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Radaufhängung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine
Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, bei der die beiden Räder einer Achse jeweils mittels
mindestens eines Führungslenkers o.ä. mit dem Fahrzeugaufbau schwenkbar verbunden
und mittels einer Rauptfederung gegen den Fahrzeugaufbau abgestützt sind,wobai zur
Dämpfung der Fahrzeugschwingungen zwischen den Führungsleniern und dem Fahrzeugaufbau
Stoßdämpfer angeordnet sind.
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Bakanntlich werden die Stoßdämpfer eines Eraftfahrzeuges zur Erzielung
eines optimalen und komfortablen Fahrverhaltens so bemessen, daß bei einer weichen
Fahrzeugfederung eine weiche Schwingungsdämpfung und bei einer harten Fahrzeugfederung
eine harte Schwindungsdampfung vorgesehen wird. Vielfach ist es nun üblich, zur
Korrektur des Eigenfahrverhaltens des Kraftfahrzeuges Stabilisatoren einzusetz6n,
die das Fahrverhalten des Fahrzeuges bein Angreifen von Kräften in Richtung der
Fahrzeugquerachse,
wie sie z. B. bei Kurvenfahrt in Form von Fliehkräften
auftreten, stabilisieren. Aufgrund ihrer besonderen Anbringung am Fahrzeug treten
diese Stabilisatoren nicht in Aktion, wenn die Räder einer Achse gleichzeitig einfedern,
wenn also der Fahrzeugaufbau eine reine Hubbewegung in Richtung der Hochachse ausführt.
Stabilisatoren lassen daher die Federhärte der Rubbewegung unbeeinflußt. Erst wenn
die beiden Räder der stabilisierten Fahrzeugachse unterachiedlich große Federwege
machen, wenn also z.B. nur eines der beiden Fahrzeugräder einfedert oder wenn beim
Durchfahren einer Kurve das eine Fahrzeugrad einfedert und das andere Fahrzeugrad
ausfedert, spricht der vorgesehene Stabilisator an. Im Gegensatæ zur Hubbewegung
wird die Federhärte der Rollbewegung durch einen Stabilisator erhöht, wodurch die
Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt verringert wird. Bei mit Stabilisatoren
ausgerüsteten Fahrzeugen weicht die Federkennung bei gleichsinnigen Federwegen also
von der bei wechselseitigen Federwegen erheblich ab. Um die gewünschte gute Schwingungsdämpfung
zu erzielen, benötigte man beim Wirks<nmwerden des Stabilisators einen härteren
Stoßdämpfer als für den übrigen Fahrbetrieb. Ob man die Stoßdampferabstimmung nun
nach der beim gleichsinnigen Einfedern oder nach der beim Rollen bzw.
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Wanken herrschenden Federkennung auslegt, ist weitgehend egal, es
wird sich stets nur um einen mehr oder weniger guten Kompromiß handeln. Berücksichtigt
man die weiche Federkennung beim gleichsinnigen Einfedern, dann werden die Stoßdämpfer
beim Rollen bzw.
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Wanken des Fahrzeugaufbaus zu schwach sein. Berücksichtigt man dagegen
die während des Rollens bzw. Wankens vorliegende relativ harte Federkennung, dann
würde dies bei reinen Hubschwingungen zu einer Stoßverstärkung führen, wodurch der
Fahrkomfort ebenfalls nachteilig beeinflußt werden würde. Bei alledem ist zu bedenken,
daß die Federkennung beim wechselseitigen Einfedern nahezu den doppelten Wert der
Federkennung beim gleichsinnigen Einfedern erreichen kann.
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Die gleichen Probleme treten im Prinzip auch auf, wenn die beiden
Räder einer Fahrzeugachse statt durch einen Stabilisator, durch eine Ausgleichsfeder
gegenseitig beeinflußt werden.
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Ausgehend von einer Radaufhängung der eingangs genannten Art liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszugestalten, daß die Stoßdämpferabstimmung
bei einer mit einem Stabilisator oder mit einer Ausgleichsfederung versehenen Fahrzeugachse
sowohl für die reinen Hubbewegungen als auch für die Roll- bzw. Wankbewegungen des
Fahrzeuges optimal gewählt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anlenkstellen
der StoBdampfer am Fahrzeugaufbau oder am Lenker bei Verwendung eines mit den beiden
Rädern bzw. deren Lenkern in Verbindung stehenden Stabilisatorsin der Weise ausgebildet
sind, daß sie bei Hub schwingungen nachgiebig und bei Wankschwingungen zumindest
annähernd starr sind, und daß diese Anlenkstellen bei Verwendung einer mit den beiden
Rädern bzw.
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deren Lenkern in Verbindung stehenden Ausgleichsfederung in der Weise
ausgebildet sind, daß sie bei Wankschwingungen nachgiebig und bei Hubschwingungen
zumindest annähernd starr sind. Zur Erreichung des gewünschten Ziels wird also die
Stoßdampferkolbengeschwindigkeit, welche proportional der Dämpferkraft ist, vergrößert
oder verkleinert, indem die Stoßdämpferanlenkstellen am Aufbau entweder. nachgeben
oder feststehen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß eine an ihren Enden mit kurzen Hebelarmen versehene torsions- und biegesteife
Querstrebe drehelastisch am Fahrzeugaufbau gelagert und durch den mit ihr in Verbindung
stehenden Stabilisator oder durch die Ausgleichsfederung verdrehbar ist, und daß
die den beiden Rädern jeweils zugeordasten Stoßdämpfer
mit ihrem
einen Ende an den Hebelarmen der torsions-und biege steifen Querstrebe und mit ihrem
anderen Ende an den Führungslenkern angelenkt sind. Vorzugsweise wird dabei ein
stabförmiger Stabilisator, insbesondere ein U-Form-Stabilisator, vorgesehen, dessen
Mitte mit der Mitte der torsions- und biegesteifen Querstrebe formsteif verbunden
ist. In entsprechender Weise wird vorzugsweise als Zusatzfederung ein Torsionsstab
mit entgegengesetzt angewinkelten Enden vorgesehen, deren Mitte mit der Mitte der
torsions- und biege steifen Querstrebe formsteif verbunden ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung für eine Fahrzeugachse
mit die Räder führenden Längslenkern, welche miteinander durch eine als Stabilisator
wirkende, biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe, insbesondere ein geschlitztes
Rohr, verbunden sind, zeichnet sich dadurch aus, daß eine an ihren Enden mit kurzen
Rebelarmen versehene torsions- und biegesteife Querstrebe drehelastisch an der biegesteifen,
torsionsweichen Querstrebe gelagert und mit ihr'in der Mitte formsteif verbunden
ist, und daß die den beiden Rädern jeweils zugeordneten Stoßdämpfer mit ihrem einen
Ende an den Hebelarmen der torsions- und biege steifen Querstrebe und mit ihrem
anderen Ende am Fahrzeugaufbau angelenkt sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
torsions- und biegesteife Querstrebe als Rohr mit daran formsteif befestigten Hebelarmen
ausgebildet und verläuft die Zusatzfederung bzw. der Stabilisator bzw. die als Stabilisator
wirkende biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe im Innern des Rohres.
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Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung Figur 1 die Anlenkung
der Stoßdämpfer~aa Fahrzeugaufbau bei Verwendung eines Stabilisators, Figur 2 ein
we teres, abgewandeltes Beispiel für die Anlenkung der Stoßdämpfer am Fahrzeugaufbau
bei Verwendung eines Stabilisators, Figur 3 die Anlenkung der Stoßdämpfer bei einer
Fahrzeugachse, bei der die die Fahrzeugräder führenden Längslenker durch eine als
Stabilisator wirkende Querstrebe miteinander verbunden sind, Figur 4 ein etwas vervollständigtes
Ausführungsbeispiel für eine mit einer Ausgleichsfederung versehene Fahrzeugachse.
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In den Ausführungsbeispielen sind jeweils nur die für das Verständnis
der Erfindung notwendigen Bauteile des Kraftfahrzeuges bzw. der Radaufhängung des
Kraftfahrzeuges dargestellt.
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Figur 1 zeigt die Achse eines Kraftfahrzeuges, bei der die beiden
Räder 10 und ii mittels eines Führungslenkers 8 bzw. 9 mit dem nur angedeuteten
Fahrzeugaufbau 7 schwingbar verbunden sind. Sie sind gegen den Fahrzeugaufbau mittels
einer Hauptfederung, im Ausführungsbeispiel sind entsprechende Schraubenfedern 18
und 19 dargestellt, abgestützt. Zur Dämpfung der Fahrzeugschwingungen sind zwischen
den FührungsleSkern 8h9 und dem Fahrzeugaufbau 7 Stoßdämpfer 5 und 6 angeordnet.
Die beiden die Fahrzeugräder 10 und 11 führenden Lenker 8
und 9
sind miteinander über einen U-förmigen Stabilisator 12 verbunden, so daß die Auslenkung
des einen Führungslenkers in bekannter Weise auf den anderen FUhrungslenker übertragen
wird.
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Die den beiden Rädern -10 und 11 jeweils zugeordneten Stoßdämpfer
5 und 6 sind mit ihrem einen Ende an den Yuhrungslenkern 8 und 9 angelenkt. Mit
ihrem anderen Ende stehen sie in der Weise mit dem Fahrzeugaufbau 7 in Verbindung,
daß ihre Anlenkstellen 1 und 2 bei Hub schwingungen, d. h. wenn beide Führungslenker
8 und 9 gleichsinnig ausgelenkt werden, nachgiebig und bei Roll- bzw.
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Wankschwingungen zumindest annähernd starr sind. Um diese Art der
Anlenkung zu realisieren, ist eine an ihren Enden mit kurzen Hebelarmen 14 und 15
versehene torsions- und biegesteife Querstrebe 16 drehelastisch am Fahrzeugaufbau
gelagert. Die elastische Lagerung ist durch elastische Lager 20 und 21, z. 3. Gummilager,
gewährleistet. Die torsions- und biegesteife Querstrebe 16 ist im Ausführungsbelspiel
als Rohr mit daran formsteif befestigten Hebelarmen ausgebildet. Die Mitte M der
Querstrebe 16 ist mit der Mitte des stabförmigen Stabilisators 12 formsteif verbunden,
so daß die Querstrebe 16 durch den mit ihr in Verbindung stehenden Stabilisator
verdreht werden kann. Im Ausführungsbeispiel verläuft der mittlere stabförmige Teil
des U-Form-Stabilisators 12 im Innern der als Rohr ausgebildeten biege- und torsionssteifen
Querstrebe 16. In der Figur 1 ist angedeutet, daß der Stabilisator 12 zweiteilig
ausgeführt ist, so daß der eine Teil von links und der andere Teil von rechts in
das Rohr der Querstrebe 16 eingeschoben und mit dieser verbunden wird. Im Ausführungsbeispiel
ist der rechte Teil des Stabilisators 12 zwecks Verdeutlichung dieser Konstruktion
noch nicht in das Rohr der Querstrebe 16 eingeschoben.
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Selbstverständlich kann der Stabilisator 12 statt in auch neben der
biege- und torsionssteifen Querstrebe 16 angeordnet werden.
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Man erkennt, daß die Querstrebe 16 durch ihre Kopplung mit dem Stabilisator
12 verdreht wird, wenn die Mitte M des Stabilisators gedreht wird, und daß sie in
ihrer Lage verharrt, wenn die Mitte des Stabilisators ihre Stellung beibehält. Bei
Eubschwingungsn, d. h. bei einem gleichsinnigen Auslenken der beiden Führungslenker
8
und 9, werden die beiden Stabilisatorenden gleichsinnig ausgelenkt, so daß die Stabilisatormitte
M und dadurch auch die mit dem Stabilisator formsteif verbundene Querstrebe 16 verdreht
wird. Das hat zur Folge, daß die an den Enden der Querstrebe 16 befindlichen kurzen
Hebelarme 14 und 15 je nach Auslenkung des Stabilisators auf- oder abbewegt werden.
Entsprechend werden die an diesen Hebelarmen befindlichen Anlenkstellen 1 und 2
der beiden Stoßdämpfer 5 und 6 auf- bzw. abbewegt. Durch diese bei Hubschwingungen
wirksame nachgiebige Anlenkung der Stoßdämpfer 5 und 6 wird die etoßdämpferkolbengeschwindigMeit,
welche proportional der Dämpferkraft ist, verkleinert. Bei Roll- bzw. Wankschwingungen
verhalten sich diese Anlenkstellen 1 und 2 nicht mehr nachgiebig, sondern starr.
Das ist darauf zuruckzufWhren, daß die beiden Hebelarme des Stabilisators 12 beim
Rollen des Fahrzeuges in entgegengesetzte Richtungen ausgelenkt werden, so daß die
Mitte M des Stabilisators -gleiche Verdrehungen der Stabilisatorenden vorausgesetzt-
in Ruhe verharrt. Infolgedessen wird auch die mit dem Stabilisator in Verbindung
stehende biege- und torsionssteife Querstrebe 16 nicht verdreht und ihre kurzen
Hebelarme 14 und 15 nicht ausgelenkt. Es versteht sich, daß geringfügige Elastizitäten
im Stabilisator, in der Querstrebe sowie in den Lagern auch beim Auftreten von Wankschwingungen
gewisse, vernachlässigbar kleine Auslenkungen der Anlenkstellen 1 und 2 zur Folge
haben können. Man erkennt, daß die wirksame Stoßdämpferkraft im ersten Falle geringer
ist als im zweiten, weil die Stoßdämpfer beim Rollen bzw. Wanken stärker zusammengedrückt
bzw. auseinandergezogen werden als beim gleichsinnigen Ein- und Ausfedern der Räder.
Man wird die StoB-dämpfer daher so bemessen, daß sie die gewünschte Dämpferkraft
beim gleichsinnigen Ein- und Ausfedern trotz ihrer nachgiebigen Anlenkung abgeben.
Man wird also stärkere Stoßdämpfer als sonst üblich einbauen, deren höhere Dämpferkraft
dann beim Rollen des Fahrzeuges zumindest annähernd voll zur Verfügung steht. Das
Verhältnis der Größe der Dämpferkraft bei Rollschwingungen zur Dämpferkraft bei
Hubschwingungan hängt von der Größe der Auf- bzw.
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Abwärtsbewegung der Anlenkstellen 1 und 2 der Stoßdämpfer 5 und 6
ab.
Die Größenordnung der Auslenkung dieser beiden Anlemkstellen 1 und 2 hängt von der
Lange der beiden Hebelarme 14 und 15 ab. Durc4Wahl der Hebelarmlänge kann somit
in einfacher Weise das Verhältnis der Dämpferkräfte beeinflußt werden.
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In Figur 2 ist in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Radaufhängung dargestellt. Im Gegensatz zu Figur 1 verläuStder
Stabilisator 12 nicht in der biege- und torsionssteifen Querstrebe 16, sondern neben
ihr. Die Querstrebe 16 selbst ist in diesem Ausführungs beispiel als an den Enden
abgebogenes Querrohr ausgebildet.
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Im Prinzip stimmt diese Radaufhängung mit der in Figur 1 gezeigten
Aufhängung überein. Die Mitte der Querstrebe 16 ist wiederum formsteif mit der Mitte
M des Stabilisators 12 verbunden. Die Querstrebe 16 und der Stabilisator sind über
elastische Lager 20 und 21 am Fahrzeugaufbau 7 angelenkt. Im rechten Teil der Figur
2 ist angedeutet, daß diese elastischen Lager 20 und 21 beispielsweise jeweils als
gemeinsamer Gummilagerblock für die Querstrebe 16 und den Stabilisator 12 mit einer
Bohrung für den Stabilisator und mit einer Bohrung für die Querstrebe ausgebildet
sein können.
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In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der brfindangsgemäßen
Radaufhängung dargestellt, Diese Figur zeigt eine Fahrzeugachse, bei der die Räder
10 und 11 über Längslenker 8 und 9 geführt und am Fahrzeugaufbau 7 angelenkt sind.
Die beiden Längslenker 8 und 9 sind miteinander durch eine biegesteife, aber torsionsweiche
Querstrebe 17 verbunden. Diese Querstrebe wirkt wegen ihrer Torsionsweichheit gleichzeitig
als Stabilisator, so daß auf den Einbau eines besonderen Stabilisators verzichtet
werden kann. Insbesondere kann diese torsionsweiche Querstrebe als geschlitztes
Rohr ausgeführt sein. Zur Realisierung
der Erfindung sind in diesem
Falle die mit den adern bzw. deren Lenkern in Verbindung stehenden Enden der beiden
Stoßdämpfer 5 und 6 nachgiebig gelagert. Mit ihrem anderen Ende sind die beiden
Stoßdämpfer direkt am Fahrzeugaufbau 7 angelenkt.
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Wie in den Ausführungsbeispielen gemä den Figuren 1 und 2 ist wiederum
eine an ihren Enden mit kurzen Hebelarmen 14 und 15 versehene torsions- und biegesteife
Querstrebe 16 vorgesehen, die in diesem Falle jedoch nicht am Fahrzeugaufbau 7,
sondern an der biegesteifen, torsionsweichen Querstrebe 17 drehelastisch gelagert
ist. Dies elastische Lagerung kann beispielsweise über nicht weiter dargestellt
Gummilager an den Enden der biege- und torsionssteifen Querstrebe 16 erfolgan. Im
Ausführungsbeispiel ist diese Querstrebe 16 wieder als Rohr ausgeführt, welches
über die biegesteife und torsionsweiche Querstrebe 17 geschoben ist. In der Mitte
M sind die beiden Querstreben wiederum formsteif miteinander verbunden, so daß die
äußere biege- und torsionssteife rohflförmige Querstrebe 16 bei Hubschwingungeu
verdreht, bei Roll- bzw. Wankschwingungen dagegen nicht verdreht wird.
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Die Funktionsweise dieser Radaufhängung stimmt somit mit der der Figuren
1 und 2 überein.
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Wie bereits eingangs ausgeführt,treten die geschilderten Schwierigkeiten
bei der Abstimmung der Dämpfer im Prinzip auch bei der Verwandung von Ausglaichsfederungen
auf, jedoch mit umgekehrter Wirkung. Auch diese Schwierigkeiten lassen sich bei
sinngemäßer Anwendung der Erfindung beseitigen. Erfindungsgemäß werden daher die
Anlenkstellen der Stoßdämpfer bei Verwendung einer mit den beiden Rädern bzw. deren
Lenkern in Verbindung stehenden AusgleichsSederung in der Weise ausgebildet, daß
sie bei Wankschwingungen nach giebig und bei Hub schwingungen zumindest annähernd
starr sind. In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugachse mit einer
derartigen Ausgleicsfederung schematisch dargestellt.Die wesentlichen Elemente der
Hinterachse stimmen mit denen der Fig. 1 - 3 überein. Im Gegensatz zu den Figuren
1 und 2 ist jedoch kein Stabilisator vorgesehen, sondern eine Ausgleichsfederung
13.Diese ißt
als ein Torsionsstab mit entgegengesetzt abgewinkelten
Enden, die Jeweils mit den Führungslenkern 8 und 9 in Verbindung stehen, ausgebildet.
Wie in den Figuren 1 und 2 ist eine biege-und torsionssteife Querstrebe 16 über
elastische Lager 20 und 21 drehelastisch am nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau
angelenkt. Der stabförmige Teil der Zusatzfeder 13 ist im Innern der als Rohr ausgebildeten
Querstrebe 16 geführt und in der Mitte M mit dieser Querstrebe verbunden. Im Gegensatz
zu den Ausführungsb ei spielen in den vorherigen Figuren sind die an den Enden der
Querstrebe 16 befindlichen kurzen Hebelarme 14 und 15 in entgegengesetzte Richtungen
abgewinkelt. Es ist aus der Figur leicht erkennbar, daß sich die Enden der Ausgleichsfederung
13 bei Hubschwingungen, d. h. bejigleichsinnigen Einfedern der Führungslenker 8
und 9 entgegengesetzt verdrehen, so daß die Mitte M der Ausgleichsfeder in Ruhe
verharren kann. Demzufolge werden die mit der Ausgleichsfederung 13 verbundene Querstrebe
16 und deren kurzen Hebelarme 14 und 15 bei Hubschwingungen nicht bewegt, so daß
die Anlenkstellen 1 und 2 der Stoßdämpfer 5 und 6 zumindest annähernd starr bleiben.
Bei Wankbewegungen bzw. bei entgegengesetzten Federwegen weichen diese Anlenkstellen
1 und 2 dagegen aus, weil die Querstrebe 16 durch die Ausgleichsfederung 13 verdreht
wird. Die Dämpferwirkung der Stoßdämpfer 5 und 6 wird somit verkleinert, d. h. die
Wankbewegung weniger gedampft.
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Es ist leicht erkennbar, dß die Wirkung der nicht starren Anlenkung
der Stoßdämpfer 5 und 6 genau umgekehrt wird, wenn die Richtung der Hebelarme -wie
in Figur 4 gestrichelt angedeutet-und mit 14' und 15' beziffert- umgekehrt wird.
Das gleiche gilt auch für die Anordnungen gemäß den Figuren 1 - 3. Durch Wahl der
Richtung der Hebelarme kann somit im Bedarfsfalle bestimmt werden, ob die Dämpferwirkung
verstärkt oder verringert werden soll.