DE3024845C2

DE3024845C2 - Lenkbare Dämpferbeinachse für Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE3024845C2
Application number: DE19803024845
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 7015 Korntal Paul
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-07-01
Filing date: 1980-07-01
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE3024845A1

Description

Die Erfindung betrifft eine lenkbare Dämpferbein- Die Verbesserung der Eigensteuertendenz beim Kurachse für Personenkraftwagen mit den Merkmalen des venfahren kommt dadurch zustande, daß unter Seiten-Oberbegriffes von Anspruch 1. krafteinfluß am oberen Anlenkpunkt des Dämpferbei-Bei Dämpferbeinachsen dieser Art und zwar bei sol- 65 nes eine Kraft wirksam wird, die einen Querversatz diechen mit auf dem Dämpferbein abgestützter Radfeder, ses Anlenkpunktes nach außen zur Folge hat. Aufgrund mit auf dem unteren Führungslenker abgestützter Rad- der Anlenkung der Spurstange am Lenkstockhebel ver- j feder oder bei solchen, deren als Querblattfeder vorge- mag diese bzw. deren Anlenkpunkt am Lenkspurhebel f

des Radträgers eine entsprechende Querverlagerung nicht mit auszuführen, so daß zwangsläufig eine Verschwenkung des Radträgers erfolgt, durch die sich eine Spurwinkeländerung in Richtung Nachspur einstellt

Für das Kurvenfahren bedeutet dies, daß das Rad versucht, das Fahrzeug aus der Kurve herauszulenken (Untersteuerungstendenz).

Da Fahrzeuge mit großer Vorderachslast (Frontmotor) zum Übersteuern neigen und dieses Verhalten sonst nur durch größere Stabilisatoren beseitigt werden kann, ist die erfindungsgemäß erzielte Untersteuerungstendenz eine an sich erwünschte Eigenschaft

Dabei ist bereits eine Einzelradaufhängung für Kraftfahrzeuge bekannt, deren obere elastische Abstützung des Federbeines innerhalb eines durch Anschläge be- is grenzten Bereiches in Fahrzeugquerrichtung nach beiden Seiten nachgiebig ausgebildet ist (DE-OS 24 33 583).

Hierdurch wird aber lediglich eine gering,: Sturzwinkelsteifigkeit bewirkende, seitenkraftweiche, elastische Lagerung geschaffen, durch welche das Flattern bzw. Wobbein in Folge einer Unwucht oder eines Höhenschlages des Rades verringert wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der durch die Anschläge begrenzte radiale Bewegungsbereich des oberen Dämpferbeinanlenkpunktes nach Anspruch 2 ausgelegt.

Des weiteren kann es günstig sein, die Radialsteife der oberen elastischen Abstützung des Dämpferbeines gemäß Anspruch 3 in unterschiedlichen Richtungen verschieden groß auszulegen, also beispielsweise lediglich radial nach innen zu — gegen die Fahrzeugmitte — nachgiebiger als in Gegenrichtung, wodurch sich das Untersteuerungsvermögen gezielt beeinflussen läßt.

Schließlich bietet die radiale Nachgiebigkeit der oberen elastischen Abstützung des Dämpferbeines hinsichtlich der Beherrschung des Fahrzeuges beim Bremsen Vorteile, sofern die Dämpferbeinachse nach Anspruch 4 gestaltet ist, wodurch sich bei im Radaufstandpunkt angreifenden Bremskräften gleichfalls eine Änderung des Spurwinkels in Richtung Vorspur erreichen läßt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen lenkbaren Dämpferbeinachse schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Rückansicht der Dämpferbeinachse mit den Umrissen der benachbarten Teile des Fahrzeugaufbaus sowie unter Weglassung vieler Details,

Fig. 2 eine Seiienansicht der Dämpferbeinachse gemäß F i g. 1. jedoch ohne benachbarte Fahrzeugaufbauteile,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Dämpferbeinachse gemäß F i g. 1, wiederum vereinfacht dargestellt,

F i g. 4 eine der F i g. I entsprechende Darstellung, aus der in Verbindung mit F i g. 2 das Verhalten d^r erfindungsgemäßen Dämpferbeinachse bei Längszug, also beim Bremsen ersichtlich ist, sowie

F i g. 5 und 6 die möglichen Ausgestaltungsformen der oberen elastischen Abstützung für das Dämpferbein.

Bei der in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Dämpferbeinachse ist mit 1 das Rad bezeichnet, das über den Radträger 2 geführt ist Der Radträger 2 ist starr mit dem Dämpferbein 3 verbunden und nahe dem Tiefstpunkt der Radschüssel 4 des Rades 1 über ein Radgelenk 5 am Führungslenker 6 angelenkt. Der Führungslenker 6 ist hier, wie F i g. 3 erkennen läßt, dreieckslenkerartig ausgestaltet und in nicht näher gezeigter Weise bevorzugt elastisch am Fahrzeugaufbau angelenkt. Im einzelnen weist der Führungslenker 6 im wesentlichen einen vorderen, in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Arm 7 sowie einen von diesem schräg nach hinten verlaufenden, rückwärtigen Arm 8 auf. Auf dem Führungslenker 6 ist die Radfeder 9 abgestützt, die bevorzugt als Miniblockfeder ausgebildet ist und der am Fahrzeugaufbau ein Gegenlager 10 zugeordnet ist

Mit dem Radträger 2 ist ein Lenkspurhebel 11 starr verbunden, der sich, von der Radquermittenebene aus gesehen, nach hinten erstreckt und an dem im Anlenkpunkt 12 eine Spurstange 13 angreift Die Spurstange 13 verläuft im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung und ist in nicht näher gezeigter Weise über einen Lenkstock 14 mit einem Lenkgetriebe verbunden. Der Anlenkpunkt 12 der Spurstange 13 am Lenkspurhebel 11 liegt somit, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung, hinter der Quermittenebene des Rades 1. In Höhenrichtung ist er gegenüber dem Radgelenk 5 nach oben versetzt und liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel nahezu auf Höhe der Radachse 15.

Das Dämpferbein 3 ist an seinem oberen Ende über eine elastische Abstützung 16 im Bereich des Radausschnittes mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Die elastische Abstützung 16 kann dabei beispielsweise gemäß Fig.5 oder 6 ausgestaltet sein. Die Verbindung des Dämpferbeines 3 zur elastischen Abstützung 16 erfolgt im Bereich der Kolbenstange 17 des Dämpferbeines 3, während der Führungszylinder 18 des DSmpferbeines 3 gegenüber dem Radträger 2 gehalten ist.

Von den F i g. 5 und 6 zeigt F i g. 5 eine Ausgestaltung der elastischen Abstützung 16, bei der diese über zwei Gummielemente 19 und 20 aufgebaut ist, welche als Ringkörper gestaltet sind und welche bei untereinander gleicher Ausgestaltung beiderseits eines aufbaufesten Tragringes 21 liegen, der eine Durchtrittsöffnung 22 für die Kolbenstange 17 begrenzt. Diese Durchtrittsöffnung 22 ist im Durchmesser wesentlich größer als der Durchmesser der Kolbenstange 17 im entsprechenden Bereich. Die Gummielemente 19 und 20 sind axial gegenüber dem Tragring 21 über Teller 23 und 24 verspannt, von denen der Teiler 24 gegen eine Schulter der Kolbenstange 17 abgestützt ist und von denen der Teller 23 über eine Mutter 25, die auf das freie Ende der Kolbenstange 17 aufgeschraubt ist, belastbar ist. Zwischen den Tellern 23 und 24 liegt eine die Kolbenstange 17 umschließende Abstandshülse 26. Sowohl die Teller

23 und 24 als auch der ragring 21 weisen die Gummielemente 19, 20 axial übergreifende und damit zumindest teilweise führende Bunde 27 auf.

Die Gummielemente 19 und 20 stützen sich jeweils an ihren den Tellern 23 und 24 benachbarten Stirnseiten gegen die Abstandshülse 26 radial ab und weisen in diesem Bereich auch ihre größte radiale Stärke auf. während sie dem Tragring 21 benachbart in ihrem radialen Volumen verringert ausgebildet sind und zur Abstandshülse 26 einen Freiraum lassen. Im wesentlichen sind die Gummielemente 19 und 20 so aufgebaut, als bestünden sie jeweils aus zwei Gummiringen gleichen Außendurchmessers, die axial fest miteinander verbunden sind, von denen aber der jeweils dem Teller 23 bzw.

24 benachbarte einen kleineren Innendurchmesser als der dem Tragring 21 benachbarte aufweist, so daß sich eine im Querschnitt wellenförmige und gegen den Tragring il aufweitende Innenkontur ergibt. Hierdurch ist unter dem Einfluß von Querkräften, also quer zur Kolbenstange 17 gerichteten Kräften, eine Verlagerung der Kolbenstange 17 gegenüber dem aufbaufesten Tragring 21 möglich, wobei die maximale radiale Verschiebung

der Kolbenstange 17 gegenüber dem Tragring 21 durch die Größe der Durchtrittsöffnung 22 bestimmt ist.

Die elastische Abstützung gemäß Fig. 6 ist mit 16' bezeichnet und besteht im einzelnen aus einem Ringgummielement 28, das zwischen einer auf der Kolbenstange 17 sitzenden Innenhülse 29 und einer Außenhülse 30 liegt, wobei die Hülsen 29 und 30 zur Kolbenstange 17 axiale Erstreckung aufweisen. Die Außenhülse 30 ist, prinzipiell gesehen, mit einem radialen Bund 31 versehen, zwischen dem und einem radialen Befestigungsflansch 32 ein Gummiring 33 liegt.

Über den Befestigungsflansch 32 ist die elastische Abstützung 16' in nicht näher gezeigter Weise gegenüber dem Fahrzeugaufbau befestigt, wobei das entsprechende Befestigungsteil hier mit 34 bezeichnet ist und einen Ausschnitt 35 aufweist, der zur teilweisen Aufnahme der elastischen Abstützung 16 dient.

Der Gummiring 33 bildet ein Schubgummielement und liegt mit radialem Abstand zur Außenhülse 30, so daß die Kolbenstange 17 und der innere, durch Innenhülse 29, Außenhülse 30 und Ringgummielement 28 gebildete Teil der elastischen Abstützung radial gegenüber dem Befestigungsflansch 32 elastisch nachgiebig geführt sind. Die elastische Nachgiebigkeit in radialer Richtung ist dabei durch die Größe des Innenausschnittes des radialen Befestigungsflansches 32 begrenzt.

In Verbindung mit derartigen elastischen Abstützungen 16 und 16' in der Anlenkung des Dämpferbeins 3 gegenüber dem Fahrzeugaufbau ergeben sich bei der vorgeschilderten Dämpferbeinachse folgende Wirkungen:

Geht man von einer Radaufstandskraft Paus (F i g. 1), so wird diese über den Radträger 2 im Radgelenk 5 als Kraft P' wirksam, wobei sich aufgrund des Querversatzes zwischen der in der Radlängsmittenebene wirksam werdenden Radaufstandskraft P zum Radgelenk 5 zusätzlich ein Moment M ergibt. Dieses Moment M wird in der elastischen Abstützung 16 abgefangen und hat hier eine Kraft K zur Folge. Aufgrund dieser in Fahrtzeugquerrichtung, und damit auch radial zur Dämpferbeinachse wirkenden Kraft K ergibt sich, entsprechend der Nachgebigkeit der elastischen Abstützung 16, ein Querversatz, durch den der über die elastische Abstützung bestimmte Anlenkpunkt 36 in die Lage 36' auswandert. Die Folge ist, in den Figuren übertrieben dargestellt, eine Vergrößerung des Spreizwinkels um den Winkel *, und damit auch eine entsprechende, theoretische Verlagerung des Anlenkpunktes 12 zwischen Lenkspurhebel 11 und Spurstange 13 in eine Lage 12'. Diese Verlagerung in Querrichtung, in der Zeichnung mit Js angegeben, kann aber nicht stattfinden, da die Spurstange 13 in sich unnachgiebig und zusätzlich auch weitgehend starr abgestützt ist. Dementsprechend muß, da die Spurstange 13 nicht nachgibt, der Radträger 2 mit dem Rad 1 ausweichen, was durch eine entsprechende Verschwenkung von Radträger 2 und Rad 1 um die Lenkachse in Richtung Vorspur geschieht.

Geht man von einer der Konstruktionslage entsprechenden Belastung aus, so hat dementsprechend jede Einfederbewegung tendenziell eine Verschwenkung des Rades 1 in Richtung Vorspur zur Folge, und zwar in Abhängigkeit von der Einfederungstiefe, und damit mit zunehmender Radaufstandskraft Pzunehmend.

Da eine stärkere Neigung der Spreizachse eine entsprechende Sturzänderung zur Folge hat, ergibt sich in Verbindung mit der vorgeschilderten Spurwinkeländerung in Richtung Vorspur zugleich eine Sturzänderung in Richtung auf negativen Sturz, was im Hinblick auf das Fahrverhalten grundsätzlich ebenfalls erwünscht ist.

Bei Kurvenfahrt überlagert sich der Radaufstandskraft P eine Seitenkraft 5. Diese Seitenkraft S bedingt im Anlenkpunkt 36 eine der Kraft K entgegengerichtete Kraft K_s. Die Folge ist tendenziell, entsprechend dem Vorgeschilderten, eine Spurwinkeländerung in Richtung Nachspur. Für das Kurvenfahren bedeutet dies, daß das Rad 1 versucht, das Fahrzeug aus der Kurve herauszulenken (Untersteuerungstendenz). Da Fahr

ίο zeuge mit großer Vorderachslast zum Übersteuern nei gen (Frontmotor), und dieses Verhalten sonst nur durch größere Stabilisatoren beseitigt werden kann, ist diese Untersteuerungstendenz eine an sich erwünschte Ei genschaft.

Ist dieser Effekt unerwünscht, so ist er ohne Verlassen des erfindungsgemäßen Prinzipes dadurch auszuschal ten, daß die elastische Abstützung 16 bzw. 16' in den unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich hart aus geführt wird, also beispielsweise lediglich radial nach innen zu — gegen iie Fahrzeugmitte — nachgiebiger als in Gegenrichtung.

Die radiale Nachgiebigkeit der elastischen Abstützung 16 bzw. 16' wirkt sich des weiteren, wie insbesondere anhand der F i g. 2 und 4 ersichtlich, auch im Hinblick auf die Beherrschung des Fahrzeuges beim Bremsen vorteilhaft aus. Ausgehend von einer theoretischen Achskonstruktion, bei der unter Längszug im Radaufstandspunkt (Bremsen) keine Änderungen des Spurwinkelverhaltens auftreten wurden, bietet die erfindungsgemäße Lösung nämlich die Möglichkeit, unter diesen Gegebenheiten ohne zusätzlichen Aufwand eine Änderung des Spurwinkels in Richtung Vorspur zu erzielen.

Eine im Radaufstandspunkt angreifende Bremskraft S(F ig. 2) hat in Verbindung mit der radialen Nachgiebigkeit der elastischen Abstützung 16 nämlich eine Nachlaufänderung zur Folge, da, wie Fig.4 zeigt, eine Verschwenkung von Radträger 2 und Dämpferbein 3 um eine Drehachse x-x eintritt, die senkrecht zur Spreizachse durch das Radgelenk 5 verläuft. Diese Schwenkbewegung der Spreizachse um den Winkel β (F i g. 2) führt zu einer Verlagerung des Anlenkpunktes 36 nach 36" (übertrieben dargestellt), wobei gleichzeitig eine entsprechende Verlagerung des Anlenkpunktes 12 zwischen Lenkspurhebel 11 und Spurstange 13 nach 12" eintritt. Diese Schwenkbewegung führt, wie Fig.4 zeigt, aufgrund der Neigung der Drehachse x-x nach innen und unten gleichzeitig zu einer theoretischen Querverlagerung des Anlenkpunktes 12 um einen Betrag Δ\. Diese Querverlagerung kann aber aus den vorgeschilderten Gründen — in Querrichtung starre Abstützung über die Spurstange 13 — nicht stattfinden, so daß sie über eine entsprechende Verschwenkung des Rades 1 um die Spreizachse in Richtung Vorspur aufgenommen werden muß. Diese Tendenz ist insbesondere im Hinblick auf ein neutrales Fahrverhalten des Fahrzeuges beim einseitigen Bremsen erwünscht

Durch unterschiedliche Härten der elastischen Abstützung 16 bzw. 16' in den vorstehend jeweils angesprochenen radialen Richtungen lassen sich die angesprochenen Effekte beeinflussen und damit unterschiedlich stark zur Geltung bringen.

Insbesondere vorteilhaft ist die Erfindung bei Dämpferbeinachsen mit am Führungslenker 6 abgestützter Radfeder 9, da hier die Radialsteifigkeit der elastischen Abstützung 16 nicht über die Radfeder beeinflußt wird. Bei Dämpferbeinachsen mit auf das Dämpferbein wirkender Radfeder sind dementsprechend auch zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. eine radial entsprechend

nachgiebige Abstützung der Radfeder gegenüber dem
Dämpferbein und/oder dem Fahrzeugaufbau vorzusehen, um die jeweiligen Momente auf die elastische Abstützung wirksam werden zu lassen und nicht über die
Radfeder abzufangen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 sehene Radfeder zugleich den Führungslenker bildet Patentansprüche: (FR-PS 20 28 630), ist das Dämpferbein an einem oberen, aufbauseitigen Arlenkpunkt elastisch abgestützt

1. Lenkbare Dämpferbeinachse für Personen- Diese elastische Abstützung dient dazu, die Kolbenkraftwagen, mit einem unteren, gegen die Kraft ei- 5 stange des Dämpferbeines gegenüber dem Fahrzeugner Tragfeder schwenkbar am Fahrzeugaufbau an- aufbau gelenkig zu führen und gleichzeitig die Obertragebrachten Führungslenker, einem zwischen Füh- gung von Geräuschen auf den Fahrzeugaufbau zu verrungslenker und Fahrzeugaufbau angeordneten mindern. Hierzu dient ein gummielastisches, durch die Dämpferbein, das im Bereich seines oberen Endes in Federbeinlast auf Schub beanspruchtes Verbindungseinem Anlenkpunkt über eine elastische Abstützung io glied, das in radialer Richtung weniger nachgiebig ist als mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, sowie mit in axialer Richtung.

einem mit dem Dämpferbein fest verbundenen Rad- Im Hinblick auf die am Lenkspurhebel des Radträ-

träger, bei der für das Rad mit dem Radträger eine gers angelenkte Spurstange hat dies bei Federbewegun-

Lenkachse vorgesehen ist, die durch den oberen, in gen zur Folge, daß der Radträger, aufgrund der sich

der Dämpferbeinachse liegenden Anlenkpunkt des 15 dabei vollziehenden Bewegungen des radseitigen

Dämpferbeines und ein Radträger und Dämpferbein Spurstangenanlenkpunktes entlang einer kreisförmigen

mit dem Führungslenker verbindendes kugelartiges Bahnkurve, deren Mittelpunkt, in Fahrzeugquerrich-

Geienk bestimmt ist, das wesentlich unterhalb der tung gesehen, in einem größeren Seitenabstand vom

Radachse liegt und gegenüber der Radmittenlängs- Rad entfernt liegt a!s der Spurstangenanlenkpunkt, in

ebene in Fahrzeugquerrichtung nach innen versetzt 20 Richtung Nachspur 'erschwenkt wird,

ist, und bei der der Radträger über einen Lenkspur- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

hebel geführt ist, dessen Anlenkpunkt an einer in eine lenkbare Dämpferbeinachse für Personenkraftwa-

Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Spurstange gen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 anzuge-

oberhalb des Radgelenks und hinter der Radmitten- ben, die einerseits diese Spurwinkeländerungen auch

querebene liegt_; dadurch gekennzeichnet, 25 bei verhältnismäßig geringer Spurstangenlänge zumin-

daß die elastische Abstützung (16,16') des Dämpfer- dest teilweise kompensiert oder sogar überkompensiert

beines (3) am Fahrzeugaufbau in an sich bekannter und durch die andererseits eine das Kurvenfahren be-

Weise innerhalb eines durch Anschläge begrenzten günstigende Eigensteuerungstendenz erzielt wird.

Bereichs in Fahrzeugquerrichtung nach beiden Sei- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

ten nachgiebig ausgebildet ist und daß die Radial- 30 kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst,

steife der elastischen Abstützung (16, 16') und die Die radiale Verschiebbarkeit des oberen Anlenk-

Lagen des Radgelenkes (5) und des Anlenkpunktes punktes des Dämpferbeines und die Abstimmung seiner

(12) der Spurstange (13) am Lenkspurhebel (U) so Radialsteife sowie die Lagen des Radgelenkes und des

aufeinander abgestimmt sind, daß sich eine definier- Spurstangenanlenkpunktes zueinander führen dazu,

te Spurwinkeländerung beim Einfedern in Richtung 35 daß beim Einfedern, in Abhängigkeit von der zuneh-

Vorspur und unter Seitenkraft von außen in Rieh- menden Radlast, aufgrund des Moments, das durch den

tung Nachspur ergibt. seitlichen Versatz des Radgelenkes gegenüber der Rad-

2. Dämpferbeinachse nach \nspruch 1, dadurch mittenebene bedingt ist, e'ne Verlagerung des oberen gekennzeichnet, daß der durch Anschläge begrenzte Dämpferbeinanlenkpunktes gegenüber dem Fahrzeug-Bereich wenigstens 10 mm beträgt. 40 aufbau ii. Fahrzeugquerrichtung nach innen erfolgt.

3. Dämpferbeinachse nach Anspruch 1 oder 2, da- Hieraus ergibt sich eine stärkere Neigung der Lenkachdurch gekennzeichnet, daß die Radialsteife der ela- se und damit auch eine Vergrößerung des Spreizwinkels stischen Abstützung (16,16') des Dämpferbeines (3) sowie eine entsprechende Kippbewegung des mit dem in unterschiedlichen Richtungen verschieden groß Radträger starr verbundenen Lenkspurhebels.

ist. 45 Diese Kippbewegung des Lenkspurhebels würde an j

4. Dämpferbeinachse nach Anspruch 3, dadurch sich eine Verlagerung des radseitigen Spurstangenan- j gekennzeichnet, daß die elastische Abstützung (16, lenkpunktes in Fahrzeugquerrichtung nach innen bedin- i 16') zusätzlich in Fahrzeuglängsrichtung nachgiebig gen. Die am Lenkstockhebel des Lenkgetriebes abge- j ausgebildet ist und daß die entsprechende Radial- stützte Spurstange läßt eine solche Bewegung aber steife der elastischen Abstützung und die Lagen des 50 nicht zu, so daß eine entsprechende Verschwenkung des Radgelenkes (5) und des Anlenkpunktes (12) der Rades in Richtung Vorspur zustandekommt, durch wel-Spurstange (13) am Lenkspurhebel (11 so aufeinan- ehe die in Verbindung mit der Einfederbewegung insbe-

der abgestimmt sind, daß sich beim Bremsen eine sondere bei Spurstangen kleiner Länge sich ergebende

definierte Spurwinkeländerung in Richtung Vorspur Tendenz zur Spurwinkeländerung in Richtung Nach-

durch Verschwenken um eine durch das Radgelenk 55 spur zumindest teilweise kompensiert wird.

(5) laufende und zur Spreizachse senkrechte Neben dieser Spurwinkeländerung ergibt sich, analog

Schwenkachse (x-x)ergibt. zur stärkeren Neigung der Lenkachse auch eine Radsturzänderung. Diese Änderung erfolgt dabei tenden-

ziell mit zunehmender Last in Richtung auf negativen

60 Sturz, was im Hinblick auf das Fahrverhalten allgemein

erwünscht ist.