DE3448231C2 - Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

An Hinterradaufhängungen für Automobile wurden bisher ver­ schiedene Anforderungen gestellt, die beispielsweise einen ausgezeichneten Fahrkomfort, eine stabile Lenkbarkeit, ein vermindertes Gewicht, reduzierte Kosten und einen raumsparenden Aufbau betreffen. Es wurde eine Vielzahl von Hinterradaufhängungen vorgeschlagen und in Gebrauch genommen, von denen jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat. Es wurden daher keine Fahrzeug-Hinterradaufhängungen standardisiert.

Herkömmliche, Streben aufweisende Aufhängungen sind vor­ teilhaft, weil sie die auf sie ausgeübte Last verteilen können, weil sie ein relativ geringes Gewicht aufweisen und relativ billig sind. Derartige Aufhängungen ermögli­ chen jedoch, daß Reibungskräfte auf die Achse eines Dämpfungsgliedes einwirken und den Fahrkomfort beein­ trächtigen. Der Semischlepparm bzw. Semilängsträger stellte sich als unbe­ friedigend heraus, weil er einen relativ großen Radsturz und Spuränderungen ermöglicht, weil er einen großen Ein­ bauraum erfordert und weil er verhältnismäßig dick ausgebildet sein muß, damit er die gewünschte Starrheit in Bezug auf eine laterale Kraft aufweist. Die Doppel-Quer­ lenkeraufhängung ist kompliziert aufgebaut, teuer, schwer und erfordert großen Einbauraum, obwohl diese Auf­ hängung Gelenke aufweist, die mit einem größeren Frei­ heitsgrad angeordnet werden können, und obwohl diese Auf­ hängung relativ gute Charakteristiken besitzt.

Eine gattungsgemäße Einzelradaufhängung ist bspw. aus der nachveröffentlichten EP 0 136 563 A2 bekannt. Bei dieser Einzelradaufhängung sind der obere Querlenker, der untere Querlenker und der Kompensationslenker in der Konstruk­ tionslage der Einzelradaufhängung zueinander windschief angeordnet. Als Folge hiervon weist das mittels der Einzel­ radaufhängung aufgehängte Rad je nach Auslegung entweder beim Einfedern oder beim Ausfedern ausgehend von der Kon­ struktionslage der Einzelradaufhängung eine Nachspur auf.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einzelrad­ aufhängung der eingangs genannten Art bereitzustellen, wel­ che sowohl beim Einfedern des Rades als auch beim Ausfedern des Rades ausgehend von der Konstruktionslage der Einzel­ radaufhängung nachspurfrei ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Einzelradaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung be­ steht darin, daß sie ein relativ geringes Gewicht aufweist und bil­ lig ist. Außerdem sind die Räder bei dieser Aufhängung nachspurfrei.

Aus der DE-OS 20 38 880 ist eine Einzelradaufhängung be­ kannt, welche einen Kompensationsquerlenker, einen unteren Querlenker, einen im wesentlichen V-förmigen oberen Quer­ lenker aufweist, wobei die freien Enden der beiden Schenkel der V-Form am Kraftfahrzeugrahmen und das gemeinsame Ende der V-Form am Radträger angeordnet ist. In der Konstruk­ tionslage der Radaufhängung schließen sowohl der obere Querlenker als auch der untere Querlenker und der Kompen­ sationsquerlenker mit der Horizontalen einen Winkel ein.

Die oben genannte Aufgabe, Vorteile und Merkmale der vor­ liegenden Erfindung gehen noch deutlicher aus der folgen­ den Beschreibung und den Figuren hervor, in denen bevor­ zugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei­ spielhaft dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Auf­ hängung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Aufhän­ gung der Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht von hinten auf die Aufhängung der Fig. 1;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm der in der Fig. 1 dargestellten. Aufhängung, das die Beziehung zwischen einem Längslenker, einem Rad und Gelenken zeigt;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm der Aufhängung der Fig. 1, das die Art zeigt, in der die Auf­ hängung arbeitet;

Fig. 6 eine perspektivische Darstel­ lung einer Aufhängung für Kraft­ fahrzeuge gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Aufsicht auf die in der Fig. 6 dargestellte Aufhängung;

Fig. 8 eine Aufsicht auf die Aufhän­ gung der Fig. 6, wobei das dar­ gestellte Rad sich aufwärts und abwärts bewegt; und

Fig. 9 eine Aufsicht auf eine abgeän­ derte Ausführung der in der Fig. 6 dargestellten Aufhängung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Hinterradaufhängung für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Aufhängung umfaßt einen Radträger 1 (im folgenden auch "Gelenkstück" genannt), an dem ein Hinterrad 2 drehbar gehalten wird. Das Gelenkstück 1 weist einen Radträgerarm bzw. Gelenkarm 1a auf. Mit dem oberen und unteren Ende des Gelenkarmes 1a sind schwenkbar Enden eines oberen Querlenkers 3 (im folgenden auch "oberer Arm" genannt) und eines unteren Querlenkers 4 (im folgenden auch "unterer Arm" genannt) verbunden, die sich im wesentlichen quer zu einem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen des Kraftfahr­ zeuges erstrecken. Die anderen Enden des oberen und unte­ ren Armes 3, 4 sind schwenkbar mit dem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen verbunden. Der obere und untere Arm 3, 4 sind mit dem Gelenkarm 1a und dem Fahrzeugrahmen über Drehpunkte A, B, C, D verbunden. Der untere Arm 4 ist länger als der obere Arm 3.

Ein Längslenker 19 (im folgenden auch "Armteil 19" genannt) verläuft von dem Gelenkstück 1 aus nach vorne. Das Armteil 19 und das Gelenkstück 1 dienen zusam­ men als ein freihängender Arm bzw. als Schlepparm 5. Ein vorderes Ende des Armes 5 ist schwenkbar mit dem Fahr­ zeugrahmen über einen Drehpunkt G verbunden.

Ein Dämpfungsglied 6 mit einer Feder ist zwischen dem Gelenkarm 1a und dem Fahrzeugrahmen angeordnet, um eine auf das Rad 2 ausgeübte Last zu trafen. Das Dämpfungs­ glied 6 und die Feder können getrennt vorgesehen sein. Sie können auch auf Wunsch von verschiedener Art und an ver­ schiedenen Positionen angeordnet sein.

Die Hinterradaufhängung weist außerdem einen Kompensationsquerlenker 7 (im folgenden auch "Kompensations­ glied" genannt) mit einer relativ kleinen Länge auf, das vor dem oberen und unteren Arm 3, 4 angeordnet ist und dessen eines Ende schwenkbar mit dem Arm 5 über einen Drehpunkt E ver­ bunden ist und dessen entgegengesetztes Ende über einen Dreh­ punkt F schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist.

Die Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung die Bezie­ hung zwischen dem Arm 5, dem Rad 2 und den Gelenk- bzw. Verbindungsteilen 3, 4, 7. Die Fig. 4a ist eine Aufsicht. Die Fig. 4b ist ein Seitenriß. Die Fig. 4c ist ein hin­ terer Seitenriß. Eine vertikale Ebene k verläuft durch den Drehpunkt G, an dem der Arm 5 schwenkbar mit dem Fahr­ zeugrahmen verbunden ist, und verläuft in Bezug auf den Fahrzeugrahmen senkrecht. Die vorstehend definierten Drehpunkte A, C, E sind auf der Ebene k liegend dargestellt, weil sie in der Nähe der Ebene k gelagert sind, obwohl sie nicht genau auf der Ebene k liegen. Eine vertikale Ebene l ver­ läuft durch den Punkt A und erstreckt sich quer zum Fahr­ zeugrahmen. Die Punkte B, C und D sind auf der Ebene l liegend dargestellt, weil sie in der Nähe der Ebene l an­ geordnet sind, obwohl sie nicht genau auf der Ebene l lie­ gen.

Wie dies in der Fig. 4b dargestellt ist, schneidet eine gerade Linie p, die durch die Punkte E, G verläuft, die Ebene l am Punkt e′. Wenn die Feder der Aufhängung die Last auf das Fahrzeug ausgleicht, liegen der obere und der untere Arm 3, 4 im wesentlichen horizontal, wie dies in der Fig. 4c dargestellt ist. Der Punkt e′ würde bei einer winkelförmigen Verschiebung des Aufhängegestänges, wenn nicht das Kompensationsglied 7 wäre, einem Weg folgen, und ein Bereich dieses Weges würde relativ nahe an der Konstruktionslage (im folgenden "ausgeglichener Zustand" genannt) durch einen Bogen auf der Ebene l angenähert werden. Der Mittelpunkt dieses Bogens wird als ein hypothetischer Mittelpunkt j bezeichnet.

Die hypothetischen Mittelpunkte von Punkten auf der geraden Linie p sind auf einer geraden Linie i angeordnet, die durch den Punkt j und den Punkt G verläuft, weil die Bewegungswege der Punkte auf der geraden Linie p bezüglich der Form einander ähnlich sind. Ein Punkt F′, der dort liegt, wo sich eine gerade Linie m, die von Punkt E aus parallel zur Ebene l gezogen wird, und die gerade Linie i schneiden, entspricht einem hypothetischen Mittelpunkt des Punktes E (Fig. 4a).

Das Kompensationsglied 7 weist eine Länge a auf, die kleiner ist als die Entfernung b zwischen den Punkten E, F′. Wenn das Kompensationsglied 7 am Punkt E angeord­ net ist, können Änderungen der Spur infolge der la­ teralen Bewegung des Gelenkstückes durch das Kompensati­ onsglied 7 kompensiert werden, so daß das Hinterrad 2 einer Vorspur unterliegt, wenn es sich auf- und abwärts bewegt. Aus diesem Grunde kann die Fähigkeit des Fahrzeuges entlang einer geraden Linie zu laufen, verbessert werden.

Da der oben genannte Vorteil leicht durch Hinzufügen des Kompensationsgliedes 7, bei dem es sich um ein viertes Glied handelt, erreicht werden kann, weist die Hinterrad­ aufhängung ein relativ kleines Gewicht auf. Außerdem ist sie relativ billig herzustellen. Mit H ist in der Fig. 4 die Mitte des Rades 2 bezeichnet.

Es ist möglich, die Verteilung der Spuränderung bei einer Auf- und Abwärtsbewegung des Rades 2 dadurch zu än­ dern, daß die Höhe des Drehpunktes F verändert wird, an dem das Kompensationsglied 7 drehbar mit dem Fahrzeug­ rahmen verbunden ist.

Die zuvor beschriebene Anordnung wird nun im Zusammenhang mit der Fig. 5 erläutert. Die seitliche Verschiebung des Punktes E auf dem Arm 5 zu der Zeit, zu der sich das Rad 2 aufwärts und abwärts bewegt, wird durch das Kompensa­ tionsglied 7 begrenzt. Aus diesem Grunde wird der Arm 5 seitlich zur Position 5′ verschoben, ohne eine Nachspur zu bewirken. Es wird festgestellt, daß der Drehpunkt G, an dem der Arm 5 an den Fahrzeugrahmen gekoppelt ist, seitlich zur Position G′ verschoben werden muß. Daraus folgt, daß die Struktur, durch die der Arm 5 schwenkbar an dem Fahrzeugrahmen am Punkt G gekoppelt ist, es ermöglicht muß, daß der Arm 5 in Bezug auf den Fahrzeugrahmen seitlich verschoben werden kann. Gemäß der Ausführungsform der Erfindung wird diese Forderung durch eine nicht darge­ stellte Gummilagerschale erfüllt, durch die der Arm 5 drehbar an den Fahrzeugrahmen gekoppelt ist. Die oben ge­ nannte Anforderung kann jedoch auch durch verschiedene bekannte Strukturen erfüllt werden, durch die der Arm 5 und der Fahrzeugrahmen schwenkbar miteinander so verbun­ den werden, daß sie sich relativ zueinander in seitlicher Richtung bewegen können.

Im folgenden wird nun im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 9 eine Hinterradaufhängung gemäß einer zweiten Aus­ führungsform erläutert. Die Hinterradaufhängung gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Hinter­ radaufhängung gemäß der ersten Ausführungsform hauptsäch­ lich durch die Anordnung des Schlepparmes und geringfügig durch den Aufbau, durch den der Schlepparm mit dem Fahr­ zeugrahmen verbunden wird. Die meisten anderen Teile sind identisch aufgebaut wie die entsprechenden Teile der ersten Ausführungsform. Sie sind daher mit denselben Bezugszei­ chen bezeichnet.

Ein vorderes Ende eines Armteiles 19 ist durch eine Gummi­ lagerschale 8 schwenkbar mit einem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen für eine vertikale winkelförmige Bewegung verbunden. Das hintere Ende des Armteiles 19 ist durch Bolzen 9 mit dem Gelenkstück 1 verbunden. Das Armteil 19 und das Gelenkstück 1 bilden zusammen einen Schlepparm 5. Eine Achse 10 steht vom Gelenkstück 1 nach außen vor und ein Rad 2 wird drehbar auf der Achse 10 gehalten.

Das Armteil 19 umfaßt bzw. bildet eine Blattfeder, die so ausgerichtet ist, daß sie gegenüber quer zum Fahrzeugrah­ men angelegten Biegekräften eine ausreichend große Nach­ giebigkeit aufweist und gegenüber vertikalen Biegekräften ausreichend starr ist.

Das Gelenkstück 1 weist einen Gelenkarm 1a auf, dessen oberes und unteres Ende jeweils mit einem Ende eines obe­ ren Armes 3 bzw. eines unteren Armes 4 verbunden ist. Die gegenüberliegenden Enden des oberen Armes 3 und des un­ teren Armes 4 erstrecken sich im wesentlichen quer zum Fahrzeugrahmen und sind mit diesem verbunden. Ein Kom­ pensationsglied 7 ist vor dem unteren Arm 4 angeordnet. Sein eines Ende ist mit dem Gelenkstück 1 verbunden. Sein gegenüberliegendes Ende ist mit dem Fahrzeugrahmen ver­ bunden. Ein Dämpfungsglied 6, das eine Feder aufweist, ist zwischen dem Gelenkstück 1 und dem Fahrzeugrahmen angeordnet.

Wenn sich das Rad 2 nach oben und nach unten bewegt, wie dies im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform be­ schrieben wurde, wird eine Nachspur des Rades 2 durch eine seitliche Verschiebung des Armes 5 verhindert, da dieser durch das Kompensationsglied 7 zurückgehalten wird. Da der Arm 5 jedoch elastisch verformt wird, so daß er quer zum Fahrzeugrahmen verbogen wird, wie dies in der Fig. 9 dargestellt ist, wird das vordere Ende des Armes 5, das mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, nicht quer verschoben oder quer über eine Strecke bzw. ein Intervall verschoben, das sehr viel kleiner ist als dasjenige, das bei der ersten Ausführungsform gefordert wird. Es ergibt sich, daß das Ausmaß, mit dem die Gummilagerschale 8 de­ formiert wird, in einem Maße vermindert wird, daß eine kleinere Gummilagerschale als Gummilagerschale 8 verwen­ det werden kann.

Der Schlepparm 5 muß nicht entlang seiner ganzen Länge elastisch verformt werden. Vielmehr muß nur ein Bereich dieses Armes nachgiebig sein. Die Fig. 9 zeigt eine Abänderung der zweiten Ausführungsform, bei der nur der vor­ dere Bereich 15a eines Schlepparmes 15 in Querrichtung zum Fahrzeugrahmen nachgiebig ist. Die geänderte Hinterrad­ aufhängung arbeitet in derselben Weise wie die Hinterrad­ aufhängung gemäß der zweiten Ausführungsform.

Claims (4)

1. Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug
mit einem sich in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckenden Längslenker (19), der mit seinem vorderen Anlenkpunkt (G) am Kraftfahrzeugrahmen angelenkt ist und mit seinem hinteren Ende an einem Radträger (1) starr befestigt ist,
mit einem oberen Querlenker (3), der mit seinem inneren Anlenkpunkt (B) an dem Kraftfahrzeugrahmen und mit seinem äußeren Anlenkpunkt (A) am Radträger (1) angelenkt ist,
mit einem unteren Querlenker (4), der mit seinem inneren Anlenkpunkt (D) am Kraftfahrzeugrahmen und mit seinem äußeren Anlenkpunkt (C) am Radträger (1) angelenkt ist,
mit einem Kompensationsquerlenker (7), der mit seinem inneren Anlenkpunkt (F) an dem Kraftfahrzeugrahmen und mit seinem äußeren Anlenkpunkt (E) am Längslenker (19) oder am Radträger (1) angelenkt ist, und
mit einer zwischen dem Radträger (1) und dem Kraftfahrzeugrahmen angeordneten Federeinrichtung (6),
wobei der Abstand (a) zwischen den Anlenkpunkten (E, F) des Kompensationsquerlenkers (7) kleiner ist als der Abstand (b) zwischen dem äußeren Anlenkpunkt (E) des Kompensationsquerlenkers (7) und dem hypothetischen Schwenkzentrum (F′) dieses äußeren Anlenkpunkts (E) bei vertikalen Bewegungen des Rades (2) bei fahrzeugseitig nicht angelenktem Kompensationsquerlenker (7),
dadurch gekennzeichnet, daß der obere Querlenker (3), der untere Querlenker (4) und der Kompensationsquerlenker (7) in der Konstruktionslage der Radaufhängung alle im wesentlichen horizontal verlaufen.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsquerlenker (7) am Radträger (1) angelenkt ist.

3. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsquerlenker (7) am Längslenker (19) angelenkt ist.

4. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (19) gegenüber quer zum Kraftfahrzeugrahmen wirkenden Biegekräften nachgiebig und gegenüber vertikal zum Kraftfahrzeugrahmen wirkenden Biegekräften steif ist.