DE3714688C2 - - Google Patents
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- B60G3/20—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram all arms being rigid
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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.
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