DE4021485C1 - Independent vehicle wheel suspension - has guide links and system of crossed track rods - Google Patents

Independent vehicle wheel suspension - has guide links and system of crossed track rods

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Abstract

Independent suspension wheel supports are guided by guide links of which two corresp. links form track rods hinged at one end to the chassis. Viewed in plan, the track rods (10,12) should be interconnected by a pair of struts (54,56) whose hinge points (58,60 and 62,64) to the track rods lie on pivot axis (66 or 68). - The hinge points are pref. symmetrical in relation to the longitudinal centre plane of the vehicle (bb).

Description

Die Erfindung betrifft eine unabhängige Aufhängung für Kraftfahrzeugräder mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.The invention relates to an independent suspension for motor vehicle wheels with the features of the preamble of claim 1.

Solche Radaufhängungen neigen in einem bestimmten Geschwindig­ keitsbereich, üblicherweise zwischen 80 und 140 km/h zum Schwingen.Such suspensions tend to tilt at a certain speed speed range, usually between 80 and 140 km / h Swing.

Ursächlich hierfür ist, daß in diesem Geschwindigkeitsbereich die Raddrehzahl mit den Gier- und Längseigenfrequenzen der Achse zusammenfällt und somit die immer vorhandenen Ungleich­ förmigkeiten des Reifens sowie Unwuchten der Räder die Achse bzw. die Radaufhängungen zu horizontalen Schwingungen anregen.The reason for this is that in this speed range the wheel speed with the yaw and longitudinal natural frequencies of the Axis coincides and thus the always existing unequal shape of the tire and unbalance of the wheels or stimulate the wheel suspensions to horizontal vibrations.

Phasengleiche Drehschwingungen der Radaufhängungen um die Hochachse sind deshalb kritisch, weil bei dieser Schwingform die Spurstange mitbewegt wird und schon kleine Bewegungen der Spurstange zu unangenehmen Drehschwingungen des Lenkrads, dem sogenannten Shimmy, führen können.In-phase torsional vibrations of the wheel suspensions around the Vertical axes are critical because of this vibration form the tie rod is moved and even small movements of the Tie rod to unpleasant torsional vibrations of the steering wheel, the so-called shimmy.

Werden diese Shimmyschwingungen nicht durch die o. g. Ungleich­ förmigkeiten der Reifen, sondern durch ungleichförmige Brems­ scheiben beim Bremsen angeregt, spricht man von Bremsshimmy.Are these shimmy vibrations not caused by the above Unequal shape of the tires, but by irregular braking discs excited when braking, one speaks of brake shimmy.

Gierschwingungen der Hinterachse sind i. A. weniger kritisch, da hier kein so empfindliches System wie die Lenkung angekoppelt ist. Bei gelenkten Vorderachsen, deren Querlenker in Fahrzeug­ querrichtung elastisch nachgiebiger gelagert sind, werden solche Drehschwingungen bekanntlich als sogenannter Lenkungs­ shimmy über die Spurstange in die Lenkeinrichtung des Fahr­ zeuges eingeleitet und zeigen sich sicht- und spürbar als Drehschwingungen des Lenkrades.Yaw vibrations of the rear axle are i. A. less critical because here no system as sensitive as the steering is coupled  is. With steered front axles, their wishbones in the vehicle are stored elastically resilient in the transverse direction such torsional vibrations known as so-called steering shimmy over the tie rod into the steering device of the driving initiated and show themselves as visible and tangible Torsional vibrations of the steering wheel.

Die Ruhigstellung des Lenkrades wurde deshalb bei einer bekannten gattungsgemäßen Konstruktion gemäß DE-PS 31 45 988 beispielsweise durch eine spezielle Zuordnung der mo­ mentanen Drehachse einer der Radaufhängungen zur Spurstange erreicht.The immobilization of the steering wheel was therefore in a known generic construction according to DE-PS 31 45 988 for example by a special assignment of the mo mental axis of rotation of one of the wheel suspensions to the tie rod reached.

Bei einer weiteren bekannten Konstruktion gemäß DE-OS 23 06 208 wurde dies als Nebeneffekt einer speziell ausgelegten Lenkein­ richtung erzielt, bei der die Übertragung von Lenkbewegungen vom Lenkrad auf die Spurstange über eine Bowdenzuganordnung erfolgt. Aufgrund der Flexibilität des Bowdenzuges werden dabei shimmybedingte Drehbewegungen der Spurstange vom Lenkrad abge­ koppelt.In another known construction according to DE-OS 23 06 208 this was a side effect of a specially designed steering direction achieved in the transmission of steering movements from the steering wheel to the tie rod via a Bowden cable arrangement he follows. Because of the flexibility of the Bowden cable shimmy-related turning movements of the tie rod from the steering wheel couples.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Fahrzeugachsen mit unabhängigen Radaufhängungen letzteren ein Schwingverhalten aufzuprägen, das sich in Geschwindigkeitsbereichen zwischen ungefähr 80 und 140 km/h fahrkomfortgünstig auswirkt.The invention has for its object in vehicle axles with independent wheel suspensions the latter a vibration behavior impress, which is in speed ranges between approximately 80 and 140 km / h.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.

Die kinematische Kopplung der einander entsprechenden Querlen­ ker beider Radaufhängungen einer Fahrzeugachse durch ein Paar sich kreuzender Streben bewirkt, daß deren achsbezogene, phasengleiche Drehschwingung um die Hochachse zwar weitgehend gesperrt wird; beide Radaufhängungen während des Fahrbetriebes aber dennoch Drehschwingungen um die Hochachse ausführen kön­ nen, die, bezogen auf die Fahrzeuglängsmittenebene, aufgrund der Strebenabstützung zueinander symmetrisch, d. h., in entgegenge­ setzten Drehrichtungen erfolgen, was sich im Fahrverhalten ggf. kursstabilisierend auswirken kann. Die Sperrwirkung der Streben fällt dabei umso deutlicher aus, je steifer entspre­ chende Lenkerlager in Längs- und Querrichtung ausgelegt sind.The kinematic coupling of the corresponding control arms ker both wheel suspensions of a vehicle axle by a pair crossing struts causes their axis-related, largely in-phase torsional vibration around the vertical axis is blocked; both wheel suspensions while driving but can still perform torsional vibrations around the vertical axis nen, based on the longitudinal plane of the vehicle, due to the  Strut support symmetrical to each other, d. i.e., in opposite set directions of rotation take place, which is reflected in driving behavior may have a price stabilizing effect. The blocking effect of Striving is the clearer the stiffer it is suitable handlebar bearings are designed lengthways and crossways.

Im Falle gelenkter Vorderachsen bewirken diese verbleibenden gegenphasigen Drehschwingungen der Radaufhängungen entspre­ chende, gegensinnige Auslenkungen der am Lenkhebel der Rad­ träger und an einer gemeinsamen, durch das Lenkgetriebe in Fahrzeugquerrichtung verstellbaren Lenkstange der Lenkeinrich­ tung elastisch angelenkten Spurstangen, so daß die Lenkstange, der lenkgetriebeseitige Lenkstockhebel und damit auch das Lenkrad im wesentlichen in Ruhe verharren. Zugleich bleibt durch den Kreuzverband der Querlenker die Möglichkeit der Rad­ längsbewegung erhalten, so daß also Längsfederung gegeben ist.In the case of steered front axles, these cause remaining ones counter phase torsional vibrations of the wheel suspensions correspond appropriate, opposing deflections of the steering lever of the wheel carrier and on a common, through the steering gear in Vehicle steering direction adjustable handlebar of the steering device device elastically articulated tie rods, so that the handlebar, the steering gear lever on the steering gear and therefore also that The steering wheel remains essentially at rest. At the same time remains through the cross link of the wishbones the possibility of cycling receive longitudinal movement, so that there is longitudinal suspension.

Dagegen ist bei entgegen der Fahrtrichtung gerichteter, ein­ seitiger Längskrafteinwirkung (z. B. Längsstoß) auf eines der Räder das elastische, bzw. elastokinematische Verhalten der Radaufhängungen insofern verändert, als das jeweils schwächer beanspruchte Rad vom stärker beanspruchten Rad über den durch die Streben gebildeten Kreuzverband mitgenommen und dabei stets eine im wesentlichen symmetrische Horizontalbewegung beider Räder gewährleistet ist.On the other hand, if it is directed against the direction of travel, a lateral longitudinal action (e.g. longitudinal impact) on one of the Wheels the elastic or elastokinematic behavior of the Wheel suspensions changed in that they are weaker stressed wheel from the more stressed wheel over the through the struts formed cross association taken with it and always an essentially symmetrical horizontal movement of both Wheels is guaranteed.

Durch die auf den Schwenkachsen der Querlenker liegenden Strebenanlenkpunkte ist dabei sichergestellt, daß bei Ein- und Ausfederungen Verzwängungen vermieden werden. Diese Positionierung der Strebenanlenkpunkte schließt auch eine An­ bindung an den Querlenkern in achsnahen Bereichen mit ein, bei der vorhandene Elastizitäten in den Strebengelenken in der Lage sind, etwaige Verzwängungen zu kompensieren. By lying on the swivel axles of the wishbones Strut articulation points is ensured that in and Spring deflections can be avoided. These Positioning the strut articulation points also includes a connection binding to the wishbones in areas close to the axle of the existing elasticities in the strut joints are to compensate for any constraints.  

Die Strebenanordnung läßt sich bei Radaufhängungen mit eintei­ ligen oder geteilten, unteren Querlenkern vorteilhaft einset­ zen, ohne daß die Radaufhängungen ansonsten in bestimmter Weise zu verändern sind.The strut arrangement can be divided into parts for wheel suspensions leaigen or divided, lower wishbones advantageous zen without the suspension otherwise in a certain way are to be changed.

Durch den Kreuzverband der Querlenker werden dabei keine zu­ sätzlichen Körperschallbrücken zwischen Achse und Aufbau ge­ schaffen. Akustische Nachteile sind somit nicht in Kauf zu nehmen. Des weiteren kann bei der Konzeption gelenkter Vorder­ achsen auf eine spezielle Auslegung der Kinematik und Lager­ abstimmung bezüglich Shimmy-Unempfindlichkeit verzichtet wer­ den.The cross linkage of the wishbones means that none become additional structure-borne noise bridges between the axle and the body create. Acoustic disadvantages are therefore not in purchase to take. Furthermore, the front can be steered in the design axes on a special design of the kinematics and bearings vote on Shimmy insensitivity the.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention are the subject of Subclaims.

In der Zeichnung ist in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer gelenkten Vorderachse mit unabhängigen Radaufhängungen schematisiert dargestellt.In the drawing, an embodiment of the is in plan view Invention in the form of a steered front axle with independent Suspension shown schematically.

Mit 10 und 12 sind beispielsweise als Dreieckslenker gestalte­ te, untere Querlenker der unabhängigen Radaufhängungen 14 und 16 bezeichnet, die ansonsten in einer bekannten Bauart ausge­ legt sein können. Sie sind mittels zweier, in Fahrzeuglängs­ richtung im Abstand hintereinander liegender Lenkerlager 18 und 20 am Fahrzeugaufbau angelenkt und jeweils am unteren Tragge­ lenk 22 bzw. 24 von nicht näher gezeigten, jeweils ein Vorder­ rad 26 bzw. 28 tragender Radträger angelenkt.With 10 and 12 , for example, as a wishbone design te, lower wishbones of the independent wheel suspensions 14 and 16 are referred to, which can otherwise be laid out in a known design. You are articulated by means of two, in the vehicle longitudinal direction at a distance one behind the other link bearings 18 and 20 on the vehicle body and each articulated on the lower Tragge steering 22 and 24 of not shown, each a front wheel 26 and 28 supporting wheel carrier.

30 bezeichnet als Ganzes einen, bezogen auf die Fahrtrichtung F vor der Raddrehachse a-a installierten, U-förmigen Drehstab- Stabilisator, dessen Drehstab 32 in aufbaufesten Lagern 34 und 36 verdrehbar gelagert ist und dessen U-Schenkel 38 und 40 an jeweils einem der Querlenker 10 bzw. 12 gehalten sind. 30 designates as a whole a U-shaped torsion bar stabilizer installed in relation to the direction of travel F in front of the wheel axis of rotation aa, the torsion bar 32 of which is rotatably mounted in bearings 34 and 36 which are fixed to the body and the U-legs 38 and 40 of which are attached to each of the wishbones 10 or 12 are held.

Mit 42 ist ein Lenkgestänge einer Lenkeinrichtung bezeichnet, dessen seitlichen Spurstangen 44 und 46 jeweils sowohl an einem radträgerseitigen Lenkhebel 48 bzw. 50 als auch an einer, in Fahrtrichtung F gesehen, hinter der Raddrehachse a-a liegenden Lenkstange 52 angelenkt sind.With 42 a steering linkage of a steering device is designated, the lateral tie rods 44 and 46 are each articulated both on a wheel carrier-side steering lever 48 and 50 and on a steering rod 52 , as seen in the direction of travel F, behind the wheel axis of rotation aa.

Mit 54 und 56 sind zwei in die Achse eingepaßte Streben be­ zeichnet, die sich kreuzen und mit ihren Ende an jeweils einem der Querlenker 10 und 12 angelenkt sind, wobei deren Anlenk­ punkte 58 und 60 bzw. 62 und 64 auf der jeweiligen Querlen­ ker-Schwenkachse 66 bzw. 68 oder in nahem Bereich zu dieser liegen. Die Streben 54 und 56 sind vorzugsweise durch U- Profile, insbesondere Rohre, gebildet. Sie sind zur Fahrzeug­ längsmittenebene b-b vorzugsweise symmetrisch und derart ange­ ordnet, daß einer ihrer Anlenkpunkte 58 bzw. 64, in Fahrtrich­ tung F gesehen, im Abstand vor dem vorderen Lenkerlager 18 ei­ nes der beiden Querlenker 10 oder 12 liegt, während ihr anderer Anlenkpunkt 60 bzw. 62 zwischen den beiden Lenkerlagern 18 und 20 des jeweils anderen Querlenkers 10 oder 12 liegt. Die Strebenanlenkpunkte 58, 62 bzw. 60, 64 am jeweils gleichen Querlenker 10 bzw. 12 haben dabei von dem sich zwischen diesen befindenden, vorderen Querlenkerlager 18 vorzugsweise den gleichen Abstand. Selbstverständlich könnte auch das hintere Querlenkerlager 20 zwischen den beiden Strebenanlenkpunkten 58, 62 bzw. 60, 64 liegen. 54 and 56 are two struts fitted into the axis, which intersect and are articulated at their ends to one of the wishbones 10 and 12, the articulation points 58 and 60 or 62 and 64 on the respective wishbones. Pivot axis 66 or 68 or in the vicinity of this. The struts 54 and 56 are preferably formed by U-profiles, in particular pipes. They are to the vehicle longitudinal center plane bb preferably symmetrical and arranged so that one of its articulation points 58 and 64 , seen in the direction of travel F, at a distance from the front link bearing 18 egg nes of the two control arms 10 or 12 , while their other articulation point 60th or 62 is between the two link bearings 18 and 20 of the other wishbone 10 or 12 . The strut articulation points 58 , 62 and 60 , 64 on the same wishbone 10 and 12 are preferably at the same distance from the front wishbone bearing 18 located between them. Of course, the rear wishbone 20 could also be located between the two strut pivot points 58 , 62 and 60 , 64 .

Im Falle einer Vorderachse wird die gezeigte Positionierung der Strebenanlenkpunkte jedoch bevorzugt, da im Falle von mit zwei hintereinander liegenden Lenkerlagern 18 und 20 ausgestatteten Querlenkern 10 und 12 üblicherweise das vordere Lenkerlager 18 zwecks erwünschter Längsnachgiebigkeit der betreffenden Radaufhängung 14 bzw. 16 mit größerer Lagersteifigkeit in Fahrzeugquerrichtung ausgelegt ist.In the case of a front axle, however, the positioning of the strut articulation points shown is preferred, since in the case of wishbones 10 and 12 equipped with two link arms 18 and 20 arranged one behind the other, the front link bearing 18 usually has a greater bearing rigidity in the transverse direction of the vehicle for the purpose of longitudinal flexibility of the relevant wheel suspension 14 or 16 is designed.

Alternativ zur gezeigten Querlenkerausbildung könnten die Querlenker 10 und 12 auch nur mit jeweils einem Lenkerlager oder als geteilte Lenker ausgebildet sein. Im ersteren Falle würde sich eine Lenkerausbildung und Strebenanbindung ähnlich der gezeigten anbieten, sofern auf den das Lenkerlager 20 tra­ genden, seitlichen Lenkerarm 70 verzichtet würde.As an alternative to the wishbone design shown, the wishbones 10 and 12 could also be formed with only one link bearing or as a split link. In the former case, a handlebar training and strut connection would be similar to the one shown, provided that the handlebar bearing 20 tra, side handlebar arm 70 would be dispensed with.

Beide Streben 54 und 56 sind vorzugsweise längenveränderbar ausgebildet. Sie weisen hierzu zwei koaxiale Strebenteilstücke 54′ und 54′′ bzw. 56′ und 56′′ auf, die mit dem freien Ende in einer hülsenförmigen Stellmutter 57 bzw. 59 axial verstellbar geführt sind. Es ist dadurch möglich, bei der gezeigten Achs­ konstruktion beispielsweise die Steifigkeiten der Lenkerlager 18 und 20 in Fahrzeugquerrichtung gezielt zu beeinflussen.Both struts 54 and 56 are preferably designed to be variable in length. For this purpose, they have two coaxial strut sections 54 'and 54 ''and 56 ' and 56 '', which are guided axially adjustable with the free end in a sleeve-shaped adjusting nut 57 and 59 . It is thereby possible, for example, to specifically influence the stiffness of the link bearings 18 and 20 in the transverse direction of the vehicle in the axle construction shown.

Durch den Strebenverband schwingen beide Radaufhängungen 14 und 16 nicht anders als gleichzeitig mit entsprechend kleiner Am­ plitude in einander entgegengesetzten Drehrichtungen um die Hochachse. Die Bewegungssymmetrie der Radaufhängungen bedingt, daß Lenkstange 52 und Spurstangen 44 und 46 abwechselnd auf Zug und Druck belastet werden; diese Belastungen bewirken jedoch keine Lageveränderung der Lenkstange 52, so daß vom Lenkrad Drehschwingungen fern gehalten werden.Due to the strut association, both wheel suspensions 14 and 16 swing no differently than at the same time with a correspondingly small amplitude in opposite directions of rotation about the vertical axis. The symmetry of movement of the wheel suspensions means that steering rod 52 and tie rods 44 and 46 are alternately loaded under tension and pressure; however, these loads do not change the position of the handlebar 52 , so that torsional vibrations are kept away from the steering wheel.

Im Hinblick darauf, daß insbesondere bei lenkbaren Achsen bei der Auslegung der Querlenkerlager und Achskinematik Maßgaben hinsichtlich Shimmy-Unempfindlichkeit unberücksichtigt bleiben können, bieten sich in größerem Umfange Möglichkeiten und Freiheiten hinsichtlich der Optimierung des Fahrverhalten und der Längsfederung.In view of the fact that especially with steerable axles the design of the wishbone bearings and axle kinematics with regard to shimmy insensitivity can, there are a lot of possibilities and Freedom to optimize driving behavior and the longitudinal suspension.

Claims (6)

1. Unabhängige Aufhängung für Kraftfahrzeugräder, deren Radträger über Radführungsglieder geführt sind, von denen zwei, einander entsprechende, jeweils einen aufbauseitig angelenkten Querlenker bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Querlenker (10 und 12), in der Draufsicht gesehen, durch ein Paar sich kreuzender Streben (54 und 56) verbunden sind, deren Anlenkpunkte (58, 60 bzw. 62, 64) an den Querlenkern (10 und 12) jeweils im Abstand zueinander auf der Schwenkachse (66 bzw. 68) liegen.1. Independent suspension for motor vehicle wheels, the wheel carriers are guided over wheel guide members, of which two, corresponding to each other, each form an articulated wishbone, characterized in that the wishbones ( 10 and 12 ), seen in plan view, by a pair of intersecting Struts ( 54 and 56 ) are connected, the articulation points ( 58 , 60 and 62 , 64 ) on the wishbones ( 10 and 12 ) each spaced from each other on the pivot axis ( 66 and 68 ). 2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die querlenkerseitigen Strebenanlenkpunkte (58, 62 bzw. 60, 64) mit Bezug auf die Fahrzeuglängsmittenebene (b-b) zueinander symmetrisch liegen.2. Vehicle according to claim 1, characterized in that the wishbone-side strut articulation points ( 58 , 62 or 60 , 64 ) with respect to the longitudinal center plane (bb) are symmetrical to each other. 3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querlenker (10 und 12) zwei in Fahrzeuglängsrichtung im Abstand hintereinander liegende Lenkerlager (18 und 20) auf­ weisen und daß zumindest einer der beiden Strebenanlenkpunkte (60 bzw. 62) zwischen den Lenkerlagern (18 und 20) liegt. 3. Vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the wishbones ( 10 and 12 ) have two in the vehicle longitudinal direction at a distance one behind the other bearing ( 18 and 20 ) and that at least one of the two strut pivot points ( 60 and 62 ) between the Handlebar bearings ( 18 and 20 ). 4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strebenanlenkpunkte (58, 62 bzw. 60, 64) zu ei­ nem der beiden Lenkerlager (18) abstandsgleich sind.4. Vehicle according to claim 3, characterized in that the two strut pivot points ( 58 , 62 and 60 , 64 ) to egg NEM of the two link bearings ( 18 ) are equidistant. 5. Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das an den Querlenkern (10 und 12) einer gelenkten Achse jeweils außerhalb der beiden Lenkerlager (18 und 20) vorgese­ hene Strebengelenk (58 bzw. 64) vor dem vorderen Lenkerlager (18) liegt.5. Vehicle according to claim 3 or 4, characterized in that on the wishbones ( 10 and 12 ) of a steered axle each outside the two link bearings ( 18 and 20 ) vorgese hen strut joint ( 58 and 64 ) in front of the front link bearing ( 18th ) lies. 6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (54 und 56) in der Länge veränderbar sind.6. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the struts ( 54 and 56 ) are variable in length.
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