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Radaufhängung für lenkbare Vorderräder eines Eraftfahrzeuges Die
Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung für lenkbare Vorderräder eines Kraftfahrzeuges,
mit einem mit seinem unteren Ende starr mit dem Radträger des Bsdes und mit seinem
oberen Ende elastisch und drehbar am Rahrzeugaufbau oder an Teilen desselben abgestützten
radführenden ederbein, mit einem am unteren Ende des Federbeines oder des Radträgers
angelenkten, die Längskruftabstützung übernehmenden U-?ona-Stabilisator oder Stützstab
und mit einem zumindest annähernd Quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden, die
Querkräfte abstützenden Stützelemeint.
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Bei bekannten Radaufhängungen dieser Art sind die zur Aufnahme der
Querkrafte vorgesehenen Stützelemente motorseitig üblicherweis in besonderen Anlenkstellen
am Fahrgestell gelagert, was
wegen der Größe der aufzunehmenden
Kräfte eine angepaßte Ausbildung bzw. eine entsprechende räumliche Anordnung der
stabilen Längs- oder Querträger des Fahrgestells erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand für Radaufhängungen dieser
Art herabzusetzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß das zumindest
annähernd quer verlaufende Stützelement motorseitig am Motor- oder Notorgetriebeblock
angelenkt ist. Das hat den Vorteil, daß am Fahrgestell keine besonderen AnXenkstellen
für die quer verlaufenden Stütz elemente vorgesehen werden müssen, was eine erhebliche
Vereinfachung und Verbilligung bedeutet. Die vom querverlaufenden Stützelement übertragenen
Querkräfte werden stattdessen in den Motor- bzw. Motorgetriebeblock eingeleitet.
Es versteht sich, daß dies bei der Bemessung der Lagerung des Motor- bzw. Motorgetriebeblocks
berücksichtigt werden muß.
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Bei EraftBahrzeugen mit angetriebenen Vorderrädern ist nach einer
Weiterbildung der Erfindung als Stützelement eine axial nicht verschiebbare Antriebswelle
vorgesehen. Diese übernimmt neben ihrer eigentlichen Aufgabe -die Motorkraft auf
die Räder zu übertragen- zusätzlich also auch die Abstützung der eingeleiteten Querkräfte.
Ein besonderer Querlenker o.ä. wird nicht benötigt. Die Querkräfte mit Hilfe von
Antriebshalbwellen abzustützen, ist an sich bekannt (DT-AS 1 148 884). Dabei handelt
es sich jedoch um angetriebene Hinterräder und nicht um angetriebene Vorderräder.
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Nach einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung ist der radseitige
Anlenkpunkt des zumindest annähernd quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Stützelementes
zwecks Erzeugung einer lenkeinschlagwinkelabhangigen Änderung des statischen Nachlaufs
der Räder außerhalb der Lenkachse angeordnet. Durch
diese Maßnahme
kann das aufzubringende Lenkmoment, welches bekanntlich vom Nachlauf abhängt, optimiert
werden.
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Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist der radseitige
Anlenkpunkt des querverlaufenden Stützelementes bei Verwendung eines Stabilisators
bzw. eines Stütz stabes, der von vorne kommend am Federbein bzw. am Radträger angelenkt
ist, zwecks Erzielung einer spürbaren positiven Nachlaufänderung am kurveninneren
Rad in Bezug auf die Lenkachse zur Fahrzeugmitte hin versetzt und zwecks Erzielung
einer.
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spürbaren negativen Naczhlaufänderung am kurveninneren Rad in Bezug
auf die Lenkachse zum Fahrzeugrad hin versetzt angeordnet.
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In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der radseitige Anlenkpunkt
des querverlaufenden Stützelementes bei Verwendung eines Stabilisators bzw. eines
Stütz stabes, der von hinten kommend am Federbein bzw. am Radträger angelenkt ist,
zwecks Erzielung einer spürbaren positiven Nachlaufänderung am kurveninneren Rad
in Bezug auf die Lenkachse zum Fahrzeugrad hin versetzt und. zwecks Erzielung einer
spürbaren negativen Nachlaufänderung am kurveninneren Rad in Bezug auf die Lenkachse
zur Fahrzeugmitte hin versetst angeordnet.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung Figur 1 die Radaufhängung
eines angetriebenen, lenkbaren Vorderrades eines Kraftfahrzeuges in Fahrtrichtung
gesehen und
Figur 2 die Draufsicht auf eine entsprechende Radaufhängung,
bei der der radseitige Anlenkpunkt des querverlaufenden Stützelementes in Bezug
auf die Lenkachse zur Fahrzeugmitte hin versetzt angeordnet ist.
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Das Vorderrad 1 eines Kraftfahrzeuges ist mittels eines in seinem
unteren Bereich am Radträger 2 und in seinem oberen Bereich am Fahrzeugaufbau 3
befestigten, als Radführungsglied dienenden Federbeins 4, welches aus einem Teleskopstoßdämpfer
41 und einer Schraubenfeder 42 besteht, sowie mittels eines am unteren Ende des
Radträgers 2 angelenkten Stabilisators 5 geführt. Der Stoßdämpfer 41 ist starr mit
dem Radträger 2 verbunden. Die Stoßdämpfer-Xolbenstange stützt sich im Funkt 6 elastisch
und drehbar am Fahrzeugaufbau 3 ab. Die die Fahrzeugfederung bewirkende Schraubenfeder
42 stützt sich wie üblich mit ihrem unteren Ende an einer am Stoßdämpferrohr befindlichen
ringförmigen Federhalterting und mit ihrem oberen Ende an einem mit dem Fahrzeugaufbau
in Verbindung stehenden Federteller ab.
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Der Stabilisator 5 ist als U-Form-Stabiliaator ausgebildet, dessen
mittlerer Teil in üblicher Weise am Fahrzeugaufbau gelagert ist.
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Die Stabilisatorarme sind über ein Kugelgelenk 7 am Radträger 2 angelenkt.
Durch diesen Stabilisator werden die am Vorderrad 1 angreifenden Längskräfte in
den Fahrzeugaufbau eingeleitet. Zur Abstützung der angreifenden Querkräfte dient
erfindungsgemäß die Antriebshalbwe))e 8 als Stützelement. Die Antriebshalbwelle
ist daher, z.B. unter Verwendung von Kreuzgelenken, so ausgebildet, daß sie axial
nicht verschoben werden kann. Sie übernimmt somit sowohl die Abstützung der am Rad
angreifenden Querkräfte als auch die tbertragung der Motorkraft auf das Vorderrad.
Hierbei ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß der sonst üblicherweise vorgesehene
Querlenker o.ä. entfällt und demzufolge auch dessen Anlenkatellen am Fahrgestell.
Bei nichtangetriebenen Vorderrädern ist naturgemäß keine Antriebswelle vorhanden.
In diesen Fällen
kann zur Abstützung der am Rad 1 angreifenden Querkräfte
anstelle der Antriebshalbwelle ein zumindest annähernd quer verlaufender Stütz stab
vorgesehen werden, dessen radseitiges Ende am Radträger 2 und dessen motorseitiges
Ende am Motor-bzw. Motorgetriebeblock 9 angelenkt ist. Auch in diesem Falle ergibt
sich der wesentliche Vorteil, daß am Fahrgestell keine besonderen Anlenkstellen
für die Abstützung der Querkräfte vorgesehen werden müssen. Die nur angedeuteten
Spurstangenhebel 10 sind in bekannter Weise möglichst weit oben am Federbein 4 angebracht,
so daß Motorschwingungen weitgehend vom Lenkungssystem ferngehalten werden. Der
radseitige Anlenkpunkt 11 der als Stützelement dienenden Antriebshalbwelle 8 ist
erfindungsgemäß außerhalb der Lenkachse A,welche durch die Lage des oberen Federbein-Anlenkpunktes
6 und des unteren Kugelgelenkes 7 bestimmt wird, angeordnet. Durch diese Anordnung
des Anlenkpunktes 11 wird beim Einschlagen der Vorderräder eine.
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Änderung des statischen Nachlauf der Räder 1 erzeugt, deren Größe
vom Lenkeinschlagwinkel abhängt. Somit läßt sich eine gezielte Korrektur des Lenkrückstellmomentes
erzielen, so daß das aufzubringende Lenkmoment optimiert werden kann. Durch den
außerhalb der Lenkachse A liegenden Anlenkpunkt 11 wird das im oberen Punkt 6 und
im unteren Funkt 7 geführte Federbein 4 durch die axial nicht verschiebbare Antriebshalbwelle
8 beim Einschlagen der Vorderräder nämlich zwangsweise um den Funkt 6 geschwenkt,
wobei sich auch eine Nachlaufänderung ergibt. Voraussetzung hierbei ist, daß der
im unteren Kugelgelenk 7 angelenkte U-Form-Stabilisator so nachgiebig ausgebildet
ist, daß der Anlenkpunkt 7 dieser Zwangsbewegung folgen kann. Bei den üblicherweise
eingesetzten U-Form-Stabilisatoren ist dies der Fall. Grundsätzlich kann zur Abstützung
der Längskräfte natürlich auch ein Stütz stab vorgesehen werden, durch dessen gelenkige
Anlenkung sowohl im Kugelgelenk 7 als auch am Fahrzeugaufbau diese Zwangsauslenkung
des Anlenkpunktes 7 in Jedem Falle durch geführt werden kann. Die Größe der beim
Einschlagen der Vorderräder 1 auftretenden Nachlaufänderung hängt davon ab, wie
weit der radseitige Anlenkpunkt 11 der Antriebshalbwelle 8 bzw. eines
entsprechenden
Stütz stabes von der Lenkachse A entfernt ist.
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Je größer der Versatz, desto größer auch die Nachlaufänderung.
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Von wesentlicher Bedeutung für die Art der Nachlaufänderung ist auch,
ob dieser radseitige Anlenkpunkt der Antriebshalbwelle 8 in Bezug auf die Lenkachse
A zur Fahrzeugmitte hin oder zum Fahrzeugrad hin versetzt angeordnet ist. Im zweiten
Falle ergibt sich nämlich eine Nachlaufänderung, die der im ersten Falle genau entgegengerichtet
ist. Von entscheidender Bedeutung für die Größe und die Richtung der sjal ergebenden
Nachlaufänderung ist auch, ob der am unteren Kugelgelenk 7 angelenkte Stabilisator
5 bzw. ein entsprechender Stütz stab von vorn kommend oder von hinten kommend am
Radträger 2 angelenkt ist.
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Beeinflußt wird die Nachlaufänderung auch durch die Richtung des zumindest
annähernd querverlaufenden Stützelementes, im Ausführungsbeispiel der Antriebshalbwelle
8. Verläuft dieses Stützelement in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung schräg, dann
wird die durch den Versatz des radseitigen Anlenkpunktes erzielte Wirkung entweder
vergrößert oder verkleinert. Das hängt von der gewählten Schrägstellung des Stützelementes
ab.
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In Figur 2 sind diese Verhältnisse anhand einer schematischen tbersichtsskizze
zu erkennen. Dargestellt ist in stark schematisierter Weise die Radaufhängung des
linken Vorderrades 1 des Kraftfahrzeuges in Draufsicht. Man erkennt den U-Form-Stabilisator
5, der im Punkt 14 am Fahrzeugaufbau 3 angelenkt ist und dessen Stabilisatorarm
im Kugelgelenk 7 am Radträger des Rades 1 angreift. Man erkennt weiterhin die Antriebshalbwelle
8, welche motorseitig im Anlenkpunkt 12 am Motor- bzw. Motorgetriebeblock 9 und
radseitig im Anlenkpunkt 11 am Radträger des Rades 1 angreift.
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Die Geradeaus stellung und die zugehörige räumliche Lage des Stabilisators
5 und der Antriebshalbwelle 8 sind voll ausgezogen dargestellt. Eine bei Kurvenfahrt
vorliegende eingeschlagene Stellung des Vorderrades ist gestrichelt eingezeichnet.
Die sich dabei ergebende Lage des Stabilisators und der Antriebahalbwelle ist ebenfalls
gestrichelt eingezeichnet. Die Bezugsziffern sind
für diese Position
jeweils mit einem Strich versehen. Beim Einschlagen des Vorderrades 1 führt der
radseitige Anlenkpunkt 11 der axial nicht verschiebbaren Antriebshalbwelle 8 je
nach Einschlagrichtung eine nach vorn oder nach hinten gerichtete Kreisbewegung
um den motorseiigenAnlenkpunkt als Mittelpunkt durch. Dabei wandert der radseitige
Anlenkpunkt beispielsweise von 11 nach 11'. Der Radträger 2 des Vorderrades 1 und
damit das Vorderrad selbst ist beim Einschlagen somit einer Zwangsbewegung unterworfen,
wodurch sich die Lage des Kugelgelenkes 7 -in der Projektion gesehen- ebenfalls
verändert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wandert das Kugelgelenk somit von
7 nach 71. Die Lage des zwangsweise ausgelenkten Kugelgelenkes hängt auch von der
Stabilisatoranordnung ab. Die Punkte 7 und 7' liegen auf einem um den Anlenkpunkt
14 des Stabilisators 5 geschlagenen Kreisbogen. Da die Lenkachse -wie eingangs bereits
erwähnt wurde- durch den festen oberen Aulenkpunkt des Federbeins einerseits und
dem zwangsweise ausgelenkten unteren Eugelgelenk 7 des Radträgers andererseits bestimmt
wird, verschiebt sich während des Einschlagens der Vorderräder somit zwangsweise
auch die Lenkachse des Rades. Dadurch wird auch der Nachlauf des Rades verändert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich eine große positive Nachlaufänderung
und somit ein vergrößertes statisches Lenkrtickstellmoment. lis Maß für diese sich
ergebende Nachlaufänderung ist der Abstand zwischen der mechanischen Lenkachse,
welche durch den oberen Federbeinanlenkpunkt und das ausgelenkte Kugelgelenk 7'
bestimmt ist und der momentan wirksamen Lenkachse L, welche sich im Beispiel aus
dem Schnittpunkt der beiden Radmittellinien ergibt, anzusehen.
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Dieser Abstand ist mit d bezeichnet. Um diesen Betrag läuft das Rad
1 nach. Durch diesen Betrag wird auch das durch die sich ergebende statische Nachlaufänderung
erzeugte Lenkrückstellmomeat bestimmt. Das Gesamtrückstellmoment, welches sich aus
dem dynamischen und dem statischen Rückstellmoment zusammensetzt, wird im Ausführungsbeispiel,
bei dem die Verhältnisse an einem kurveninneren Rad erläutert sind, also vergrößert.
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Um beim Einschlagen der Vorderräder am kurveninneren Rad statt einer
spürbaren positiven Nachlaufänderung eine spürbare negative Nachlaufänderung zu
erzielen, muß der radseitige Anlenkpunkt der Antriebahålbwelle 8 bei Verwendung
eines von vorne kommenden Stabilisators -wie im Ausführungabeispiel in Bezug auf
die Lenkachse zum Fahrzeugrad hin versetzt angeordnet werden. In Figur 2 ist ein
entsprechend angeordneter Anlenkpunkt mit 13 beziffert. Beim Einschlagen der Räder
wird der Anlenkpunkt wie bereits geschildert auf einem Kreisbogen um den motorseitigen
Anlenkpunkt 12 beispielsweise nach 13"' ausgelenkt. Der Kugelzapfen wird wiederum
zwangsweise auf einem um den Anlenkpunkt 14 geschlagenen Kreisbogen auagelenkt.
Die Auslenkbewegung verläuft diesmal jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Die
neue Lage des Kugelgelenkes ist bei der angenommenen von Auslenkung des Anlenkpunktes/T3
nach 13 " ' mit 7"' beziffert.
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Andere Verhältnisse für die Nachlaufänderungen ergeben sich, wenn
der Stabilisator nicht von vorne kommend, sondern von hinten kommend am Kugelgelenk
angreift. Dann ergibt sich bei einem zur Fahrzeugmitte hin versetzt angeordneten
Anlenkpunkt 11 eine negative Nachlaufänderung und bei einem zum Fahrzeugrad hin
versetzt angeordneten Anlenkpunktl3 eine positive Nachlaufänderung. Für den ersten
Fall sind die Verhältnisse in Figur 2 angedeutet. Es wurde angenommen, daß der verwendete
Stabilisator 51 in der gleichen Entfernung vom Kugelgelenk 7 am Fahrzeugaufbau 3
angelenkt ist und der Stabilisator unter dem gleichen Winkel gegen die Fahrzeuglängsrichtung
geneigt ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel. Daß sich andere Nachlaufänderungen
ergeben als wenn der Stabilisator von vorne kommend am Kugelgelenk angelenkt ist,
leuchtet leicht ein, weil der Kreisbogen, auf dem sich das Kugelgelenk nunmehr bewegen
muß nicht mehr um den Anlenkpunkt 14, sondern um den Anlenkpunkt 141 geschlagen
werden muß. Bei der nur angenommenen Auslenkung des radseitigen Anlenkpunktes von
11 nach 11' ergibt sich daher eine Auslenkung des Kugelgelenkes von 7 nach 7". Die
Größe dieser
Nachlaufänderung ist erkennbar kleiner als in den
vorerwahnten Fällen. Die Auslenkung des Kugelgelenks ist nach vorne gerichtet. Es
ergibt sich somit eine negative Nachlaufänderung.
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In entsprechender Weise ergibt sich bei einer Radaufhängung, bei
der der Stabilisator von hinten kommend am Radträger angreift und bei der der radseitige
Anlenkpunkt zum Fahrzeugrad hin versetzt angeordnet ist, eine kleine positive Nachlaufänderung.
Beeinflußt wird die Größe der Nachlaufänderung auch noch von der Lage des motorseitigen
Anlenkpunktes der Antriebshalbwelle 8. Wird der motorseitige Anlenkpunkt beispielsweise
in Fahrtrichtung zum Funkt 121 verlegt, so daß die für diesen Fall mit 81 beziffert
Antriebshalbwelle schräg von vorne nach hinten verläuft, dann wird die erzielte
Nachlauiveränderung bei einer Radaufhängung mit vorne angelenktem Stabilisator kleiner
und bei einer Radaufhängung mit hinten angelenktem Stabilisator größer. In Umkehrung
der Verhältnisse ergibt eine Verlegung des motorseitigen Anlenkpunktes nach hinten,
zum Punkt 122, bei dem die für diesen Fall mit 82 bezifferte Antriebshalbwelle schräg
von hinten nach vorn verläuft, bei einer Radaufhängung mit vorn angelenktem Stabilisator
eine Vergrößerung der Nachlaufänderung und bei einer Radaufhängung mit hinten angelenktem
Stabilisator eine Verkleinerung der Xachlaufänderung. Diese Verhältnisse sind im
Ausführungsbeispiel zur Bewahrung der Übersichtlichkeit nicht besonders dargestellt.
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Die sich bei einem zur Lenkachse versetzt angeordneten radseitigen
Anlenkpunkt ergebenden Nachlaufänderungen sind anhand eines kurveninneren Vorderrades
erläutert worden. Bekanntlich ist der Lenkeinschlag des zugeordneten kurvenäußeren
Vorderrades kleiner als der des kurveninneren Rades. Die sich am kurvenäußeren Vorderrad
ergebenden Nachlaufänderungen sind somit wesentlich kleiner als die am kurveninneren
Rad. Darüber hinaus ist die Richtung der auftretenden Nachlaufänderung entgegengesetzt
gerichtet, denn der zugehörige radseitige Anlenkpunkt des kurvenäußeren Rades wird
beim Einschlagen des Rades nicht nach vorne, sondern nach
hinten
ausgelenkt. Bekanntlich ist das dynamische Lenkrückstellmoment am kurveninneren
Rad wegen der geringen Radlast relativ klein, wogegen das dynamische Riickstellmoment
am kurvenäußeren Rad wegen der großen Radlast relativ groß ist.
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In dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ergab sich eine relativ
große positive Nachlaufänderung, wodurch das statische Lenkrückstellmoment vergrößert
wurde. Das Gesamtrückstellmoment des kurveninneren Rades, welches sich aus der Addition
des dynamischen und des statischen Lenkrückstellmomente ergibt, wird bei der im
Ausführungsbeispiel gewählten Lage des radseitigen Anlenkpunktes somit vergrößert.
Das Gesamtrückstellmoment des zugehörigen kurvenäußeren Rades wird etwas kleiner,
weil das statische Lenkrückstellmoment wegen der kleinen negativen Nachlaufänderung
etwas kleiner wird.
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Die Lenkrückstellmomente des kurveninneren Rades und des kurvenäußeren
Rades werden somit weniger unterschiedlich, d. h.
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sie werden einander etwas angeglichen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß sich bei jedem Versatz des radseiten
Anlenkpunktes in Bezug auf die Lenkachse eine Nachlaufänderung einstellt. Es ist
also nicht erforderlich, daß dieser Anlenkpunkt zur Fahrzeugmitte hin oder zum Fahrzeugrad
hin versetzt angeordnet wird. Er könnte beispielsweise auch in Fahrtrichtung oder
entgegengesetzt zur Fahrtrichtung verset8t werden. Es versteht sich, daß sich in
diesen Fällen andere Nachlaufänderungen ergeben, als im geschilderten Fall.