DE3721026A1

DE3721026A1 - Radaufhaengungssystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3721026A1
Application number: DE19873721026
Authority: DE
Inventors: Masaaki Minakawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1988-01-14
Also published as: CA1281342C; FR2600594A1; FR2600594B1; US4798396A; GB2192597B; GB8714820D0; GB2192597A

Description

Die Erfindung betrifft ein Radaufhängungssystem für Kraftfahrzeuge und insbesondere eine Verbesserung eines Radaufhängungssystems, welches einen oberen und einen unteren Steuerarm umfaßt, die an ihren Vorderenden mit einem Gelenk zum Tragen eines Rades verbunden sind, und deren Basisenden jeweils an einer vorderen und einer hinteren Stelle vertikal schwenkbar an einem Fahrzeugkörper gelagert sind.

Solche Radaufhängungssysteme sind bekannt als Doppel-Brustbein- Systeme (siehe zum Beispiel die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 28 123/69).

Bei einem solchen herkömmlichen Radaufhängungssystem sind der obere und der untere Steuerarm mit ihren Basisenden jeweils über elastische Glieder an einer horizontalen Welle angelenkt, die fest an einem Fahrzeugkörper angebracht ist. Daher werden die Nachgiebigkeit in Längsrichtung und die Vorlaufsteifigkeit beim Bremsen durch die Federkonstanten dieser elastischen Glieder bestimmt.

Um weitgehend zu verhindern, daß Stöße, wie sie beispielsweise entstehen, wenn ein Rad über einen Vorsprung auf einer Straßenfläche läuft, auf den Fahrzeugkörper übertragen werden, ist es allgemein erforderlich, das Radaufhängungssystem mit einer Nachgiebigkeit (compliance) zu versehen. Und um die Geradlaufeigenschaft eines Rades beim Bremsen sicherzustellen, ist es erforderlich, dem Radaufhängungssystem eine große Vorlaufsteifigkeit zu erteilen.

Wenn bei dem herkömmlichen Radaufhängungssystem die Federkonstante eines elastischen Gliedes auf einen kleineren Wert eingestellt wird, um eine größere Längsnachgiebigkeit vorzusehen, wird aber die Vorlaufsteifigkeit vermindert und verschlechtert die Geradlaufeigenschaft des Rades. Wenn im Gegensatz dazu die Federkonstante des elastischen Gliedes auf einen höheren Wert eingestellt wird, um eine größere Vorlaufsteifigkeit beim Bremsen vorzusehen, wird die Längsnachgiebigkeit vermindert, was von einer Beeinträchtigung des Fahrkomforts begleitet wird. Folglich ist es schwierig, sowohl der Nachgiebigkeit in Längsrichtung als auch der Vorlaufsteifigkeit beim Bremsen zu genügen.

In Anbetracht dieser Umstände ist die Erfindung ausgeführt worden; Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Radaufhängungssystems der beschriebenen Art, bei welchem es möglich ist, sowohl der Längsnachgiebigkeit als auch der Vorlaufsteifigkeit beim Bremsen zu genügen.

Erfindungsgemäß wird das genannte Ziel erreicht durch Schaffung eines Radaufhängungssystems für Kraftfahrzeuge, mit einem oberen und einem unteren Steuerarm, die an ihren Vorderenden mit einem Gelenk zum Tragen eines Rades verbunden sind und Basisenden aufweisen, die jeweils an einer vorderen und einer hinteren Stelle vertikal schwenkbar an einem Fahrzeugkörper gelagert sind, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein oberer und ein unterer Tragarm vorragend angebracht sind an einer Tragwelle, welche an dem Fahrzeugkörper über elastische Glieder so gelagert ist, daß sie sich vertikal erstreckt, und daß entweder die vorderen oder die hinteren Armabschnitte der jeweiligen Basisenden des oberen und des unteren Steuerarmes jeweils mit dem oberen bzw. unteren Tragarm verbunden sind.

Wenn bei einem derartigen Aufbau eine Belastung in Längsrichtung des Fahrzeugs auf einen mittleren Abschnitt des Gelenks ausgeübt wird, dann üben der obere und der untere Steuerarm entsprechende Drehmomente in der gleichen Richtung auf die Tragwelle aus, und folglich ist das von der Tragwelle aufgenommene gesamte Drehmoment groß. Wenn andererseits eine Bremskraft auf einen Berührungspunkt des Reifens mit dem Erdboden ausgeübt wird, dann üben der obere und der untere Steuerarm Drehmomente in entgegengesetzten Richtungen auf die Tragwelle aus, so daß diese Momente einander aufheben, was dazu führt, daß das auf die Tragwelle ausgeübte gesamte Drehmoment null oder gering ist. Selbst wenn die Federkonstante eines elastischen Gliedes zum Lagern der Tragwelle auf einen kleineren Wert eingestellt wird, um eine größere Längsnachgiebigkeit vorzusehen, kann dementsprechend eine größere Vorlaufsteifigkeit während des Bremsens sichergestellt werden. Dies ermöglicht es, sowohl dem Stoßdämpfvermögen beim Fahren des Fahrzeugs auf einer rauhen Straßenfläche als auch dem Geradelaufvermögen während des Bremsens zu genügen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines gesamten Radaufhängungssystems;

Fig. 2 und 3 Schnittansichten entlang der Linie II-II bzw. III- III in Fig. 1;

Fig. 4 und 5 eine Draufsicht bzw. Seitenansicht zur Erläuterung eines Vorgangs, wenn ein Rad sich auf einen Vorsprung auf einer Straßenfläche bewegt; und

Fig. 6 und 7 eine Draufsicht bzw. Seitenansicht zur Erläuterung eines Vorgangs beim Bremsen.

Fig. 1 zeigt ein Radaufhängungssystem für Kraftfahrzeuge gemäß einer ersten Ausführungsform, welche ein Gelenk 2 zum Tragen eines Rades 1 aufweist. Das Gelenk 2 umfaßt einen Achsschenkel 3 zum Lagern des Rades 1 über ein (nicht gezeigtes) Lager. Von dem Basisende des Achsschenkels 3 erstrecken sich gegabelte Arme 4 und 4′, die nach oben und nach unten verzweigt sind. Ein oberer Steuerarm 6 und ein unterer Steuerarm 7 sind an ihren Vorderenden mit dem gegabelten Arm 4 bzw. 4′ über ein Kugelgelenk 5 bzw. 5′ verbunden. Ein Vorlauf für das Rad 1 wird bestimmt durch die Neigung einer geraden Linie, welche die entsprechenden Mittelpunkte der Kugelgelenke 5 und 5′ verbindet.

Der obere Steuerarm 6 läuft an seinem Basisende in einen vorderen und einen hinteren Armabschnitt 6 f bzw. 6 r auseinander, während der untere Steuerarm 7 ebenfalls an seinem Basisende in einen vorderen und einen hinteren Steuerabschnitt 7 f bzw. 7 r auseinanderläuft. Die hinteren Armabschnitte 6 r und 7 r sind über jeweilige elastische Glieder 10 bzw. 11 vertikal schwenkbar gelagert an Drehzapfen 8 und 9, welche an einem Fahrzeugkörper B so befestigt sind, daß sie sich in dessen Längsrichtung erstrecken. Beide Steuerarme 6 und 7 sind durch nicht gezeigte Aufhängungsfedern elastisch nach unten vorgespannt.

Vor und benachbart den vorderen Armabschnitten 6 f und 7 f ist eine Hohlwelle 12 als Tragwelle angeordnet und drehbar über elastische Glieder 18, 18′ an einem Tragzapfen 17 gelagert, dessen entgegengesetzte Enden an dem Fahrzeugkörper B befestigt sind, und welcher vertikal verläuft (siehe Fig. 3). An der Außenfläche der Hohlwelle 12 sind ein oberer und ein unterer nach hinten vorragender Tragarm 13 und 14 einteilig ausgebildet, und die vorderen Armabschnitte 6 f und 7 f sind über jeweilige Kugelgelenke 15 und 16 mit den Tragarmen 13 und 14 verbunden.

Wenn die wirksame Länge des oberen Steuerarmes 6 durch A ₁, die wirksame Länge des unteren Steuerarmes 7 durch A ₂, der Abstand zwischen Drehpunkten an den Basisenden des vorderen und des hinteren Armabschnitts 6 f und 6 r des oberen Steuerarmes 6 durch B ₁, der Abstand zwischen Drehpunkten an den Basisenden des vorderen und hinteren Armabschnitts 7 f und 7 r des unteren Steuerarmes 7 durch B ₂, die wirksame Länge des oberen Tragarmes 13 durch C ₁, die wirksame Länge des unteren Tragarmes 14 durch C ₂, die Höhe der Verbindung am Vorderende des oberen Steuerarmes 6 über dem Erdboden durch H ₁ sowie die Höhe der Verbindung am Vorderende des unteren Steuerarmes 7 über dem Erdboden wiedergegeben werden, werden diese Abmessungen so eingestellt, daß sie die folgende Beziehung erfüllen:

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind elastische Anschläge 19 und 20 gegenüberliegend in vorbestimmtem Abstand auf seitlich entgegengesetzten Seiten des oberen Tragarmes 13 an dem Fahrzeugkörper B befestigt, so daß das Anschlagen der Anschläge 19 und 20 an dem Tragarm 13 den Drehwinkel der Hohlwelle 12 begrenzt.

Das Bezugszeichen 21 in der Zeichnung bezeichnet einen Gelenkarm 21, der an dem Gelenk 2 angebracht ist. Der Gelenkarm 21 kann mit einem Lenkmechanismus verbunden sein, wenn das Rad 1 ein Vorderrad ist, oder kann anderenfalls an dem Fahrzeugkörper gelagert sein, wenn das Rad 1 ein Hinterrad ist. Ein Pfeil A zeigt die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs an.

Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt: Unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 sei angenommen, daß das Rad 1 während der Fahrt eines Fahrzeuges über einen Vorsprung oder eine Erhöhung 22 wie zum Beispiel einen Kiesel auf einer Straßenfläche G läuft. Wenn das Rad 1 über die Erhöhung 22 hinübergeht, wird eine nach hinten gerichtete Komponente F einer Kraft, die von der Erhöhung 22 auf das Gelenk 2 ausgeübt wird, durch die gegabelten Arme 4 und 4′ in parallele Kraftkomponenten F ₁ und F ₂ aufgelöst, die auf die Vorderenden des oberen und unteren Steuerarmes 6 und 7 wirken. Folglich erhalten beide Steuerarme 6 und 7 nach hinten gerichtete Momente M ₁ und M ₂ und üben also Drehmomente M ₃ und M ₄ in der gleichen Richtung auf die Tragarme 13 und 14 der Hohlwelle 12 aus, wobei sie die entsprechenden elastischen Glieder 10 und 11 an ihren jeweiligen Basisenden verformen. Dementsprechend ist das gesamte Drehmoment M ₃ + M ₄, das von der Hohlwelle 12 aufgenommen wird, groß, und die elastischen Glieder 18 und 18′ zum Tragen der Hohlwelle 12 können durch Aufnehmen einer großen Torsionskraft leicht verformt werden, so daß der obere und der untere Steuerarm 6 und 7 durch die vorgenannte Kraftkomponente F relativ leicht in Rückrichtung des Fahrzeugs geneigt werden können. Auf diese Weise wird dem Radaufhängungssystem ein große Längsnachgiebigkeit erteilt, und dies ermöglicht es, eine Stoßkraft von der Erhöhung 22 zu mäßigen und ihre Übertragung auf den Fahrzeugkörper zu verhindern.

Die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Vorderrades 1 beim Überfahren der Erhöhung 22 werden durch die Vertikalschwenkbewegung des oberen und des unteren Steuerarmes 6 und 7 um die entsprechenden Drehzapfen 8 und 9 und die entsprechenden Kugelgelenke 15 und 16 gestattet.

Unter Bezug auf die Fig. 6 und 7 sei angenommen, daß das Rad 1 während der Fahrt des Fahrzeugs durch die Betätigung eines (nicht gezeigten) Bremssystems gebremst worden ist. Wenn das Rad 1 gebremst worden ist, wird ein Vorwärtsmoment m ₁ auf den oberen Steuerarm 6 ausgeübt, und ein Rückwärtsmoment m ₂ wirkt auf den unteren Steuerarm 7 durch eine Reibungsbremskraft f, die von der Straßenfläche G auf das Vorderrad 1 ausgeübt wird. Folglich übt der obere Steuerarm 6 ein Drehmoment m ₃ gegen den Uhrzeigersinn, in Fig. 6 betrachtet, auf den oberen Tragarm der Hohlwelle 12 aus, wogegen der untere Steuerarm 7 ein Moment m ₄ im Uhrzeigersinn auf den unteren Tragarm 14 der Hohlwelle 12 ausübt. Auf diese Weise haben die auf die Tragarme 13 und 14 ausgeübten Drehmomente m ₃ und m ₄ gerade die entgegengesetzte Richtung und heben sich deshalb über die Hohlwelle 12 gegenseitig auf. Auf diese Weise wird das gesamte Drehmoment, welches auf die Hohlwelle 12 wirkt, annähernd null bei Einstellung der oben beschriebenen Beziehung (1). Folglich können der obere und der untere Steuerarm 6 und 7 gegen die Reibungskraft f der Straßenfläche G davon abgehalten werden, sich vorwärts oder rückwärts zu bewegen, um eine Versetzung des Gelenks 2 zu verhindern. Selbst wenn ein Reifen während des Bremsens auf eine Erhöhung gelaufen ist, kann deshalb eine Nachgiebigkeit in Längsrichtung erzielt werden, die sich nicht von der beim Nichtbremsen unterscheidet. Dies ist angemessen, wenn dem Fahrkomfort Vorrang gegeben wird.

Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform beschrieben.

Ein Radaufhängungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform hat einen ähnlichen Aufbau wie das System der ersten Ausführungsform, abgesehen davon, daß die Abmessungen der einzelnen Teile so bemessen sind, daß sie der folgenden Beziehung genügen:

Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt: Wenn das Rad 1 über eine Erhöhung 22 wie beispielsweise Kiesel auf der Straßenfläche G läuft, ist das durch die Hohlwelle 12 aufgenommene gesamte Drehmoment groß wie bei der ersten Ausführungsform, und folglich wird eine große Längsnachgiebigkeit erreicht. Wenn das Rad 1 beim Fahren des Fahrzeugs durch Betätigung des Bremssystems gebremst worden ist, ist das auf die Hohlwelle 12 wirkende Gesamtdrehmoment kleiner. Ferner sind, selbst wenn der obere und der untere Steuerarm 6 und 7 durch die Wirkung dieses Gesamtdrehmoments bewegt werden, die Beträge der Bewegungen dieser Arme gleich in Übereinstimmung mit der Erfüllung der obigen Beziehung (2). Folglich kann der Vorlaufwinkel sich nicht verändern, und daher kann eine hohe Vorlaufsteifigkeit erzielt werden. Dies ist angemessen, wenn der Geradlaufeigenschaft Vorrang gegeben wird.

Claims

1. Radaufhängungssystem für Kraftfahrzeuge, mit einem oberen und einem unteren Steuerarm, die an ihren Vorderenden mit einem Gelenk zum Tragen eines Rades verbunden sind und Basisenden aufweisen, die jeweils an einer vorderen und einer hinteren Stelle vertikal schwenkbar an einem Fahrzeugkörper gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer und ein unterer Tragarm (13, 14) vorragend angebracht sind an einer Tragwelle (12), welche an dem Fahrzeugkörper (B) über elastische Glieder (18, 18′) so gelagert ist, daß sie sich vertikal erstreckt, und daß entweder die vorderen oder die hinteren Armabschnitte (6 f, 7 f, 6 r, 7 r) der jeweiligen Basisenden des oberen und des unteren Steuerarmes (6, 7) jeweils mit dem oberen bzw. unteren Tragarm (13, 14) verbunden sind.

2. Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung hergestellt wird, wenn A ₁ die wirksame Länge des oberen Steuerarmes (6), A ₂ die wirksame Länge des unteren Steuerarmes (7), B ₁ den Abstand zwischen vorderem und hinterem Drehpunkt an den Basisenden des oberen Steuerarmes (6), B ₂ den Abstand zwischen vorderem und hinterem Drehpunkt an den Basisenden des unteren Steuerarmes (7), C ₁ die wirksame Länge des oberen Tragarmes (13), C ₂ die wirksame Länge des unteren Tragarmes (14), H ₁ die Höhe einer Verbindung am Vorderende des oberen Steuerarmes (6) über dem Erdboden sowie H ₂ die Höhe einer Verbindung am Vorderende des unteren Steuerarmes (7) über dem Erdboden bedeuten.

3. Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung hergestellt wird, wenn A ₁ die wirksame Länge des oberen Steuerarmes (6), A ₂ die wirksame Länge des unteren Steuerarmes (7), B ₁ den Abstand zwischen vorderem und hinterem Drehpunkt an den Basisenden des oberen Steuerarmes (6), B ₂ den Abstand zwischen vorderem und hinterem Drehpunkt an den Basisenden des unteren Steuerarmes (7), C ₁ die wirksame Länge des oberen Tragarmes (13) sowie C ₂ die wirksame Länge des unteren Tragarmes (14) bedeuten.