DE3926665A1

DE3926665A1 - Aufhaengungssystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3926665A1
Application number: DE3926665A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Minakawa; Masafumi Imanari; Shuichi Katoh
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1990-02-15
Anticipated expiration: 2009-08-12
Also published as: GB2222559A; US5000477A; GB2222559B; FR2636569B1; GB8918110D0; CA1317320C; DE3926665C2; FR2636569A1

Description

Die Erfindung betrifft Aufhängungssysteme für Kraftfahrzeuge und im einzelnen eine Verbesserung des Aufhängungssystems für Kraftfahrzeuge, das ein Paar oberer und unterer Steuerarme umfaßt, welche mit einem Gelenk verbunden sind, das ein Rad trägt, und an ihren Basisenden zu vertikaler Schwenkbewegung gelenkig mit einem Fahrzeugkörper verbunden sind.

Ein solches Aufhängungssystem ist wohlbekannt als ein Dreiecklenkersystem (double wishbone type) (siehe zum Beispiel Japanische Patentveröffentlichung 28 123/69).

In einem solchen Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik sind die Basisenden des oberen und des unteren Steuerarmes gelenkig verbunden mit einer fest an einem Fahrzeugkörper angebrachten horizontalen Welle über jeweilige elastische Lagerglieder, und daher werden die Nachgiebigkeit in Längsrichtung (longitudinal compliance) und die Nachlaufstarrheit (caster rigidity) durch die Federkonstante der elastischen Teile bestimmt.

Um weitgehend zu vermeiden, daß ein Stoß, der erzeugt wird, wenn ein Rad über einen Vorsprung auf einer Straßenfläche rollt, auf den Fahrzeugkörper übertragen wird, ist es im allgemeinen erforderlich, die Längsnachgiebigkeit des Aufhängungssystems zu erhöhen. Um das Geradeauslaufvermögen des Rades sicherzustellen, ist es zusätzlich erforderlich, die Nachlaufstarrheit des Aufhängungssystems zu erhöhen.

Wenn jedoch in dem geschilderten Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik die Federkonstante des elastischen Teiles kleiner eingestellt ist, um eine größere Nachgiebigkeit in Längsrichtung vorzusehen, wird die Nachlaufstarrheit vermindert und verschlechtert damit das Geradeauslaufvermögen des Rades. Wenn andererseits die Federkonstante des elastischen Teiles größer eingestellt wird, um eine größere Nachlaufstarrheit beim Bremsen vorzusehen, wird die Nachgiebigkeit in Längsrichtung vermindert, begleitet von einer Verschlechterung des Fahrkomforts. Daher ist es schwierig, sowohl die Nachgiebigkeit in Längsrichtung als auch die Nachlaufstarrheit beim Bremsen zufriedenzustellen.

Selbst wenn eine nichtlineare Federcharakteristik für die elastischen Lagerglieder vorgesehen wird, ist es also unmöglich, die Nachgiebigkeit in Längsrichtung während des Bremsens sicherzustellen.

Die Erfindung ist in Anbetracht dieser Umstände durchgeführt worden, und ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines vereinfachten und wirkungsvollen Aufhängungssystems der oben beschriebenen Art, bei welchem sowohl die Nachgiebigkeit in Längsrichtung wie auch die Nachlaufstarrheit während des Bremsens befriedigt werden können und außerdem der Fahrkomfort während des Bremsens verbessert werden kann.

Um das genannte Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Aufhängungssystem für Kraftfahrzeuge geschaffen, mit einem oberen und einem unteren Steuerarm, die mit einem Gelenk verbunden sind, das ein Rad trägt, und an ihren Basisenden vertikaler Schwenkbewegung gelenkig mit einem Fahrzeugkörper verbunden sind, welches System ferner umfaßt: ein Paar oberer und unterer Führungslenker, die an ihren hinteren Enden mit einem oberen bzw. einem unteren Abschnitt eines schwenkbaren Gelenksystems verbunden sind, welches das Gelenk und den oberen und den unteren Steuerarm umfaßt, wobei die Vorderenden der Führungslenker miteinander verbunden sind und über ein elastisches Lagerglied zu vertikaler Schwenkbewegung mit dem Fahrzeugkörper derart gelenkig verbunden sind, daß ein eingeschlossener Winkel zwischen zwei Geraden, die den Gelenkverbindungspunkt der Führungslenker an dem Fahrzeugkörper und die hinteren Enden der Führungslenker verbinden, ein spitzer Winkel ist.

Bei dem geschilderten Aufbau wirken eine Zugkraft und eine Druckkraft auf beide Führungslenker entlang den zwei Geraden durch ein Moment, das auf das Rad von einer Straßenfläche während des Bremsens ausgeübt wird, und daher ist deren resultierende Kraft (eine erste resultierende Kraft) kleiner als die Zugkraft und die Druckkraft. Also ist die Größe der Deformation des elastischen Lagergliedes durch die erste resultierende Kraft relativ klein, womit die Nachlaufstarrheit (caster rigidity) des Aufhängungssystems sichergestellt wird.

Ferner wirkt, wenn eine Last in Längsrichtung auf einen zentralen Abschnitt des Rades ausgeübt worden ist, nur die Zugkraft oder nur die Druckkraft auf die beiden Führungslenker entlang den zwei Geraden, und folglich ist deren resultierende Kraft (eine zweite resultierende Kraft) größer als die Zugkraft und die Druckkraft. Also ist die Größe der Deformation der elastischen Lagerglieder durch die zweite resultierende Kraft relativ groß, und dies ermöglicht es, eine größere Längsnachgiebigkeit (oder Nachgiebigkeit in Längsrichtung, longitudinal compliance) des Aufhängungssystems vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 bis 5 eine erste Ausführungsform der Erfindung, und zwar

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines linken hinteren Aufhängungssystems für Kraftfahrzeuge,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Aufhängungssystem,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Aufhängungssystems,

Fig. 4 eine Seitenansicht zur Erläuterung eines Vorgangs während des Bremsens,

Fig. 5 eine Seitenansicht zur Erläuterung eines Vorgangs, wenn ein Rad über einen Vorsprung auf einer Straßenfläche rollt;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Koordinaten für Kräfte darstellt, die auf eine elastische Buchse an dem Vorderende eines unteren Führungslenkers wirken,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines wesentlichen Abschnitts einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 bis 14 eine dritte Ausführungsform, und zwar

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines linken hinteren Aufhängungssystems für Kraftfahrzeuge,

Fig. 9 eine Draufsicht auf das Aufhängungssystem,

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 im Längsschnitt eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 10 gezeigten oberen elastischen Verbindungseinrichtung,

Fig. 12 im Längsschnitt eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 10 gezeigten unteren elastischen Verbindungseinrichtung,

Fig. 13 eine Seitenansicht zur Erläuterung eines Vorgangs beim Bremsen, und

Fig. 14 eine Seitenansicht zur Erläuterung eines Vorgangs, wenn ein Rad über einen Vorsprung auf einer Straßenfläche rollt.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird zunächst in Verbindung mit den Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer linken Hälfte eines hinteren Aufhängungssystems für Kraftfahrzeuge, auf welches die Erfindung angewendet ist; Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das System, und Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Systems. In diesen Figuren umfaßt ein Gelenk 2 zum Tragen eines Rades 1 eine Spindel 3 zum Lagern des Rades 1 über ein Lager 23 (Fig. 2) und einen oberen Tragarm 4, einen unteren Tragarm 5 und einen hinteren Tragarm 6, welche von einem Basisende der Spindel 3 in drei Richtungen vorragen, das heißt nach oben, nach unten bzw. nach hinten. Ein oberer Steuerarm 7, ein unterer Steuerarm 8 und ein zusätzlicher Steuerarm 9 sind an ihren Vorderenden schwenkbar verbunden mit den Tragarmen 4, 5 und 6 über Drehzapfen 10, 11 und 12 sowie elastische Buchsen 13, 14 bzw. 15, die diese Zapfen umgeben.

Die Steuerarme 7, 8 und 9 sind I-förmig und in Breitenrichtung eines Fahrzeugs angeordnet und sind an ihren Basisenden gelenkig verbunden mit einem Fahrzeugkörper Bd über Zapfen 16, 17 und 18, die sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, sowie elastische Buchsen 19, 20 bzw. 21, die die Zapfen umgeben. Also sind die Steuerarme 7, 8 und 9 vertikal schwenkbar um die Zapfen 16, 17 und 18 und durch die Deformation der elastischen Buchsen 19, 20 und 21 auch ein wenig in Längsrichtung schwenkbar.

Es ist zu beachten, daß eine (nicht gezeigte) Aufhängungsfeder wenigstens zwischen einen der drei Steuerarme 7, 8 und 9 und den Fahrzeugkörper Bd zwischengeschaltet ist wie im Fall des Standes der Technik.

Ein Paar oberer und unterer Führungslenker 24 und 25, die sich in Längsrichtung des Fahrzeuges erstrecken, sind an ihren hinteren Enden durch jeweilige vertikale Drehzapfen 26 und 27 und diese Drehzapfen umgebende elastische Buchsen 28 und 29 schwenkbar verbunden mit einem oberen und einem unteren Abschnitt eines schwenkbaren Gelenksystems 22, welches das Gelenk 2 und den oberen und den unteren Steuerarm 7 und 8 umfaßt. Die Verbindungspunkte der hinteren Enden der Führungslenker 24 und 25 mit dem schwenkbaren Gelenksystem 22 sind in der dargestellten Ausführungsform an dem oberen und dem unteren Steuerarm 7 bzw. 8 hergestellt, aber alternativ können sie an dem oberen Steuerarm 7 und dem unteren Tragarm 5 des Gelenks 2 hergestellt werden oder an dem oberen und dem unteren Tragarm 4 bzw. 5 des Gelenks 2.

Die Führungslenker 24 und 25 sind drehbar miteinander verbunden über eine Verbindungswelle 30, die sich in Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und eine elastische Buchse 31, welche die Welle 30 in der vorliegenden Ausführungsform umgibt, und einer der Führungslenker, zum Beispiel der untere Führungslenker 25 in der dargestellten Ausführungsform, ist an seinem Vorderende mit dem Fahrzeugkörper Bd gelenkig verbunden über einen Drehzapfen 32, der sich in Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und eine elastische Buchse 33, welche ein elastisches Lagerglied ist. Also können bei einer Vertikalbewegung des Rades 1 die Führungslenker 24 und 25 vertikal geschwenkt werden um den Drehzapfen 32 und relativ gelenkig bewegt werden um die Verbindungswelle 30, wenn der obere und der untere Steuerarm 7 bzw. 8 vertikal geschwenkt werden.

Hier wird der eingeschlossene Winkel R zwischen zwei Geraden l₁ und l₂, die ein Vorderende des unteren Führungslenkers 25, das heißt, einen dem Drehzapfen 32 entsprechenden Schwenkverbindungspunkt desselben, mit den hinteren Enden des Führungslenkers 24 und 25, auf einem spitzen Winkel eingestellt.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform beschrieben.

In Fig. 4 sei angenommen, daß das Rad 1 beim Fahren des Fahrzeugs durch Betätigung einer (nicht gezeigten) Bremseinrichtung gebremst worden ist.

Wenn das Rad 1 gebremst worden ist, wirkt ein Moment m gegen den Uhrzeigersinn, in Fig. 4 betrachtet, auf das Gelenk 2 durch eine Reibungsbremskraft P, die auf das Rad 1 von einer Straßenfläche Gl ausgeübt wird. Folglich wirken eine Zugkraft P₁ entlang der Geraden l₁ und eine Druckkraft P₂ entlang der Geraden l₂ auf die Führungslenker 24 und 25, und eine resultierende Kraft P _A der Kräfte P₁ und P₂ wird als eine nach unten gerichtete Last auf die elastische Buchse 33 ausgeübt.

Da der eingeschlossene Winkel R zwischen den beiden Geraden l₁ und l₂ auf einen spitzen Winkel eingestellt ist, ist die resultierende Kraft P _A kleiner als die Zugkraft P₁ und die Druckkraft P₂. Daher ist die Größe der Verformung der elastischen Buchse 33 durch die resultierende Kraft P _A relativ klein, und daher ist die Veränderung des Nachlaufs (caster) des Rades 1 klein, was es ermöglicht, das Geradeauslaufvermögen des Rades sicherzustellen.

Dann sei in Fig. 5 angenommen, daß das Rad bei dem Fahren des Fahrzeugs über einen Vorsprung 34 rollt wie zum Beispiel einen Kiesel auf einer Straßenfläche.

Wenn das Rad 1 über den Vorsprung 34 rollt, wirkt eine Last Q zur Rückseite des Fahrzeugs, die auf einen zentralen Abschnitt des Rades 1 von dem Vorsprung 34 ausgeübt wird, über das Gelenk 2 auf die Führungslenker 24 und 25 in Form von Zugkräften Q₁ und Q₂ entlang den zwei Geraden l₁ und l₂, und eine resultierende Kraft Q _A der Kräfte Q₁ und Q₂ wird in der Form einer nach hinten gerichteten Last auf die elastische Buchse 33 ausgeübt.

Die resultierende Kraft Q _A ist also größer als die Zugkräfte Q₁ und Q₂, da der eingeschlossene Winkel R zwischen den beiden Geraden l₁ und l₂ ein spitzer Winkel ist. Daher ist die Größe der Verformung der elastischen Buchse 33 durch die resultierende Kraft Q _A groß, und folglich wird dem Aufhängungssystem S eine große Längsnachgiebigkeit oder Nachgiebigkeit in Längsrichtung gegeben. Dies ermöglicht es, eine Stoßkraft von dem Vorsprung 34 wirksam zu mäßigen und zu verhindern, daß sie auf den Fahrzeugkörper Bd übertragen wird.

Da die resultierenden Kräfte P _A und Q _A in verschiedenen Richtungen wirken, ist es ferner möglich, die Längsnachgiebigkeit selbst beim Bremsen völlig sicherzustellen und auch den Fahrkomfort während des Bremsens zu verbessern.

Hier werden folgende Abmessungen einzelner Abschnitte des Aufhängungssystems S festgelegt, wie in Fig. 1 gezeigt:

A Abstand zwischen den hinteren Enden der Führungslenker 24 und 25
B Abstand von dem hinteren Ende des unteren Führungslenkers 25 zu der Straßenfläche Gl
C Wirksame Länge des unteren Steuerarmes 8
D Abstand von dem Basisende des unteren Steuerarmes 8 zu dem hinteren Ende des unteren Führungslenkers 25
E Wirksame Länge des oberen Steuerarmes 7
F Abstand von dem Basisende des oberen Steuerarmes 7 zu dem hinteren Ende des oberen Führungslenkers 24
G Abstand von der Achse des Rades 1 zu dem hinteren Ende des unteren Führungslenkers 25
H Abstand von der Achse des Rades 1 zu dem hinteren Ende des oberen Führungslenkers 24.

Wenn die Abmessungen auf diese Art festgelegt sind, können die Kräfte P₁, P₂, Q₁ und Q₂ in den folgenden Ausdrücken bestimmt werden, worin die Zugkraft positiv ist und die Druckkraft negativ ist.

Fig. 6 zeigt die Koordinaten für die oben beschriebenen Kräfte P₁, P₂, P _A, Q₁, Q₂ und Q _A, wenn das Aufhängungssystem S von der Seite betrachtet wird, wobei in der Figur die Achse des unteren Führungslenkers 25 durch die X-Achse gezeigt ist und das Vorderende, das heißt der Schwenkpunkt des Führungslenkers 25, als der Punkt (O, O) gezeigt ist.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die resultierenden Kräfte P _A und Q _A in der Richtung voneinander verschieden, da P₂ negativ ist; um die Richtungen der resultierenden Kräfte P _A und Q _A in einen rechten Winkel zueinander zu bringen, kann die folgende Gleichung erstellt werden:

(P₁ + P₂ · cos R) (Q₁ + Q₂ · cos R)

+ P₂ · Q₂ · sin² R = 0 (5)

Hier kann cos R durch die folgende Gleichung bestimmt werden:

worin μ₁ = A/B, μ₂ = C/D, μ₃ = E/F, μ₄ = G/H.

Dementsprechend können die Richtungen der resultierenden Kräfte P _A und Q _A durch geeignete Wahl des eingeschlossenen Winkels R zwischen den beiden Geraden l₁ und l₂ so eingestellt werden, daß sie einen rechten Winkel bilden, ohne Rücksicht auf die Größen der Lasten P und Q.

Wenn solch eine Einstellung vorgenommen wird, und selbst wenn die resultierenden Kräfte P _A und Q _A gleichzeitig auf die elastische Buchse 33 ausgeübt werden, das heißt, selbst wenn das Rad 1 beim Bremsen über den Vorsprung 34 rollt, ist es möglich, eine übermäßige Verformung der elastischen Buchse 33 in Richtung der resultierenden Kraft P _A zu verhindern, um die Variation des Nachlaufs des Rades 1 zu vermindern.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher, wenn der Winkel R so eingestellt ist, daß die Richtungen der resultierenden Kräfte P _A und Q _A unter einem rechten Winkel zueinander stehen, die elastische Buchse 33 mit einem Paar bogenförmiger Abschnitte 35, 35 versehen ist, die in Richtung der resultierenden Kraft Q _A angeordnet sind mit dem dazwischengelegenen Drehzapfen 32, so daß die Federkonstante der elastischen Buchse 33 kleiner in Richtung der resultierenden Kraft Q _A und größer in Richtung der resultierenden Kraft P _A eingestellt werden kann. Die übrigen Anordnungen sind ähnlich denen in der vorher beschriebenen ersten Ausführungsform, wobei den Teilen in der ersten Ausführungsform entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Gemäß der zweiten Ausführungsform ist die elastische Buchse 33 leicht verformbar in Richtung der resultierenden Kraft Q _A, selbst wenn die Federkonstante des die elastische Buchse 33 bildenden Elastomers selbst größer eingestellt ist, und folglich ist es möglich, die Längsnachgiebigkeit weiter zu verbessern und dabei die Nachlaufstarrheit des Aufhängungssystems S sicherzustellen.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 8 bis 14 beschrieben.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines linken hinteren Aufhängungssystems S′ für Kraftfahrzeuge, auf welche die Erfindung angewendet ist, Fig. 9 ist eine Draufsicht auf das System S′, und Figur ist eine Seitenansicht des Systems S′. In diesen Figuren besitzt ein Gelenk 102 zum Tragen eines Rades 101 grundsätzlich den gleichen Aufbau wie in der vorherigen ersten Ausführungsform und umfaßt einen Spindel 103, einen oberen Tragarm 104, einen unteren Tragam 105 und einen hinteren Tragarm 106. Ein oberer und ein unterer Steuerarm 107 bzw. 108 sind an ihren Vorderenden durch Kugelgelenke 110 bzw. 111 mit dem oberen bzw. unteren Tragarm 104, 105 verbunden innerhalb einer Felge 101 a des Rades 101, und ein zusätzlicher Steuerarm 109 ist auf gleiche Art an seinem Vorderende über einen Drehzapfen 112 und eine den Drehzapfen 112 umgebende elastische Buchse 115 mit dem hinteren Tragarm 106 innerhalb der Felge 101 a verbunden.

Die Steuerarme 107, 108 und 109 sind I-förmig und in Breitenrichtung eines Fahrzeugs angeordnet wie bei der ersten Ausführungsform, und ihre Basisenden sind durch Zapfen 116, 117 und 118, die sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, sowie die Zapfen umgebende elastische Buchsen 119, 120 und 121 mit einem Fahrzeugkörper Bd′ schwenkbar verbunden.

Auf diese Weise bilden das Gelenk 102 und die zwei Steuerarme 107 und 108 ein schwenkbares Gelenksystem 122 gemäß der dritten Ausführungsform.

Ein Dämpfer D mit einer Aufhängungsfeder ist zwischen das Gelenk 102 und den Fahrzeugkörper Bd′ zwischengeschaltet.

Ein oberer und ein unterer Führungslenker 124 und 125 sind an ihren hinteren Enden mit dem oberen bzw. unteren Steuerarm 107, 108 schwenkbar verbunden bei ihren Mittelabschnitten nahe der Innenseite des Rades 101 durch eine obere bzw. eine untere elastische Verbindungseinrichtung 126 bzw. 127.

Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform sind die Vorderenden der Längslenker 124 und 125 mit einer gemeinsamen Tragplatte 128 verbunden, zum Beispiel mittels eines Bolzens oder durch Schweißen, so daß sie aneinander befestigt sind. Die Tragplatte 128 ist mit dem Fahrzeugkörper Bd′ gelenkig verbunden durch einen Zapfen, der sich in Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und eine elastische Buchse 130, die aus Gummi besteht, als ein den Schwenkzapfen 129 umgebendes elastisches Lagerglied.

Wie in der zweiten Ausführungsform ist die elastische Buchse 130 mit einem Paar von Ausschnitten 145, 145 versehen, die vor und hinter dem dazwischengelegenen Schwenkzapfen 129 angeordnet sind. Dieser Aufbau führt dazu, daß die Federkonstante der elastischen Buchse 130 größer in der Vertikalrichtung und kleiner in der Längsrichtung eingestellt ist. Ferner ist die elastische Buchse 130 mit einem elastischen Anschlag 146 versehen, um die Versetzung des Schwenkzapfens 129 nach vorn um einen Betrag, der größer ist als ein gegebener Betrag, durch Puffern zu beschränken.

Eine geeignete Biegungselastizität ist in der dargestellten Ausführungsform für beide Führungslenker 124 und 125 vorgesehen, aber alternativ kann die Biegungselastizität auch für einen der Führungslenker 124 und 125 vorgesehen werden.

Hier ist ein eingeschlossener Winkel R′ zwischen zwei Geraden, und zwar einer Geraden l _z′, welche die entsprechenden Zentren des Schwenkzapfens 129 und der oberen elastischen Verbindungseinrichtung 126 verbindet, und eine Gerade l₁′, welche die entsprechenden Zentren des Schwenkzapfens 129 und der unteren elastischen Verbindungseinrichtung 127 verbindet, auf einen spitzen Winkel eingestellt, wie in Fig. 10 gezeigt.

In diesem Fall ist der untere Führungslenker 125 zu einer Rechteckform ausgebildet und auf der Geraden l₁′ angeordnet. Andererseits ist der obere Führungslenker 124 mit seiner hinteren Hälfte auf der Geraden l₂′ und mit seiner vorderen Hälfte nach unten gebogen unter der Geraden l₂′ angeordnet. Eine Bodenplatte Bd′a des Fahrzeugkörpers ist entlang dem oberen Führungslenker 124 angeordnet, um den Raum oberhalb der vorderen Hälfte des oberen Führungslenkers 124 für ein Abteil wirksam zu nutzen, und ein Sitz 131 ist auf der Fläche der Bodenplatte Bd′a in Nachbarschaft der vorderen Hälfte des oberen Führungslenkers 124 angeordnet.

Die obere und die untere Verbindungseinrichtung 126 und 127 werden nachfolgend anhand der Fig. 11 und 12 beschrieben.

Anhand von Fig. 11 wird zuerst die obere elastische Verbindungseinrichtung 126 beschrieben. Der obere Führungslenker 124 ist an seinem hinteren Ende einteilig versehen mit einem Bolzen 124 a, der sich durch eine Nabe 107 a erstreckt, welche bei der Mitte des oberen Steuerarmes 107 ausgebildet ist. Eine Abstandshülse 132 und ein Paar äußerer Stützplatten 133, 133, die einander gegenüberliegen mit der dazwischengelegten Nabe 107 a, sind an den Bolzen 124 a mittels einer Mutter 134 befestigt. Jede der äußeren Stützplatten 133 besitzt einen abgeschrägten Abschnitt 133 a, der bei seinem radial äußeren Abschnitt näher an der Nabe liegt als bei seinem radial inneren Abschnitt. Ein ringförmiger Gummielastomer 136 ist angefügt oder angeklebt zwischen den abgeschrägten Abschnitt 133 und eine auf ein Ende der Nabe 107 a aufgesetzte innere ringförmige Stützplatte 135, welcher der abgeschrägte Abschnitt 133 a gegenüberliegt. Eine ringförmige Formplatte 137 ist in dem Elastomer 136 bei seinem axial mittleren Abschnitt verborgen und umfaßt auch einen abgeschrägten Abschnitt 137 ähnlich dem der äußeren Stützplatte 133. Die innere Stützplatte 135, der Elastomer 136 und die Formplatte 137 sind sämtlich so angeordnet, daß sie die Abstandshülse 132 in einem Abstand umgeben.

Sodann wird die untere elastische Verbindungseinrichtung 127 in Verbindung mit Fig. 12 beschrieben. Der untere Führungslenker 125 ist an seinem hinteren Ende einteilig versehen mit einem Bolzen 125 a, der sich durch eine Nabe 108 a erstreckt, welche bei der Mitte des unteren Steuerarmes 108 ausgebildet ist. Eine Abstandshülse 139 und ein Paar äußerer Stützplatten 140, 140, die einander gegenüberliegen mit der dazwischengeschalteten Nabe 108 a, sind an dem Bolzen 125 a mittels einer Mutter 141 befestigt. Jede der äußeren Stützplatten 140 umfaßt einen abgeschrägten Abschnitt 140 a, der bei seinem radial äußeren Abschnitt der Nabe näher liegt als bei seinem radial inneren Abschnitt. Ein ringförmiger Gummielastomer 136 ist angefügt oder angeklebt zwischen dem abgeschrägten Abschnitt 140 a und einer auf ein Ende der Nabe 108 a aufgesetzten ringförmigen Stützplatte 142, welcher der abgeschrägte Abschnitt 140 a gegenüberliegt. Die innere Stützplatte 142 und der Elastomer 143 sind beide so angeordnet, daß sie die Abstandshülse 139 in einem Abstand umgeben.

Jeder der entsprechenden abgeschrägten Abschnitte 133 a und 140 a der äußeren Stützplatten 133 und 140 ist so ausgebildet, daß eine Senkrechte zu ihrer Innenfläche durch einen Mittelabschnitt der entsprechenden elastischen Verbindungseinrichtung 126 bzw. 127 verläuft.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform besprochen.

In Fig. 13 sei angenommen, daß das Rad 1 beim Fahren eines Kraftfahrzeuges durch die Betätigung einer Bremseinrichtung gebremst worden ist.

Wenn das Rad 101 gebremst worden ist, wird ein Moment m gegen den Uhrzeigersinn, in Fig. 13 betrachtet, auf das Gelenk 102 ausgeübt durch eine Reibungsbremskraft, die auf das Rad 101 von einer Straßenfläche Gl ausgeübt wird, wie bei der vorherigen ersten Ausführungsform. Folglich wirken eine Druckkraft P₂′ entlang der Geraden l₂′ und eine Zugkraft P₁′ entlang der Geraden l₁′ auf die Führungslenker 124 und 125, wobei eine resultierende Kraft P _A′ als eine abwärts gerichtete Last auf die elastische Buchse 130 ausgeübt wird.

Da der eingeschlossene Winkel R′ zwischen den beiden Geraden l₁′ und l₂′ auf einen spitzen Winkel eingestellt worden ist, ist die resultierende Kraft P _A′ kleiner als die Druckkraft P₂′ und die Zugkraft P₁′ wie bei der vorherigen Ausführungsform. Außerdem ist die Federkonstante der elastischen Buchse 130 größer eingestellt in Richtung der resultierenden Kraft P _A′, und folglich ist die Größe der Verformung der elastischen Buchse durch die resultierende Kraft P _A′ kleiner. Folglich ist die Veränderung des Nachlaufs des Rades 1 kleiner, und dies ermöglicht es, das Geradeauslaufvermögen des Rades 101 sicherzustellen.

Selbst wenn in diesem Fall die vordere Hälfte des oberen Führungslenkers 124 nach unten gebogen worden ist, um ein möglichst großes Abteil zu definieren, wie oben beschrieben, ist die von dem Gelenk 102 auf den oberen Führungslenker 124 ausgeübte Druckkraft P₂′ auf das Zentrum des Schwenkzapfens 129 gerichtet, da die hintere Hälfte des oberen Führungslenkers 124 auf der Geraden l₂′ angeordnet ist. Daher ist eine Komponente der Druckkraft P₂′, die als eine Biegebelastung des unteren Führungslenkers 125 wirkt, äußerst klein.

Da der untere Führungslenker 125 auf der Geraden l₁′ angeordnet ist, wird außerdem die von dem Gelenk 102 auf den unteren Führungslenker 125 ausgeübte Zugkraft P₁′ eine einfache Zugbelastung.

Folglich erhält der untere Führungslenker 125 die Biegelast nur ein wenig, und folglich ist es möglich, einen unteren Führungslenker 125 aus einem relativ dünnen runden Stab zu machen, was zu einer Gewichtsverminderung beiträgt.

Ferner wirken die Druckkraft P₂′ und die Zugkraft P₁′ als eine einfache Druckkraft auf die Elastomere 136 und 143 zwischen den äußeren und inneren Stützplatten 133, 140 bzw. 135, 142, die in den entsprechenden elastischen Verbindungseinrichtungen 126 und 127 in Nachbarschaft zueinander gelegen sind, und außerdem werden die Elastomere 136 und 143 durch die abgeschrägten Abschnitte 133 a und 140 a der äußeren Stützplatten 133 und 140 daran gehindert, radial nach außen vorzuragen, und folglich ist die Größe der Deformation jedes Elastomers 136 und 143 kleiner und daher ist die Veränderung im Nachlauf des Rades 101 aufgrund einer solchen Verformung äußerst klein.

Unter Bezugnahme auf Fig. 14 sei angenommen, daß das Rad 101 während der Fahrt eines Fahrzeugs über einen Vorsprung 144 wie beispielsweise einen Kiesel auf einer Straßenfläche Gl rollt.

Wenn das Rad über den Vorsprung 144 rollt, wirkt eine von dem Vorsprung 144 auf den Mittelabschnitt des Rades 1 ausgeübte nach hinten gerichtete Last Q als Zugkräfte Q₁′ und Q₂′ längs der beiden Geraden l₁′ und l₂′ über das Gelenk 102 auf beide Führungslenker 124 und 125, wie bei der ersten Ausführungsform, wobei eine resultierende Kraft Q _A′ als eine nach hinten gerichtete Last auf die elastische Buchse 130 ausgeübt wird.

Da der geschlossene Winkel R′ zwischen den beiden Geraden l₁′ und l₂′ ein spitzer Winkel ist, ist wie bei der ersten Ausführungsform die resultierende Kraft Q _A′ größer als die Zugkräfte Q₁′ und Q₂′. Da die Federkonstante der elastischen Buchse 130 kleiner eingestellt worden ist in Richtung der resultierenden Kraft Q _A′, ist außerdem die Größe der Verformung der elastischen Buchse 130 durch die resultierende Kraft Q _A′ größer. Folglich wird auf das Aufhängungssystem S′ eine größere Längsnachgiebigkeit angewendet. Dies ermöglicht es, eine Stoßkraft von dem Vorsprung wirksam zu mäßigen und zu verhindern, daß sie auf den Fahrzeugkörper Bd′ übertragen wird.

Da die Wirkungsrichtungen der resultierenden Kräfte P _A′ und Q _A′ voneinander verschieden sind, ist es möglich, die Längsnachgiebigkeit selbst während des Bremsens sicherzustellen und auch den Fahrkomfort während des Bremsens zu verbessern.

Bei der Deformation der Elastomere 136 und 143 wird von dem oberen und dem unteren Steuerarm 107, 108 während der Aufwärts- und Abwärtsbewegungen und der Bremsung des Rades 101 eine Last in Richtung einer geringen Erhöhung oder Verminderung des eingeschlossenen Winkels R′ auf den oberen und den unteren Führungslenker 124, 125 ausgeübt, aber der obere Führungslenker 124 und/oder der untere Führungslenker 125 biegen sich geeignet, um die Deformation der Elastomere 136 und 143 zuzulassen. Dies ermöglicht die Befestigung der Vorderenden der Führungslenker 124 und 125 aneinander, was zu einer Vereinfachung der Konstruktion führt.

Insbesondere während Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Rades 101 tritt in den einzelnen elastischen Verbindungsgliedern 126 und 127 eine dreidimensionale Drehversetzung auf zwischen den äußeren Stützplatten 133, 140 und den inneren Stützplatten 135, 142 als Ergebnis von Schwingbewegungen des oberen und unteren Steuerarmes 107 und 108 nach oben und unten sowie des oberen und unteren Führungslenkers 124 und 125. Da jedoch die gebondeten oder verbundenen Abschnitte zwischen den Stützplatten 133, 140 und den Elastomeren 136, 143 die abgeschrägten Abschnitte 133 a und 140 a sind, können die Elastomere 136 und 143 bei Erhalt einer Schubkraft durch alle Drehversetzungen relativ leicht deformiert werden, wodurch sie die Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Rades 101 glätten und dabei verhindern, daß ein größeres Torsionsmoment auf die Führungslenker 124 und 125 wirkt.

Da in solch einem Aufhängungssystem S′ die Vorderenden des oberen und unteren Steuerarmes 107 bzw. 108 mit dem Gelenk 102 innerhalb der Felge 101 a des Rades 101 verbunden sind, ist es möglich, ihre Verbindungspunkte in der Nähe einer Mittenebene O anzuordnen, um welche das Rad rotiert. Wenn das Rad 101 eine Last von einer Straßenfläche erhalten hat, kann also die Bürde der Belastung auf die einzelnen Steuerarme 107 und 108 weitgehend vermindert werden.

Da die hinteren Enden des oberen und des unteren Führungslenkers 124 und 125 mit den Mittelabschnitten des oberen und des unteren Steuerarmes 107 bzw. 108 verbunden sind, ist es außerdem möglich, jeden der Führungslenker 124 und 125 zu einer Rechteckgestalt oder nahezu rechteckigen Gestalt zu formen ohne Störung durch das Rad 101, um ihre Streck- oder Versteifungsfunktion zu erhöhen.

Es versteht sich, daß die Erfindung auch auf ein Frontaufhängungssystem für Kraftfahrzeuge anwendbar ist. In diesem Fall kann anstelle des zusätzlichen Steuerarmes 109 natürlich eine mit einem Lenkmechanismus verbundene Spurstange mit dem hinteren Tragarm 106 des Gelenks 102 über ein Kugellager verbunden sein.

Claims

1. Aufhängungssystem für Kraftfahrzeuge, mit einem oberen und einem unteren Steuerarm, die mit einem Gelenk verbunden sind, das ein Rad trägt, und an ihren Basisenden zu vertikaler Schwenkbewegung gelenkig mit einem Fahrzeugkörper verbunden sind, gekennzeichnet durch ein Paar oberer und unterer Führungslenker (24, 25; 124, 125), die an ihren hinteren Enden mit einem oberen bzw. einem unteren Abschnitt eines schwenkbaren Gelenksystems (22, 122) verbunden sind, welches das Gelenk (2, 102) und den oberen und den unteren Steuerarm (7, 8; 107, 108) umfaßt, wobei die Vorderenden der Führungslenker (24, 25; 124, 125) miteinander verbunden sind und über ein elastisches Lagerglied (33, 130) zu vertikaler Schwenkbewegung mit dem Fahrzeugkörper (Bd, Bd′) derart gelenkig verbunden sind, daß ein eingeschlossener Winkel (R, R′) zwischen zwei Geraden (l₁, l₂; l₁′, l₂′), die einen Gelenkverbindungspunkt der Führungslenker (24, 25; 124, 125) an dem Fahrzeugkörper (Bd, Bd′) und die hinteren Enden der Führungslenker (24, 25; 124, 125) verbinden, ein spitzer Winkel ist.

2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Führungslenker (24, 25; 124, 125) so angeordnet sind, daß die Richtung einer resultierenden Kraft (P _A, P _A′) von zwei Kräften (P₁, P₂, P₁′, P₂′), die während des Bremsens des Rades (1, 101) auf die zwei Geraden (l₁, l₂; l₁′, l₂′) wirken, und die Richtung einer resultierenden Kraft (Q _A, Q _A′) von zwei Kräften (Q₁, Q₂, Q₁′, Q₂′), die auf die zwei Geraden (l₁, l₂; l₁′, l₂′) wirken, wenn eine Last (Q) in Längsrichtung auf einen Mittelabschnitt des Rades (1, 101) ausgeübt worden ist, miteinander einen im wesentlichen rechten Winkel bilden.

3. Aufhängungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante des elastischen Lagergliedes (33, 130) zum Lagern der Führungslenker (24, 25; 124, 125) an dem Fahrzeugkörper (Bd, Bd′) größer eingestellt ist in der Richtung der resultierenden Kraft (P _A, P _A′), die während des Bremsens des Rades (1, 101) erzeugt wird, und kleiner eingestellt ist in der Richtung der resultierenden Kraft (Q _A, Q _A′), die erzeugt wird, wenn die Last (Q) in Längsrichtung auf den Mittelabschnitt des Rades (1, 101) ausgeübt worden ist.

4. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Führungslenker (124, 125) eine Biegeelastizität aufweist, und daß die Vorderenden der Führungslenker (124, 125) aneinander befestigt sind.

5. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Führungslenker (125) auf einer Geraden (l₁′) angeordnet ist, die den Gelenkverbindungspunkt der Führungslenker (124, 125) an dem Fahrzeugkörper (Bd′) und den Verbindungspunkt des unteren Führungslenkers (124) an dem Gelenksystem (122) verbindet, und
daß der obere Führungslenker (125) bei seinem Mittelabschnitt gebogen ist, wobei seine hintere Hälfte auf einer Geraden (l₂′) angeordnet ist, welche den Gelenkverbindungspunkt und den Verbindungspunkt des oberen Führungslenkers (125) an dem Gelenksystem (122) verbindet, und seine vordere Hälfte unterhalb der letztgenannten Geraden (l₂′) angeordnet ist.

6. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorderenden des oberen und des unteren Steuerarmes (107, 108) mit dem Gelenk (102) innerhalb einer Felge (101 a) des Rades (101) verbunden sind, und daß die hinteren Enden des oberen und des unteren Führungslenkers (124, 125) mit mittleren Abschnitten des oberen und des unteren Steuerarmes (107, 108) außerhalb der Felge (101 a) verbunden sind.

7. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Führungslenkern (124, 125) Verbindungszapfen (124 a, 125 a) ausgebildet sind, die sich auf Achsen der Führungslenker (124, 125) durch jeweilige Naben (107 a, 108 a) erstrecken, die an den Steuerarmen (107, 108) vorgesehen sind, und
daß ein ringförmiger Elastomer (136, 143) angefügt oder gebondet ist zwischen jedem eines Paares äußerer Stützplatten (133, 140), die an entgegengesetzten Enden jedes der Verbindungszapfen (124 a, 125 a) befestigt sind, und zwischen jedem eines Paares innerer Stützplatten (135, 142), die an entgegengesetzten Enden der Naben (107 a, 108 a) gehalten werden, wobei ein angefügter oder gebondeter Abschnitt der einzelnen äußeren Stützplatte (133, 140) an dem Elastomer (136, 143) zu einem abgeschrägten Abschnitt (133 a, 140 a) geformt ist, der bei seinem radial äußeren Abschnitt der Nabe (107 a, 108 a) näher liegt als bei seinem radial inneren Abschnitt.

8. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderenden der Führungslenker (124, 125) mit anderen Teilen (128) verbunden sind, die jeweils schwenkbar mit dem Fahrzeugkörper verbunden sind.

9. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderenden der Führungslenker (24, 25) zur Schwenkbewegung miteinander verbunden sind.