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Die Erfindung betrifft eine unabhängige Radaufhängung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei einer bekannten Radaufhängung (DE-AS 19 03 640) ist der Radträger mit einem Dämpferbein verbunden, das seinerseits, den oberen Führungspunkt bildend, elastisch gelenkig am Aufbau abgestützt ist. Der untere Führungspunkt wird durch die Lagerung einer gegenüber dem Ausgleichsgetriebe in Querrichtung unnachgiebig abgestützten Halbachswelle im Radträger gebildet. Die Spurstange ist in Seitenansicht nach hinten versetzt gelenkig am Radträger befestigt.
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In bezug auf die unter Seitenkrafteinfluß wirksamen Kräfte ist die elastisch gelenkige Anbindung des Dämpferbeins gegenüber dem Fahrzeugaufbau quasi starr. Diese quasi starre Anlenkung und das Lager der Halbachswelle im Radträger bilden die Führungspunkte, durch die eine erste Schwenkachse bestimmt ist, die im wesentlichen aufrecht in der Radmittenquerebene verläuft. Seitenkräfte greifen in bezug auf diese erste Schwenkachse nach hinten versetzt an und werden durch die ebenfalls nach hinten versetzt liegende Spurstange abgefangen, wobei in der Abstützung der Spurstange gegenüber dem Aufbau und/oder dem Radträger gegebene Elastizitäten dazu führen, daß der Radträger mit dem daran befestigten Rad unter Seitenkrafteinfluß in Richtung Nachspur verschwenkt wird. Dies ist im Regelfall insbesondere für Hinterräder von Personenkraftwagen unerwünscht, sofern für diese, wie bei im Hinblick auf Komfort ausgelegte Personenkraftwagen üblich, eine Auslegung im Hinblick auf ein Untersteuern bei Kurvenfahrt gewünscht wird.
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Um ein Verschwenken in Richtung Vorspur unter Seitenkrafteinfluß zu erreichen, ist es anderweitig bekannt, die durch die Führungspunkte bestimmte Schwenkachse so anzuordnen, daß sie die Radaufstandsebene in Seitenansicht hinter dem Angriffspunkt der Seitenkraft durchstößt. Allein eine solche Verlegung der Schwenkachse führt dabei insbesondere unter Berücksichtigung der Elastizität der Radaufhängung keineswegs immer zum gewünschten Ergebnis und es werden deshalb insbesondere für im Hinblick auf möglichst großen Fahrkomfort ausgelegte Serienfahrzeuge vielerlei Kompromisse eingegangen, um einerseits den erstrebten Fahrkomfort über entsprechende Elastizitäten in der Radaufhängung zumindest annähernd zu erreichen und um andererseits ein befriedigendes Fahrverhalten und die notwendige Fahrsicherheit zu gewährleisten. Neben komfortabel ausgelegten Serienfahrzeugen gibt es vom gleichen Baumuster häufig aber auch sportliche Varianten, für die oftmals auch eine sportlichere Fahrwerksauslegung gewünscht wird. Für solche sportlich ausgelegten Fahrwerke wird unter Umständen ein Kurvenfahrverhalten mit Übersteuerungstendenz angestrebt. Solche Anpassungs- und Änderungswünsche erfordern meist weitergehende Abwandlungen der Radaufhängung.
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Eine weitere diesbezügliche Möglichkeit zur Beeinflussung des Fahrverhaltens durch Spurverstellung unter Seitenkrafteinfluß ergibt sich aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 30 24 845. Hier wird eine Spurverstellung in Nachspur dadurch verwirklicht, daß unter Seitenkrafteinfluß bei Quernachgiebigkeit im oberen Führungspunkt und bei unterem Führungspunkt als Drehpunkt eine Querverlagerung des Anlenkpunktes zwischen Radträger, bzw. dem Radträger zugehörigen Lenkspurhebel und Spurstange eintreten würde, wenn dieser Querversatz von der Spurstange zugelassen würde. Da aber die Spurstange in ihrer Längsrichtung unnachgiebig gehalten ist, kann dieser Querversatz nicht eintreten. Die Folge ist, daß der Radträger eine diesem Querversatz entsprechende Schwenkbewegung um seine durch den oberen und unteren Führungspunkt bestimmte erste Schwenkachse ausführt, und zwar in Richtung Nachspur, was dadurch bedingt ist, daß der Anlenkpunkt zwischen Radträger und Spurstange hinter der Radmittenquerebene und höher als der untere Führungspunkt liegt. Die durch unteren Führungspunkt und Anlenkpunkt zwischen Radträger und Spurstange bestimmte zweite Schwenkachse erstreckt sich dementsprechend auch in Fahrtrichtung schräg nach vorne und unten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie für Radaufhängungen der im Oberbegriff genannten Art unter dem Einfluß von Seitenkräften eine Verstellung in Richtung Vorspur erreicht werden kann, was insbesondere für Hinterradaufhängungen von Personenkraftwagen von Bedeutung sein kann, unter anderem zur Kompensation von Effekten, wie sie z. B. durch komfortbedingte Vergrößerung der Elastizitäten in der Aufhängung eintreten können.
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Gemäß der Erfindung wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
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Durch die Erfindung ist es unter Beibehalt der vorgegebenen Geometrie der Radaufhängung möglich, ihr unter Seitenkrafteinfluß gewünschtenfalls ein unterschiedliches Eigensteuerverhalten zu geben, und es bietet damit die Erfindung eine Möglichkeit, tendenziell das Führungsverhalten einer Radaufhängung im nachhinein ohne große Änderungen zu beeinflussen und gewünschtenfalls eine entsprechende Feinabstimmung vorzunehmen. Bei der Vielzahl der in einer Radaufhängung verwendeten elastischen Elemente und den Schwierigkeiten, dadurch bedingte Eigensteuereffekte zu beherrschen, ist dies für die praktische Fahrwerksauslegung von großem Nutzen. Die erfindungsgemäße Lösung kann dabei sowohl bei Dämpferbein- wie auch bei Federbeinachsen, bei Doppelquerlenkerachsen oder bei Achsen mit in Einzellenker aufgeteilten Führungslenkern verwendet werden.
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Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 in schematisierter Seitenansicht eine Radaufhängung gemäß der Erfindung, bei der die die Führungspunkte für den Radträger bestimmenden Führungselemente durch einen oberen und einen unteren Querlenker gebildet sind und bei der am Radträger zusätzlich eine Spurstange angelenkt ist, die vor der Radmittenquerebene liegt und deren Anlenkpunkt am Radträger zusammen mit dem entsprechenden Anlenkpunkt des unteren Querlenkers eine Schwenkachse bestimmt, und
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Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, bei der der Anlenkpunkt des unteren Querlenkers am Radträger sowie der Anlenkpunkt der Spurstange am Radträger hinter der Radmittenquerebene liegen, derart, daß sich wie bei der Gestaltung gemäß Fig. 1 eine in Fahrtrichtung ansteigende Schwenkachse ergibt.
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In den Figuren ist mit 1 der Radträger einer unabhängigen Radaufhängung bezeichnet, der über Führungselemente gegenüber dem nicht dargestellten Aufbau eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Fahrzeugs abgestützt ist. Als Führungselemente sind ein oberer Querlenker 2 und ein unterer Querlenker 3 vorgesehen.
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Oberer und unterer Querlenker sind im Ausführungsbeispiel schematisch als Dreieckslenker ausgestattet, die in jeweils zwei Lagern 6, 7 in bekannter Weise gegenüber dem Aufbau befestigt sind. Die Anlenkung der Querlenker 2 und 3 am Radträger 1 erfolgt in Führungspunkten 8 und 9.
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In der dargestellten Seitenansicht liegen die Führungspunkte 8 und 9 bezogen auf die Fahrtrichtung F hinter der Radmittenquerebene 10, und sie bestimmen eine erste Schwenkachse 11, die bezogen auf die dargestellte Seitenansicht nahezu parallel zur Radmittenquerebene 10 verläuft.
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In Fahrtrichtung F vor der Radmittenquerebene ist die Spurstange 4 am Radträger 1 angelenkt und es ist der entsprechende Anlenkpunkt mit 12 bezeichnet. Gegenüber dem Aufbau erfolgt die Anlenkung der Spurstange 4 über ein Lager 13.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Führungspunkte 8 und 9 und der Anlenkpunkt 12 jeweils durch Kugelgelenke gebildet. Von diesen bestimmen der Führungspunkt 9 des unteren Querlenkers 3 am Radträger 1 und der Anlenkpunkt 12 der Spurstange 4 am Radträger 1 eine zweite Schwenkachse 14, die in Fahrtrichtung F in Seitenansicht schräg nach vorne ansteigt.
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Bezogen auf Fahrzeuge sportlicher Auslegung ist es üblich, die Lager 6 und 7 der Querlenker 2 und 3 ebenso wie das Lager 13 der Spurstange 4 sehr hart auszubilden mit dem Effekt, daß sowohl Längs- wie auch Seitenkräfte praktisch ohne Einfluß auf die durch die Querlenker und die Spurstange festgelegte Radführungskinematik bleiben würden.
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Eine solche kinematisch exakte Führung des Radträgers 1 und damit des Rades ist für ein herkömmliches Serienfahrzeug aus Komfortgründen aber praktisch nicht denkbar.
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Es werden deshalb üblicherweise bei bekannten Fahrzeugen zumindest die aufbauseitigen Lager elastisch nachgiebig gestaltet.
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Geht man nun davon aus, daß über die Lager 6 und/oder 7 eine größere Elastizität in Fahrzeugquerrichtung gegeben ist, so überlagern sich der exakten Führungskinematik durch diese Elastizität der Lager bedingte Beweglichkeiten. Bezogen auf eine als Bremskraft angreifende Längskraft B würde dies beispielsweise zur Folge haben, daß aufgrund des durch Kraft B bedingten Momentes um eine Hochachse die jeweils bezogen auf die Fahrtrichtung F vorderen Lager 6 und 7 leicht von der Fahrzeugmitte nach außen wandern, während die bezogen auf die Fahrtrichtung hinteren Lager 6 und 7 gegen die Fahrzeugmitte hin verlagert werden. Die die erste Schwenkachse 11 bestimmenden Führungspunkte 8 und 9 würden entsprechend versetzt, und über die Spurstange 4 würde der Radträger um die Schwenkachse leicht verdreht. Entsprechend der gezeigten Anordnung der Spurstange 4 könnte dadurch unter dem Einfluß der Längskraft der Radträger in bezug auf die Vorspur zumindest nahezu neutral gehalten werden, je nach der Größe der an sich erwünschten Elastizität im Lager 13.
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Betrachtet man das Verhalten der gleichen Konstruktion unter dem Einfluß einer Seitenkraft, wie sie bekanntermaßen bei Kurvenfahrten in einem Punkt S leicht hinter der Radmittenquerebene 10 angreift, so ist zunächst davon auszugehen, daß im Führungspunkt 9 eine gegen die Fahrzeugmitte gerichtete Kraft angreift, während im Punkt 8 eine von der Fahrzeugmitte weggerichtete Kraft wirksam ist. Der hierdurch bedingte Versatz des Radträgers 1 in Fahrzeugquerrichtung kann je nach Lage und Anstellung der Spurstange sowie der Härte des Lagers 13 dazu führen, daß der Radträger 1 bzw. das Rad tendenziell in Richtung Nachspur ausweicht, obwohl über die Seitenkraft bei der angedeuteten Lage der Schwenkachse 11 an sich eine Verschwenkung in Richtung Vorspur eintreten müßte.
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Ist nun bei einer gegebenen Radaufhängung beispielsweise eine derartige Tendenz vorhanden, so kann, worauf die Erfindung aufbaut, dieser durch die Elastizitäten und die Führungskinematik bedingten Tendenz jeweils dadurch begegnet werden, daß in Verbindung mit diesen Elastizitäten eine Schwenkbarkeit um eine zweite Schwenkachse 14 ausgenützt wird, um dieser Tendenz entgegenzusteuern.
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Diese zweite Schwenkachse 14 ist durch den Führungspunkt 9 des unteren Führungslenkers 3 für den Radträger 1 und den Anlenkpunkt 12 bestimmt und sie ist im Hinblick auf eine Beeinflussung in Richtung Vorspur derart gelegt, daß sie bezogen auf die Fahrtrichtung F schräg nach vorne und oben verläuft, und zwar insbesondere bei einer derartigen Einstellung, daß sie hinter der Radmittenquerebene 10 die Radaufstandsebene 15 durchstößt. In Verbindung mit einer Auswahl der Elastizitäten, bei der unter Seitenkrafteinfluß der obere Führungspunkt 8 gegenüber dem unteren Führungspunkt 9 nach außen wandert, ergibt sich nämlich für Rad und Radträger 1 eine Schwenkbewegung um die zweite Schwenkachse 14, die tendenziell zur Ausrichtung des Rades in Richtung Vorspur führt. Die erfindungsgemäße Lösung bietet somit die Möglichkeit, jeweils erwünschte Tendenzen zu verstärken oder unerwünschte Tendenzen zu kompensieren.
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Von besonderer Bedeutung ist dies, um eine Feinabstimmung bei Fahrzeugen vorzunehmen, so daß beispielsweise im wesentlichen unter Beibehaltung der gewünschten Kinematik Vorder- und Hinterachse beeinflußt und dadurch so aufeinander abgestimmt werden können, daß dem Fahrzeug Über- oder Untersteuerungstendenzen aufgeprägt werden.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß zumindest die Lager 6 und/oder 7, bevorzugt aber auch das Lager 13 eine ausreichend große Elastizität in Querrichtung aufweisen. Sodann ist die erste Schwenkachse 11 gegenüber der Radmittenquerebene in vorteilhafter Weise nach hinten versetzt, und zwar soweit, daß der Seitenkraftangriffspunkt S bezogen auf die Fahrtrichtung F vor der ersten Schwenkachse 11 liegt. Hierdurch ist an sich schon eine gewisse Tendenz zur Verstellung in Richtung Vorspur unter Seitenkrafteinfluß gegeben. Dann ist aber auch die Abstimmung der Lager 6 und 7 in ihrer Härte zueinander so getroffen, daß unter Seitenkrafteinfluß der Führungspunkt 8 gegenüber dem Führungspunkt 9 nach außen wandert. Dies führt dazu, daß das Rad zusätzlich eine Schwenkbewegung um die Achse 14 ausführt, bei der der untere Radteil nach innen schwenkt, wodurch sich wiederum tendenziell eine Veränderung in Richtung Vorspur ergibt.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 finden die bereits eingeführten Bezugszeichen ergänzt durch den Buchstaben a Verwendung und es sind im übrigen im Prinzip gleiche Verhältnisse wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 gegeben. Insbesondere ist eine annähernd gleiche Lage der zweiten Schwenkachse 14 a vorhanden, wobei diese nun aber in Verbindung mit einer hinter der Radmittenquerebene 10 a liegenden Spurstange 4 a verwirklicht wird. Entsprechend liegt auch der Anlenkpunkt 12 a hinter der Radmittenquerebene 10 a sowie auch hinter dem Führungspunkt 9 a, jeweils bezogen auf die Fahrtrichtung F.
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In den vorgeschilderten Ausführungsbeispielen ist aus Einfachheitsgründen für die Querlenker eine Ausbildung als Dreieckslenker vorgesehen. Es können die Querlenker aber auch aufgeteilt sein und beispielsweise durch Einzellenker gebildet sein, die jeweils in 2 Punkten am Radträger angreifen, so daß sich ideelle Führungspunkte ergeben. Dies sind bevorzugte Ausführungsformen. Darüber hinaus ist es auch möglich, daß der obere Führungspunkt bei Ausgestaltung der Radaufhängung als Dämpfer- oder Federbeinachse durch den oberen Anlenkpunkt des Dämpfer- oder Federbeines gebildet wird, sofern hier der obere Anlenkpunkt des Dämpferbeins und/oder dessen unteres Führungselement eine ausreichend große Querbeweglichkeit aufweisen.
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Wird die geschilderte Radaufhängung für Vorderachsen eingesetzt, so ist die Spurstange Teil des Lenkungsgestänges und die grundsätzlich aufgezeigten Möglichkeiten werden dadurch nicht beeinträchtigt.