlich eine Verschiebung des Traggelenks von 2 nach 2r entgegengesetzt
zur Fahrtrichtung bewirkt. Aus Figur 3 ist zu entnehmen, daß die seitliche Auswanderung
der Bohrung 16 den Wert c =
annimmt. ur die Verschiebung des Traggelenks 2 ergibt sich somit d = r f e
Die Verschiebung des Traggelenks 2 ist um so größer, je größer der Abstand r der
Bohrung 16 vom Mittelpunkt des walzenförmigen Innenteils 14 ist. Darüber hinaus
ist erkennbar, daß sich jeweils dann die größte Verschiebung ergibt, wenn die Bohrung
16 und der damit verbundene Lenker vertikal oberhalb oder unterhalb der Mitte des
walzenfärmigen Innenteils 14 angeordnet ist. Bei einer durchaus möglichen
Anordnung
dieser exzentrischen Bohrung außerhalb der durch den Nittelpunkt des Innenteils
14 gehenden Vertikale wird die seitliche Verschiebung bei gleichem Verdrehwinkel
kleiner. Die für diese Verschiebung angegebene Gleichung gilt dann nicht mehr in
dieser Form, Der Vollständigkeit halber ist in figur 4 eine Schnittdarstellnng der
exzentrischen Anlenkstelle gemäß dem Schnitt IV der Figur 3 gezeigt.
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Je nach Bauart der Lenker und der gewünschten Größe der Nachlauf änderung
im Federungsbereich können nur eine oder auch mehrere Anlenkst ellen nach Art der
in Figur 3 gezeigten Anlenkstelle exzentrisch ausgebildet sein. Die exzentrische
Ausbildung ist auch nicht auf den unteren Lenker beschränkt. Genauso gut kann zusätzliche
oder auch nur allein der obere Lenker entsprechend angelenkt werden.
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Für die Größe des Nachlaufs ergibt sich -ausgehend von einer Grundeinstellung
der exzentrischen Anlenkstelle und einem Grundwert e des Nachlaufs- bei einer Drehbewegung
des unteren Querlenkers 11 um den Winkel & in Richtung Einfederung:
Bei einer Drehbewegung in Richtung Ausfederung ergibt sich entsprechend:
Der gleiche gewünschte Auslenkeffekt läßt sich auch mit anderen exzentrisch ausgebildeten
Anlenkstellen erzielen. In den Figuren
5 und 6 ist eine weitere
mögliche Ausführungsform einer solchen exzentrischen Anlenkstelle dargestellt. Die
Figur 5 zeigt wiederum in Draufsicht den unteren dreieckförmig ausgestalteten Querlenker
11 im nicht eingefederten und im eingefederten Zustand. Die Anlenk stelle 5 ist
wiederum exzentrisch ausgebildet. In Figur 6 ist eine Schnittdarstellung dieser
Anlenkstelle entlang der Schnittführung VI dargestellt. Diese Anlenkstelle besteht
im wesentlichen aus einer zylindrischen inneren Metallhülse 18, die mit einem Bolzen
20 am Fahrzeugaufbau 12 befestigt ist, und einer äußeren zylindrische Metallhülse
17, welche formsteif am Lenker 11 befestigt ist und eine nockenförmige Ausbuchtung
17a aufweist. Die beiden Metallhülsen 17 und 18 sind miteinander durch ein Gummiteil
19 verbunden. Die äußere Metallhülse 17 stützt sich an einem am Fahrzeugaufbau 12
befindlichen Anschlag ab, welcher auf der dem Lenker 11 abgewandten Seite des Bolzens
20 angeordnet ist. Dieser Anschlag ist im Ausführungsbeispiel durch den mit 12 bezeichneten
Fahrzeugaufbau selbst gegeben. Wesentlich ist, daß dieser Anschlag vom Bolzen 20
in einer Entfernung angeordnet ist, die dem halben Durchmesser der äußeren MetaLlhülse
17 entspricht. Das hat, da die nockenförmige Ausbuchtung 17a über den Durchmesser
der äußeren Metallhülse 17 hinausragt, zur Folge, daß sich die Lage der äußeren
Metallhülse 17 und somit auch die Lage des damit verbundenen Lenkers 11 beim Ein-
und Ausfedern des Lenkers 11 in Bezug auf den Anschlag verschiebt. In den Figuren
5 und 6 ist diese Verschiebung mit c bezeichnet. In Figur 6 sind die beiden Grenzlagen
des Lenkers 11 dargestellt. Die strichlierte Darstellung entspricht der max. möglichen
Einfederung des Lenkers 11.
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Die Lage der nockenförmigen Ausbuchtung während der max. Einfederung
ist mit I, die Lage im nicht eingefederten Zustand mit II bezeichnet.
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Zur besseren Unterscheidung dieser beiden Grenzlagen sind die Einzelteile
der exzentrischen Anlenkstelle für den Fall der max. Einfederung jeweils mit einem
Strich versehen. Der Mittelpunkt der äußeren Metallhülse ist für den Fall der max.
Einfederung mit y bezeichnet. Entsprechend wurde dieser Mittelpunkt für den nicht
eingefederten Fall mit x bezeichnet. Figur 6 läßt leicht erkennen, in welchem Umfange
sich der Mittelpunkt der äußeren Metallhülse 17
und somit auch
der Lenker 11 selbst während des Einfederns verschiebt. Diese Verschiebung ist sowohl
in Figur 5 als auch in Figur 6 mit c bezeichnet. Entsprechend dieser Verschiebung
wird -wie Figur 5 erkennen läßt- der Lenker ebenfalls verschwenkt. Bei max. Einfederung
nimmt er die Lage ii' ein. Entsprechend wird das untere Traggelenk wiederum um den
Betrag d von 2 nach 2' verschoben. Würde man statt der Anlenkstelle 5 die Anlenkstelle
6 in der in Figur 6 dargestellten Weise ausbilden, dann würde der Lenker 11 genau
umgekehrt, d. h. nach links ausgelenkt werden, so daß sich letztlich eine Nachlaufvergrößerung
ergeben wurde. Wie bereits zuvor erwähnt worden ist, können natürlich auch beide
Anlenkstellen eines Lenkers exzentrisch ausgebildet sein. In diesem Falle mußten
die beiden Anlenkstellen natürlich so ausgebildet sein, daß sie sich in ihrer Wirkung
unterstützen. Bei der Verwendung von Anlenkstellen des in Figur 3 dargestellten
Typs miißte demnach der Lenker in der einen Anlenkstelle im oberen Bereich des walzenförmigen
Innenteils und in der anderen Anlenkstelle im unteren Bereich des walzenförmigen
Innenteils befestigt werden. Wenn zusätzlich auch die beiden Anlenkstellen des oberen
Lenkers exzentrisch ausgebildet werden sollen, dann müßten die Verhältnisse dort
genau umgekehrt sein wie beim unteren Lenker. Bei Verwendung von exzentrischen Anlenkstellen
des in Figur 6 gezeigten Typs müßte die Lage der nockenförmigen Ausbuchtung in entsprechender
Weise aufeinander abgestimmt werden.
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Die Erfindung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert worden,
welche jeweils zwei dreieckförmig ausgebildete Quer- bzw. Schräglenker besitzen.
Das Erfindungsprinzip ist auf diese Lenkerkombination nicht beschränkt. In gleicher
Weise kann eine Nachlaufänderung auch bei solchen Radaufhängungen erzielt werden,
in denen beispielsweise lediglich ein unterer dreieckförmig ausgestalteter Quer-
oder Schräglenker und ein radführendes Federbein verwendet wird0 Statt eines dreieckförmigen
Querlenkers kann natürlich auch ein Querlenker mit einer zusätzlichen Zugstrebe
verwendet werden.
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Denkbar ist die Anwendung des Erfindungsprinzips auch bei Doppel-Längslenkern
und bei Längs-Querlenkern.