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Radaufhängung, insbesondere Aufhängung
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gelenkter Kraftfahrzeug-Vorderräder Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung,
insbesondere Aufhängung gelenkter Kraftfahrzeug-Vorderräder, bei denen die Radträger
der einander gegenüberliegenden Räder Je durch einen Führungslenker, insbesondere
Quer- oder Schräglenker, und durch Vermittlung eines hauptsächlich in vertikaler
Richtung angeordneten, teleskopartig verlängerbaren bzw. verkürzbaren Dämpferbeines
mit Bezug auf den Fahrzeugoberbau geführt sind und ein unterschiedlichen Hubbewegungen
der einander gegenüberliegenden Räder der Achse entgegenwirkender Stabilisator vorgesehen
ist.
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Feder- oder Dämpferbeine für Fahrzeugräder, bei denen sich die Radfederung
unmittelbar auf dem Radträger bzw. einem mit diesem verbundenen, kinematisch mit
Bezug auf die Federungsbewegung des Rades einen Teil des Radträgers bildenden Teil,
z.B.
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einem Teleskopdämpfer, abstützt, werden zunehmend verwendet.
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Im allgemeinen werden hierbei die zugleich als Dämpferbeine ausgebildeten
Federbeine so eingebaut, daß sie bei Geradeausfahrt bezüglich der Dämpfer klemmfrei
wirken. Zu diesem Zweck wird die Federachse so gelegt, daß sie durch einen Schnittpunkt
in der vertikalen Radmittelebene hindurchgeht, in dem sich die Wirkungsachse der
Feder und - in Fahrzeuglängsrichtung gesehen - die Achse des Führungslenkers, d.h.
die die beiden Gelenke desselben verbindende Gerade, schneiden.
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Bei reinen Dämpferbeinen, bei denen der Radträger durch einen teleskopartig
verlängerbaren bzw. verkürzbaren Dämpfer (Teleskopdämpfer) geführt wird, die Radfederung
sich jedoch auf einem Führungslenker abstützt, erreicht man die Klemmfreiheit des
Dämpfers bei Geradeausfahrt dadurch, daß die Wirkungsachse der Feder durch das den
Führungslenker mit dem Radträger verbindende Gelenk hindurchgeht und dieses in der
vertikalen Radmittelebene liegt. In der Praxis kann allerdings das Gelenk in der
Regel nur nahe der Radmittelebene angeordnet sein.
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Diese bekannten Konstruktionen haben jedoch regelmäßig den Nachteil,
daß die bei Kurvenfahrt am Radaufstandspunkt wirkende Seitenkraft zu einer das Dämpferbein
auf Biegung beanspruchenden Querkraft am oberen Dämpferlager des Dämpferbeins führt.
Federverhärtung durch erhöhte Reibung und Verschleiß
an Kolbenstange,
Stangenführung und Dämpferdichtung bis zur Undichtheit des Dämpfers sind die Folge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen bei Kurvenfahrt auftretenden
Nachteil einer Klemmwirkung im Dämpfer auszuschalten oder mindestens wirksam zu
verringern. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß der Stabilisator
an der aus Radträger und Dämpferbein bestehenden Einheit angeschlossen ist.
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Im Gegensatz zu bisherigen Radaufhängungen mit Stabilisator, bei denen
dieser am Querlenker direkt oder indirekt Uber ein Gestänge angelenkt ist, läßt
sich dadurch eine Klemmfreiheit am Dämpferbein vollständig oder praktisch vollständig
erreichen. Ein solcher Ausgleich ist dadurch möglich, daß dem durch die Seitenkraft
erzeugten und auf Verbiegen des Dämpferbeines hinwirkenden Moment am Dämpferbein
ein Biegemoment entgegengerichtet wird, welches das Dämpferbein in entgegengesetztem
Biegungssinn beansprucht, so daß bei entsprechender Bemessung der jeweiligen Hebelarme,
mit denen der Stabilisator am Dämpferbein angreift, ein vollständiger oder mindestens
teilweiser Ausgleich der das Dämpferbein auf Biegung beanspruchenden Momente erreichbar
ist.
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Vorzugsweise ist der Stabilisator unmittelbar an das Dämpferbein angeschlossen.
Zur Erzielung eines genügend großen Hebelarmes für das ausgleichende Moment ist
es in der Regel vorteilhaft, wenn der Stabilisator an die aus Radträger und Dämpferbein
bestehende Einheit an einer Stelle angeschlossen ist, die zur Lenkungs- oder Spreizachse
nach der Fahrzeuginnenseite versetzt ist. Die in Längsansicht des Fahrzeugs gesehen
schrägabwärts und -auswärts gerichtete Lenkungs- oder Spreizachse geht des weiteren
vorteilhaft durch den Aufstandspunkt des Rades hindurch oder nahe an diesem Aufstandspunkt
vorbei. Dieses ermöglicht es in erwünschter Weise, das den Radträger mit dem Querlenker
verbindende Gelenk verhältnismäßig nahe an die etwa vertikale Mittellängsebene des
Xades heranzuverlegen. Ein optimaler Ausgleich der auf das Dämpferbein wirkenden
Biegungsmomente wird erreicht, wenn das Hebelmoment einer bei Kurvenfahrt im Aufstandspunkt
des kurvenäußeren Rades angreifenden, einwärtsgerichteten Seitenkraft gleich dem
Hebelmoment der bei der Kurvenfahrt vom Stabilisator auf die genannte Einheit wirkenden,
abwärtsgerichteten Rückstellkraft ist, Je mit Bezug auf das die Einheit mit dem
Querlenker verbindende Gelenk.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
zweier Ausführungsbeispiele zu entnehmen, welche in schematischer Darstellung Jeweils
die Aufhängung eines gelenkten Vorderrades, teilweise im Schnitt, zeigen, und zwar
Fig.
1 einer Federbeinachse mit einem mit dem Radträger zu einer Einheit vereinigten
Dämpferbein und am Radträger abgestützter Radfederung und Fig. 2 einer Dämpferbeinachse
mit einem ebenfalls mit dem Radträger zu einer Einheit vereinigten Dämpferbein,
jedoch mit auf einem FUhrungslenker abgestützter Radfederung.
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In den Figuren ist jeweils das Fahrzeugrad 10, z.B. ein gelenktes
Vorderrad 10, auf einem Radträger 11 gelagert, welcher mit dem Dämpferbein 12 eine
mindestens die Kräfte in einer vertikalen Fahrzeugquerebene starr aufnehmende Einheit
15 bildet. Das Dämpferbein weist in bekannter Weise einen Zylinder 14 und einen
darin mit Dämpfung arbeitenden Kolben auf, dessen Kolbenstange 15 nach oben aus
dem Zylinder 14 herausragt und mittels eines als Gummilager ausgebildeten Stützlagers
16 am Fahrzeugoberbau abgestützt ist.
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Zur Führung des Radträgers 11 in Federungsrichtung dient außer dem
Federbeinl2 ein Querlenker 17, der einerseits mittels eines z.B. als Kugelgelenk
ausgebildeten äußeren Gelenkes 18 mit dem Radträger 11 und andererseits durch ein
inneres Gelenk 19 - mit in Fahrzeuglängsrichtung oder gegebenenfalls in hierzu mehr
oder weniger schräger Richtung verlaufender
Schwenkachse - mit
dem Fahrzeugoberbau starr oder nachgiebig, z.B. unter Zwischenschaltung von Gummibüchsen,
mit dem Fahrzeugoberbau verbunden ist.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete
Radfeder 21 direkt am Fahrzeugoberbau 20 abgestützt und mit ihrem radseitigen Federwiderlager
22 am Zylinder 14 des Dämpferbeines 12 befestigt.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, verläuft in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Lenkungs- oder Spreizachse s, die einerseits durch den Mittelpunkt des Gelenkes
18 urld andererseits durch den Mittelpunkt B des oberen Abstützlagers 1 der aus
Radträger 11 und Dämpferbein 12 bestehenden einheit 13 bestimmt wird, durch den
Radaufstandspunkt A. Des weiterer ist die Achse f der Radfederung 21 so gelegt,
daß sie einer~ seits durch den Mittelpunkt B des Stützlagers 16 und andererseits
durch den Schnittpunkt C der Querlenkerachse (d.h. der die Achse des Gelenkes 19
mit dem Mittelpunkt des Gelenkes 18 verbindenden Geraden) mit der vertikalen Mittellängsebene
M des Rades 10 hindurchgeht.
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Des weiteren ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen das Dämpferbein
12 schräg zur Wirkungsachse f der Radfederung 21 und auf der der Wirkungsachse f
der Federung gegenUberliegenden,
inneren Seite der Lenkungs- oder
Spreizachse s angeordnet, so daß die Dämpferbeinachse d die Fahrbahnebene innerhalb
der Radspur schneidet.
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Eine Anordnung der vorbeschriebenen Art, bei der sich die bei Geradeausfahrt
am Rade 10 bzw. an der Einheit 15 wirkenden Kräfte, nämlich Radaufstandsdruck in
der Radmittelebene M, Federdruck in Richtung der Wirkungsachse f der Federung und
Lenkerftthrungskraft in der die Gelenke 18 und 19 verbindenden Geraden g, im Punkte
C schneiden, ermöglicht es, die bei Geradeausfahrt auf das Dämpferbein 12 einwirkenden
Biegung kräfte auf Null oder bei Annäherung an einen gemeinsamen Schnittpunkt C
nahezu auf Null zu verringern. Nicht beseitigt werden jedoch hierdurch bei einer
üblichen Bauart mit am Querlenker angreifenden Stabilisator die bei Kurvenfahrt
am Lenkerbe in auftretenden Biegungsbeanspruchungen, welche durch die infolge der
Fliehkraft am Radaufstandspunkt A angreifen de Seitenkraft S erzeugt werden. Beim
Auftreten einer solchen Seitenkraft wird das aus Fahrzeugrad 10, Radträger 11 und
Dämpferbein 12 bestehende, als in einer Fahrzeugquerachse insgesamt als starre Einheit
anzunehmende Aggregat einerseits durch eine zusätzliche Seitenkraft im Gelenk 18
und durch eine Querkraft im oberen Stützlager 16 zusätzlich beansprucht. Die Seitenkraft
sucht hierbei über den Radträger 11 das Dämpferbein 12 mit einem Biegemoment S.a
nach außen durchzubiegen.
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Erfindungsgemäß wird nun diesem Biegemoment ein Biegemoment dadurch
entgegengerichtet, daß ein als Drehstab ausgebildeter und z.B. in zwei Lagern 25
beiderseits der Fahrzeuglängsmittelachse am Fahrzeugoberbau direkt oder indirekt
gelagerter Stabilisator 24 auf jeder Fahrzeugseite je mittels eines Anschlußarmes
25 und eines durch Gelenk 26 an diesem ar.gelenkten Zwischenlenkers 27 mittels Gelenkes
28 an ein Dämpfer bein 12 angeschlossen ist.
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Fährt das Fahrzeug durch eine Kurve, z.B. entsprechend der Zeichnung
in Fahrtrichtung gesehen durch eine Rechtskurve, so sucht die im Schwerpunkt des
Fahrzeuges angreifende Fliehkraft den Fahrzeugoberbau und mit ifim die Rader 10
nach außen, also entsprechend der Zeichnung nach links, zu neigen. Dieses bedeutet
eine Einfederung der Radfederung am linken Fahrzeug rad und eine Ausfederung am
rechten Fahrzeugrad. Der Staoilisator 24 wird hierbei derart auf Torsion verformt,
daß sein linker (gezeigter) Anschlußarm 25 nach oben gezogen und sein entsprechender
rechter Anschlußarm 25 am gegenUberlieger,den rechten Fahrzeugrad nach unten gebogen
wird. flierdurch entsteht im Gelenk 28 eine Kraft # P, die nach unten wirkt und
eine der vorerwähnten Auswärts-Durchbiegung des Dämpferbeines 12 entgegengesetzt
gerichtete Einwärts-Durchbiegung des Dämpferbeines hervorruft. Beide Biegungsmomente
heben sich auf, wenn die Momentengleichung um das Gelenk 18 gleich Null ist, also
S . a = A P . b.
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Im allgemeinen genügt es, wenn die beiden Momente einander ungefähr
gleich sind.
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Hierdurch wird erreicht, daß Zylinder 14 und Kolben mit Kolbenstange
15 des Dämpferbeines 12 nicht gegeneinander verbogen und verklemmt werden, sondern
praktisch reibungsfrei gleichachsig zueinander gleiten können und damit Jeder Klemmwiderstand
im Dämpferbein ausgeschaltet wird.
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Die im Abstützpunkt B angreifende Kraft ist hierbei ebenfalls Q =
Null.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, daß der Stabilisator am Dämpferbein
selbst und auf der Innenseite der Dämpferbein achse d angeschlossen ist, sofern
nur durch den Anschluß ein dem durch die Seitenkraft S hervorgerufenen Biegemoment
entgegenwirkendes Biegemoment an der Einheit 15 erzeugt wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen
nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die rein schematisch angedeutete, am Fahrzeugoberbau
direkt oder indirekt abgestützte Radrederung 121 sich mit ihrem radseitigen Ende
auf dem Führungslenker 17 abstützt und somit den Federdruck im Gelenk 18 auf den
Radträger 11 bzw. auf die Einheit 13 überträgt. Ein Biegemoment auf das Dämpferbein
12 bei Geradeausfahrt kann in diesem Fall nur dann vermieden werden,
wenn
das Gelenk 18 in die vertikale Längsmittelebene M des Rades gelegt würde. Wenn dieses
auch aus konstruktiven Gründen meist nicht möglich ist, ist es doch erwUnscht, das
Gelenk 18 so nahe wie möglich an die Ebene M heranzurUcken.
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Für den Ausgleich des durch eine Seitenkraft S bei Kurvenfahrt auftretenden,
auf das Dämpferbein 12 wirkenden Biegemomentes, bei dem Q = Null ist, gilt jedoch
sinngemäß auch in diesem Falle: S.a = bP . b.