DE4029132A1 - Radaufhaengung fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Fahrzeuge gemäß dem Oberbe­ griff des Hauptanspruchs.

Bei vielen der heute üblichen Radaufhängungen liegt das obere Ende des Stoßdämpfers bei einer Verwendung für normale Personenkraftwagen relativ hoch, so daß es schwierig ist, die vordere Haube zu senken. Fig. 6 bis 9 der Zeichnung, auf die bereits hier zur Erläuterung des Standes der Technik Be­ zug genommen werden soll, zeigen Beispiele von Aufhängungen, die bei Rennwagen verwendet werden und in der Zeitschrift "Motor Fan" Nr. 81, Ju­ ni 1987 beschrieben sind. Bei diesen Aufhängungen wird vorzugsweise das Hebelverhältnis zwischen dem Hub der Feder 2 und dem Hub des Stoßdäm­ pfers 3 bei 1,0 oder darüber angesetzt.

Die in jüngster Zeit verwendeten Typen sind die Zugstangen- und Schubstan­ genaufhängungen gemäß Fig. 8 und 9.

Fig. 10 zeigt eine Doppelquerlenker-Frontaufhängung, wie sie in ATZ 88, Ju­ li/August 1986, Nr. 409 gezeigt ist. Die Feder umgibt den Stoßdämpfer 6, und dieser ist an seinem unteren Ende mit dem oberen Lenker 7 verbunden. Bei dieser Anordnung beträgt das Hebelverhältnis L2/L1 etwa 0,7.

Derartige Aufhängungen führen jedoch, wie bereits erwähnt, wegen der ho­ hen Position des oberen Endes des Stoßdämpfers bei normalen Straßenfahr­ zeugen dazu, daß die vordere Haube des Fahrzeugs relativ hoch liegen muß. So beträgt etwa die maximale Länge eines Stoßdämpfers 2215 mm + 2 x (Einfederungshub) + (Ausfederungshub). Bei Rennwagen liegt der Ein- bzw. Ausfederungshub bei etwa 50/50 mm, bei normalen Straßenfahrzeugen dage­ gen bei etwa 100/100 mm. Wenn diese Anordnung daher bei normalen Stra­ ßenfahrzeugen eingesetzt wird, ist der Stoßdämpfer einer sehr großen Aus­ dehnung unterworfen, und die Höhe der Haube kann wiederum nicht in der gewünschten Weise abgesenkt werden.

Bei der Zugstangenanordnung gemäß Fig. 8 sind der Stoßdämpfer 3, die Zug­ stange 4 und der Hebel 5 so angeordnet, daß die Entstehung von waagerech­ ten Momenten in den Gelenken eingeschränkt wird. Bei einem Vorderradan­ trieb oder Allradantrieb ist es notwendig, Platz für die Antriebswelle zu schaf­ fen und die Zugstange daher entweder vor oder hinter der Antriebswelle an­ zuordnen. Unter diesen Umständen wird der obere Lenker durch die Reak­ tionen des Stoßdämpfers, die über die Zugstange auf den oberen Lenker übertragen wird, einer Vorspannung ausgesetzt, die in Längsrichtung des Fahrzeugs wirkt und einen unerwünschten Lenkeffekt hervorruft.

Wenn andererseits bei einer Aufhängung gemäß Fig. 10 das Kraftübertra­ gungsverhältnis und das Hebelverhältnis L2/L1 vereinheitlicht werden soll, ist es notwendig, Dämpfungskraft zu erzeugen, die etwa dem (L2/L1-)²-fachen der Kolbengeschwindigkeit entspricht. Da sich die Kolbengeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit des Lenkers ändert, gelangt der Kolben in die unte­ re Geschwindigkeitszone, in der er den gewünschten Dämpfungseffekt nicht mehr hervorruft. Wenn weiterhin der Durchmesser des Rades 620 mm be­ trägt, läßt sich für die Höhe der Haube ein Maß von 750 mm errechnen, das zu hoch ist.

Die japanische offengelegte Patentanmeldung 64-1 612 zeigt Stoßdämpfer, die seitlich von dem Fahrwerk vorspringen und mit Hilfe von dreieckigen Lenkern derart verbunden sind, daß eine senkrechte Verschiebung der Rä­ der in eine seitliche Bewegung umgesetzt wird, die die Stoßdämpfer zusam­ mendrückt.

Da jedoch der dreieckige Lenker schwenkbar mit einem Teil verbunden ist, das starr mit dem Fahrgestellt des Fahrzeugs in Verbindung steht, ist der seit­ liche Hub, der den Stoßdämpfer zusammendrückt, kleiner als der entspre­ chende senkrechte Hub. Dies führt dazu, daß der Kompressionshub des Stoß­ dämpfers verringert wird in einem Maße, bei dem die erforderliche Dämp­ fungswirkung nicht erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die eine Reduzierung der Höhe der vorde­ ren Haube des Fahrzeugs ermöglicht. Zugleich soll das gewünschte Hebelver­ hältnis erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeich­ nenden Teil des Hauptanspruchs.

Ein Knie- oder Winkelhebel (bell crank) ist an einem Lenker schwenkbar ge­ lagert. Ein Ende des Winkelhebels ist mit dem im wesentlichen waagerecht angeordneten Stoßdämpfer verbunden, während das andere Ende mit einer Zugstange in Verbindung steht. Wenn das Rad senkrechten Bewegungen aus­ gesetzt wird, dreht sich der Winkelhebel, während er zugleich eine senk­ rechte Bewegung entlang dem Lenker ausführt, an dem er befestigt ist. Das Hebelverhältnis zwischen dem Stoßdämpfer und dem Lenker ändert sich da­ mit.

Entsprechend einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt eine Fahrzeugaufhängung einen Lenker, der am inneren Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugfahrgestell und am äußeren Ende schwenkbar mit einem Rad verbunden ist, einen Winkelhebel, der schwenkbar an dem Lenker angebracht ist, einen Stoßdämpfer, der mit einem Ende schwenkbar mit dem Fahrgestell und mit dem anderen Ende schwenkbar mit dem Win­ kelhebel verbunden ist, und eine Zugstange, die schwenkbar an einem Ende mit dem Fahrgestell und am anderen Ende mit dem Winkelhebel verbunden ist.

Entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführunggsform der Erfindung umfaßt eine Aufhängung einen ersten Lenker, der ein Rad mit dem Fahrge­ stell verbindet, einen zweiten Lenker, der das Rad ebenfalls mit dem Fahrge­ stell verbindet und unterhalb des einen Lenkers angeordnet ist, einen Win­ kelhebel, der schwenkbar an dem ersten Lenker angebracht ist, einen Stoß­ dämpfer, der schwenkbar am inneren Ende mit dem Fahrgestell und am äu­ ßeren Ende mit dem Winkelhebel in Verbindung steht und eine Feder um­ faßt, die eine Vorspannung auf den Winkelhebel ausübt, die bestrebt ist, die­ sen in eine erste Richtung zu drehen, und eine Zugstange, die den Winkelhe­ bel und das Fahrgestell in einer Weise verbindet, die der Drehung des Win­ kelshebels durch die Vorspannung der Feder entgegenwirkt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Radaufhän­ gung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Lenkers ge­ mäß Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeits­ weise der Erfindung;

Fig. 4 ist ein weiteres Diagramm, das die Wirkung einer Schraubenfeder bei der Aufhängung gemäß Fig. 1 ver­ anschaulicht;

Fig. 5 zeigt die Wirkungsweise des Stoßdämpfers;

Fig. 6 bis 10 auf die bereits hingewiesen wurde, sind Darstellungen von bekannten Radaufhängungen von Rennwagen.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungs­ form umfaßt obere und untere Lenker 11, 12, die ein Fahrgestell 13 mit ei­ nem Rad 14 verbinden. Die oberen und unteren Lenker weisen die Form von A-förmigen Armen auf, die an ihren inneren Enden über Schwenkachsen mit dem Fahrgestell und dem äußeren Ende mit einem Radträger über nicht ge­ zeigte Kugelgelenke oder dergleichen verbunden sind.

Ein unteres Ende eines dreieckigen Winkelhebels 15 ist schwenkbar an dem oberen Lenker 11 mit Hilfe einer Achse 16 verbunden. Ein Stoßdämpfer 20 ist am inneren Ende mit dem Fahrgestell über einen Ansatz 13a und am äu­ ßeren Ende mit dem oberen Ende des Winkelhebels 15 über eine Achse 17 verbunden. Eine Schraubenfeder 19 umgibt den Stoßdämpfer 20 in der übli­ chen Weise.

Zugstangen 21, von denen Fig. 1 nur eine zeigt, sind so angeordnet, daß sie nur Zugkräften, nicht dagegen Druckkräften ausgesetzt sind. Sie können da­ her relativ dünn sein und in gewünschter Weise ein geringes Gewicht haben.

Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt der Winkelhebel 15 der dargestellten Ausführungs­ form zwei Platten 15e und 15d. Die Achsen 16, 17 und 18 werden durch Bol­ zen oder Stifte 15a, 15b und 15c gebildet, die sich zwischen den Platten 15e und 15d erstrecken und diese verbinden. Die Zugstangen verlaufen auf beiden Seiten einer Antriebswelle 22.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, werden der Stoßdämpfer 20 und die Schraubenfeder 19 Druckkräften ausgesetzt, die sich aus der Position der Achse 17 ergeben. Diese Position ändert sich mit der senkrechten Bewegung der Achse 16, die sich ihrerseits mit dem oberen Lenker 11 senkrecht be­ wegt, und der gleichzeitigen Abwärtsbewegung der Achse 18, die der Zug­ kraft der Zugstangen 21 ausgesetzt ist.

Mit anderen Worten, der Winkelhebel dreht sich um die Achse 16 am Len­ ker, während er zugleich einer senkrechten Verschiebung ausgesetzt wird. Wegen der aufwärtigen und nach innen gerichteten Bewegung der Achse 17, die die Verbindung zum Stoßdämpfer herstellt, welche Bewegung sich ergibt mit der senkrechten Bewegung des Radmittelpunkts, erhöht sich das Hebel­ verhältnis von 1,0 auf einen Wert <1,0, so daß sich die nicht-lineare Feder- und Dämpfungscharakteristik gemäß Fig. 4 und 5 ergibt. Diese Figuren zei­ gen, daß sich eine Federwirkung einstellt, die dem Hebelverhältnis L2/L1 entspricht, während die Stoßdämpferwirkung dem Quadrat des Hebelver­ hältnisses (L2/L1)² folgt.

Fig. 3 zeigt schematisch die Wirkungsweise der beschriebenen Aufhängung. Entsprechend dieser Darstellung bewegt sich die Achse 17 zwischen den Punkten 17a und 17b entsprechend der Einfederungs- und Ausfederungsbe­ wegung, während sich der Radmittelpunkt von 24 zu 24a (volles Einfedern) bzw. von 24 zu 24b (volles Ausfedern) verschiebt.

Da sich die Zugstangen 21 und die Platten 15e und 15d des Winkelhebels an beiden Seiten der Antriebswelle 22 befinden, wird der Ansatz 13a, an dem der Stoßdämpfer 20 angebracht ist, keinen Kräften ausgesetzt, die diesen verbiegen könnten, so daß eine Eigenlenktendenz vermieden wird.

Da der Stoßdämpfer im wesentlichen waagerecht liegt, kann die Höhe der Fronthaube des Fahrzeugs in der gewünschten Weise reduziert werden.

Zur Vermeidung von Mißverständnissen und zur Klarstellung des hier ver­ wendeten Begriffes des Knie- oder Winkelhebels 15 wird vorsorglich darauf hingewiesen, daß dieser Hebel nicht eine winkelförmige Geometrie besitzen muß. Vielmehr kommt es nur darauf an, daß die drei Achsen 16, 17 und 18, die parallel zueinander verlaufen und die Verbindung zum oberen Lenker 11, zum Stoßdämpfer 20 und zur Zugstange 21 herstellen, in einer winkelförmi­ gen Anordnung liegen, in deren Scheitel sich an dem oberen Lenker 11 ange­ brachte Achse 16 befindet. Diese Achse 16 befindet sich bei der dargestellten Ausführungsform im unteren Bereich des Hebels auf der dem Rad zugewand­ ten Seite, während die Achse 18 an der Zugstange weiter nach innen versetzt ist und zumeist höher liegt als die Achse 16. In der höchsten Position befin­ det sich die Achse 17 am Stoßdämpfer. Die Lage der drei Achsen 16, 17 zu­ einander während der Ein- und Ausfederungsbewegung des Rades ergibt sich aus Fig. 3, auf die hier noch einmal hingewiesen wird. Die Strecken 18, 16 und 16, 17 bilden einen Winkel mit dem Scheitelpunkt bei 16.

Claims (4)

1. Fahrzeugaufhängung mit
einem Lenker (11) mit einem inneren, schwenkbar mit einem Fahrge­ stell (13) verbundenen Ende und einem äußeren, schwenkbar mit ei­ nem Rad (14) verbundenen Ende,
einem Winkelhebel (15), der schwenkbar an dem Lenker (11) angebracht ist,
einem Stoßdämpfer (20), der mit einem Ende schwenkbar mit dem Fahrgestell (13) und mit dem anderen Ende schwenkbar mit dem Win­ kelhebel (15) verbunden ist,
einer Zugstange (21), die an einem Ende schwenkbar mit dem Fahrge­ stell (13) und am anderen Ende schwenkbar mit dem Winkelhebel (15) verbunden ist.

2. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zwei­ ten Lenker (12), der das Rad (14) und das Fahrgestell (13) verbindet und un­ terhalb des ersten Lenkers (11) liegt, wobei der Winkelhebel (15) schwenk­ bar an dem ersten Lenker (11) angebracht ist und der Stoßdämpfer (20) mit einer Feder (12) kombiniert ist, die den Winkelhebel (15) im Sinne einer Schwenkung in eine erste Richtung vorspannt, und daß die Zugstange (21) derart mit dem Winkelhebel (15) und dem Fahrgestell (13) verbunden ist, daß sie der Vorspannung der Feder entgegenwirkt.

3. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer (20) im wesentlichen waagerecht angeordnet ist.

4. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Zugstange (21) zwischen dem Winkelhebel (15) und dem Fahrgestell (13), die zusammen mit der ersten Zugstange in paralleler Anordnung beidseitig einer Antriebswelle (22) angeordnet ist.