DE3428160C1 - Achsaufhaengung fuer Kraftfahrzeuge,insbesondere Personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Eine Achsaufhängung dieser Art ist bereits bekannt (US-PS 22 26 047, Figur 5).

Diese Achsaufhängung bietet den Vorteil einer positiven Schrägfederung, indem sich die Räder aufgrund eines Seitenversatzes der Radachse zu einer Verbindungsgeraden der starrachsseitigen Lenkeranlenkpunkte beim Einfedern um eine zur Radachse parallele Schwenkachse nach oben hinten bewegen können.

Die Einfederbewegung der Radachse vollzieht sich somit in Richtung eines durch Überfahren einer Unebenheit auf ein Rad erzeugten Stoßes, was bei Achsaufhängungen anzustreben ist.

Ein Nachteil dieser bekannten Achsaufhängung besteht darin, daß sich deren Momentanzentrum (Wankpol) weit oberhalb der Radachse befindet. Dies beruht darauf, daß die Abstützung der Seitenkräfte durch die oberhalb des Starrachskörpers an den Radträgern angelenkten Lenker bewerkstelligt ist.

Diese Lage des Momentanzentrums führt dazu, daß sich die Radaufstandspunkte bei Wechselfederung in starkem Maße quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlagern.

Dies hat zur Folge, daß die Räder auf eisglatter Fahrbahn leicht in seitlicher Richtung wegwandern bzw. ins Schwimmen geraten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Achsaufhängung der im Oberbegriff des Anspruches 1 erläuterten Art anzugeben, die sich durch einen erheblich verbesserten seitlichen Halt beim Radlauf auf

ίο Glatteis auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei dieser schrägfederungsfähigen Achsaufhängung befindet sich das Momentanzentrum unterhalb der Radachse, indem der zur Bestimmung desselben auf der Fahrzeuglängsmittelebene liegende Schnittpunkt der durch die Lagerpunkte der beiden Führungsarme hindurchgehenden Verbindungsgeraden sich in einer Ebene unterhalb der Radachse befindet.

Aus einer solchen Verlagerung des Momentanzentrums nach unten ergibt sich der Vorteil, daß die Bahnkurven, entlang der sich bei wechselseitigem Ein- und Ausfedern die Radaufstandspunkte bewegen, einen steileren Verlauf erhalten, mit der Folge, daß sich die Wege

25· der Radaufstandspunkte relativ zur Fahrbahn quer zur Fahrzeuglängsrichtung verringern. Dies bewirkt die angestrebte Verbesserung des Laufverhaltens, nämlich ein besseres Haften der Räder auf Eisflächen in seitlicher Richtung.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2, wodurch sich unter Seitenkrafteinwirkung elastokinematisch ein erwünschter leichter Untersteuerungseffekt erzielen läßt. Eine weitere günstige Ausgestaltung der Erfindung läßt sich nach Anspruch 3 erzielen, wodurch die kleinsten seitlichen Versatzwege der Räder auf Eisflächen erreichbar sind.

Eine weitere Verbesserung des Laufverhaltens im Sinne der Erfindung ist gemäß Anspruch 4 zu erreichen, weil dann die Schwenkachse des Achskörpers bei Ein- und Ausfederbewegungen in einer zur Fahrzeuglängsrichtung senkrechten Vertikalebene geführt ist und somit der Achskörper der Starrachse bei wechselseitigen Ein- und Ausfederbewegungen keine Lenkbewegungen ausführen wird.

Die Geradführung der Schwenkachse des Starrachskörpers kann hierbei durch unterschiedlich ausgebildete Lenkeranordnungen bewerkstelligt sein. Es können Geradführungen vorgesehen sein, die im radnahen Bereich der Starrachse mit lediglich einem Lenker an dieser angelenkt sind. Ebensogut kann die Geradführung durch Wattgestänge bewerkstelligt sein.

Die erfindungsgemäße Achsaufhängung ist für eine Starrachse geeignet, die treibende oder nichttreibende Räder aufweist. Sie kann dabei auch als Vorderachsaufhängung bzw. als Achsaufhängung mit lenkbaren Rädern ausgelegt sein.

Einzelheiten der Erfindung sind in der sich anschließenden Beschreibung eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen, als Hin-; terachsaufhängung für Personenkraftwagen ausgelegten Achsaufhängung erläutert.
Es zeigt in schematischer Darstellung F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht der Hinterachsaufhängung, schräg von oben gesehen,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Hinterachsaufhängung in der Konstruktionslage, aus der auch die Stellung ihrer zur Führung dienenden Komponenten in einer ein- und

ausgefederten Stellung ersichtlich ist,

F i g. 3 eine Rückenansicht der Starrachse der Hinterachsaufhängung zur Veranschaulichung einer ersten möglichen Anordnung der beiden, die Lage des Momentanzentrums bestimmenden Lenker einer Füh-Hängevorrichtung, wobei auf die Darstellung der weiteren Achsführungslenker verzichtet worden ist,

F i g. 4 eine Draufsicht der Starrachse mit Lenkeranordnung gemäß F i g. 3,

F i g. 5 eine Draufsicht einer Starrachse zur Veranschaulichung einer zweiten möglichen Anordnung der beiden Lenker der Führungsvorrichtung, wobei ebenfalls auf die Darstellung der weiteren Achsführungslenker verzichtet worden ist, und

F i g. 6 eine Seitenansicht der Starrachse gemäß Fig. 5.

In Fig. 1 ist mit 10 als Ganzes eine Starrachse bezeichnet, deren z. B. rohrförmiger Achskörper 12 an seinen Enden zur Lagerung von Fahrzeugrädern 14, 16 jeweils einen Achszapfen 18 trägt.

Am Achskörper 12 sind oberhalb einer durch die Radachse 41 hindurchgehenden Horizontalebene, d.h. an dessen oberem Umfangsteil im radnahen Bereich jeweils paarweise Lagerlaschen 20, 22 angeordnet, zwischen weichen jeweils ein eine Schwinge 24 eines Wattgestänges 26 bzw. 28 lagernder Lagerbolzen 30 gehalten ist. Diese Lagerbolzen 30 befinden sich demgemäß auch oberhalb einer durch die Radachse 41 hindurchgehenden Horizontalebene.

Die Lagerlaschen 20, 22 erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel, in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen, beispielsweise schräg nach vorne aufwärts, so daß der untere Teil der in gleichem radialen Abstand zur Radachse 41 gelagerten Schwingen 24 sich vor dem Achskörper 12 befindet.

Die im Bereich des oberen und unteren Endes der Schwingen 24 angelenkten Führungslenker 32 und 34 der Wattgestänge 26 und 28 erstrecken sich in der Konstruktionslage von diesen im wesentlichen waagrecht weg und liegen parallel zur Fahrzeuglängsmittelachse. Sie sind bei 36 und 38 am Fahrzeugaufbau 40 angelenkt. Sie könnten natürlich im Rahmen der konstruktiven Gegebenheiten in der Konstruktionslage auch in der Horizontalebene sowie zur Fahrzeuglängsmittelebene schräg, etwa dach- oder V-förmig und zu dieser symmeirisch angestellt sein, da auch dann eine exakte Geradführung gewährleistet ist.

Die exzentrisch zur Radachse 41 vorgesehenen Lagerbolzen 30 definieren eine in Richtung Radachse 41 parallele Schwenkachse 42, um die der Achskörper 12 zu schwingen vermag. Hierauf wird weiter unten noch eingegangen. Diese horizontale Schwenkachse 42 liegt also vor einer durch die Radmitte gelegten lotrechten Fahrzeugquerebene a-a und erstreckt sich senkrecht zur Fahrzeuglängsmittelachse (F i g. 2).

Im Hinblick darauf, daß die oberen Führungslenker 32 der Wattgestänge 26,28 den Achskörper 12 kreuzen, erscheint eine nahezu vertikale Einstellung der Schwingen 24 in der Konstruktionslage unter bestimmten Randbedingungen am vorteilhaftesten.

Bei gleichseitigen, einseitigen oder wechselseitigen Ein- und Ausfederbewegungen des Achskörpers 12 bewirken die beiden Wattgestänge 26,28 eine Abstützung der gegenüber dem Fahrzeugaufbau mittels nichtführender Federn abgestützten Starrachse 10 und eine Führung der durch die Schwingenlagerbolzen 30 definierten Schwenkachse 42 in einer Vertikalebene b-b, so daß der Achskörper 12 bei solchen Bewegungen keine Eigenlenkbewegungen auszuführen vermag.

Mit 44 ist als Ganzes eine Führungsvorrichtung bezeichnet, die mehrere Zwecke erfüllt. Mit ihrer Hilfe wird der Achskörper 12 bei einseitigem oder beidseitigem Einfedern um die horizontale Schwenkachse 42 gemäß F i g. 1 und 2 derart verschwenkt, daß eine die Radachse 41 mit der Schwenkachse 42 verbindende Verbindungsgerade 43 zu einer Verlagerung in Richtung Horizontallage tendiert. Hierdurch wird eine Einfederungsbewegung der Starrachse 10 in Richtung eines auf ein bzw. auf beide Räder 14, 16 wirksamen Stoßes, eine sogenannte positive Schrägfederung, erreicht. Die Führungsvorrichtung 44 ist, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, z. B. vor der Starrachse 10 angeordnet und übernimmt außerdem die Seitenführung der Starrachse 10.

Durch die Aufhängung und Führung des Achskörpers 12 mittels den Wattgestängen 26 und 28 sowie durch den Einsatz der Führungsvorrichtung 44 ist damit sichergestellt, daß die Starrachse 10 auch bei einer gewünschten Schrägfederung, bei der sich die Radachse 41 des Achskörpers 12 z. B. im wesentlichen entlang einer flachen Kurve c der F i g. 2 bewegen soll, keine kinematisch bedingten Eigenlenkbewegungen ausführen wird.

Dabei hat die aus F i g. 2 ersichtliche Schrägstellung der Führungsvorrichtung 44, wie oben schon angedeutet, u. a. die Wirkung, daß während Ein- und Ausfederbewegungen und der sich dabei vollziehenden Bewegung der durch die Lagerbolzen 30 definierten Schwenkachse 42 in der Vertikalebene b-b die Anlenkpunkte 48 der Führungsvorrichtung 44 am Achskörper 12 sich entlang einer zur Schwenkachse 56 konzentrischen Kreisbahn 58 bewegen, woraus ein Verschwenken des Achskörpers 12 um die zu dessen Längsachse bzw. Radachse 41 parallele Schwenkachse 42 im Gegenuhrzeigersinn resultiert bei Einfederbewegungen.

Der Achskörper 12 wird somit entgegen der in F i g. 2 durch einen Pfeil angedeuteten Vorwärtsfahrtrichtung, bzw. nach hinten oben verschwenkt, wobei durch die einander überlagerten Bewegungen der Schwenkachse 42 in der Vertikalebene b-b sowie der Anlenkpunkte 48 entlang der Kreisbahn 58 sich die Radachse 41 des Achskörpers 12 sowohl bei einseitigem als auch gleichseitigem Ein- und Ausfedern in etwa entlang der Kurve c (F i g. 2) und dabei in der Draufsicht in einer zur Fahrzeuglängsmittelebene d-d senkrechten Lage im Raum parallel zu sich selbst verlagert.

Die Lagerbolzen 30 der Schwingen 24 sind am Achskörper 12 so vorzusehen, daß durch die Führungslenker 32, 34 der Wattgestänge 26, 28 sowohl am Achskörper 12 wirksam werdende Momente beim Beschleunigen und Bremsen abgestützt werden als auch durch die Führungsvorrichtung 44 die für eine gewünschte Schrägfederung notwendige Schwenkbewegung des Achskörpers 12 um die Schwenkachse 42 erfolgen kann.

Die Lagerbolzen 30 können deshalb nicht in einer durch die Radachse 41 hindurchgehenden Horizontalebene liegen. Durch die Führungsvorrichtung 44 wird des weiteren die Lage des Momentanzentrums der Starrachse 10 bestimmt. Hierzu weist die Führungsvorrichtung 44 zwei am Achskörper 12 unterhalb der Radachse 41 im symmetrischen Abstand zur Fahrzeuglängsmittelebene d-d angelenkte Führungsarme 62, 64 auf, die in Richtung ihrer aufbauseitigen, vorzugsweise oberhalb einer durch die Radachse 41 hindurchgehenden Horizontalebene liegenden Schwenklager 66,68 divergieren.

Diese Konstruktion ermöglicht es, die Lage des Mo-

5 6

mentanzentrums unterhalb der Starrachse 10 zu bestim- se 10 an deren Achskörper 12 jeweils an der gleichen men. Dadurch wird ein guter Halt der Räder 14, 16 Stelle unterhalb der Radachse 41 angelenkt (siehe gegen seitliches Wegwandern (Schwimmen) auf Eisflä- F i g. 6).
chen erreicht. In der Draufsicht und in Seitenansicht kann hingegen

Ein optimales Geradeauslaufvermögen auf Eisflächen 5 zur nahezu unveränderlichen Beibehaltung von Vorwird dabei erzielt, wenn sich das Momentanzentrum in spur, Radsturz, seitlicher Verlagerung der Radaufder Radaufstandsebene befindet, weil in diesem Fall die Standspunkte und Höhe des Momentanzentrums die Bahnkurve der Radaufstandspunkte am steilsten ver- Anordnung der Führungsarme so getroffen werden, daß läuft. diese in Richtung ihres von der Starrachse 10 abgekehr-

Die Führungsvorrichtung 44 kann, in Fahrzeuglängs- io ten Schwenklagers 66 bzw. 68, ausgehend von ihrer Anrichtung gesehen, ebensogut hinter der Starrachse an- lenkstelle an der Starrachse 10, strahlenförmig nach augeordnet sein, wobei in diesem Falle der aufbauseitige ßen streben,

Anlenkpunkt der Führungsarme unterhalb ihres starr- In diesem Fall bleibt dann, trotz veränderter Anord-

achsseitigen Anlenkpunktes vorzusehen ist und die Füh- nung der Führungsarme, die Rückansicht der Führungsrungsarme in Richtung Starrachse divergieren. 15 vorrichtung 44 gleich. Allerdings erfahren dann der An-

Anhand der F i g. 3 bis 6 wird nachstehend aufgezeigt, fahrausgleich, Bremsausgleich und das Seitenkraftsteuwelche vorteilhaften Einbaumöglichkeiten sich bei einer ern geringfügige Veränderungen. Dies liegt darin besolchen Ausbildung der Führungsvorrichtung 44 für de- gründet, daß bei den möglichen verschiedenen Anordren Führungsarme 62 und 64 bieten. nungen der Führungsarme sich, wie F i g. 5 zeigt, deren

Die Eigenschaften der Starrachse, wie Vorspur, Rad- 20 Pol 70 entlang der Fahrzeuglängsmittelebene d-d in sturz, geringer Seitenversatz der Radaufstandspunkte, Richtung Fahrzeugheck entsprechend verlagert, wäh-Anfahrausgleich, Bremsausgleich, Seitenkraftsteuern rend dieser bei der Armanordnung gemäß den F i g. 3 sowie die Lage des Momentanzentrums bleiben dabei und 4 auf der Fahrzeuglängsmittelebene d-d konstant auch dann weitgehend erhalten, wenn die Lage der Füh- bleibt.

rungsarme 62 und 64 der Führungsvorrichtung 44 rela- 25 Durch die bei einer Ausbildung der Führungsvorrichtiv zur Starrachse 10 ζ. B. gemäß Fig.3 und 4 nach tung 44 gemäß der Fig. 1 praktikablen Armanordnuneinem weiteren Vorschlag der Erfindung so verändert gen gemäß den F i g. 3 bis 6 lassen sich somit in Verbinwird, wie dies nachstehend erläutert ist. dung mit einer Starrachse achskinematische Eigenschaf-

Die Lageveränderung der Führungsarme 62 und 64 ten erzielen, wie sie nur bei technisch hoch entwickelten hat hierbei in seitlicher Richtung zur Fahrzeuglängsmit- 30 Einzelradaufhängungen bekannt sind. F i g. 6 zeigt dabei telebene d-d symmetrisch so zu erfolgen, wie es die von zu F i g. 1 eine Alternativanordnung der Führungslenker deren Pol 70 strahlenförmig ausgehenden Gelenkver- 32,34.

bindungsgeraden 72 und 74 erkennen lassen. Das heißt, -

die Führungsarme 62 und 64 sind in einer zur Radachse Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

41 parallelen Fahrzeugquerebene e-e, bezogen auf die 35

Fahrzeuglängsmittelebene d-d, um gleiche Strecken in
einander entgegengesetzte Richtungen zu verschieben,
wobei diese Verlagerung in einer durch die Lagerpunkte der Schwenklager 66 und 68 und den Pol 70 definierten Ebene zu erfolgen hat. 40

Bei jeder möglichen Armanordnung sind somit die
aufbau- und achsseitigen Lenkerlager in gleichem Abstand / bzw. g von der Radachse 41 sowie in gleichem
Abstand h bzw. / zur Radauf Standsfläche 76 vorzusehen.
Demgemäß bleibt bei diesem Vorschlag bei jeder mögli- 45
chen Armanordnung die Seitenansicht der Führungsvorrichtung 44 unverändert. Die besonderen Vorteile
einer Achsaufhängung gemäß F i g. 3 und 4 sind darin zu
sehen, daß die Führungsarme 62 und 64 so am Unterbau
einer Karosserie unterbringbar sind, wie es die gegebe- 50
nen Platzverhältnisse erlauben. Außerdem sind bei der
Lage des Momentanzentrums in der Radaufstandsebene sehr kleine und annähernd symmetrische Wege der
Radaufstandspunkte 78,80 gegenüber der Fahrbahn in
seitlicher Richtung der Räder bei Wechselfederung und 55
somit hervorragendes Geradeauslaufvermögen auf Eisflächen erzielbar. Des weiteren wird durch den hinter
der Achse liegenden Pol 70 der Führungsarme 62,64 ein
elasto-kinematisch erwünschter leichter Untersteuereffekt bei Seitenkrafteinwirkung erreicht. 60

Die F i g. 5 und 6 veranschaulichen eine weitere mögliche Armanordnung der Führungsvorrichtung 44 gemäß Fig. 1, die gleichfalls insbesondere bei beengten
Platzverhältnissen vorteilhaft Anwendung finden kann
und die des weiteren die gleichen, vorstehend erläuter- 65
ten Vorteile bietet.

Bei diesem Vorschlag sind die Führungsarme 62 und
64 bei jeder möglichen Anordnung relativ zur Starrach-

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer Starrachse, die über nichtführende Federn abgestützt und über seitliche, etwa in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Führungslenker nach Art eines Wattgestänges geführt ist, die in bezug auf den Achskörper verschwenkbar sind und für die Radachse eine Schwenkachse bestimmen, um die die Radachse bei Einfederbewegungen im Sinne einer positiven Schrägfederung verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (42) gegenüber der Radachse (41) höhenversetzt ist und daß die Verschwenkung der Radachse (41) um die Schwenkachse (42) im Sinne der positiven Schrägfederung über zwei voneinander getrennte und am Aufbau angelenkte Führungsarme (62,64) gesteuert ist, die zur Fahrzeuglängsmittelebene (d-d) symmetrisch und in Richtung auf die Starrachse (10) zueinander derart schräg angeordnet sind, daß sich ihre Gelenkverbindungsgeraden (72, 74) in der Fahrzeuglängsmittelebene (d-d) in einer unterhalb der Radachse (41) liegenden Horizontalen schneiden.

2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (62, 64), in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, vor der Starrachse (10) liegen, aufbauseitig oberhalb ihres starrachsseitigen Anlenkpunkts angelenkt sind und in Richtung auf die Starrachse (10) konvergieren.

3. Achsaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gelenkverbindungsgeraden (72, 74) der Führungsarme (62,64) in der Konstruktionslage auf der Radaufstandsfläche (76) schneiden.

4. Achsaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (42) über die Führungslenker (32,34) in einer vertikalen Ebene (b-b) geführt ist (Geradführung).