DE3926665C2 - Radaufhängung für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Radaufhängung für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einem Radträger
sowie unteren und oberen Quer- und Längslenkern.
In einer solchen Radaufhängung sind die Basisenden des oberen und des unteren
Querlenkers über elastische Lager gelenkig verbunden mit einer fest an einem
Fahrzeugaufbau angebrachten horizontalen Welle, und daher werden die Nachgiebigkeit
in Längsrichtung und die Nachlaufstarrheit durch die Federkonstanten der elastischen
Teile bestimmt.
Um zu vermeiden, daß ein Stoß, der erzeugt wird, wenn ein Rad über einen Vorsprung
auf einer Straßenfläche rollt, auf den Fahrzeugaufbau übertragen wird, ist es im
allgemeinen erforderlich, die Längsnachgiebigkeit der Radaufhängung zu erhöhen. Um
das Geradeauslaufvermögen des Rades sicherzustellen, ist es zusätzlich erforderlich, die
Nachlaufstarrheit der Radaufhängung zu erhöhen.
Wenn jedoch bei solch einer Radaufhängung die Federkonstanten der elastischen Teile
kleiner eingestellt sind, um eine größere Nachgiebigkeit in Längsrichtung vorzusehen,
wird die Nachlaufstarrheit vermindert und verschlechtert damit das
Geradeauslaufvermögen des Rades. Wenn andererseits die Federkonstante der
elastischen Teile 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
zufriedenstellend zu sichern.
Selbst wenn eine nichtlineare Federcharakteristik für die elastischen Teile vorgesehen
wird, ist es unmöglich, die Nachgiebigkeit in Längsrichtung während des Bremsens
sicherzustellen.
Aus der DE-33 31 247-C2 ist eine Radaufhängung bekannt mit einem Radträger, mit
einem oberen und einem unteren Querlenker und ggfls. einer Spurstange, die jeweils
zwischen Fahrzeugaufbau und dem Radträger angebracht sind. Weiterhin sind ein mit
einem Ende am Radträger angelenkten unteren Längslenker und einem dem oberen
Querträger zugeordneten oberen Längslenker vorgesehen, wobei der untere Längslenker
an seinem unteren Ende am Fahrzeugaufbau angelenkt ist und der obere Längslenker
am oberen Querlenker in dessen Mittelabschnitt angelenkt ist und mit dem unteren
Längslenker in dessen Mittelabschnitt in elastischer Weise verbunden ist und der obere
Längslenker mit dem unteren Längslenker einen Winkel einschließt. Die Anlenkung des
unteren Längslenkers am Radträger erfordert eine spezielle Ausbildung des Radträgers,
wodurch sich das Gewicht der ungefederten Massen erhöht, was Nachteile für den
Fahrkomfort mit sich bringt, also die genannten Nachteile nicht zu überwinden vermag.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte und wirkungsvolle
Radaufhängung der beschriebenen Art zu schaffen, bei der die ungefederten Massen
gering bleiben und bei der sowohl die Nachgiebigkeit in Längsrichtung als auch die
Nachlaufstarrheit während des Bremsens befriedigt werden können und außerdem der
Fahrkomfort während des Bremsens verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich ist auch, daß
der andere Längslenker am zugeordneten Querlenker angelenkt ist und die
Lagebeziehung zwischen den Längslenkern, derart, daß eine Gerade zwischen dem
Anlenkpunkt der Längslenker am Fahrzeugaufbau und dem Anlenkpunkt des unteren
Längslenkers am unteren Querlenker und eine Gerade zwischen dem Anlenkpunkt der
Längslenker am Fahrzeugaufbau und dem Anlenkpunkt des oberen Längslenkers am
oberen Querlenker einen spitzen Winkel einschließen.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.
In den prioritätsälteren Figuren 1 bis 7 der nicht vorveröffentlichten DE-OS 39 24 950
ist eine Radaufhängung vorgeschlagen, bei der als Radführungsglieder drei Querlenker
und ein gabelförmig geteilter Längslenker vorgesehen sind. Beide Enden des gegabelten
Längslenkers sind jeweils mit einem zugeordneten Querlenker in dessen Mittelabschnitt
verbunden. Diese Verbindung erfolgt in der Weise, daß der Längslenker, der mit dem
anderen Längslenker elastisch verbunden ist, mit dem zugehörigen Querlenker gelenkig
verbunden ist, jedoch der andere Längslenker, der am Fahrzeugaufbau angelenkt ist,
stets mit dem zugeordneten Querlenker starr als integrales Bauteil verbunden ist.
Davon unterscheidet sich die Erfindung im wesentlichen dadurch, daß auch dieser
Längslenker mit dem zugehörigen Querlenker gelenkig verbunden ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnung beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel
und zwar
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer linken hinteren Radaufhängung
für ein Kraftfahrzeug,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Radaufhängung,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Radaufhängung,
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
Straße rollt;
Fig. 6 ein Diagramm, der Kräfte
auf eine elastische Buchse an dem
Vorderende eines unteren Längslenkers,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines wesentlichen Abschnitts
eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 8 bis 14 ein drittes Ausführungsbeispiel und zwar
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer linken hinteren Radaufhängung
für ein Kraftfahrzeug,
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Radaufhängung,
Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9,
Fig. 11 im Längsschnitt eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 10
gezeigten oberen elastischen Gelenks,
Fig. 12 im Längsschnitt eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 10
gezeigten unteren elastischen Gelenks,
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
Straße rollt.
In den Fig. 1 bis 3 umfaßt ein Radträger 2
eines Rades 1 einen Zapfen 3 zum Lagern des Rades 1 über ein
Lager 23 (Fig. 2) und einen oberen Tragarm 4, einen unteren
Tragarm 5 und einen hinteren Spurstangenhebel 6, welche von einer
Basis des Zapfens 3
nach oben, unten und hinten vorragen. Ein oberer
Querlenker 7, ein unterer Querlenker 8 und ein zusätzlicher
Querlenker 9 sind an ihren Enden schwenkbar verbunden
mit den Tragarmen 4, 5 und dem Spurstangenhebel 6 über Drehzapfen 10, 11 und 12
sowie elastische Buchsen 13, 14 bzw. 15, die diese Zapfen umgeben (Fig. 2).
Die Querlenker 7, 8 und 9 sind im Querschnitt I-förmig und in Breitenrichtung
eines Fahrzeugs angeordnet und sind an ihren Basisenden
gelenkig verbunden mit einem Fahrzeugaufbau 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 Querlenker 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 etwas in
Längsrichtung schwenkbar.
Eine nicht gezeigte Aufhängungsfeder
ist wenigstens zwischen einen der drei Querlenker 7, 8 und 9
und den Fahrzeugaufbau Bd zwischengeschaltet, wie
an sich bekannt ist.
Ein Paar oberer und unterer Längslenker 24 und 25, die
sich in Längsrichtung des Fahrzeuges erstrecken, sind an
ihren hinteren Enden durch 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 Systems 22, welches den
Radträger 2 und den oberen und den unteren Querlenker 7 und 8
umfaßt. Die Verbindungspunkte der hinteren Enden der
Längslenker 24 und 25 mit dem schwenkbaren System 22 befinden
sich bei diesem Ausführungsbeispiel an dem oberen und
dem unteren Querlenker 7 bzw. 8.
Die Längslenker 24 und 25 sind drehbar miteinander verbunden
über einen Zapfen 30, der sich in Breitenrichtung
des Fahrzeugs erstreckt, und eine elastische Buchse 31,
welche den Zapfen 30
umgibt, und einer der Längslenker, zum Beispiel der untere
Längslenker 25 ist
an seinem Vorderende mit dem Fahrzeugaufbau Bd gelenkig verbunden
über einen Drehzapfen 32, der sich in Breitenrichtung
des Fahrzeugs erstreckt, und eine elastische Buchse 33, die
ihn elastisch lagert. Also können bei einer
Vertikalbewegung des Rades 1 die Längslenker 24 und 25
vertikal geschwenkt werden um den Drehzapfen 32 und relativ
gelenkig bewegt werden um den Zapfen 30, wenn der
obere und der untere Querlenker 7 bzw. 8 vertikal geschwenkt
werden.
Der Winkel R zwischen zwei Geraden
l₁ und l₂, die ein Vorderende des unteren Längslenkers 25,
das heißt, einen dem Drehzapfen 32 entsprechenden Schwenkverbindungspunkt
desselben, mit den entsprechenden hinteren Enden der Längslenker
24 und 25 verbinden, wird auf einen spitzen Winkel eingestellt. (Fig. 3)
Nachfolgend wird die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels
beschrieben.
In Fig. 4 sei angenommen, daß das Rad 1 beim Fahren des
Fahrzeugs
gebremst worden ist.
Dann wirkt ein Moment m in Fig. 4 gegen
den Uhrzeigersinn, auf den Radträger 2
durch eine Reibungsbremskraft P, die auf das Rad 1 von der
Straßenfläche Gl ausgeübt wird. Folglich wirken eine Zugkraft
P₁ entlang der Geraden l₁ und eine Druckkraft P₂ entlang der
Geraden l₂ auf die Längslenker 25 bzw. 24, und eine resultierende
Kraft PA der Kräfte P₁ und P₂ wird als eine nach
unten gerichtete Kraft auf die elastische Buchse 33 ausgeübt.
Wegen des spitzen Winkels R zwischen den beiden Geraden
l₁ und l₂ ist die
resultierende Kraft PA kleiner als die Zugkraft P₁ und die
Druckkraft P₂. Daher ist die Verformung der elastischen
Buchse 33 durch die resultierende Kraft PA relativ
klein, und daher ist auch die Veränderung des Nachlaufs
des Rades 1 klein, was das Geradeauslaufvermögen
des Rades auf hohem Niveau hält.
Dann sei in Fig. 5 angenommen, daß das Rad 1 beim Fahren
des Fahrzeugs über einen Vorsprung 34 zum Beispiel
einen Stein auf der Straßenfläche Gl rollt,
dabei wirkt eine Kraft Q, die
vom Fahrzeug rückwärts gerichtet ist, auf einen zentralen
Abschnitt des Rades 1
über den Radträger 2 auf die Längslenker 24 und 25 in Form
von Zugkräften Q₁ und Q₂ entlang den zwei Geraden l₁ und l₂,
und eine resultierende Kraft QA der Kräfte Q₁ und Q₂ wird in
der Form einer nach hinten gerichteten Kraft auf die elastische
Buchse 33 ausgeübt.
Die resultierende Kraft QA ist also wegen des spitzen Winkels R zwischen den beiden Geraden l₁ und l₂ größer als die Zugkräfte
Q₁ und Q₂.
Daher ist die
Verformung der elastischen Buchse 33 durch die resultierende
Kraft QA groß, und folglich wird der Radaufhängung
S eine große Längsnachgiebigkeit
verliehen. So wird eine Stoßkraft
von dem Vorsprung 34 wirksam verringert und so verhindert,
daß sie auf den Fahrzeugaufbau Bd übertragen wird.
Da die resultierenden Kräfte PA und QA 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 der Radaufhängung
S nach Fig. 1 festgelegt:
A Abstand zwischen den hinteren Enden der Längslenker 24
und 25
B Abstand von dem hinteren Ende des unteren Längslenkers 25 zu der Straßenfläche Gl
C Wirksame Länge des unteren Querlenkers 8
D Abstand von dem Basisende des unteren Querlenkers 8 zu dem hinteren Ende des unteren Längslenkers 25
E Wirksame Länge des oberen Querlenkers 7
F Abstand von dem Basisende des oberen Querlenkers 7 zu dem hinteren Ende des oberen Längslenkers 24
G Abstand von der Achse des Rades 1 zu dem hinteren Ende des unteren Längslenkers 25
H Abstand von der Achse des Rades 1 zu dem hinteren Ende des oberen Längslenkers 24.
B Abstand von dem hinteren Ende des unteren Längslenkers 25 zu der Straßenfläche Gl
C Wirksame Länge des unteren Querlenkers 8
D Abstand von dem Basisende des unteren Querlenkers 8 zu dem hinteren Ende des unteren Längslenkers 25
E Wirksame Länge des oberen Querlenkers 7
F Abstand von dem Basisende des oberen Querlenkers 7 zu dem hinteren Ende des oberen Längslenkers 24
G Abstand von der Achse des Rades 1 zu dem hinteren Ende des unteren Längslenkers 25
H Abstand von der Achse des Rades 1 zu dem hinteren Ende des oberen Längslenkers 24.
Wenn die Abmessungen so festgelegt sind, können
die Kräfte P₁, P₂, Q₁ und Q₂ in den folgenden Ausdrücken
bestimmt werden, worin die Zugkraft positiv und die
Druckkraft negativ ist.
Fig. 6 zeigt die Koordinaten für die
Kräfte P₁, P₂, PA, Q₁, Q₂ und QA, wenn die Radaufhängung
S von der Seite betrachtet wird, wobei in der Figur die Achse
des unteren Längslenkers 25 der X-Achse entspricht
und das Vorderende, das heißt der Schwenkpunkt des Längslenkers
25 im Punkt (O, O) liegt.
Wie ersichtlich, sind die resultierenden Kräfte
PA und QA in der Richtung voneinander verschieden, da P₂
negativ ist.
Um die Richtungen der resultierenden Kräfte PA
und QA 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 PA und QA durch geeignete Wahl des eingeschlossenen
Winkels R zwischen den beiden Geraden l₁ und l₂ so eingestellt
werden, daß sie dazwischen einen rechten Winkel bilden, ohne
Rücksicht auf die Größen der Kräfte P und Q.
Wenn solch eine Einstellung vorgenommen wird, selbst wenn
die resultierenden Kräfte PA und QA 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 PA zu verhindern, um die
Variation des Nachlaufs des Rades 1 zu vermindern.
Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, die anwendbar ist,
wenn der Winkel R so eingestellt ist, daß die Richtungen
der resultierenden Kräfte PA und QA einen rechten
Winkel zueinander bilden, und worin die elastische Buchse 33 mit
einem Paar bogenförmiger Ausschnitte 35, 35 versehen ist, die
in Richtung der resultierenden Kraft QA angeordnet sind mit
dazwischengelegenem Drehzapfen 32, wobei die Federkonstante
der elastischen Buchse 33 kleiner in Richtung der resultierenden
Kraft QA und größer in Richtung der resultierenden
Kraft PA eingestellt werden kann. Die übrigen Anordnungen
sind ähnlich denen in dem ersten Ausführungsbeispiel,
wobei gleichen Teilen
gleiche Bezugszeichen
entsprechen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die elastische Buchse
33 leicht verformbar in Richtung der resultierenden Kraft QA,
selbst wenn die Federkonstante eines die elastische Buchse 33
bildenden Elastomers größer eingestellt ist, und folglich
ist es möglich, die Längsnachgiebigkeit weiter zu verbessern
und dabei die Nachlaufstarrheit der Radaufhängung
S sicherzustellen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in
Verbindung mit den Fig. 8 bis 14 beschrieben.
In diesen Figuren besitzt ein Radträger 102 eines
Rades 101 grundsätzlich den gleichen Aufbau wie in dem
ersten Ausführungsbeispiel und umfaßt einen Zapfen 103,
einen oberen Tragarm 104, einen unteren Tragam 105 und einen
hinteren Spurstangenhebel 106. Ein oberer und ein unterer Querlenker
107 bzw. 108 sind an ihren Enden durch Kugelgelenke 110
bzw. 111 mit dem oberen bzw. unteren Tragarm 104, 105
an Orten innerhalb einer Felge 101a des Rades 101 verbunden, und ein zusätzlicher
Querlenker 109 ist ebenso an seinem Ende
über einen Drehzapfen 112 und eine diesen umgebende
elastische Buchse 115 mit dem hinteren Spurstangenhebel 106 an Orten
innerhalb der Felge 101a verbunden.
Die Querlenker 107, 108 und 109 sind im Querschnitt I-förmig und in Breitenrichtung
des Fahrzeugs angeordnet
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 dem Fahrzeugaufbau Bd′ schwenkbar verbunden.
Auf diese Weise bilden der Radträger 102 und die zwei Querlenker
107 und 108 ein schwenkbares System 122.
Ein Stoßdämpfer D mit einer Aufhängungsfeder ist zwischen dem Radträger
102 und dem Fahrzeugaufbau Bd′ angeordnet.
Ein oberer und ein unterer Längslenker 124 und 125 sind an
ihren hinteren Enden mit mittleren Teilen des oberen bzw. unteren Querlenkers
107, 108
nahe der Innenseite des Rades 101 durch ein oberes bzw. ein
unteres elastisches Gelenk 126 bzw. 127 schwenkbar verbunden.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Vorderenden
der Längslenker 124 und 125 mit einer gemeinsamen
Tragplatte 128 (Fig. 10) verbunden, zum Beispiel mittels eines Bolzens
oder durch Schweißen.
Die Tragplatte 128 ist mit dem Fahrzeugaufbau Bd′ gelenkig
verbunden durch einen Drehzapfen 129, der sich in Breitenrichtung des
Fahrzeugs erstreckt, und eine elastische Buchse 130, aus
Gummi, als ein den Drehzapfen 129 umgebendes elastisches
Lager.
Wie nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die elastische Buchse
130 mit einem Paar Ausschnitten 145, 145 versehen, die
vor und hinter dem dazwischengelegenen Drehzapfen 129 angeordnet
sind. Dieser Aufbau erlaubt, daß die Federkonstante
der elastischen Buchse 130 größer in der Vertikalrichtung
und kleiner in der Längsrichtung eingestellt wird. Ferner
ist die elastische Buchse 130 mit elastischen Anschlägen
146 versehen, um die Versetzung des Drehzapfens 129 nach
vorn um einen Betrag, der größer ist als ein vorgegebener Grenzbetrag,
durch Puffern zu beschränken.
Eine geeignete Biegungselastizität ist in der dargestellten
Ausführungsform für beide Längslenker 124 und 125 vorgesehen,
aber alternativ kann die Biegungselastizität auch nur für
einen der Längslenker 124 bzw. 125 vorgesehen werden.
Der eingeschlossene Winkel R′ zwischen zwei Geraden,
und zwar einer Geraden l2′, welche die
Zentren des Drehzapfens 129 und des oberen elastischen
Gelenks 126 verbindet, und einer Geraden l₁′,
welche die Zentren des Drehzapfens 129 und
des unteren elastischen Gelenks 127 verbindet, ist
auf einen spitzen Winkel eingestellt, (Fig. 10).
In diesem Fall ist der untere Längslenker 125 von
Rechteckform auf der Geraden l₁′ angeordnet.
Andererseits ist der obere Längslenker 124 mit seiner
hinteren Hälfte auf der Geraden l₂′ aber mit seiner vorderen
Hälfte nach unten gebogen unter der Geraden l₂′ angeordnet.
Eine Bodenplatte Bd′a des Fahrzeugaufbaus ist entlang dem
oberen Längslenker 124 angeordnet, um den Raum oberhalb
der vorderen Hälfte des oberen Längslenkers 124 für ein Fahrgast-
Abteil zu nutzen, und ein Sitz 131 ist auf der Fläche
der Bodenplatte Bd′a in Nachbarschaft der vorderen Hälfte des
oberen Längslenkers 124 angeordnet.
Das obere und das untere Gelenk 126 und 127
werden anhand der Fig. 11 und 12 beschrieben.
Nach Fig. 11 ist
der obere Längslenker
124 an seinem hinteren Ende einteilig versehen mit einem Verbindungszapfen
124a, der sich durch eine Nabe 107a erstreckt, welche an einem
mittleren Teil des oberen Querlenkers 107 ausgebildet ist.
Eine Abstandshülse 132 und ein Paar äußerer Stützplatten 133,
133, die einander gegenüberliegen mit der
Nabe 107a, dazwischen sind an dem Verbindungszapfen 124a mittels einer Mutter 134
befestigt. Jede der äußeren Stützplatten 133 besitzt einen
abgeschrägten Abschnitt 133a, der radial außen
der Nabe näher liegt als radial innen.
Ein ringförmiger Gummielastomer 136 ist z. B.
angeklebt zwischen den abgeschrägten Abschnitt 133
und eine auf ein Ende der Nabe 107a aufgesetzte innere ringförmige
Stützplatte 135, welcher der abgeschrägte Abschnitt
133a gegenüberliegt. Eine ringförmige Formplatte 137 ist in
den Elastomer 136 axial mittig eingesetzt
und umfaßt einen abgeschrägten Abschnitt 137a ähnlich
dem der äußeren Stützplatte 133. Die innere Stützplatte
135, der Elastomer 136 und die Formplatte 137
umgeben die Abstandshülse 132 in einem Abstand.
Nach Fig. 12 ist der untere Längslenker
125 an seinem hinteren Ende einteilig versehen mit
einem Verbindungszapfen 125a, der sich durch eine Nabe 108a erstreckt,
welche an einem mittleren Teil des unteren Querlenkers 108 ausgebildet
ist. Eine Abstandshülse 139 und ein Paar äußerer Stützplatten
140, 140, die einander gegenüberliegen mit der
Nabe 108a, dazwischen sind an dem Verbindungszapfen 125a mittels einer
Mutter 141 befestigt. Jede der äußeren Stützplatten 140 umfaßt
einen abgeschrägten Abschnitt 140a, der radial
außen der Nabe näher liegt als
radial innen. Ein ringförmiger Gummielastomer 136
ist z. B. angeklebt zwischen dem abgeschrägten
Abschnitt 140a und einer auf ein Ende der Nabe 108a aufgesetzten
ringförmigen Stützplatte 142, welcher der abgeschrägte
Abschnitt 140a gegenüberliegt. Die innere Stützplatte
142 und der Elastomer 143
umgeben die Abstandshülse 139 in einem Abstand.
Jeder der abgeschrägten Abschnitte 133a und
140a der äußeren Stützplatten 133 und 140 ist so ausgebildet,
daß eine Senkrechte zu ihrer Innenfläche durch einen Mittelabschnitt
des elastischen Gelenks
126 bzw. 127 verläuft.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform
besprochen.
In Fig. 13 sei angenommen, daß das Rad 1 beim Fahren
gebremst worden ist.
Dann wird ein Moment m in Fig. 13 gegen
den Uhrzeigersinn auf den Radträger 102
ausgeübt durch eine Reibungsbremskraft, die auf das Rad 101
von einer Straßenfläche Gl ausgeübt wird, wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel. Folglich wirken eine Druckkraft
P₂′ entlang der Geraden l₂′ und eine Zugkraft P₁′ entlang der
Geraden l₁′ auf die Längslenker 124 und 125, wobei eine
resultierende Kraft PA′ als eine abwärts gerichtete Kraft auf
die elastische Buchse 130 ausgeübt wird.
Wegen des spitzen Winkels R′ zwischen den beiden Geraden
l₁′ und l₂′
ist die resultierende Kraft PA′ kleiner als die Druckkraft
P₂′ und die Zugkraft P₁′ wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist die Federkonstante der elastischen Buchse
130 größer eingestellt in Richtung der resultierenden Kraft
PA′, und folglich ist die Verformung der elastischen
Buchse durch die resultierende Kraft PA′ kleiner. Folglich
ist auch die Veränderung des Nachlaufs des Rades 1 kleiner,
und so ist das Geradeauslaufvermögen des Rades
101 sichergestellt.
Selbst wenn in diesem Fall die vordere Hälfte des oberen
Längslenkers 124 nach unten gebogen worden ist,
ist die von dem Radträger 102 auf den oberen Längslenker 124
ausgeübte Druckkraft P₂′ auf das Zentrum des Schwenkzapfens
129 gerichtet, da die hintere Hälfte des oberen Längslenkers
124 auf der Geraden l₂′ angeordnet ist. Daher ist eine
Komponente der Druckkraft P₂′, die als eine Biegebelastung
des unteren Längslenkers 125 wirkt, äußerst klein.
Da der untere Längslenker 125 auf der Geraden l₁′ angeordnet
ist, wird außerdem die von dem Radträger 102 auf den unteren
Längslenker 125 ausgeübte Zugkraft P₁′ eine einfache Zugbelastung des Längslenkers 125.
Folglich erhält der untere Längslenker 125 von der Biegelast
nur wenig, und folglich ist es möglich, dem unteren
Längslenker 125 aus einem relativ dünnen runden Stab zu formen,
was das Gewicht vermindert.
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 elastischen
Gelenken 126 und 127 in Nachbarschaft zueinander liegen,
und außerdem werden die Elastomere 136 und 143 durch
die abgeschrägten Abschnitte 133a und 140a der äußeren Stützplatten
133 und 140 daran gehindert, sich radial nach außen zu
verformen und folglich ist die 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 über einen Vorsprung 144 z. B.
einen Stein auf einer Straßenfläche Gl
rollt.
Dann wirkt eine von dem
Vorsprung 144 auf den Mittelabschnitt des Rades 1 ausgeübte
nach hinten gerichtete Kraft Q als Zugkräfte Q₁′ und Q₂′ längs
der beiden Geraden l₁′ und l₂′ über den Radträger 102 auf beide
Längslenker 125 und 124, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
wobei eine resultierende Kraft QA′ nach hinten
gerichtet auf die elastische Buchse 130 ausgeübt wird.
Wegen des spitzen Winkels R′ zwischen den beiden Geraden
l₁′ und l₂′ ist wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel die resultierende Kraft QA′ größer als die
Zugkräfte Q₁′ und Q₂′. Da die Federkonstante der elastischen
Buchse 130 kleiner eingestellt ist in Richtung der resultierenden
Kraft QA′, ist außerdem die Verformung
der elastischen Buchse 130 durch die resultierende Kraft QA′
größer. Folglich wird für die Radaufhängung S′ eine
größere Längsnachgiebigkeit möglich. Dies mäßigt
eine Stoßkraft von dem Vorsprung und
verhindert, daß sie auf den Fahrzeugaufbau Bd′ übertragen
wird.
Da die Wirkungsrichtungen der resultierenden Kräfte PA′ und
QA′ 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 Querlenker 107, 108 während der Aufwärts-
und Abwärtsbewegungen und der Bremsung des Rades 101
eine Kraft in Richtung einer geringen Erhöhung oder Verminderung
des eingeschlossenen Winkels R′ auf den oberen und den
unteren Längslenker 124, 125 ausgeübt, aber der obere
Längslenker 124 und/oder der untere Längslenker 125 biegen
sich so, daß die Deformation der Elastomere 136 und 143 möglich ist.
Dies ermöglicht die Befestigung der Vorderenden
der Längslenker 124 und 125 aneinander, was
die Konstruktion vereinfacht.
Während Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des
Rades 101 tritt in den elastischen Gelenken
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 Querlenkers 107 und 108 nach oben und unten
sowie des oberen und unteren Längslenkers 124 und 125.
Da jedoch die gebondeten oder sonstwie verbundenen Abschnitte 133a und 140a zwischen
den Stützplatten 133, 140 und den Elastomeren 136, 143
abgeschrägt 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 ein großes Torsionsmoment auf die
Längslenker 124 und 125 verhindern.
Da in solch einer Radaufhängung S′ die Vorderenden des
oberen und unteren Querlenkers 107 bzw. 108 mit dem Radträger
102 an Orten innerhalb der Felge 101a des Rades 101 verbunden sind,
ist es möglich, ihre Verbindungspunkte in der Nähe einer Mittenebene
O anzuordnen, auf welcher das Rad rotiert. Wenn das
Rad 101 einen Stoß von der Straßenfläche her erhalten hat, kann
also die Belastung auf die Querlenker 107
und 108 vermindert werden.
Da die hinteren Enden des oberen und des unteren Längslenkers
124 und 125 mit den Mittelabschnitten des oberen und des
unteren Querlenkers 107 bzw. 108 verbunden sind, ist es
außerdem möglich, jeden der Längslenker 124 und 125 wenigstens
nahezu rechteckig zu
formen, um ihre Streck- oder
Versteifungsfunktion zu erhöhen.
Die Erfindung ist auch auf eine Radaufhängung
für die Vorderräder anwendbar. In diesem Fall
kann anstelle des zusätzlichen Querlenkers 109 eine
mit der Lenkung verbundene Spurstange über ein Kugellager mit dem hinteren
Spurstangenhebel 106 des Radträgers 102 verbunden
sein.
Claims (8)
1. Radaufhängung für Kraftfahrzeuge
mit einem Radträger (2; 102),
mit einem oberen Querlenker (7; 107), einem unteren Querlenker (8; 108) und einem weiteren Querlenker oder einer Spurstange (9; 109), jeweils zwischen Fahrzeugaufbau (Bd; Bd′) und Radträger (2; 102), und
mit einem dem unteren Querlenker (8; 108) zugeordneten unteren Längslenker (25; 125) und einem dem oberen Querlenker (7; 107) zugeordneten oberen Längslenker (24; 124), deren einer am Fahrzeugaufbau (Bd, Bd′) angelenkt ist und mit dem ihm zugeordneten Querlenker in dessen Mittelabschnitt verbunden ist und deren anderer am anderen Querlenker in dessen Mittelabschnitt angelenkt ist und mit dem ersteren Längslenker in dessen Mittelabschnitt in elastisch nachgiebiger Weise verbunden ist,
wobei auch der erstere Längslenker an dem ihm zugeordneten Querlenker angelenkt ist, und
wobei eine Gerade (l₁; l₁′) zwischen dem Anlenkpunkt der Längslenker am Fahrzeugaufbau (Bd, Bd′) und dem Anlenkpunkt des unteren Längslenkers (25; 125) am unteren Querlenker (8; 108) und eine Gerade (l₂; l₂′) zwischen dem Anlenkpunkt der Längslenker am Fahrzeugaufbau (Bd; Bd′) und dem Anlenkpunkt des oberen Längslenkers (24; 124) am oberen Querlenker (7; 107) einen spitzen Winkel (R; R′) einschließen.
mit einem Radträger (2; 102),
mit einem oberen Querlenker (7; 107), einem unteren Querlenker (8; 108) und einem weiteren Querlenker oder einer Spurstange (9; 109), jeweils zwischen Fahrzeugaufbau (Bd; Bd′) und Radträger (2; 102), und
mit einem dem unteren Querlenker (8; 108) zugeordneten unteren Längslenker (25; 125) und einem dem oberen Querlenker (7; 107) zugeordneten oberen Längslenker (24; 124), deren einer am Fahrzeugaufbau (Bd, Bd′) angelenkt ist und mit dem ihm zugeordneten Querlenker in dessen Mittelabschnitt verbunden ist und deren anderer am anderen Querlenker in dessen Mittelabschnitt angelenkt ist und mit dem ersteren Längslenker in dessen Mittelabschnitt in elastisch nachgiebiger Weise verbunden ist,
wobei auch der erstere Längslenker an dem ihm zugeordneten Querlenker angelenkt ist, und
wobei eine Gerade (l₁; l₁′) zwischen dem Anlenkpunkt der Längslenker am Fahrzeugaufbau (Bd, Bd′) und dem Anlenkpunkt des unteren Längslenkers (25; 125) am unteren Querlenker (8; 108) und eine Gerade (l₂; l₂′) zwischen dem Anlenkpunkt der Längslenker am Fahrzeugaufbau (Bd; Bd′) und dem Anlenkpunkt des oberen Längslenkers (24; 124) am oberen Querlenker (7; 107) einen spitzen Winkel (R; R′) einschließen.
2. Radaufhängung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die oberen und unteren Querlenker (107, 108) an Orten innerhalb der Felge (101a)
des Rades (101) mit ihren vorderen Enden mit dem Radträger (102) verbunden sind und
die hinteren Enden der oberen und unteren Längslenker (124, 125) an Orten außerhalb
der Felge (101a) mit den oberen und unteren Querlenkern (107, 108) verbunden sind.
3. Radaufhängung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Längslenker (125) auf der einen Geraden (l₁′) angeordnet ist, die einen
Drehzapfen (129) einer Tragplatte (128) mit dem hinteren Ende des unteren
Längslenkers (125) verbindet, und daß der obere Längslenker (124) an einer mittleren
Stelle nach unten gebogen ist und an seiner hinteren Hälfte auf der anderen Geraden
(l₂′) angeordnet ist, die den Drehzapfen (129) mit dem hinteren Ende des oberen
Längslenkers (124) verbindet, wobei eine vordere Hälfte des oberen Längslenkers (124)
unterhalb der anderen Geraden (l₂′) liegt.
4. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der obere und der untere Längslenker (24, 25; 124, 125) so angeordnet sind, daß
eine erste resultierende Kraft (PA; PA′) von zwei Kräften (P₁, P₂; P₁′, P₂′), die auf die
Längslenker entlang der Geraden (l₁, l₂; l₁′, l₂′) wirken, während des Abbremsens des
Rades im wesentlichen senkrecht zu einer zweiten resultierenden Kraft (QA; QA′) von
zwei Kräften (Q₁, Q₂; Q₁′, Q₂′) steht, die auf die Längslenker entlang der zwei Geraden
(l₁, l₂; l₁′, l₂′) wirken, wenn eine Kraft (Q beim Überfahren eines Vorsprungs (34) auf
der Fahrbahn (Gl) auf einen mittleren Teil des Rades in Längsrichtung des
Fahrzeugaufbaus ausgeübt wird.
5. Radaufhängung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federkonstante eines elastischen Lagers (33; 130) der Längslenker (24, 25;
124, 125) an dem Fahrzeugaufbau (Bd; Bd′) größer eingestellt ist in Richtung der ersten
resultierenden Kraft (PA; PA′) und kleiner eingestellt ist in Richtung der zweiten
resultierenden Kraft (QA; QA′).
6. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einer der Längslenker (124, 125) elastisch biegsam ist und
daß die vorderen Enden der Längslenker (124, 125) aneinander befestigt sind.
7. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der obere und untere Querlenker (107, 108) mit Naben (107a, 108a) ausgestattet sind, und
daß der obere und untere Längslenker (124, 125) mit Verbindungszapfen (124a, 125a) versehen sind, die sich auf Achsen der Längslenker durch die Naben (107a, 108a) erstrecken und daß ringförmige Elastomere (136, 143) gehalten werden zwischen einem Paar äußerer Stützplatten (133, 140), an entgegengesetzten Enden jedes Verbindungszapfens (124a, 125a) und einem Paar innerer Stützplatten (137, 142) an entgegengesetzten Enden jeder Nabe zwischen den äußeren Stützplatten (133, 140), wobei ein Abschnitt (133a, 140a) jeder äußeren Stützplatte (133, 140) mit dem zugehörigen kegelförmigen Elastomer (136, 143) näher an einem radial äußeren Teil der zugehörigen Nabe (107a, 108a) liegt.
daß der obere und untere Querlenker (107, 108) mit Naben (107a, 108a) ausgestattet sind, und
daß der obere und untere Längslenker (124, 125) mit Verbindungszapfen (124a, 125a) versehen sind, die sich auf Achsen der Längslenker durch die Naben (107a, 108a) erstrecken und daß ringförmige Elastomere (136, 143) gehalten werden zwischen einem Paar äußerer Stützplatten (133, 140), an entgegengesetzten Enden jedes Verbindungszapfens (124a, 125a) und einem Paar innerer Stützplatten (137, 142) an entgegengesetzten Enden jeder Nabe zwischen den äußeren Stützplatten (133, 140), wobei ein Abschnitt (133a, 140a) jeder äußeren Stützplatte (133, 140) mit dem zugehörigen kegelförmigen Elastomer (136, 143) näher an einem radial äußeren Teil der zugehörigen Nabe (107a, 108a) liegt.
8. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorderen Enden der Längslenker (124, 125) getrennt mit einer Tragplatte (128)
verbunden sind, die schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau (Bd′) verbunden ist.
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