DE3706982C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hinterradaufhängung für Kraftfahrzeuge
mit einer Gestaltung, die aus dem Oberbegriff
der Patentansprüche 1 oder 3 bzw. der Patentansprüche 2
oder 4 hervorgeht.
Im allgemeinen ist es zur Verbesserung des Fahrverhaltens
eines Kraftfahrzeuges erwünscht, daß zusätzlich zum Einschlagen
der Vorderräder auf eine Betätigung des Lenkrades
hin auch die Spur der Hinterräder gesteuert wird. Wird
beispielsweise das Lenkrad um einen kleinen Winkel bei
Geradeausfahrt des Fahrzeuges verdreht, dann ist es erwünscht,
daß das - in bezug auf die Einschlagrichtung -
äußere Hinterrad eine Vorspur-Stellung erhält, um eine
Untersteuertendenz zu erzeugen und dadurch die Fahrstabilität
zu erhöhen. Andererseits ist es bei scharfer Kurvenfahrt
erwünscht, daß das äußere Hinterrad eine Nachspur
einnimmt, um die starke Untersteuertendenz insbesondere
im Fall eines Kraftfahrzeuges mit Frontantrieb und vorne
liegendem Motor abzuschwächen, da hierbei die Untersteuertendenz
ohnehin stärker ausgeprägt ist. Aus einem weiteren
Gesichtspunkt ist es erwünscht, daß bei einer Drehung
des Lenkrades während langsamer Fahrt des Kraftfahrzeuges
das äußere Hinterrad eine Nachspurstellung einnimmt,
um hierdurch das Geradeaus-Lenkverhalten des Fahrzeuges
zu verbessern. Andererseits sollte das äußere Hinterrad
auf eine Vorspur eingestellt werden, um die Fahrstabilität
zu gewährleisten, wenn das Fahrzeug in eine scharfe
Kurve gelenkt wird oder ein Fahrbahnwechsel mit hoher
Geschwindigkeit erfolgt.
Eine Hinterradaufhängung mit dem vorstehend beschriebenen
Spurverhalten ist bisher nicht bekannt. So ist zwar
eine Hinterradaufhängung jeweils gemäß dem Oberbegriff
der Patentansprüche 1 bis 4 beschrieben, bei der das Eigenlenkverhalten
der Hinterachse durch den hinter der Achse
angeordneten Panhardstab im Sinne eines Untersteuerns beeinflußt
wird, jedoch durch eine Schräglage der Längslenker
in dem Sinne, daß diese an ihren vorderen Enden
einen geringeren Abstand als an ihren hinteren Enden aufweisen,
diese Untersteuerneigung ausgeglichen wird, so daß
die Hinterachse seitenkraftneutral ist ("Fahrzeugtechnik I"
J. Reimpell 5. Auflage 1982 S. 324-326). Im Zusammenhang
mit einer anderen bekannten Hinterradaufhängung der gleichen
Ausgestaltung (JP-OS 60-71 310) ist erläutert, daß das
Hinterrad bei Einwirkung einer Seitenkraft auf Vorspur
oder Nachspur eingestellt werden kann, je nachdem ob der
Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der Vorderseite oder auf
der Hinterseite bezüglich der Wirkungslinie der Seitenkraft
angeordnet ist. Eine Erhöhung der Seitenkraft verstärkt
somit aufgrund der zunehmenden Zentripetal-Beschleunigung
lediglich das Ausmaß der einmal eingestellten Vorspur oder
Nachspur.
Bei einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges mit Starrachse
ist es auch schon bekannt, ein Elastikelement, mit
dem ein Lenker zur Führung der Starrachse in Fahrzeugquerrichtung
abgestützt ist, mit einer beidseitigen Abflachung
zu versehen, um hierdurch eine in den Fahrzeugrahmen induzierte
Querbewegungskomponente in möglichst engen Grenzen
zu halten (DE-AS 11 09 044). Dadurch wird das Elastikelement
in der Hauptsache im Bereich des Scheitelpunktes der
kreisförmigen Schwenkbewegung an die abstützende äußere
Hülse heranbewegt, so daß eine Querkraftwirkung auf den
Fahrzeugrahmen im wesentlichen nur in diesem Bereich vorliegt.
Das hat zur Folge, daß der Einfluß des Lenkers bei
kleinen Seitenkräften weitgehend unterbunden ist.
Für Radaufhängungen an Kraftfahrzeugen sind auch schon
Elastikelemente bekannt, deren Federkennlinie je nach
Richtung der darauf einwirkenden Kraft unterschiedlich ist
(DE-AS 10 38 416).
Aufgabe der Erfindung ist es folglich, eine Hinterradaufhängung
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei
der das äußere Hinterrad bei einem Anwachsen einer durch
eine Zentripetal-Beschleunigung erzeugten Seitenkraft von
einem geringen auf einen relativ hohen Wert seine Spurtendenz
grundsätzlich ändert, d. h. von einer eingestellten
Vorspur zu einer Nachspur wechselt oder umgekehrt.
Vier unterschiedliche Lösungen dieser ergeben sich
aus den Patentansprüchen 1 bis 4.
Die Erfindung beruht darauf, daß die Lage des Momentanzentrums
der Verschwenkung des Hinterrades, die durch die
Seitenkraft erzeugt wird, durch Wahl der Stellung der beiden
Längslenker frei gesteuert werden kann und daß erfindungsgemäß
ein nichtlineares Spurverhalten erzielbar ist,
indem in Abhängigkeit von der Stellung der Längslenker
sowie in Abhängigkeit von der Lage des Panhardstabes und
von den elastischen Eigenschaften der Elastikelemente, mittels
denen der Panhardstab am Fahrzeugkörper und an der
starren Querachse befestigt ist, Spuränderungen des Hinterrades
geeignet kombiniert werden. Man erhält somit ein
nichtlineares Spurverhalten des Hinterrades durch geeignete
Auswahl der Lage der Verbindungsstellen zwischen den Längslenkern
und dem Fahrzeugkörper bzw. der Starrachse, der Lage
des Panhardstabes und der elastischen Eigenschaften der
Elastikelemente.
So besteht eine Lösung der vorstehend an erster Stelle
genannten Aufgabe bei einer Hinterradaufhängung entsprechend
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (bei
der ggf. an beiden Enden des Panhardstabes
ein Elastikelement vorgesehen ist) darin,
daß der linke und der rechte Längslenker
an ihren vorderen Enden weiter auseinander liegen als an
ihren hinteren Enden und daß der Panhardstab auf der Vorder
seite der die Radzentren der Hinterräder verbindenden Linie
liegt. Außerdem weisen die Elastikelemente, über welche der
Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper bzw. dem Querträger
verbunden ist, derartige Federeigenschaften auf, daß sie
anfänglich in einem kleinen Verschiebe- oder Verformungs
bereich weich sind, jedoch anschließend in einem großen
Verschiebe- oder Verformungsbereich hart sind.
Bei einer solchen Anordnung liegt der Momentanpol für die
Versetzung des Hinterrades, die durch eine darauf wirkende
Seitenkraft erzeugt wird, auf der Rückseite der die Rad
zentren der Hinterräder verbindenden Linie. (Die Hinter
räder bilden dabei stets zusammen mit der Starrachse und
den Radzapfen einen starren einheitlichen Körper). Das
bedeutet, daß bei einer Abstützung des Hinterrades aus
schließlich durch den Längslenker das Hinterrad in Richtung
auf eine Vorspur verstellt wird. Dabei versteht sich, daß
aufgrund des Konzepts des Momentanpols eine solche Ver
stellung lediglich in einem kleinen Verstellbereich erfolgt.
Da andererseits der Panhardstab an dem Fahrzeugkörper auf
der Vorderseite der die Hinterradzentren verbindenden Linie
angeordnet ist, wird das Hinterrad in Richtung auf eine
Nachspur verstellt, sobald die durch den Panhardstab be
herrschte Seitenkraft darauf wirkt. Da aber die Elastik
elemente, die den Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper bzw.
der Starrachse verbinden, in einem kleinen Verformungs
bereich weich und in einem (anschließenden) großen Ver
formungsbereich hart sind, ergibt sich, daß der Einfluß
des Panhardstabes auf die Spur der Hinterräder klein ist,
solange die auf die Hinterräder wirkende Seitenkraft
relativ gering bleibt, jedoch groß wird, sobald die Seiten
kraft relativ groß ist. Im Ergebnis bedeutet das, daß das
Hinterrad unter dem Einfluß des Längslenkers in eine
Vorspur verstellt wird, wenn die Seitenkraft relativ
gering ist, jedoch eine Nachspur-Stellung erhält, wenn
die Seitenkraft ansteigt und der Einfluß des Panhardstabes
den Einfluß des Längslenkers überwiegt.
Die an erster Stelle genannte Aufgabe läßt sich auch
durch eine Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruches 2
lösen, die eine An
ordnung der beiden Längslenker vorsieht, gemäß der der
Abstand zwischen den hinteren Enden der Längslenker größer
als derjenige zwischen den vorderen Enden ist und wobei
der Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der Rückseite der
Verbindungslinie zwischen den Hinterradzentren liegt.
Hierbei haben die Elastikelemente, mittels denen
der Panhardstab am Fahrzeugkörper bzw. an der Starrachse be
festigt ist, derartige Federeigenschaften, daß sie in
einem (anfänglichen) kleinen Verschiebe- oder Verformungs
bereich hart, hingegen in einem großen Verschiebe- oder
Verformungsbereich weich sind.
Bei einer solchen Anordnung (bei der wiederum die Hinter
räder, die Starrachse und die Radzapfen einen starren
Körper bilden) liegt der Momentanpol für die Verstellung
des Hinterrades, die durch die darauf wirkende Seiten
kraft bewirkt wird, auf der Vorderseite der Verbindungs
linie der Hinterradzentren. Das bedeutet, daß bei einer
Abstützung des Hinterrades allein durch den Längslenker
das Hinterrad in Richtung auf eine Nachspur verstellt
wird. Auch hierbei versteht sich, daß aufgrund der An
nahme des Momentanpols diese Verstellung lediglich in
einem kleinen Verstellbereich erfolgt. Da nunmehr der
Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper auf der Rückseite
der Verbindungslinie der Hinterradzentren liegt, wird
das Hinterrad in Richtung auf eine Vorspur verstellt,
sobald die durch den Panhardstab beherrschte Seitenkraft
darauf einwirkt. Da aber die Elastikelemente, die den
Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper bzw. der Starrachse
verbinden, in einem kleinen Verformungsbereich zunächst
hart sind und erst in einem (anschließenden) größeren Ver
formungsbereich weich werden, ist der Einfluß des Panhardstabes
auf die Spur der Hinterräder bei noch relativ
kleiner Seitenkraft an den Hinterrädern ausgeprägt, jedoch
geringfügig, sobald die Seitenkraft relativ groß wird.
Dementsprechend wird das Hinterrad unter dem Einfluß des
Panhardstabes bei relativ geringer Seitenkraft auf eine
Vorspur verstellt, erhält jedoch eine Nachspur, sobald
die Seitenkraft ansteigt und der Einfluß des Längslenkers
den Einfluß des Panhardstabes überwiegt.
Die vorstehend an zweiter Stelle genannte Aufgabe läßt
sich - ausgehend von einer Hinterradaufhängung nach dem
Oberbegriff des Anspruches 3 - durch eine Anordnung
lösen, bei der die beiden Längslenker wiederum so ange
ordnet sind, daß der Abstand zwischen ihren vorderen
Enden größer als derjenige zwischen ihren hinteren Enden
ist, und wobei der Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der
Vorderseite der Verbindungslinie der Hinterradzentren
angeordnet ist. Außerdem ist bei dieser Lösung die Feder
eigenschaft der Elastikelemente, mittels denen der Panhardstab
am Fahrzeugkörper bzw. an der Starrachse befestigt ist,
so gewählt, daß diese in einem kleinen Verschiebe- oder
Verformungsbereich hart, hingegen in einem großen Ver
schiebe- oder Verformungsbereich weich sind.
Bei dieser Anordnung, bei der wiederum die Hinterräder,
die Starrachse und die Radzapfen einen starren Körper
darstellen, liegt der Momentanpol für die Versetzung des
Hinterrades, die durch die darauf wirkende Seitenkraft
erzeugt wird, auf der Rückseite der Verbindungslinie
zwischen den Hinterradzentren. Das bedeutet, daß bei einer
Abstützung des Hinterrades allein durch den Längslenker
das Hinterrad zu einer Vorspur verstellt wird. Auch hier
spielt sich aufgrund des Konzepts des Momentanpols diese
Verstellung lediglich in einem kleinen Verstellbereich
ab. Da andererseits der Panhardstab an dem Fahrzeugkörper
auf der Vorderseite der Verbindungslinie zwischen den
Radzentren angeordnet ist, wird das Hinterrad in Richtung
auf eine Nachspur verstellt, sobald die durch den Panhardstab
beherrschte Seitenkraft darauf wirkt. Da aber die
Elastikelemente, über die der Panhardstab an den Fahrzeug
körper bzw. an der Starrachse angeschlossen ist, in einem
kleinen Verformungsbereich hart, in einem großen Ver
formungsbereich hingegen weich ist, ist der Einfluß des
Panhardstabes auf die Spur des Hinterrades groß, solange
die auf das Hinterrad wirkende Seitenkraft relativ klein
ist. Der Einfluß ist jedoch klein, wenn diese Seiten
kraft relativ groß ist. Demzufolge erfährt das Hinterrad
eine Nachspur-Stellung unter dem Einfluß des Panhard
stabes, solange die Seitenkraft gering ist, und stellt
sich auf eine Vorspur ein, wenn die Seitenkraft zunimmt
und der Einfluß des Längslenkers den Einfluß des Panhardstabes
überwiegt.
Eine Lösung der vorstehend an zweiter Stelle genannten
Aufgabe wird auch bei einer Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 4 erreicht, bei der
die beiden Längslenker zwischen
ihren hinteren Enden einen größeren Abstand aufweisen
als zwischen ihren vorderen Enden und der Panhardstab
mit dem Fahrzeugkörper auf der Rückseite der Verbindungs
linie zwischen den Hinterradzentren angeordnet ist. Hierbei
ist die Federeigenschaft der Elastikelemente zur
Verbindung des Panhardstabes mit dem Fahrzeugkörper
bzw. mit der Starrachse so gewählt, daß diese in einem
kleinen Verschiebe- oder Verformungsbereich zunächst weich
und anschließend in einem großen Verschiebe- oder Verformungs
bereich hart sind.
Bei dieser Anordnung, bei der wiederum die Hinterräder, die
Starrachse und die Radzapfen als starrer Körper anzusehen
sind, liegt aufgrund des größeren Abstandes zwischen den
Hinterenden der Längslenker der Momentanpol für die Ver
stellung des Hinterrades, die durch die darauf wirkende
Seitenkraft erzeugt wird, auf der Vorderseite der Verbindung
linie zwischen den Hinterradzentren. Wenn daher das Hinter
rad lediglich durch den Längslenker abgestützt ist, wird
es in Richtung auf eine Nachspur verstellt. Auch hier
vollzieht sich die Verstellung aufgrund des
Momentanpols nur in einem kleinen Verstellbereich. Da nun
der Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der Rückseite der
Verbindungslinie zwischen den Radzentren liegt, wird
das Hinterrad in eine Vorspur eingestellt, sobald die
von dem Panhardstab beherrschte Seitenkraft darauf ein
wirkt. Weil aber die Elastikelemente zur Verbindung des
Panhardstabes mit dem Fahrzeugkörper bzw. mit der Starrachse
in dem kleinen Verformungsbereich weich und erst
in dem großen Verformungsbereich hart sind, ist der Ein
fluß des Panhardstabes auf die Spur des Hinterrades
gering, solange auch die auf das Hinterrad wirkende Seiten
kraft relativ klein bleibt, hingegen groß, sobald diese
Seitenkraft relativ groß ist. Demzufolge nimmt das Hinter
rad eine Nachspur-Stellung unter dem Einfluß des Längs
lenkers ein, solange die Seitenkraft relativ gering
bleibt, verstellt sich jedoch zu einer Vorspur, sobald
die Seitenkraft ansteigt und der Einfluß des Panhardstabes
den Einfluß des Längslenkers überwiegt.
Der Panhardstab kann an der Starrachse bzw. an dem
Fahrzeugkörper an beiden gegenüberliegenden Enden mittels
Elastikelementen angeschlossen sein, jedoch auch nur an
einem Ende ein solches Elastikelement aufweisen, während
das andere Ende ohne eine elastische Zwischenschaltung
befestigt ist.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß wegen der gering
fügigen Versetzung der die Radzentren verbindenden Linie
um den Betrag des Reifennachlaufes gegenüber der Wirkungs
linie der auf das Hinterrad wirkenden Seitenkraft der
Begriff "Verbindungslinie zwischen den Radzentren", der
in der vorliegenden Beschreibung angewendet wird, stets
als Wirkungslinie der Seitenkraft, die auf das Hinterrad
wirkt, in strengem Sinne dieses Begriffes auszulegen ist.
Schließlich versteht sich, daß mit dem Abstand zwischen den
vorderen bzw. hinteren Enden der Längslenker der Quer
abstand bzw. - bei räumlich größerer Ausdehnung der
Längslenker - der in Querrichtung gemessene Raum zwischen
den Längslenkerenden im Bereich von deren Verbindungs
punkten angesprochen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung
anhand der beiliegenden Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Teil-Draufsicht auf eine erste Ausführungs
form einer erfindungsgemäßen Hinterradauf
hängung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht in vergrößertem
Maßstab eines Teils der Hinterradaufhängung der
ersten Ausführungsform;
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Federkennlinie
des bei der ersten Ausführungsform verwendeten
Elastikelements;
Fig. 4, 5 schematische Draufsichten, die die Wirkungs
weise der ersten Ausführungsform veranschaulichen;
Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung
der Spurverläufe, die bei der ersten Ausführungs
form erzielbar sind;
Fig. 7-11 zu den Darstellungen gemäß den Fig. 1 bis 5 analoge
Darstellungen einer zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform;
Fig. 12-16 den Fig. 1, 2, 4, 5 und 6 ähnliche Darstellungen
einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 17-20 den Fig. 1, 2, 4 und 5 ähnliche Darstellungen
einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform einer Hinter
radaufhängung nach der Erfindung weist folgende Teile auf:
Einen linken und einen rechten Radzapfen 12 a, 12 b zur
drehbaren Lagerung eines linken bzw. rechten Hinterrades
11 a, 11 b, ein Querrohr 13, das quer zum Fahrzeugkörper
verläuft und mit den Radzapfen 12 a, 12 b an seinen gegen
überliegenden Enden zu einer Starrachse verbunden ist, linke bzw. rechte Längs
lenker 15 a, 15 b, die an ihren hinteren Enden mit dem Quer
rohr 13 und an ihren vorderen Enden mit dem Fahrzeug
körper 14, dort über Elastikelemente 16 a, 16 b, so in Ver
bindung stehen, daß sie eine vertikale Schwenkbewegung
und eine Längsversetzung ausführen können, und einen Quer
stab 18 (Panhardstab), der über Elastikelemente 17 an
einem Ende mit dem Querrohr 13 und an seinem anderen Ende
mit dem Fahrzeugkörper 14 verbunden ist.
Die Längslenker 15 a, 15 b sind nach vorne zu divergierend
angeordnet, so daß der Abstand zwischen ihren vorderen
Enden, mit denen sie am Fahrzeugkörper 14 befestigt sind,
größer als zwischen ihren hinteren Enden ist. Das Quer
rohr 13 liegt so, daß dessen Mittelachse mit der Linie,
welche die Radzentren des linken und rechten Hinterrades
11 a, 11 b verbindet, zusammenfällt; der Panhardstab 18
ist auf der Vorderseite des Querrohres 13 mit dem Fahr
zeugkörper 14 verbunden.
Das Elastikelement 17 zur Verbindung des Panhardstabes 18
am Fahrzeugkörper 14 weist, wie aus Fig. 2 hervorgeht,
einen Gummikörper auf, der den Zwischenraum zwischen einer
äußeren rohrförmigen Muffe 21 und einer innenliegenden
Buchse 22, die am Fahrzeugkörper 14 befestigt ist, ausfüllt.
Die Muffe 21 ist einstückig mit dem Ende des Panhardstabes
18 gestaltet. Das Elastikelement 17 weist weiterhin ein
Paar von bogenförmigen Durchbrüchen 23 auf, die sich rechts
und links von der Buchse 22 und parallel zu deren Mittel
achse durch den Gummikörper hindurch erstrecken. Aufgrund
dieser Durchbrüche 23 ändert sich die Beziehung zwischen
der auf das Elastikelement 17 wirkenden seitlichen Kraft
und dessen Deformation bei einer vorbestimmten Kraft f 0,
wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Aus dieser Federkennlinie
folgt, daß das Elastikelement 17 über einen kleinen
Verformungsbereich hinweg weich ist und eine Federkonstante
k 1 aufweist, jedoch über einen großen Verformungsbereich
hinweg steif ist und dort eine Federkonstante k 2 hat.
Die Wirkungsweise der Hinterradaufhängung nach dieser Aus
führungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5
nachfolgend erläutert:
Zu Fig. 4 sei angenommen, daß aufgrund einer geringfügigen
Rechtsdrehung am Lenkrad während einer Geradeausfahrt oder
aufgrund eines vergleichbaren Verhaltens auf die Hinter
räder 11 a, 11 b eine Seitenkraft G 1 wirkt, die durch eine
relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung erzeugt wird.
Da die Längslenker 15 a, 15 b in Richtung auf ihre vorderen
Enden zueinander divergieren, kann der Momentanpol für
die Drehversetzung des Querrohres 13 und der Hinterräder
11 a, 11 b, die zusammen als starrer Körper angesehen werden
können und durch die Längslenker 15 a, 15 b abgestützt sind,
als auf dem Schnittpunkt P der rückwärtigen Verlängerungen
der Längslenker-Längsachsen liegend angenommen werden.
Da das Elastikelement 17 in dem Bereich f 1, in welchem
gemäß Fig. 3 nur eine relativ schwache Seitenkraft wirk
sam ist, weich ist und die Federkonstante k 1 aufweist,
wird der Panhardstab 18 augenblicklich in Richtung des
Pfeiles X 1 (Fig. 4) versetzt, so daß der Einfluß des
Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b
in dieser Situation vernachlässigbar ist. Dieser Einfluß
besteht darin, daß die Hinterräder zu einer Drehbewegung
im Gegenuhrzeigersinn - in Fig. 4 - beaufschlagt werden,
bei der das äußere Hinterrad 11 a eine Nachspur-Stellung
einnimmt. Die Hinterräder 11 a, 11 b werden also aufgrund
des Schwenkmomentes um den Momentanpol P so versetzt,
wie dies gestrichelt in Fig. 4 dargestellt ist. Damit
wird das äußere Hinterrad 11 a zu einer Vorspur δ 1
gegenüber seiner ursprünglichen Stellung veranlaßt.
In dem Bereich f 2 (Fig. 3), in welchem eine stärkere
Seitenkraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirksam ist,
verhält sich das Elastikelement 17 hart (Federkonstante
k 2), so daß dementsprechend der Einfluß des Panhardstabes
18 auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b im Sinne von
deren Verschwenkung im Gegenuhrzeigersinn verstärkt ist.
Die Kraft, welche die Hinterräder 11 a, 11 b im Gegenuhr
zeigersinn beaufschlagt, beruht dabei auf einem im Gegen
uhrzeigersinn gerichteten Schwenkmoment, das deshalb
entsteht, weil die Verbindungsstelle des Panhardstabes
18 mit dem Fahrzeugkörper 14 um den Betrag e vor der
Wirkungslinie der Seitenkraft G 2 liegt. Folglich werden
die Hinterräder 11 a, 11 b so versetzt, wie das gestrichelt
in Fig. 5 dargestellt ist, wobei das äußere Hinterrad 11 a
in eine Nachspur-Stellung δ 2 verstellt wird. Das bedeutet,
daß das äußere Hinterrad 11 a eine Nachspur δ 2-δ 1 gegen
über seiner Ausgangsspur einnimmt, die in Fig. 4 ausgezogen
gezeichnet ist.
Fig. 6 zeigt die Spur-Kennlinien des äußeren Hinterrades
11 a bezogen auf die Zentripetal-Beschleunigung bzw. die
Seitenkraft G:
Aus der voll ausgezogenen Linie ist erkennbar, daß bei
Einwirkung einer relativ geringen Seitenkraft auf das
äußere Hinterrad 11 a infolge einer geringen Zentripetal-
Beschleunigung (z.B. wenn das Lenkrad während einer
Geradeausfahrt um einen kleinen Winkel verdreht wird)
das äußere Hinterrad 11 a in eine Vorspur verstellt wird.
Wenn dagegen eine relativ große Seitenkraft auf das
äußere Hinterrad 11 a infolge einer großen Zentripetal-
Beschleunigung wirksam ist (z.B. beim Ausfahren einer
scharfen Kurve), dann nimmt das äußere Hinterrad 11 a
eine Nachspur-Stellung ein. Wie vorstehend erläutert,
tritt dieser Effekt aufgrund der Eigenschaft des Elastik
elements 17, der Lage der Verbindungsstelle des Panhardstabes
18 mit dem Fahrzeugkörper 14 und der Lage der
Verbindungsstellen der Längslenker 15 a, 15 b an dem Fahr
zeugkörper 14 sowie des Querrohres 13 ein. Durch Änderung
dieser Parameter lassen sich verschiedene Spur-Kennlinien
an dem äußeren Hinterrad 11 a verwirklichen, wie diese
strichpunktiert in Fig. 6 dargestellt sind.
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 11
erläutert.
In den Fig. 7 bis 11 sind Teile, die den Teilen in den
Fig. 1 bis 6 analog sind, mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet; nachfolgend wird auch nur die gegenüber der
ersten Ausführungsform unterschiedliche Gestaltung der
zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei dieser zweiten
Ausführungsform divergieren die linken und rechten Längs
lenker 15 a bzw. 15 b in Richtung auf ihre Hinterenden
und der Panhard-Stab 18 ist auf der Rückseite des Quer
rohres 13 mit dem Fahrzeugkörper 14 verbunden. Wie aus
Fig. 8 hervorgeht, ist je eine Kunststoffplatte 24 mit
Preßsitz in jeden Durchbruch 23 des Gummikörpers des
Elastikelementes 17 eingesetzt. Aufgrund dieser Kunst
stoffplatten 24 ändert sich die Beziehung einer auf das
Elastikelement 17 wirkenden Seitenkraft und dessen
Deformation bei einer vorbestimmten Last f o, wie aus
Fig. 9 hervorgeht. Demzufolge ist das Elastikelement
17 in einem kleinen Deformationsbereich hart und weist
eine Federkonstante k 1′ auf, während es in dem großen
Deformationsbereich weich ist und die Federkonstante
k 2′ besitzt.
Die Wirkungsweise der Hinterradaufhängung nach dieser Aus
führungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und
11 nachfolgend erläutert:
Zu Fig. 10 sei wieder angenommen, daß aufgrund einer
geringfügigen Rechtsdrehung am Lenkrad während einer
Geradeausfahrt oder aufgrund eines ähnlichen Vorgehens
eine relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung und eine
daraus resultierende Seitenkraft G 1 auf die Hinterräder
11 a, 11 b wirkt. Da das Elastikelement 17 in dem Bereich
f 1′, in welchem eine relativ kleine Seitenkraft wirksam
ist, hart ist und die Federkonstante k 1′ aufweist, und
eine kleine Seitenkraft in Fig. 10 vorausgesetzt ist,
ist der von dem Panhardstab 18 auf die Spurstellung
der Hinterräder 11 a, 11 b ausgeübter Einfluß durch den diese in eine Dreh
richtung im Uhrzeigersinn beaufschlagt werden, groß.
Die auf die Hinterräder 11 a, 11 b im Uhrzeigersinn ein
wirkende Kraft entsteht aufgrund eines im Uhrzeiger
sinn wirksamen Schwenkmoments, das deshalb erzeugt wird,
weil die Verbindungsstelle des Panhardstabes 18 mit
dem Fahrzeugkörper 14 um den Betrag e gegenüber der
Wirkungslinie der Seitenkraft G 1 nach hinten versetzt
ist. Folglich werden die Hinterräder 11 a, 11 b so ver
stellt, wie das gestrichelt in Fig. 10 dargestellt ist,
d.h. das äußere Hinterrad 11 a erhält eine Vorspur δ 1.
In dem Bereich f 2′ (Fig. 9), in welchem eine größere
Seitenkraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, verhält
sich das Elastikelement 17 mit der Federkonstante k 2′
weich. Demzufolge wird der Panhardstab 18 augenblicklich
in Richtung des Pfeiles X 2 in Fig. 11 verschoben, so daß
der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinter
räder 11 a, 11 b in dieser Situation vernachlässigbar ist.
Dieser Einfluß bestand wieder darin, daß die Hinterräder
im Uhrzeigersinn in Fig. 11 beaufschlagt werden, d.h.
das äußere Hinterrad 11 a in Richtung auf eine Vorspur-
Stellung gedrängt wird. Da die Längslenker 15 a, 15 b nach
hinten zu divergieren, kann der Momentanpol für die Ver
schwenkung des Querrohres 13 und der Hinterräder 11 a, 11 b,
die auch hier als einheitlicher starrer Körper angesehen
werden können und von den Längslenkern 15 a, 15 b abge
stützt sind, als auf dem Schnittpunkt P der nach vorne
gezogenen Verlängerungen der Längslenker-Längsachsen
liegend angenommen werden. Demzufolge werden die Hinter
räder 11 a, 11 b unter dem im Gegenuhrzeigersinn wirksamen
Schwenkmoment um diesen Momentanpol P so verstellt, wie
dies gestrichelt in Fig. 11 gezeigt ist. Folglich erhält
das äußere Hinterrad 11 a eine Nachspur-Stellung δ 2,
d.h. das äußere Hinterrad 11 a erhält eine Nachspur δ 2-δ 1
gegenüber seiner Ausgangsstellung, die in Fig. 10 aus
gezogen gezeichnet ist.
Auch bei dieser Ausführungsform kann die Spurcharakteristik
des äußeren Hinterrades 11 a gegenüber einer Zentripetal-
Beschleunigung oder einer Seitenkraft G so sein, wie sie
in Fig. 6 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 16 wird nachfolgend
eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben:
Die Fig. 12 und 13 sind analog zu den Fig. 1 und 2.
Wie daraus
hervorgeht, sind bei dieser Ausführungsform die Längs
lenker 15 a, 15 b und der Panhardstab 18 in der gleichen
Weise wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet, aber
das Elastikelement 17 hat denselben Aufbau wie er aus
Fig. 8 hervorgeht. Demzufolge wird nachfolgend nur die
Wirkungsweise der Hinterradaufhängung gemäß dieser Aus
führungsform erläutert.
Gemäß Fig. 14 sei wieder angenommen, daß aufgrund einer
Rechtsdrehung des Lenkrades bei niedriger Fahrgeschwindig
keit oder aufgrund eines ähnlichen Verhaltens eine
Seitenkraft G 1 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, die
durch eine relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung
erzeugt ist. Da in dem Bereich f 1′, in welchem voraus
setzungsgemäß in Fig. 14 eine relativ niedrige Seiten
kraft wirksam ist, das Elastikelement 17 hart ist und
die Federkonstante k 1′ aufweist, ist der Einfluß des
Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b,
durch den diese in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt
werden sollen, sehr ausgeprägt. Die die Hinterräder 11 a,
11 b im Gegenuhrzeigersinn beaufschlagende Kraft ent
steht aus einem im Gegenuhrzeigersinn wirksamen Schwenk
moment, das deshalb erzeugt wird, weil die Verbindungs
stelle des Panhardstabes 18 an dem Fahrzeugkörper 14
um den Betrag e gegenüber der Wirkungslinie der Seiten
kraft G 1 nach vorne versetzt ist. Dementsprechend werden
die Hinterräder 11 a, 11 b versetzt, d.h. das äußere
Hinterrad 11 a erfährt eine Nachspur δ 1, wie dies ge
strichelt in Fig. 14 gezeigt ist.
In dem Bereich f 2′ (Fig. 9), in welchem eine größere
Seitenkraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, ist
das Elastikelement 17 weich (Federkontante k 2′). Dem
entsprechend wird der Panhardstab 18 augenblicklich
in Richtung des Pfeiles X 2 in Fig. 15 versetzt, so daß
der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinter
räder 11 a, 11 b (der eine Verschwenkung der Hinterräder
der Gegenuhrzeigersinn in Fig. 14, d.h. eine Beaufschlagung
des äußeren Hinterrades 11 a in Richtung Nachspur be
deutet) in dieser Situation vernachlässigbar ist. Da die
Längslenker 15 a, 15 b in Richtung auf ihre vorderen Enden
divergieren, kann angenommen werden, daß der Momentanpol
der Verschwenkung des Querrohres 13 und der Hinterräder
11 a, 11 b, die einen einheitlichen starren Körper bilden
und durch die Längslenker 15 a, 15 b abgestützt sind,
auf dem Schnittpunkt P der rückwärtigen Verlängerungen
der Längslenker-Längsachsen liegt. Demzufolge werden
die Hinterräder 11 a, 11 b unter dem im Uhrzeigersinn
wirkenden Schwenkmoment um den Momentanpol P versetzt,
wie das gestrichelt in Fig. 15 gezeigt ist. Das bedeutet,
daß das äußere Hinterrad 11 a zu einer Vorspur δ 2 einge
stellt wird, d.h. es wird gegenüber seiner ursprünglichen
Ausgangsstellung, die in Fig. 14 ausgezogen gezeichnet
ist, um eine Vorspur δ 2-δ 1 verstellt.
Die Fig. 16 zeigt die Spurcharakteristik des äußeren Hinter
rades 11 a bei der dritten Ausführungform, bezogen auf
eine Zentripetal-Beschleunigung bzw. eine Seitenkraft G.
Wie aus der ausgezogen gezeichneten Linie zu erkennen ist,
wird das äußere Hinterrad 11 a zu einer Nachspur verstellt,
wenn eine relativ geringe Seitenkraft aufgrund einer
kleinen Zentripetal-Beschleunigung (die beispielsweise
bei der Kurvenfahrt mit niedriger oder mittlerer Fahr
geschwindigkeit erzeugt wird) auf das Hinterrad wirksam
ist. Wenn eine relativ große Seitenkraft auf das äußere
Hinterrad 11 a aufgrund einer entsprechend großen Zentri
petal-Beschleunigung wirkt (die beispielsweise beim Fahr
bahnwechsel mit hoher Fahrgeschwindigkeit entsteht), dann
wird das äußere Hinterrad 11 a zu einer Vorspur verstellt.
Wie oben erläutert, wird dieser Effekt erzielt aufgrund
der Eigenschaften des Elastikelements 17, der Lage der
Verbindungsstelle des Panhardstabes 18 mit dem Fahrzeug
körper 14 und der Lage der Verbindungsstellen der Längs
lenker 15 a, 15 b am Fahrzeugkörper 14 sowie am Querrohr 13.
Durch Veränderung dieser Parameter können verschieden
artige Spurcharakteristiken des äußeren Hinterrades 11 a
erhalten werden, wie das strichpunktiert in Fig. 16
angedeutet ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und 18 wird nachfolgend
eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben:
Die Fig. 17 und 18 sind ähnlich den Fig. 1 und 2, zeigen
jedoch die vierte Ausführungsform der Erfindung. Wie daraus
zu ersehen ist, sind bei dieser Aus
führungsform die Längslenker 15 a, 15 b und der Panhard
stab 18 in gleicher Weise wie bei der zweiten Ausführungs
form angeordnet und das Elastikelement 17 weist den Auf
bau gemäß Fig. 2 auf. Demzufolge wird nachfolgend nur
die Wirkungsweise der Hinterradaufhängung gemäß dieser
Ausführungsform erläutert.
Zu Fig. 19 sei wieder angenommen, daß aufgrund einer
Rechtsdrehung des Lenkrades während niedriger Fahrge
schwindigkeit oder aufgrund eines ähnlichen Verhaltens
auf die Hinterräder 11 a, 11 b eine Seitenkraft G 1 wirkt,
die durch eine relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung
erzeugt wird. Da die Längslenker 15 a, 15 b zueinander in
Richtung auf ihre hinteren Enden divergieren, kann an
genommen werden, daß der Momentanpol für die Schwenk
versetzung des Querrohres 13 und der Hinterräder 11 a,
11 b, die als einheitlicher starrer Körper angenommen
werden können und von den Längslenkern 15 a, 15 b abge
stützt sind, auf dem Schnittpunkt P der Verlängerungen
der Längslenker-Längsachsen nach vorne liegt. Da das
Elastikelement 17 in dem Bereich f 1, in dem gemäß Fig. 3
nur eine relativ kleine Seitenkraft wirksam ist, weich
ist und die Federkonstante k 1 aufweist, wird der Panhardstab 18
augenblicklich in Richtung des Pfeiles X 1 in Fig. 19
versetzt, so daß sein Einfluß auf die
Spur der Hinterräder 11 a, 11 b (der eine Verschwenkung der
Hinterräder im Uhrzeigersinn in Fig. 19, d.h. eine Beauf
schlagung des äußeren Hinterrades 11 a in Richtung Vor
spur bedeutet) in dieser Situation vernachlässigbar ist.
Demzufolge werden die Hinterräder 11 a, 11 b durch das
Schwenkmoment um den Momentanpol P versetzt, wie das ge
strichelt in Fig. 19 gezeichnet ist. Das bedeutet, daß das
äußere Hinterrad 11 a gegenüber seiner Ausgangslage eine
Nachspur δ 1 erhält.
In dem Bereich f 2 (Fig. 3), in welchem eine größere Seiten
kraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, verhält sich
das Elastikelement 17 entsprechend der Federkonstante k 2
hart. Demzufolge ist der Einfluß des Panhardstabes 18
auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b in dem Sinne, daß
die Hinterräder im Uhrzeigersinn verschwenkt werden, aus
geprägt. Dabei wird die die Hinterräder 11 a, 11 b im
Uhrzeigersinn beaufschlagende Kraft durch ein im Uhr
zeigersinn gerichtetes Schwenkmoment erzeugt, das auf
grund des Umstandes entsteht, daß die Verbindungsstelle
des Panhardstabes 18 am Fahrzeugkörper 14 gegenüber der
Wirkungslinie der Seitenkraft G 2 um den Betrag e nach
hinten versetzt ist. Dementsprechend werden die Hinter
räder 11 a, 11 b verlagert, d.h. das äußere Hinterrad 11 a
erhält eine Vorspur δ 2, wie dies gestrichelt in Fig. 20
gezeichnet ist. Somit erfährt das äußere Hinterrad 11 a
eine Vorspur-Verstellung um δ 2-δ 1 gegenüber der in
Fig. 20 ausgezogen gezeichneten Ausgangsstellung.
Auch bei dieser Ausführungsform kann die Spurcharakteristik
des äußeren Hinterrades 11 a, bezogen auf eine Zentripetal
Beschleunigung bzw. eine Seitenkraft G, entsprechend der
Darstellung in Fig. 16 sein.
Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der ersten bis
vierten Ausführungsform ist man davon ausgegangen, daß
lediglich das Elastikelement 17, welches den Panhardstab
18 mit dem Fahrzeugkörper 14 verbindet,
verformt wird.
Jedoch versteht sich, daß sich an der prinzipiellen
Wirkungsweise und dem dadurch erzielten Effekt nichts
ändert, wenn beide Elastikelemente 17 verformt werden.
Claims (7)
1. Hinterradaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit an den Enden einer
Starrachse befestigten Radzapfen zur Lagerung der Hinterräder,
mit schräg angeordneten Längslenkern (15 a, 15 b), die
über ihre hinteren Enden mit dem Querträger (13) und über ihre
vorderen Enden mittels Elastikelementen (16 a, 16 b) mit
dem Fahrzeugkörper (14) so verbunden sind, daß sie vertikale Schwenkbewegungen
und eine Längsverschiebung ausführen können und mit
einem Panhardstab (18), der mit einem Ende an dem Achskörper
(13) und mit dem anderen Ende am Fahrzeugkörper (14) befestigt
ist, wobei mindestens ein Ende des Panhardstabes (18) mittels
eines Elastikelementes (17) befestigt ist,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
- a) die Längslenker (15 a, 15 b) sind derart schräg angeordnet, daß sie an ihren vorderen Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an ihren hinteren Enden;
- b) der Panhardstab (18) ist auf der Vorderseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren der Hinterräder mit dem Fahrzeugkörper (14) verbunden;
- c) das Elastikelement (17) des Panhard-Stabes (18) hat eine Federeigenschaft, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine kleine Federsteifigkeit (k 1) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine große Federsteifigkeit (k 2) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Vorspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.
2. Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
mit derart schräg angeordneten Längslenkern (15 a, 15 b), daß sie an ihren hinteren Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an ihren vorderen Enden und wobei der
Panhardstab (18) auf der Rückseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren der Hinterräder mit dem Fahrzeugkörper (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Elastikelement (17) des Panhardstabes (18) eine Federeigenschaft hat, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper eine große Federsteifigkeit (k 1′) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine kleine Federsteifigkeit (k 2′) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Vorspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.
mit derart schräg angeordneten Längslenkern (15 a, 15 b), daß sie an ihren hinteren Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an ihren vorderen Enden und wobei der
Panhardstab (18) auf der Rückseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren der Hinterräder mit dem Fahrzeugkörper (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Elastikelement (17) des Panhardstabes (18) eine Federeigenschaft hat, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper eine große Federsteifigkeit (k 1′) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine kleine Federsteifigkeit (k 2′) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Vorspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.
3. Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
- a) Die Längslenker (15 a, 15 b) sind derart schräg angeordnet, daß sie an ihren vorderen Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an ihren hinteren Enden;
- b) der Panhardstab (18) ist auf der Vorderseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren der Hinterräder mit dem Fahrzeugkörper (14) verbunden;
- c) das Elastikelement (17) des Panhardstabes (18) hat eine Federeigenschaft, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine große Federsteifigkeit (k 1′) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper eine kleine Federsteifigkeit (k 2′) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Nachspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.
4. Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Elastikelement (17) des Panhardstabes (18) eine
Federeigenschaft hat, die in einem kleinen Verstellbereich
quer zum Fahrzeugkörper (14) eine kleine Federsteifigkeit
(k 1) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper
eine große Federsteifigkeit (k 2) ergibt,
um bei kleiner Seitenkraft eine Nachspurtendenz an dem
äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender
Seitenkraft abgeschwächt wird.
5. Hinterradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elastikelement (17)
zur Befestigung des Panhardstabes (18) eine innere
Buchse (22), die mit dem zugehörigen Teil (13 oder 14)
verbunden ist, eine äußere Muffe (21), die an dem
zugehörigen Ende des Panhardstabes (18) befestigt
ist und in der die innere Buchse (22) aufgenommen ist,
und einen Gummikörper aufweist, der zwischen der inneren
Buchse (22) und der äußeren Muffe (21) angeordnet ist.
6. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1 oder 4 und Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper ein
Loch oder einen Durchbruch (23) aufweist.
7. Hinterradaufhängung nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper ein
Loch oder einen Durchbruch (23) aufweist und in das
Loch oder den Durchbruch (23) ein Distanzstück (24)
eingepreßt ist.
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