DE3736452A1 - Kurvengesteuerte, spur-, sturz- und radstandkonstante einzelradaufhaengung an laengs- und querlenkern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kurvengeführte, spur-sturz- und rad­ standkonstante Einzelradaufhängung insbesondere für Straßen­ fahrzeuge. Die Spur, der Sturz und der Radstand sollen beim Ein- und Ausfe­ dern konstant bleiben.

Bislang wurde dies an Rädern, die an Lenkern geführt worden sind, nicht erreicht, da die Lenker bei jeder Bewegung einen Kreisbogen beschreiben. Deshalb war es auch schwierig, eine gleichzeitige Anordnung von Längs- und Querlenkern, die zuein­ ander im rechten Winkel stehen, zu verwirklichen. Lediglich bei kurzen Federwegen kann die Daimler-Benz Raumlen­ kerachse mit geringen Spur- und Sturzveränderungen aufwarten. Auch die unter der Nr. B 60-G-3/00 registrierten Patentschrif­ ten ergeben keine Konstanz bei Spur, Sturz und Radstand beim Ein- bzw. Ausfedern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spur, den Sturz und den Radstand beim Ein- bzw. Ausfedern konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße dadurch gelöst, daß die aus ineinandergeschobenen Teilen bestehenden Längs- bzw. Querlenker mit Hilfe eines Zapfens, der an einer Steuerkuve gleitet, beim Ein- und Ausfedern um einen jeweils genau definierten Betrag ihre Länge ändern.

Dies ist in der Funktion in Blatt 7 dargestellt. D _K ist der Drehpunkt der Außenhülle des Lenkers. Diese bleibt in der Länge beim Ein- und Ausfedern konstant. In diese ragt der innere Teil iT des Lenkers, der ein- oder beid­ seitig mit einem Zapfen Z versehen ist. Dessen Abstand zur Radebene ₂ R _E muß immer konstant sein, so daß bei einer vorgegebenen Radebene nur eine Längenände­ rung auf der Linie D _K und dem Rad lediglich zwischen dem Zapfen Z und dem Ende E der Außenhülle möglich ist. Der Zapfen greift in eine Kurve, die bewirkt, daß beim Ein- bzw. Ausfedern der innere Teil um einen genau defi­ nierten Betrag reingeschoben bzw. rausgezogen wird.

Die Steuerkurve, die dies bewirkt, erhält man dadurch, daß man dem Rad, das nach oben bzw. nach unten gleitet, jede seitliche Bewegungsmöglichkeit nimmt, so daß das Rad nur eine senkrechte Bewegung durchführen kann. Gleichzeitig befestigt man anstelle der Zapfen ein Zeichengerät, das dort, wo die Zapfen einmal verlaufen sollen, den Kurvenver­ lauf auf die Platten, in denen die Kurven eingearbeitet werden sollen, überträgt. Die aufgezeichneten Kurven brau­ chen dann nur noch ausgesägt bzw. -gefräst zu werden.

Anmerkung: Während bei den Querlenkern das Rad bei der senkrechten Bewegung nur so fixiert werden muß, daß es nicht quer zur Rollrichtung bewegt werden kann, ist bei den Längslenkern eine primäre Verhinderung der Radbewe­ gung in Rollrichtung erforderlich. Eine Fixierung des Rades in Rollrichtung entfällt bei den Querlenkern, da das Gelenk, mit denen die Außenhülle an der Karosserie befestigt ist, ohnehin eine Bewegung des Rades in Roll­ richtung nicht zuläßt. Beim am Längslenker eingespannten Rad ist deswegen eine Fixierung quer zur Rollrichtung nicht erforderlich. Es ist auch möglich, die Steuerkurven für die Längs- und Querlenker gleichzeitig zu gewinnen, wobei das Rad schon gelenkig an den Längs- und Querlen­ kern montiert ist, wobei anstelle der Zapfen wiederum Zeichengeräte angebracht sind, die bei der Auf- und Ab­ wärtsbewegung des Rades den Kurvenverlauf und die Kur­ venbreite auf die vormontierten Kurventrägerplatten übertragen. Anschließend werden die aufgezeichneten Kur­ ven in die Trägerplatten eingefräst bzw. ausgeschnitten. Die anstelle der Zeichengeräte angebrachten Zapfen er­ geben dann mit Hilfe der sie führenden Steuerkurven eine genau definierte Längenänderung sowohl von den Längs- als auch den Querlenkern mit dem Ergebnis, daß dann beim Ein- und Ausfe­ dern das Rad lediglich eine Vertikalbewegung vollführt, an­ sonsten sich weder vor- noch rückwärts bzw. seitwärts bewegt. Auch eine Verdrehung, wie es z. B. bei Längslenkern, die eine Pendelachse führen, vorkommt, gibt es nicht. Zum Aufbau der Einzelradaufhängung siehe Blatt 8-10 und zur Darstellung der Spur- und Sturzkonstanz unabhängig von der Höhenstellung (Einfederungsgrad) siehe Blatt 11 und 12. Die Radstandkonstanz verhält sich analog.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß gerade bei den heutigen Niederquerschnitts­ reifen mit geringem Schräglaufwinkel die seitlichen Verfor­ mungskräfte infolge der Seitenbewegung bei der Spur- und Sturzänderung wegfallen. Deshalb gibt es keine durch das Einfedern hervorgerufene, lebensdauerverkürzende Walkbe­ wegung mehr. Auch das für tückische Fahreigenschaften verant­ wortliche plötzliche Wegrutschen beim starken Einfedern vor allem im Kurvengrenzbereich entfällt. Das Fahrzeug kann also schneller um die Kurve fahren und bleibt trotzdem gut beherrschbar. Durch den Wegfall der seitlichen Verformung, der sich insbesondere Breitreifen widersetzen, wird der Reifenabrieb verringert, was zu einer höheren Lebensdauer des Reifens führt und darüber hinaus durch den geringeren Abrieb ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung der Einzelradaufhän­ gung ist die Möglichkeit, die Fahreigenschaften eines pro­ jektierten Kraftfahrzeugs gezielter zu beeinflussen. Es können durch die gleichzeitige Anordnung von Längs- und Querlenkern sowohl die Längskräfte, d. h. die in Fahrt­ richtung auftretenden Kräfte wie z. B. Bodenwellen als auch Querkräfte, die beim Durchfahren von Kurven auftreten, opti­ mal aufgenommen werden. Bisher war eine gleichzeitige Anordnung von Längs- und Querlenkern bei größeren Feder­ wegen deshalb ausgeschlossen, weil die Lenkerenden der bis­ her mit konstanter Länge sich bewegenden Lenker einen Kreis beschreiben und sich somit beim Ein- bzw. Ausfedern voneinan­ der wegbewegen.

Endlich kann die Regel, daß die Fahrsicherheit schlecht wird, wenn das Momentanzentrum nach oben zum Schwerpunkt hin ver­ legt wird, um die Seitenneigung in Kurven zu reduzieren, durchbrochen werden. Bisher ergab ein kurzer Querlenker zwar einen nach oben gerückten Rollpunkt (Rollzentrum), wo­ bei der Abstand zw. Rollzentrum und Schwerpunkt bis auf 0 reduziert werden konnte, eine nur geringe Seitenneigung, dafür jedoch eine starke Spurweitenänderung, was der Fahr­ sicherheit abträglich war.

Durch die sich mit Hilfe der Steuerkurve in der Länge än­ dernden Querlenker unterbleibt die Spurweitenänderung. Eine Verschlechterung der Fahrsicherheit tritt nicht ein.

Beispiele für die Anordnung der Querlenker und damit für das Festlegen der Seitenneigung siehe Blatt 13.

Fig. 8: Rollzentrum R und Schwerpunkt S, an dem in Kurven die Fliehkraft angreift, fallen zusammen. Ein Höhenunter­ schied h, der als Hebelarm wirken könnte, fehlt. h = 0. Die Seitenneigung ist in Kurven auch 0.

Fig. 9: Eingelenkpendelachse mit hochgelegten Achshälften. Zwischem dem Rollzentrum R und dem Schwerpunkt S liegt der Hebel­ arm h. Es tritt eine Seitenneigung beim Durchfahren von Kurven auf.

Fig. 10: Anordnung wie Fig. 8, bloß Lage der Querlenker nach unten vertauscht. Ergebnis wie im ersten Bild.

Fig. 11: Anordnung von Doppellängslenkern. h ist groß, die Sei­ tenneigung in Kurven ebenfalls.

Bei allen Bildern sind zusätzlich noch Längslenker darge­ stellt. Bei den Fig. 8 und 10 sind sie noch zusätzlich als in der Länge durch eine Steuerkurve geführte variabel zu betrachten. Bei den Fig. 9 und 11 ist die Anwendung von durch die Steuerkurve in der Länge verstellbarer Längslen­ ker ohnehin wenig sinnvoll.

Über die Rollzentren der Vorder- und Hinterachse wird die Querstabilitätsachse als Verbindungslinie zwischen den beiden be­ stimmt. Sie sollte nach Möglichkeit mit der Linie zwischen den Schwerpunk­ ten an der Vorder- und Hinterachse zusammenfallen. Bei vorne liegendem Motor verläuft sich nach hinten leicht ansteigend. Sie wird als Hauptträgheitsachse bezeichnet.

Die Fig. 12 und 13 auf Blatt 13 gehen von einem Fahrzeug mit Frontmotor und demzufolgender leicht ansteigender Hauptträgheitsachse aus. Während diese bei Fig. 12 mit der Querstabilitätsachse = Rollachse identisch ist, was eben mit der steuerkurven­ geführten Einzelradaufhängung an in der Länge verstell­ baren Querlenkern mühelos erreicht werden kann, liegt diese bei Fig. 13 trotz gleicher Lage weit oberhalb der Querstabilitätsachse, oder anders ausgedrückt, jene liegt weit darunter, wie es nun mal bei der Anwendung von kon­ ventionellen Radaufhängungen der Fall ist.

Folge: Ein Ergebnis wie bei Fig. 12 ergibt Freiheit von Querkräften und Querschwingungen in Kurven (Quelle: Dub­ bels Taschenbuch für den Maschinenbau, 12. Auflage, S. 807). Auch die Verwindungsbeanspruchung des Fahrgestells entfällt. Die Straßenlage des Fahrzeugs wird also entscheidend verbessert.

Claims (1)

1. Kurvengeführte, spur-sturz- und radstandkonstante Einzelradauf­ hängung an Längs- und Querlenkern, insbesondere für Straßen­ fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querlenker beim Ein- und Ausfedern mit Hilfe eines Zapfens, der an einer Steuer­ kurve greift, ihre Länge ändern.