DE3714688C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für gelenkte Räder von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Radaufhängung zeigt beispielsweise die DE-PS 19 38 850 oder die DE-OS 35 09 145. Als oberes Radführungselement kann dabei ein Querlenker mit einem Anlenkpunkt am Rädträger, ein mit dem Radträger baulich kombinierter Teleskopstoßdämpfer oder eben­ falls eine Kombination aus zwei Einzellenkern dienen. Der Vorteil derartiger Einzellenker liegt insbesondere in der Definition einer ideellen Lenkachse, die gegebenenfalls unabhängig von baulichen Zwängen verwirklichbar ist.

In dem Bemühen, ein möglichst günstiges kinematisches Verhalten der Radaufhängung sicherzustellen, wobei der Radsturz, der Nach­ lauf, Federungs-Dämpfungs- und Abrollverhalten sowie die Lenkungs­ rückstellung als nur einige Parameter genannt seien, und eine kon­ struktiv einfache, zuverlässige Radaufhängung zu schaffen, ist der Konstrukteur zumeist zu Kompromissen gezwungen. Bei angetriebenen Rädern der Radaufhängung kann dabei insbesondere die Lenkungsrück­ stellung aufgrund der Antriebseinflüsse und der Freigang der Ge­ lenkwellen (Antriebswellen) problematisch sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radaufhängung der gattungsge­ mäßen Art zu schaffen, die ohne konstruktiven Mehraufwand und ohne Beeinträchtigung anderer achskinematischer Parameter eine zuverläs­ sige Lenkungsrückstellung und bei angetriebenen Rädern einen ver­ besserten Freigang der Gelenkwellen sicherstellt.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Tragfe­ der derart an einem der unteren Lenker abzustützen, daß diese eine Querkraftkomponente im Sinne eines Lenkeinschlages ausübt. Diese Querkraftkomponente wird in Geradeausfahrtstellung der Räder durch die Querkraftkomponente an der gegenüberliegenden Radaufhängung über die Lenkung kompensiert. Aufgrund der geometrischen Auslegung der Lenker überwiegt bei einem Kurveneinschlag jedoch die Querkraft­ komponente bzw. das daraus resultierende Rückstellmoment am kurven­ äußeren Rad das entgegengerichtete Moment am kurveninneren Rad, so daß auf die Räder bzw. die Lenkung ein resultierendes Rückstellmo­ ment ausgeübt wird. Die Feder kann bevorzugt eine Schraubendruckfe­ der oder eine Gasfeder sein.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Patentansprüchen 2 bis 7 entnehmbar.

So kann in baulich besonders günstiger Weise die Feder, insbeson­ dere ein aus Teleskopstoßdämpfer und Feder gebildetes Federbein, gemäß Anspruch 2 an dem vorderen Lenker angreifen und die aufbau­ seitige Abstützung des Federbeines zwischen den Lenkern liegen. Ge­ mäß Anspruch 3 können in der Draufsicht gesehen die Abstützpunkte des Federbeines bzw. deren Verbindungsgerade etwa quer zur Fahr­ zeuglängsachse bzw. parallel zu den Radachsen in der Geradeaus­ fahrtstellung ausgerichtet sein, wodurch die Querkraftkomponente am Lenker einen günstigen Wert einnimmt.

Durch die Merkmale der Ansprüche 4 bis 6 wird die Lenkungsrückstel­ lung und bei angetriebenen Rädern der Freigang zwischen Federbein und Gelenkwelle weiter verbessert.

Zunächst wird durch die beschriebene Anordnung der Lenker das Maß a günstig beeinflußt, welches den Störkrafthebelarm im Bereich der Radachse definiert. Das Maß a ist somit der Abstand zwischen der Lenkachse und der senkrechten Radmittenebene in Höhe der Radachse.

Ist das Maß a derart ausgelegt, daß es in Geradeausfahrtstellung der Räder des Kraftfahrzeuges 0 oder nahezu 0 beträgt, so wird durch die erfindungsgemäßen Merkmale erreicht, daß das Maß a beim kurvenäuße­ ren Einschlag geringer als beim kurveninneren Einschlag ist. Dies bewirkt bei angetriebenen Rädern und einem entsprechenden Antriebsmo­ ment (bei Beschleunigung) ein Rückstellmoment an der Lenkung, resul­ tierend aus den Antriebskräften.

Ferner wird durch diese Lenkeranordnung erreicht, daß der vordere Len­ ker und die Gelenkwelle beim Einschlagen des Rades stets in der glei­ chen Richtung (in der Draufsicht nach vorne oder nach hinten) auslen­ ken. Da die Feder bzw. das Federbein an diesem Lenker abgestützt ist, wird deren unterer Abschnitt entsprechend mitbewegt. Dadurch bleibt der Abstand zwischen Feder oder Federbein und Gelenkwelle in der Ge­ radeausfahrtstellung und bei Lenkeinschlägen im wesentlichen gleich, so daß hinsichtlich des Freiganges keine Probleme auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Radaufhängung für gelenkte, angetriebene Räder eines Kraftfahrzeuges, mit zwei unteren Einzellenkern und einem Federbein, in einer Ansicht vom Fahrzeug­ heck aus;

Fig. 2 eine Draufsicht in der Ebene II-II der Fig. 1 auf die unteren Lenker bzw. deren geometrische Anordnung, mit den eingezeichneten Rückstellkräften aus der Feder­ kraft;

Fig. 3 eine Draufsicht in der Ebene III-III der Fig. 1 auf die unteren Lenker bzw. deren geometrische Anordnung, mit Darstellung des Freiganges für die Gelenkwelle und der rückstellenden Vortriebskraft durch das unterschied­ liche Maß a.

Die gezeigte Radaufhängung weist einen Radträger 10 auf, der an zwei oberen Lenkern 12, 14 und an zwei unteren Lenkern 16, 18 geführt ist. Die jeweils voneinander unabhängigen Lenker sind über elastische Gelenke an dem Radträger 10 bzw. an dem nicht dargestellten Aufbau des Kraftfahr­ zeuges bei den Punkten G, H, V, W (untere Lenker 16, 18) bzw. K, L, M, N (obere Lenker 12, 14) angelenkt.

An dem in Fahrtrichtung vorne liegenden, unteren Lenker 16 ist in Nähe des Radträgers 10 an dem Punkt E ein Federbein 20 abgestützt, welches sich aus einem Teleskop-Stoßdämpfer 22 und einer Schraubendruckfeder 24 zusammensetzt. Der aufbauseitige Abstützpunkt des Federbeines 20 ist mit D definiert und liegt in der Draufsicht gesehen in der Nähe der Verbindungsgeraden der Anlenkpunkte G und H.

Das an dem Radträger 10 drehbar gelagerte Rad 26 des Kraftfahrzeuges wird über eine Gelenkwelle 28 von einem nicht dargestellten Antriebs­ aggregat angetrieben. Ferner ist an den Radträger 10 ein Lenkhebel 30 angeformt, der in bekannter Weise mit einer Spurstange (nicht darge­ stellt) der Lenkung des Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Die sich aus der gedachten Verlängerung der Lenker 12, 14 bzw. 16, 18 ergebenden ideellen Schwenkpunkte O, P des Rades 26 definieren eine Lenkachse 32. Der Störkrafthebelarm a ist gebildet durch den Abstand zwischen der Radmittelebene (Linie 34) und der Lenkachse 32 in der Rad­ achse 36 (Kreuzungspunkte R und S).

Die Fig. 2 zeigt die unteren Lenker 16, 18 in ihrer geometrischen Lage in Geradeausfahrtstellung (durchgezogene Linien), bei kurveninnerem Lenkeinschlag des Rades (gestrichelte Linien) und bei kurvenäußerem Lenkeinschlag (strichpunktierte Linien). In der Geradeausfahrtstellung ist der vordere Lenker 16 etwa 15 Grad nach außen hinten mit Bezug zu einer senkrechten Fahrzeugquerebene geneigt. Der hintere Lenker 18 ver­ läuft mit einem Winkel von ca. 45 Grad nach außen vorne (hinten und vorne mit Bezug zur regulären Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges). Dies ergibt eine Symmetrielinie 38 der Lenker 16, 18, die ca. einen Winkel von 15 Grad nach außen vorne zur Fahr­ zeugquerebene bzw. zur Radachse 36 entspricht. Dabei liegen die auf­ bauseitigen Anlenkungspunkte G und H bzw. deren Verbindungsgerade in einem Winkel von ca. 15 Grad nach vorne innen zu einer Fahrzeuglängs­ achse, während die radträgerseitigen Anlenkpunkte V und W bzw. deren Verbindungsgerade einen stumpfen Winkel α zur Symmetrielinie 38 von ca. 100 Grad einschließt.

Durch diese geometrische Anordnung erzeugt das an den Anstützpunk­ ten E und D angreifende Federbein 20, wobei die Verbindungsgerade der Abstützpunkte E und D in der Draufsicht etwa parallel zur Rad­ achse 36 verläuft, eine Querkraftkomponente F _q (Pfeile 40), die als Reaktion an dem radträgerseitigen Anlenkpunkt V des Lenkers 16 ein Lenkmoment F _v × C um den Schwenkpunkt P des Rades mit einer He­ bellänge C erzeugt. Da der Radträger 10 über seinen Lenkhebel 30 und das übrige Lenksystem (nicht dargestellt) mit der spiegelbild­ lich gleichen Radaufhängung (vgl. Fig. 3) verbunden ist, wird die­ ses Lenkmoment durch das entgegengerichtete Lenkmoment der rechten Radaufhängung kompensiert.

Vergleicht man nun die Hebellänge C, um die die anteilige Quer­ kraftkomponente F _v des Federbeines 20 über den Schwerpunkt V auf die Schwenkachse P wirkt, mit der Hebellänge C _i bei kurveninnerem Einschlag und der Hebellänge C _a bei kurvenäußerem Einschlag, so stellt man fest, daß bei kurveninnerem Einschlag die Hebellänge C _i stark verringert ist. Dies bedeutet, daß beim Durchfahren einer Kurve jeweils an der linken oder der rechten Radaufhängung ein überwiegendes Lenkmoment aufgrund der größeren Hebellänge C _a vor­ liegt, welches aufgrund der Angriffsrichtung (vgl. Pfeile 42) eine Lenkungsrückstellung bewirkt.

Wie die Fig. 3 zeigt, ergibt sich ferner auch ein unterschiedliches Maß a, welches bei kurveninnerem Lenkeinschlag (rechte Radaufhän­ gung) größer ist als bei kurvenäußerem Lenkeinschlag (linke Radauf­ hängung). Daraus resultiert, daß der jeweils kurveninnere Störkraft­ hebelarm a _i größer als der kurvenäußere a _a ist und daß bei einer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges aus der Kurve heraus ein eine Lenkungsrückstellung bewirkendes, aus der Antriebskraft resultie­ rendes Lenkmoment am kurveninneren Rad auftritt.

Darüber hinaus ist durch die geometrische Anordnung des Lenkers 16 und des Federbeines 20 (vgl. Anlenkpunkte G, V und Abstützpunkte E, D) sichergestellt, daß bei einem Lenkeinschlag der Abstand b (Dop­ pelpfeil 44) zwischen der Gelenkwelle 28 und dem Federbein 20 im wesentlichen gleich bleibt (vgl. Abstand b _a bei kurvenäußerem Lenk­ einschlag und b _i bei kurveninnerem Lenkeinschlag). Bei Geradeaus­ fahrtstellung der Räder des Kraftfahrzeuges ist das Maß a nahezu 0 (auf der Zeichnung nicht ersichtlich).

Claims (7)

1. Radaufhängung für gelenkte Räder von Kraftfahrzeugen, mit einem schwenkbaren Radträger, der an oberen und unteren Führungsele­ menten geführt ist, wobei das untere Führungselement durch zwei konvergierend zum Radträger verlaufende Lenker gebildet ist, welche Lenker getrennt am Aufbau des Kraftfahrzeuges und am Rad­ träger angelenkt sind, sowie mit einer zwischen dem Aufbau und der Radaufhängung angeordneten Feder und einem Stoßdämpfer, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feder (Federbein 20) an einem der Lenker (16) derart abgestützt ist, daß an diesem eine Querkraft­ komponente F _q auftritt und daß die Lenkergeometrie derart ausge­ legt ist, daß die anteilige Querkraftkomponente F _v multipliziert mit dem Hebelarm C zwischen Anlenkpunkt V des Lenkers (16) am Radträger (10) und der durch die Verlängerung der Lenker (16, 18) gebildeten ideellen Lenkachse P bei einem kurveninneren Lenkeinschlag einen geringeren Wert (C _i × F _vi ) einnimmt als bei einem kurvenäußeren Lenkeinschlag (C _a × F _va ).

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder am in Fahrtrichtung vorderen Lenker (16) in Nähe des Rad­ trägers (10) angreift, während der aufbauseitige Angriffspunkt D in der Draufsicht zwischen den aufbauseitigen Anlenkpunkten G, H der Lenker (16, 18) und zumindest in Nähe deren Verbindungsgera­ den liegt.

3. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstützpunkte D, E der Feder in der Draufsicht ge­ sehen etwa parallel zur Radachse (36) in Geradeausfahrtstellung ausgerichtet sind.

4. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Symmetrielinie (38) der Lenker (16, 18) in der Draufsicht ca. 15 Grad zur Radachse (36) nach innen hinten ge­ neigt ist und daß die Verbindungsgerade der radträgerseitigen Anlenkpunkte V, W der Lenker (16, 18) einen stumpfen Winkel α mit der Symmetrielinie (38) einschließt.

5. Radaufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsgerade der aufbausei­ tigen Anlenkpunkte G, H der Lenker (16, 18) in Draufsicht um ca. 15 Grad in Fahrtrichtung nach innen zur Fahrzeug-Längsachse geneigt ist.

6. Radaufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Lenker (16) in der Drauf­ sicht ca. 15 Grad nach außen hinten gegenüber einer Fahrzeug­ querebene bzw. der Radachse (36) geneigt angeordnet ist.

7. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Lenker (16) ein durch Teleskopstoßdämpfer (22) und eine Fe­ der (24) gebildetes Federbein (20) angreift.