DE3315735A1

DE3315735A1 - Hinterrad-aufhaengung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3315735A1
Application number: DE19833315735
Authority: DE
Inventors: Fumitaka Ando; Takao Kijima; Jiro Maebayashi
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1983-04-30
Publication date: 1983-11-10
Also published as: US4530513A; DE3315735C2

Description

TOYO KOGYO CO., LTD

No. 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima-ken

- 22 834 20/h Hinterrad-Aufhängung für Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Hinterrad-Aufhängung für Fahrzeuge mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Das Bestreben bei der Ausgestaltung von Hinterrad-Aufhängungen für Fahrzeuge geht dahin, diese so auszubilden, daß die Hinterräder - bzw. die Luftreifen darauf - bei der Fahrt und insbesondere bei der Kurvenfahrt eine Vorspur-Stellung einnehmen, um dadurch die Fahrstabilität, den Fahrkomfort und dgl. zu verbessern. Die auf den Fahrzeugkörper bei der Kurvenfahrt wirksame Zentrifugalkraft äußert sich an der Hinterradaufhängung als eine Seitenkraft. Es wird angestrebt, daß die Räder der Seitenkraft eine zunehmende Gegenkraft entgegensetzen, um die kritische Beschleunigung G während der Kurvenfahrt zu maximieren. Die Gegenkraft gegen die Seitenkraft kann dadurch erhöht werden, daß man die Reifen auf den Hinterrädern zu einer Vorspur-Stellung veranlasst, um hierdurch einen Schlupfwinkel zu erzeugen. Durch Erhöhung dieser Gegenkraft lässt sich das Greifvermögen der Hinterräder verbessern, und auch die Tendenz des Fahrzeuges zum Untersteuern wird ausgeprägter, wodurch ebenfalls die

Fahrstabilität des Fahrzeuges verbessert wird. Wird während der Kurvenfahrt das Gaspedal durchgetreten, so wirkt eine Antriebskraft auf die Räder, während bei Freigabe des Gaspedals auf die Räder eine Bremskraft ausgeübt wird. Bei der Freigabe des zuvor niedergedrückten Gaspedals suchen die Räder eine Gegen-Vorspur-Stollung, nach außen, einzunehmen, während sie sich in Vorspur-Stellung auszurichten suchen, wenn das Gaspedal niedergetreten wird. Dieser Umstand verursacht eine Verstellung der Räder nach innen und außen während der Kurvenfahrt, wodurch die Fahrstabilität des Fahrzeuges beeinträchtigt wird.

Weiterhin ist bekannt, daß infolge der Anordnung der zur Erhöhung des Fahrkomforts vorgesehenen Gummibüchsen innerhalb des RadaufStandspunktes (Latsch-Punktes der Räder die auf die Räder ausgeübten Bremskräfte beim Drücken des Bremspedals oder beim Auftreten einer Motorbremsung eine Einstellung der Räder in eine Gegen-Vorspur-Stellung zu erreichen suchen, so daß auch hierdurch die Fahrstabilität verschlechtert wird. Das bedeutet, daß die Fahrstabilität umso schlechter wird, je höher der Fahrkomfort gewählt wird, weil dann die Gummibüchsen umso weicher sind.

Es besteht somit ein Bedarf für ein System einer Hinterrad-Aufhängung, bei der die Hinterräder selbst dann in einer Vorspur gehalten werden, wenn darauf Bremskräfte infolge einer Betätigung des Bremspedals oder infolge einer Motorbremsung ausgeübt werden. Die Fähigkeit der Hinterrad-Aufhängung, die Hinterräder jeweils in eine Vorspur einzustellen (diese Fähigkeit wird nachfolgend als "Vorspurfähigkeit" bezeichnet) gewährleistet bei der Kurvenfahrt eine gute Fahrstabilität.

Die Vorspurfähigkeit der Hinterradaufhängung ist außerdem wegen der damit verbundenen Fahrstabilität des Fahrzeuges bei der Geradeausfahrt mit hoher Geschwindigkeit wünschenswert, die insbesondere im Fall von Sportwagen notwendig ist Tatsächlich sind die Strassen nämlich/ideal flach,' sondern weisen Buckel und Schlaglöcher unterschiedlichster Grosse auf, die auf die Räder als äußere Störeinflüsse in verschiedensten Richtungen wirksam sind. Weiterhin beeinflussen auch den Fahrzeugkörper beaufschlagende Windstösse in verschiedensten Richtungen und machen sich als äußere Störeinflüsse in den entsprechenden Richtungen an den Rädern bemerkbar, wobei insbesondere Seitenwind an den Rädern sich als Seitenkraft bemerkbar macht. Wenn die Hinterradaufhängung ihre Vorspurfähigkeit selbst dann beibehalten kann, wenn derartige äußere Störeinflüsse an den Rädern wirksam sind, dann ist stets ein Zustand des Untersteuerns am Fahrzeug gewährleistet, wodurch das Fahrzeug in jeder Lage stabilisierbar ist. Die äußeren Störeinf1üsse wirken als die oben erwähnte Seitenkraft, Bremskraft oder Antriebskraft unabhängig von ihrer Ursache.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß eine Hinterradaufhängung anzustreben ist, die in der Lage ist, ihre Vorspurfähigkeit gegenüber jeder einzelnen der genannten Kräfte (Seitenkraft, Bremskraft (entweder aufgrund der Betätigung des Bremspedals oder der Motorbremsung) und Antriebskraft) beizubehalten. Die Seitenkraft ist typischerweise eine Schubbelastung, die bei der Kurvenfahrt erzeugt wird und am RadaufStandspunkt der Räder von außen nach innen wirksam wird. Die Bremskraft aufgrund der Betätigung des Bremspedales bedingt eine Kraft, die am Radaufstandpunkt der Räder von vorne nach hinten sich auswirkt, während die Bremskraft aufgrund einer Motor-

bremsung eine Kraft zur Folge hat, die am Radzentrum da Räder von vorne nach hinton angreift. Die Antriebskraft scli 1 i eßl ich ergibt eine Kraft, die am Radzentrum von hinten nach vorne wirkt. Die vier Kräfte, deren Angriffspunkt und Angriffsrichtung sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Kraft	Angriffspunkt	Richtung
Seitenkraft	RadaufStandspunkt	von außen nach innen
Bremskraft	Radaufstandpunkt	von vorne nach hinten
Motorbremskraft	Radzentrum	von vorne nach hinten
Antriebskraft	Radzentrum	von hinten nach vorne

In der vorstehenden Tabelle und in der nachfolgenden Beschreibung sind die Bremskraft aufgrund einer Betätigung des Bremspedales und diejenige aufgrund eines Motorbremseffekts als "Bremskraft" und "Motorbremskraft" bezeichnet, um beide klar voneinander zu unterscheiden.

Die Erfindung befasst sich somit insbesondere mit einer verbesserten Hinterrad-Aufhängung für Fahrzeuge, die eine ausgezeichnete Vorspurfähigkeit aufweist. Es sind zwar bereits verschiedene Hinterrad-Aufhängungs-Systeme entwickelt worden, die die Vorspurfähigkeit gegenüber der Seitenkraft, die bei der Kurvenfahrt auftritt, beibehalten können. So ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 52(1977)-37649 eine Hinterrad-Aufhängung beschrieben, bei der drei Gummibüchsen ver-

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schiedener Härte zur Anwendung kommen. In den DE-OSen 21 58 931 und 23 55 954 sind Systeme für Hinterradaufhängungen beschrieben, bei denen jede Radnabe mittels eines vertikalen Schaftes und einer Feder abgestützt ist. Jedoch sind diese Konstruktionen verhältnismässig kompliziert im Aufbau. Hinzu kommt, daß diese beschriebenen Hinterradaufhängungen ihre Vorspurfähigkeit nicht gegenüber allen vier oben beschriebenen Kräften beibehalten können, sondern lediglich gegenüber der Seitenkraft.

Ausgehend von den vorstehenden Feststellungen liegt die Hauptaufgabe der Erfindung darin, eine Hinterradaufhängung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau in der Lage ist, die Hinterräder sowohl bei der Kurvenais auch bei der Geradeausfahrt gegenüber darauf ausgeübten Seitenkräften in eine Vorspur einzustellen. Desweiteren soll die Hinterradaufhängung in bevorzugten Ausgestaltungen in der Lage sein, die Hinterräder sowohl gegenüber der Bremskraft in Kombination mit der Seitenkraft bzw. gegenüber der Antriebskraft oder der Motorbremskraft in Kombination mit der Seitenkraft und der Bremskraft bzw. gegenüber allen vier oben beschriebenen Kräften in die Vorspur einzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Die erfindungsgemässe Hinterradaufhängung ist somit dadurch charakterisiert, daß ein Tragelement, von dem ein Teil mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist, und die Radnabe jedes Hinterrades miteinander durch ein einfach-kugeliges Kugelgelenk und ein Paar von Gummibüchsen verbunden sind. Das einfache Kugelgelenk ist

im Quadrant I eines ebenen Koordinatensystems angeordnet, dessen Ursprung im Radzentrum des Hinterrades und dessen Abszisse auf der Horizontalen und dessen Ordinate auf der Vertikalen durch das Radzentrum verlaufen. Eine der Gummibüchsen ist im Quadrant IV und die andere Gummibüchse im Quadrant II oder III angeordnet, stets gesehen von der linken Seite des Fahrzeugkörpers aus.

Die genannten Quadranten sind im Gegenuhrzeigersinn numeriert, beginnend mit dem oben rechts liegenden Quadranten - gesehen von der linken Seite des Fahrzeuges aus - und jeder der Quadranten soll nach dem Verständnis dieser Beschreibung den Teil der Abszisse und der Ordinate mit einschließen, die den betreffenden Quandrant von den übrigen Quadranten trennen. Beispielsweise soll der Quadrant I dahingehend verstanden werden, daß er die rechte Hälfte der Abszisse und die obere Hälfte der Ordinate einschließt.

Die vorliegende Erfindung kann auf jegliche Hinterradaufhängung angewendet werden, soweit diese die Hinterräder in einer Weise abstützt, daß sie deren Vorspur zulässt. Aufhängungssysteme, auf die die Erfindung anwendbar ist, umfassen z.B. die Bauarten der Schräglenkeraufhängung, der Federbeinabstützung, der Querlenkeraufhängung und der De Dion-Achse. Der Begriff "fahrzeugseitiges Tragelement" soll als allgemeine Bezeichnung für ein Abstützelement verstanden werden, das an der Seite des Fahrzeugkörpers befestigt ist, beispielsweise in Form eines Schräglenkers im Fall einer Schräglenker-Hinterradaufhängung, eines Federbeins im Fall einer Federbein-Hinterradabstützung, oberer und unterer Querlenker im Fall einer Querlenker-Hinterrad-

aufhängung oder eines De Dion-Achsrohres im Fall einer De Dion-Hinterradachse.

Durch die Verbindung des genannten Tragelements und der Radnabe mittels eines einfach-kugeligen Kugelgelenks und eines Paares von Gummibüchsen in der vorstehend beschriebenen Art können die Hinterräder effektiv in eine Vorspur eingestellt werden, wenn darauf eine Seitenkraft ausgeübt wird, wie nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die einzelnen Zeichnungen noch näher erläutert wird. Weiterhin können die Hinterräder unter Überwindung verschiedener darauf ausgeübter äußerer Kräfte in eine Vorspur eingerichtet werden, indem die Anordnung des Kugelgelenks und der Gummibüchsen sowie deren Ausrichtung in bestimmter Weise gewählt werden. Dies wird bewerkstelligt durch Schwenkbewegungen der Radnabe um die Vertikalachse und die Horizontal achse,die beide durch das Zentrum des Kugelgelenks verlaufen, wobei die Schwenkbewegungen aufgrund der Verformung der Gummibüchsen zugelassen werden, wie sich nachfolgend im einzelnen ergibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemässen Schräglenker-Hinterradaufhängung nach einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemässen Federbein-Hinterradaufhängung nach einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer De Dion-Hinterradaufhängung}^Br Erfindung;

Fig. 4, 5Λ bis 5D, 6 und 7 schematische Darstellungen des Prinzips der Erfindung;

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Teil einer erfindungsgemässen Schräglenker-Hinterradaufhängung gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Teil des Rades abgeschnitten dargestellt ist;

Fig. 9 eine Seitenansicht der Aufhängung nach Fig. 8;

Fig. 10 eine Stirnansicht der Aufhängung gemäß Fig. 8, gesehen von der Rückseite des Fahrzeuges her;

Fig. HA eine Schnittansicht der ersten nachgiebigen Gummibüchsen-Anordnung, die bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 8 bis 10 Anwendung findet;

Fig. llB einen Schnitt längs der Linie A'-A' in Fig. HA;

Fig. 12A einen Schnitt der zweiten nachgiebigen Gummibüchsen-Anordnung, die bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 8 bis 10 Anwendung findet;

Fig. 12B einen Schnitt längs der Linie B'-B' in Fig. 12A, und

Fig. 13 einen Schnitt des Kugelgelenks, das bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 8 bis 10 eingesetzt ist,

Die Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Teiles einer erfindungsgemässen Hinterrad-Aufhängung der Schräg] onkor-Bau.i rt. Gemäß Fig. 1 ist ein Schräglenker 11 mit einer Radnabe 12 für das linke Hinterrad mittels eines Paares von Gummibüchsen 2 und 3 und eines einzigen Kugelgelenks 4 verbunden. Zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung hat man sich ein ebenes Koordinatensystem vorzustellen, dessen Ursprung im Zentrum des Hinterrades liegt, dessen Abszisse durch die Horizontallinie gebildet wird, die durch das Zentrum des Hinterrades verläuft, und dessen Ordinate auf der Vertikalen liegt, die ebenfalls durch das Hinterradzentrum geht. Die Blickrichtung geht dabei aus von der linken Seite des Fahrzeugkörpers. Ausgehend hiervon liegt das Kugelgelenk 4 in dem Quadranten T dor imaginären Koordinatenebone, während die eine Gummibuchse 3 im Quadrant IV und die andere Gummibuchse 2 im Quadrant II oder III angeordnet sind.(Bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 liegt die andere Gummibuchse 2 im Quadrant III). Die Wirkungsweise des Kugelgelenks 4 und der Gummibüchsen 2 und 3 werden nachfolgend im einzelnen noch näher erläutert .

Die Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemässen Hinterrad-Aufhängung von der Federbein-Bauart und somit eine andere Ausführungsform der Erfindung. Eine Radnabe 13 für das linke Hinterrad ist mit dem unteren Ende eines Federbeins 14 mittels eines Paares von Gummibüchsen 2 und 3 und eines Kugelgelenks 4 in ähnlicher Weise verbunden, wie das in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Fall ist. Bei dieser Ausführungsform liegt das Kugelgelenk 4 im Quadrant I, während sich die eine Gummibüchse 3 im Quadrant IV und die andere Gummibüchse 2 im Quadrant II befindet.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Diese zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer De Dion-Hinterradaufhängung, bei der eine Radnabe 15 für das linke Hinterrad mit einer Halterung 18 verbunden ist, die am Ende eines De Dion-Achsrohres befestigt und durch ein Blattfederpaket 17 abgestützt ist. Die Radnabe 15 ist mit der Halterung 18 über ein Paar von Gummibüchsen 2 und 3 sowie ein Kugelgelenk 4 verbunden. Bei dieser Ausführungsform liegt das Kugelgelenk im Quadrant I, während die eine Gummibüchse 3 sich im Quadrant TV und din andere Gummibüchse 2 sich im Quadrant III befindet.

Obwohl in den Fig. 1 bis 3 jeweils nur die linke Seite der Hinterradaufhängung gezeigt ist, versteht sich, daß die rechte Seite jedes Aufhängungssystems identisch zu der gezeigten linken Seite ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Fig. bis 3 gezeigten Aufhängungs-Bauarten beschränkt, sondern kann ebenso auf Hinterradaufhängungen mit Querlenkern oder mit Torsionsstab-Achsen angewendet werden. Allgemein gesprochen, lässt sich die Erfindung an Hinterradaufhängungen jeder Bauart anwenden, mit Ausnahme derjenigen, bei der die Hinterräder starr an einem Arm oder an einer Achse aufgehängt sind und keine Möglichkeit haben, sich mit Vorspur einzustellen.

Nachfolgend wird das Wirkprinzip der erfindungsgemässen Hinterradaufhängung unter Bezugnahme auf die Fig. 4, 5A bis 5D, 6 und 7 erläutert:

Fig. 4 ist eine kombinierte schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Wirkprinzips der Hinterradauf-

hängung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei der das Kugelgelenk 4 im Quadrant I und die Gummibüchsen 2 und 3 im Quadrant III bzw. IV angeordnet sind. Eine schematische perspektivische Ansicht des rechten Fahrzeug-Hinterrades, gesehen vom linken
hinteren Viertel aus, ist in der Mitte der Fig. 4 dargestellt. Projektionen von hinten her, von der linken Seite und von oben sind links, rechts und unterhalb der perspektivischen Darstellung eingezeichnet. In Fig. 4 sind außerdem die Abszisse und die Ordinate des erwähnten imaginären Koordinatensystems, dessen Ursprung im Radzentrum W liegt, mit H und V angedeutet; außerdem sind die Quadranten I bis IV der Koordinatenebene angegeben.

Wie erläutert, wirkt die Seitenkraft auf den Radaufstandpunkt G des Rades von außen nach innen, wie bei S durch Pfeil angedeutet ist. Die Bremskraft wirkt auf
den Radaufstandpunkt G von vorne nach hinten, wie durch den Pfeil B erkennbar ist, und die Motorbremskraft greift am Radzentrum W mit Richtung von vorne nach hinten an, wie bei E durch Pfeil angegeben ist. Schließlich wirkt die Antriebskraft auf das Radzentrum W von hinten nach vorne, was durch den Pfeil K gekennzeichnet ist.

Zur Erläuterung des Wirkprinzips der erfindungsgemässen Hinterradaufhängung hat man sich eine Vertikalachse L, die durch das Kugelgelenk 4 verläuft, eine Horizontalachse M, die durch das Kugelgelenk 4 parallel zur Radachse verläuft, sowie eine HorizontalachseN vorzustellen, die sich durch das Kugelgelenk 4 in Richtung des Fahrzeugkörpers erstreckt.

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Wenn die Seitenkraft S auf den RadaufStandspunkt G von außen nach innen wirkt, dann wird ein Drehmoment in Richtung der Vorspur um die imaginäre Vertikalachse L dadurch erzeugt, daß das Kugelgelenk 4 sich im Quadrant I befindet, d.h. gegenüber dem Radzentrum W nach hinten versetzt ist. Dadurch wird das Rad nach einwärts verschwenkt. Das liegt daran, daß das Moment M, um das Kugelgelenk 4 an der vorderen Gummibüchse 2 (im Quadrant III angeordnet) grosser ist als das Moment M₂ an der hinteren Gummibüchse 3 (im Quadrant IV angeordnet), und daß deshalb die Erstgenannte stärker versetzt wird als die Letztgenannte, wie durch die Buchstaben A (für groß) und B (für klein) in Fig. 5A gezeigt ist. Wenn die vordere Gummibüchse 2 weniger hart als die hintere Gummibuchse 3 ist, wird das Rad leichter zu einem Einwärtsschwenken, d.h. zu einer Vorspur veranlasst. Somit kann das Hinterrad effektiv zu einer Vorspur gegen die an dem RadaufStandspunkt G angreifende Seitenkraft S gebracht werden, indem man das Kugelgelenk 4 im Quadrant I, eine der Gummibüchsen im Quadrant IV und die andere Gummibüchse II oder III anordnet. Obwohl die Gummibüchse 2 gemäß der vorliegenden Beschreibung im Quadrant III angeordnet ist,versteht sich für den Fachmann, daß sie statt dessen auch im Quadrant II liegen kann, um eine Vorspur an dem Hinterrad gegen die Seitenkraft S einzustellen.

Wie erläutert, kann nach der vorliegenden Erfindung das Hinterrad nicht nur gegenüber der Seitenkraft S, sondern auch gegen weitere äußere Kräfte zur Einstellung einer Vorspur veranlasst werden, nämlich auch gegenüber der Bremskraft B, der Motorbremskraft E und der Antriebskraft K, indem man in geeigneter Weise die Anordnung des Kugelgelenks 4 und der Gummibüchsen 2, 3 sowie die Position

der Gummibüchsen 2, 3 wählt. Zur Verdeutlichung des Prinzips, gemäß dem das Hinterrad zu einer Vorspur gegenüber der Bremskraft B, der Motorbremskraft E und der Antriebskraft K nach der Erfindung veranlasst wird, soll zunächst die Lage der Ebene besprochen werden, in der die Zentren des Kugelgelenks 4 sowie der Gummibüchsen 2, 3 relativ zum Radzentrum W und zum RadaufStandspunkt G liegen. Diese Ebene ist in Fig. 4 durch eine Linie 10 in der Projektion von hinten dargestellt. D.h., die Linie 10 bildet die Schnittlinie zwischen der Ebene, in der die Zentren des Kugelgelenks 4 und der Gummibüchsen 2, liegen, und der Vertikalebene, in der die Mittelachse des Hinterrades verläuft.

Die Anordnung des Kugelgelenks 4 und der Gummibüchsen 2, 3 kann in vier Fälle klassifiziert werden, jeweils abhängig/aer Position der ihre Zentren enthaltenden Ebene bzw. der Linie 10 gegenüber dem Radzentrum W und dem Radaufstandpunkt G. Im ersten Fall ist die hierfür bedeutsame Ebene bzw. die Linie 10 in Höhe des Radaufstandspunktes G gegenüber dem RadaufStandspunkt G nach außen versetzt (Dieser Zustand ist durch die Kennzeichnung "G-" in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen symbolisiert). Zugleich ist die Ebene bzw. die Linie 10 in Höhe des Radzentrums W gegenüber dem Radzentrum W ebenfalls nach außen versetzt (Dieser Zustand ist durch die Kennzeichnung "W-" und insgesamt der erste Fall durch die Kennzeichnung "G-W-" symbolisiert). Im zweiten Fall ist die bedeutsame Ebene in Höhe des RadaufStandspunktes G gegenüber diesem nach außen versetzt (G-), jedoch in Höhe des Radzentrums W gegenüber diesem nach innen verlagert (W+). Der zweite Fall ist somit durch die Kennzeichnung "G-W+" symbolisiert. Ähnlich stellen sich der dritte und der vierte Fall dar, nämlich durch die

- 17 Symbolisierung "G+W+" bzw. "G+W-".

Wenn die genannte Ebene gegenüber dem RadaufStandspunkt G in dessen Höhe nach außen versetzt ist (G-), dann wird ein Drehmoment in Richtung auf eine Vorspur um die imaginäre Vertikalachse L erzeugt, sobald an dem Radaufstandpunkt G von vorne nach hinten eine Kraft angreift. Folglich kann das Hinterrad durch eine Verlagerung der Ebene gegenüber dem RadaufStandspunkt in dessen Höhe nach außen gegen die Bremskraft B, die von vorne nach hinten am RadaufStandspunkt G wirkt, zur Einstellung einer Vorspur gebracht werden.

Wenn weiterhin diese Ebene in Höhe des Radzentrums W gegenüber diesem nach innen versetzt ist (W+), dann wird ein Drehmoment in Richtung auf eine Vorspur um die Vertikalachse L erzeugt, sobald an dem Radzentrum W von hinten nach vorne eine Kraft angreift; außerdem entsteht ein Drehmoment in Richtung auf eine Gegen-Vorspur (also nach außen) um die Vertikalachse L, sobald an dem Radzentrum W von vorne nach hinten eine Kraft wirkt. Andererseits entsteht bei einer Versetzung der Ebene gegenüber dem Radzentrum W in dessen Höhe nach außen (W-) ein Drehmoment in Richtung auf eine Vorspur um die Vertikalachse L, sobald an dem Radzentrum W von vorne nach hinten eine Kraft ausgeübt wird, und um die Vertikalachse L wird ein Drehmoment in Richtung auf eine Gegen-Vorspur (also nach außen) erzeugt,wenn eine Kraft am Radzentrum W von hinten nach vorne angreift. Demgemäß wird bei einer Versetzung der genannten Ebene gegenüber dem Radzentrum W auf dessen Höhe nach innen (W+) das Hinterrad zu einer Vorspur gegenüber der Antriebskraft K veranlasst, die auf das Radzentrum W von hinten nach vorne wirkt. In diesem Fall entsteht aber an dem Hinterrad eine Tendenz zu einer Gegen-

Vorspur (nach außen), sobald die Motorbremskraft E am Radzentrum W von vorne nach hinten wirksam ist. Wenn schließlich die genannte Ebene gegenüber dem Radzentrum W auf dessen Höhe nach außen versetzt ist (W-), wird das Hinterrad mit einer Vorspur eingestellt, sobald die Motorbremskraft E am Radzentrum W wirksam ist, während eine Tendenz zur Gegen-Vorspur nach außen entsteht, sobald die Antriebskraft K am Radzentrum W vorhanden

Somit kann bei einer Hinterradaufhängung, bei der das Kugelgelenk 4 und die Gummibüchsen 2 und 3 in den Quadranten I, III bzw. IV liegen und zugleich die die Zentren des Kugelgelenks 4 und der Gummibüchsen 2, 3 enthaltende Ebene gegenüber dem RadaufStandspunkt G auf dessen Höhe nach außen versetzt ist (G-) und gegenüber dem Radzentrum W auf dessen Höhe nach außen oder innen verlagert ist, das Hinterrad gegenüber drei der vier genannten Kräfte zu einer Vorspur gebracht werden, nämlich gegenüber der Seitenkraft S, der Bremskraft B und der Motorbremskraft E bzw. gegenüber der Seitenkraft S, der Bremskraft B und der Antriebskraft K, abhängig von der Verlagerungsrichtung der Ebene gegenüber dem Radzentrum W auf dessen Höhe. Es ist jedoch sogar möglich, eine Hinterradaufhängung zu realisieren, bei der das Hinterrad gegenüber allen der vier genannten Kräfte zu einer Vorspur veranlasst werden kann, indem ein Drehmoment um die durch das Kugelgelenk 4 parallel zur Radachse verlaufende Horizontalachse M ausgenützt wird, wie aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 ist die die Zentren des Kugelgelenks 4 und der Gummibüchsen 2, 3 enthaltende Ebene (im folgenden als "Ebene 10" bezeichnet) gegenüber dem

RadaufStandspunkt G auf dessen Höhe nach außen und gegenüber dem Rndzentrum W auf dessen Höhe nach innen versetzt (G-W+). Zugleich ist die Mittelachse der Gummibüchse 2 im Quadrant III (nachfolgend als "erste Gummibüchse" bezeichnet) längs der die erste Gummibüchse 2 sehr leicht verformt wird, nach innen in Richtung nach hinten in einer Horizontalebene geneigt, während die Mittelachse der Gummibüchse 3 im Quadrant IV (nachfolgend als "zweite Gummibüchse" bezeichnet) längs der die zweite Gummibüchse 3 sehr leicht verformt wird, nach innen in Richtung nach vorne in einer Horizontalebene geneigt.

Wenn an dem RadaufStandspunkt G von vorne nach hinten die Bremskraft B angreift, entsteht ein Drehmoment im Sinne einer Vorspur um die Vertikalachse L aufgrund der Tatsache, daß die Ebene 10 gegenüber dem RadaufStandspunkt auf dessen Höhe nach außen versetzt ist. Zugleich wirkt ein Drehmoment im Sinne einer Verlagerung des Rades im Gegenuhrzeigersinn (gesehen von links der Fig. 4) um die Horizontalachse M. Das die Verlagerung des Rades im Gegenuhrzeigersinn anstrebende Drehmoment wird in eine Kraft umgesetzt, die den vorderen Teil des Rades nach innen und den hinteren Teil des Rades nach außen zu verlagern sucht, wie dies durch die Pfeile A¹ und B¹ in Fig. 5B angedeutet ist. Dies erfolgt aufgrund eines Führungseffekts der Gummibüchsen 2 und 3 infolge der Neigung ihrer Mittelachsen, so daß dadurch das Rad zusammen mit dem Drehmoment um die Vertikalachse L im Sinne einer Vorspur nach innen eingestellt wird. Dieser Effekt nimmt mit zunehmender Versetzung der Ebene 10 gegenüber dem RadaufStandspunkt G auf dessen Höhe nach außen zu; außerdem auch mit abnehmender Härte der Gummibüchsen 2 und 3.

Wenn auf das Radzentrum W die Motorbremskraft E von vorne nach hinten wirkt, entsteht ein Drehmoment zur Verlagerung des Rades um die Horizontalachse M im Gegenuhrzeigersinn. Dieses Drehmoment wird zu einer Kraft umgesetzt, durch die das Rad aufgrund des Führungseffektes der Gummibüchsen und 3 zu einer Vorspur eingestellt wird, wie sich aus Fig. 5C ergibt, wobei das Rad die Vorspur-Stellung einnimmt, und dabei das entgegengesetzte, nach außen wirkende Drehmoment um die Vertikalachse L überwindet.

Wenn an dem Radzentrum W die Antriebskraft K von hinten nach vorne wirksam ist, entsteht ein Drehmoment um die Horizontalachse M, welches das Rad im Uhrzeigersinn zu verlagern sucht. Dieses Drehmoment wird in eine Kraft umgesetzt, durch welche das Rad infolge des Führungseffekts der Gummibüchsen 2 und 3 im Sinne einer Gegen-Vorspur (nach außen) beaufschlagt wird, da die Antriebskraft K an dem Radzentrum W in entgegengesetzter Richtung zur Motorbremskraft E angreift. Die Kraft, die das Rad zu einer Gegen-Vorspur nach außen zu drehen versucht, überwindet zwar das in Richtung auf eine Vorspur gerichtete, um die Vertikalachse L wirksame Drehmoment, so daß das Rad sich auf eine Gegen-Vorspur einstellen würde. Jedoch kann das Rad zu einer Vorspur dadurch veranlasst werden, daß man vor einer der Gummibüchsen 2 und 3 einen Anschlag 5 anbringt, wie das in Fig. 5D gezeigt ist. Ist ein solcher Anschlag 5 vor einer der Gummibüchsen 2, 3 angeordnet, dann entsteht ein Drehmoment um die Verbindungslinie zwischen dem Kugelgelenk 4 und der mit dem Anschlag 5 versehenen Gummibüchse, welches das Rad in Richtung auf eine Vorspur zu drehen sucht, so daß auch bei Wirksamwerden der Antriebskraft K am Radzentrum W das Rad auf eine Vorspur eingestellt wird.

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist die Ebene 10 sowohl gegenüber dem RadaufStandspunkt G als auch dem Radzentrum W nach außen versetzt (G-W-). Zugleich ist die Mittelachse der ersten Gummibüchse 2 nach außen in Richtung nach hinten in einer Horizontalebene geneigt, und die Mittelachse der zweiten Gummibuchse 3 ist in einer Horizontalebene nach innen und in Richtung nach hinten geneigt. In diesem Fall wird ein Drehmoment um die Vertikalachse L erzeugt, welches das Rad in Richtung auf eine Vorspur dreht, sobald entweder die Bremskraft B oder die Motorbremskraft E am Rad angreift, weil die Ebene 10 sowohl gegenüber dem Radzentrum W als auch gegenüber dem RadaufStandspunkt G nach außen versetzt ist. Jedoch wird dieses Drehmoment aufgrund des Führungseffekts der Gummibüchsen 2 und 3, die entgegengesetzt zu der Neigungsrichtung der entsprechenden Gummibüchsen bei der Ausführung gemäß Fig. geneigt sind, in eine Kraft umgesetzt, die das Rad zu einer Gegen-Vorspur nach außen beaufschlagt. Diese kann jedoch durch Anordnung einer Anschlages hinter einer der Gummibüchsen 2 und 3 vermieden werden. Wenn die Antriebskraft K auf das Radzentrum W von hinten nach vorne wirksam ist, wird ein Drehmoment erzeugt, welches das Rad im Uhrzeigersinn um die Horizontalachse M zu verlagern sucht und das in eine Kraft umgesetzt wird, die aufgrund des Führungseffekts der Gummibüchsen 2 und 3 das Rad zur Einstellung einer Vorspur beaufschlagt. Somit kann durch Auswahl der Position der Gummibüchsen 2 und 3 das Rad zu einer Vorspur selbst gegenüber der Antriebskraft K veranlasst werden, die eigentlich nur im Sinn einer Gegen-Vorspur auf das Rad wirkt, für den Fall, daß die Ebene 10 sowohl gegenüber dem RadaufStandspunkt G und dem Radzentrum W nach außen versetzt ist.

In den oben geschilderten Ausführungsbeispielen liegt das Kugelgelenk 4 im Quadrant I, die erste Gummibüchse ist im Quadrant III angeordnet und die zweite Gummibüchse 3 befindet sich im Quadrant IV. Jedoch kann die erste Gummibüchse 2 auch im Quadrant II liegen, sofern die zweite Gummibüchse 3 sich im Quadrant IV befindet. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nunmehr eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutert, bei der sich eine Gummibüchse im Quadrant II und die andere Gummibüchse im Quadrant IV befindet, während das Kugelgelenk 4 im Quadrant I angeordnet ist und die die Zentren des Kugelgelenks und der Gummibüchsen enthaltende Ebene 10 gegenüber dem Radaufstandspunkt G nach außen und gegenüber dem Radzentrum W nach innen versetzt ist (G-W+). In Fig. ist die Gummibuchse im Quadrant II mit 1 bezeichnet. Auch bei dieser Ausführungsform beaufschlagt die Seitenkraft S, die am Radaufstandspunkt G wirksam ist, das Rad im Sinn einer Drehung um die Vertikalachse L, d.h. in Richtung auf eine Vorspur, da das Kugelgelenk 4 im Quadrant 1 angeordnet ist. Die am Radaufstandspunkt G von vorne nach hinten angreifende Bremskraft B erzeugt ein Drehmoment in Richtung auf eine Vorspur um die Vertikalachse L aufgrund des ümstandes, daß die Ebene 10 gegenüber dem Radaufstandspunkt in dessen Höhe nach außen versetzt ist. Zugleich erzeugt sie ein Drehmoment, welches das Rad um die Horizontalachse M im Gegenuhrzeigersinn zu verlagern sucht.

Um effektiv eine Vorspur an dem Rad einzustellen, indem das letztgenannte Drehmoment in eine Kraft umgesetzt wird, die das Rad in Richtung auf eine Vorspur beaufschlagt, ist die Mittelachse dor Gummibüchse 1 im Quandrant II (die weitgehend senkrecht zur Verbindungslinie zwischen dem Kugelgelenk 4 und der Gummibüchse 1 verläuft) nach unten und innen geneigt (d.h., das untere oder vordere Ende der

Gummibuchse 1 zeigt nach innen), so daß der vordere Teil des Rades bei dessen Drehung um die Horizontalachse M nach innen verlagert wird, während die Gummibuchse 3 im Quadrant IV nach außen in Richtung nach hinten geneigt ist (d.h., das obere oder hintere Ende der Gummibuchse 3 zeigt nach außen), so daß der hintere Teil des Rades bei dessen Drehung um die Horizontalachse M nach außen verlagert wird.

Was die Motorbremskraft anbetrifft, so kann das Rad vollständig auf eine Vorspur dadurch eingestellt werden, daß man die im Sinne der Vorspur wirkende und aufgrund der Neigung der Gummibüchsen 1 und 3 aus dem um die Horizontalachse M erzeugten Drehmoment erhaltene Kraft grosser macht als das in Richtung auf eine Gegen-Vorspur nach außen wirkende Drehmoment, das um die Vertikalachse L aufgrund der Einwärtsversetzung der Ebene 10 gegenüber dem Radzentrum W (W+) erzeugt wird. Gegenüber der Antriebskraft K kann das Rad effektiv auf eine Vorspur eingestellt werden, indem ein Anschlag vor der Gummibuchse 3 im Quadrant IV angebracht wird, so daß ein in Richtung auf eine Vorspur wirksames Drehmoment um die Verbindungslinie zwischen dem Kugelgelenk 4 und der Gummibuchse 3 erzeugt wird.

Obwohl bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 die Ebene gegenüber dem RadaufStandspunkt G auf dessen Höhe nach außen und gegenüber dem Radzentrum W auf dessen Höhe nach innen versetzt ist (G-W+), kann das Rad effektiv auf eine Vorspur gegenüber allen vier Kräften auf ähnliche Weise auch dann eingestellt werden, wenn die Ebene 10 gegenüber dem RadaufStandspunkt G und dem Radzentrum W nach außen versetzt ist (G-W-).

Nachfolgend wird ein praxisnäheres Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 8 bis 13 erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung auf eine Hinterradaufhängung vom Schräglenker-Typ angewendet.

Die Fig. 8 ist eine Draufsicht auf einen Teil der Hinterradaufhängung, die dem rechten Hinterrad zugeordnet ist, Fig. 9 ist eine Seitenansicht der in Fig. 8 gezeigten Teile, gesehen von der rechten Seite des Fahrzeugkörpers aus, und Fig. 10 eine Seitenansicht der gleichen Teile, gesehen von der Rückseite des Fahrzeugkörpers. Gemäß Fig. 8 weist ein Schräglenker 30 ein Gabelende mit einem inneren Lenkerarm 30a und einem äußeren Lenkerarm 30b auf. Die beiden Lenkerarme 30a und 30b sind an dem nicht gezeigten Fahrzeugkörper so befestigt, daß sie um eine gemeinsame Achse 31 schwenken können. Das andere oder hintere Ende 30c des Schräglenkers 30 ist mit einer Radnabe 32 verbunden, auf der eine Felge 33 für das rechte Hinterrad 34 montiert ist. Die Verbindung besteht aus einer ersten und einer zweiten Gummxbuchsenanordnung 21 bzw. 23 sowie aus einem einzigen Kugelgelenk 24, so daß die Radnabe 32 um das Kugelgelenk 24 relativ zu dem Schräglenker 30 mit einer leichten Nachgiebigkeit beweglich ist. Hierzu sind an der Radnabe 32 drei Arme 35a, 35b und 35c (Fig. 9 und 10) vorgesehen. Der erste Arm 35a ist nachgiebig an der ersten Gummxbuchsenanordnung 21 abgestützt, die in einem ersten Gummibüchsen-Schwenkteil 36a am hinteren Ende 30c des Schräglenkers befestigt ist. Der zweite Arm 35b ist nachgiebig auf der zweiten Gummxbuchsenanordnung 23 abgestützt, die in einem zweiten Gummibüchsen-Schwenkteil 36b am hinteren Ende 30c des Schräglenkers 30 montiert ist.Schließlich ist der dritte Arm 35c um einen Punkt an dem Kugelgelenk 24 drehbar abgestützt, welches in einem Kugelgelenk-Stützteil 36c am hinteren Ende 30c montiert ist.

Der erste Gummibüchsen-Schwenkteil 36a ist im Quadrant III angeordnet und nach unten und innen geneigt, während der zweite Gummibüchsen-Schwenkteil 36b im Quadrant IV liegt und eine Neigung nach oben und außen aufweist. Der Kugelgelenk-Stützteil 36c befindet sich im Quadrant I.'

Die erste und zweite Gummibüchsenanordnung 21 bzw. 23 weisen Gummibüchsen 21a bzw. 23a auf, die aus den Fig. HA, HB und 12A, 12B erkennbar sind. Die Gummibüchsen 21a und 23a erlauben eine Verlagerung in Richtung ihrer Achsen sowie in Richtung senkrecht zu ihren Achsen. Jedoch ist die Gummibüchse 21a der ersten nachgiebigen Gummibüchsenanordnung 21 im Quadrant III an ihrer Außenseite durch einen starren Werkstoff 21b versteift, so daß sie eine Verformung nur nach innen zulässt. Die Gummibuchse 23a der zweiten nachgiebigen Gummibüchsenanordnung 2 3 im Quadrant IV ist mit einem Anschlag 23b versehen, der dazu dient, die Verlagerung nach vorne zu beschränken. Das Kugelgelenk 24 weist einen Kugelabschnitt 24a auf, welcher eine Schwenkbewegung um einen Punkt gestattet, jedoch keine axiale Verschiebung zulässt (s. Fig. 13). Der dritte Arm 35c ist dreh- und schwenkbar um den Kugelabschnitt 24a abgestützt.

Diese Ausführungsform entspricht derjenigen, die in Fig. gezeigt ist, und bewirkt eine Vorspur am Hinterrad gegenüber allen Außenkräften auf der Grundlage des in Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5A bis 5D erläuterten Prinzips.

Durch eine relative Erhöhung der Steifigkeit der ersten Gummibüchse in Richtung auf die Außenseite des Fahrzeugkörpers dadurch, daß man den starren Werkstoff auf der Außenseite der ersten Gummibüchse anbringt, kann eine Tendenz des Rades zu einer Gegen-Vorspur vermieden werden. Der gleiche Effekt lässt sich erreichen, indem man die

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steifigkeit der zweiten Gummibüchse in Richtung zur Innenseite des Fahrzeugkörpers hin relativ etwas anhebt.

Die in der vorstehenden Beschreibung verwendete allgemeine Bezeichnung "Rad" bezieht sich in erster Linie auf herkömmliche Luftreifen.

Leerseite

Claims

" "° ' " "Patentanwälte Dr. γ·γ. nat. DIETER LOUIS Dfpl.-Phy*. CLAUS PÖHLAU DIpl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ DlpJ.-Phys.WOLFGANG S rGETH FEROINAND-MARIA-STR. 6 8130 STARNBERG TOYO KOGYO CO., LTD No. 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima-ken JAPAN - 22 834 20/h Hinterrad-Aufhängung für Fahrzeuge Ansprüche

1.j Hinterrad-Aufhängung für Fahrzeuge, mit einem fahrzeug- y seitigen Tragelement, von dem ein Teil mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist, mit Radnaben zur drehbaren Abstützung der Hinterräder und mit elastischen Aufhängeteilen zur Aufhängung der Radnaben an dem Tragelement, die eine Vorspureinstellung der Radnaben gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeteile an jeder Radnabe (12, 13, 15, 32) durch ein Kugelgelenk (4, 24) und eine erste sowie eine zweite elastisch nachgiebige Büchse (2, 3; 1, 3; 21, 23) gebildet sind, wobei die Radnabe über das Kugelgelenk mit dem Tragelement (11, 14, 18, 30) um einen Punkt des Tragelements schwenkbar verbunden ist und die Büchsen die Radnabe elastisch nachgiebig an dem Tragelement halten, und daß in einem gedachten ebenen Koordinatensystem, dessen Ursprung im Radzentrum (W) des Hinterrades liegt und dessen Abszisse (H) auf der Horizontalen und dessen Ordinate (V) auf der Vertikalen durch das Radzentrum (W) verlaufen, das Kugelgelenk (4, 24) - gesehen von der linken Seite des Fahrzeugkörpers aus - im Quadrant I,

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die erste Büchse im Quadrant II oder III und die zweite Büchse im Quadrant IV liegen.

2. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie zwischen der die Zentren des Kugelgelenks und der elastischen Büchsen enthaltenden Ebene (10) und der die Mittelachse des Hinterrades enthaltenden Vertikalebene in Höhe des RadaufStandspunktes (G) des Hinterrades gegenüber diesem Punkt nach außen versetzt ist.

3. Hinterradaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie in Höhe des Zentrums (W) des Hinterrades gegenüber diesem Zentrum (W) entweder nach innen oder nach außen versetzt ist.

4. Hinterradaufhängung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnittlinie auf Höhe des Zentrums (W) des Hinterrades gegenüber dem Zentrum (W) nach innen versetzt ist, und daß die Büchsen eine Drehverlagerung der Radnabe nach vorne um das Kugelgelenk relativ zu dem Tragdement gestatten, wobei die Mittelachse der zweiten Büchse (3) nach außen und hinten - bezogen auf den Fahrzeugkörper - und die Mittelachse der ersten Büchse (2; 1) nach innen und hinten - bezogen auf den Fahrzeugkörper - geneigt sind.

5. Hinterradaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Büchse mit einem Anschlag (5) auf ihrer Vorderseite ausgestattet ist.

6. Hinterradaufhängung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der ersten Büchse nach

außen - bezogen auf den Fahrzeugkörper - relativ erhöht ist.

7. Hintorrndnufhängung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der zweiten Büchse in Richtung nach innen - bezogen auf den Fahrzeugkörper - relativ erhöht ist.

B. Hinterradaufhängung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schnittlinie auf der Höhe des Zentrums (W) des Hinterrades gegenüber diesem Zentrum (W) nach außen versetzt ist, und daß die Büchsen eine Drehverlagerung der Radnabe nach hinten um das Kugelgelenk relativ zu dem Tragelement erlauben, wobei die Mittelachse der zweiten Büchse (3) nach innen und hinten - bezogen auf den Fahrzeugkörper - und die Mittelachse der ersten Büchse (2) nach außen und hinten - bezogen auf den Fahrzeugkörper - geneigt sind.

9. Hinterradaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Büchse an ihrer Rückseite
mit einem Anschlag versehen ist.

10. Hinterradaufhängung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der ersten Büchse nach außen - bezogen auf den Fahrzeugkörper - relativ erhöht ist.

11. Hinterradaufhängung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der
zweiten Büchse nach innen - bezogen auf den Fahrzeugkörper - relativ erhöht ist.