DE4129643C2 - Einzelradaufhängung für nichtgelenkte Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für nichtgelenkte Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Aus der EP-0 052 153 A1 ist bereits eine derartige Einzel­ radaufhängung bekannt, die auch als "Zentral-Lenker- Achse" oder als sphärische Doppelquerlenkerachse bezeich­ net wird. Bei der bekannten Einzelradaufhängung ist der Längslenker über ein elastisches Lager am Aufbau oder dergleichen befestigt. Das elastische Lager weist in der überwiegend in Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten Lager­ hauptachse eine niedrige Federrate und in der dazu senk­ recht stehenden Lagerhauptachse eine relativ hohe Feder­ rate auf. Auf diese Weise wird das elastische Lager beim Durchfedern der Radaufhängung nur auf Torsion und kaum kardanisch belastet. Außerdem kann das karosserieseitige Lager des Längslenkers durch diese Bauweise in Richtung der Bewegungsbahn der beiden Querlenker beim Längsfedern elastisch ausweichen. Eine dementsprechend ausgebildete Achse ist beispielsweise in der Automobiltechnischen Zeitschrift, Band 93, 1991, Stuttgart, W. Kosak und M. Reichel "Die neue "Zentral-Lenker-Hinterachse" der BMW 3er-Baureihe", Seiten 274 bis 280 beschrieben. Außerdem geht aus diesem Artikel hervor, daß die hohe oder weiche Hauptfederrate entweder in Fahrzeugquerrichtung oder in Fahrzeuglängsrichtung ausgebildet sein kann. Wie aus der Fig. 8 dieses Aufsatzes hervorgeht, stützt sich auf dem oberen Querlenker eine Blockfeder und der Stabilisator ab. Separat davon ist zwischen dem Aufbau und dem Radträ­ ger ein Stoßdämpfer angeordnet. Durch diese Bauweise muß zumindest der obere Querlenker eine relativ große Fläche zur Aufnahme der Feder aufweisen. Zur Aufnahme der auftre­ tenden Federkräfte, die den Querlenker auf Biegung bean­ spruchen, muß der Querlenker entsprechend stabil ausge­ legt werden, wodurch sich eine relativ aufwendige Bau­ weise ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einzelradaufhängung für nichtgelenkte Räder von Kraftfahrzeugen zu schaffen, die leicht baut, aus relativ einfach gestalteten Bautei­ len besteht und die bei einem hohen Fahrkomfort, insbe­ sondere in bezug auf die Längsfederung, eine optimale Raumausnutzung, insbesondere in bezug auf die Kofferraum­ größe und dessen Gestaltung, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einzelrad­ aufhängung erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Anordnung des karosserieseitigen, elastischen Lagers des Längslenkers in einer Ausrichtung, daß die axiale Lagerhauptachse in die Bewegungsrichtung des Quer­ lenkers beim Längsfedern ausgerichtet ist und in dieser Richtung eine entsprechend niedrige Federrate aufweist, kann der Längslenker mit nur einer, in der horizontalen Ebene liegenden und um das Rad herumführenden Kröpfung versehen sein. Die Befestigung des Längslenkers mit dem elastischen Lager kann dadurch in einfacher Weise über einen an der Stirnseite des Längslenkers ausgebildeten Bolzen oder einer, mit einem Gewinde versehenen Öffnung erfolgen, so daß die auftretenden Kräfte direkt ohne Um­ lenkung in den Längslenker eingeleitet werden können. Auf diese Weise ist es möglich, den Längslenker als ein Strangpreßprofil, insbesondere aus Leichtmetall, mit einem rohrförmigen Querschnitt auszubilden. Durch die Ausrichtung einer weichen Lagerhauptachse in Axialrichtung des Lagers ist ein längerer Federweg in Fahrzeuglängsrichtung möglich, so daß deshalb der Fahrkomfort besser wird. Durch die Anordnung eines unteren Endes eines schräggestellten Federbeins an Längs­ lenker in der Nähe des radseitigen Endes des Längslenkers und der Befestigung des oberen Endes des Federbeins am Fahrzeugaufbau oder dergleichen kann die gesamte Einzel­ radaufhängung unterhalb des Kofferraumbodens positioniert werden. Die Schrägstellung des Federbeins ist so mit der Lage des aufbauseitigen, elastischen Lagers des Längslen­ kers abgestimmt, daß die über das Federbein erzeugten Störkräfte überwiegend in Richtung der radialen Lagerhauptachse des elastischen Lagers wirken, die eine hohe Federrate aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung und Anordnung des elastischen Lagers des Längslenkers werden die über die Radaufstandsfläche erzeugten Kräfte und Momente besser aufgefangen, so daß die Spurrillenempfindlichkeit verringert ist und sich dadurch ein besseres Fahrverhalten einstellt. Die axiale Lagerhauptachse des elastischen Lagers liegt in der Draufsicht in etwa in einem rechten Winkel zu den Längsachsen der in einer senkrechten Ebene übereinander angeordneten Querlenker, deren aufbauseitige Enden in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne zeigen. Das aufbausei­ tige elastische Lager des Längslenkers ist ein Schub­ gummilager, das ein hohes Federratenverhältnis von c_radial/c_axial aufweist, das zwischen 10 : 1 und 4 : 1 liegt und insbesondere 7 : 1 beträgt. Auf diese Weise kann ein günstiges elastokinematisches Vorspurverhalten erzeugt werden.

Durch die Anbindung des aufbauseitigen, elastischen La­ gers des Längslenkers über einen verstellbaren Flansch an der Karosserie oder dergleichen ist eine einfache Vor­ spureinstellung durch eine entsprechende Verschwenkung des Flansches möglich. Zum Ausgleich der auf das Lager des Längslenkers wirkenden kardanischen Belastungen sind entsprechende Aussparungen in den gegenüberliegenden Stirnflächen des Lagers ausgebildet. Ferner weisen die Stirnflächen jeweils eine nach außen gerichtete Wölbung auf. In axialer Richtung ist an beiden Stirnflächen zur Begrenzung der Längslenkerbewegung ein Anschlag ausgebildet. An der Umfangsfläche des Lagers ist in einer umlaufenden Vertiefung der Flansch am Lager befestigt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Einzelradaufhängung ist es möglich, daß die Querlenker eine Stabform aufweisen. Vorzugsweise sind die Querlenker in Form und Größe identisch, so daß sich eine einfachere Fertigung und Montage ergibt.

Die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung eignet sich ins­ besondere für Fahrzeuge, bei denen über der Hinterachse viel Raum für den Kofferraum, einen Kraftstoffbehälter oder die Anordnung einer Batterie erforderlich ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an­ hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht von hinten auf eine Einzelradauf­ hängung,

Fig. 2 eine Ansicht von oben auf eine Einzelradaufhän­ gung,

Fig. 3a eine teilweise geschnittene Ansicht von oben auf einen Flansch eines aufbauseitigen Längs­ lenker-Lagers und

Fig. 3b eine geschnittene Ansicht von der Seite der Be­ festigung des Längslenkers über das aufbausei­ tige Lager an der Karosserie oder dergleichen.

Die Fig. 1 zeigt eine Einzelradaufhängung 1 in einer An­ sicht von hinten in Fahrzeuglängsrichtung, die im wesent­ lichen aus einem oberen Querlenker 2 und einem darunter angeordneten Querlenker 3 sowie einem zwischen den beiden Querlenkern 2 und 3 in der Nähe des unteren Querlenkers 3 an einem Radträger 4 befestigten Längslenker 5 besteht. Am Längslenker 5 ist über einen Arm 6 das untere Ende 7 einer Federbeineinheit 8 befestigt, die aus einer Feder 9 und einem Stoßdämpfer 10 besteht. Ein auf dem Radträger 4 gelagertes Rad 11 wird in der vorliegenden Ausführungs­ form durch eine Antriebswelle 12 angetrieben. Die inneren Enden 13 und 14 der Querlenker 2 und 3 sind jeweils an einem karosserieseitigem Aufnahmeteil 15 angelenkt. Die Querlenker 2 und 3 sind als in Form und Größe identische Stablenker ausgebildet, die, wie aus der Fig. 2 hervorgeht, im wesentlichen in der gleichen senkrechten Ebene liegen. Die äußeren Enden 16 und 17 der Querlenker 2, 3 sind am Radträger 4 angelenkt. Das obere Ende 19 des Federbeins 8 weist ein elastisches Lager 18, insbesondere ein Gummilager, auf, das über einen Flansch 20 an einer Karosserie 21 eines Kraftfahrzeuges 22 befestigt ist. In Verlängerung zu einer Symmetrielinie 23 des Federbeins 8 ist eine Gesamtkraft F_F in Form eines Pfeiles eingezeichnet, wobei diese Gesamtkraft F_F über den Arm 6 auf den Längslenker 5 wirkt. Ferner sind die an einer Radaufstandsfläche 24 wirkenden Kräfte in horizontaler und vertikaler Richtung F_S, F_H und ein in der waagrechten Ebene angreifendes Moment M_Q eingezeichnet. Die in der waagrechten Ebene wirkenden seitlichen Kräfte F_S, die in Abhängigkeit von der Größe der Radaufstandsfläche 24 ein Moment M_Q bewirken können, werden neben Kurvenfahrten auch durch Spurrillen oder dergleichen verursacht. Diese Kräfte müssen neben den zusätzlich wirkenden Hochkräften F_H durch die aufbauseitigen Lager 25, 26 und 27 des Längslenkers 5 und der Querlenker 2 und 3 aufgenommen werden. Dabei nimmt der Längslenker 5 vorwiegend die Längskräfte, das heißt insbesondere die Vortriebskraft und die Bremskraft, und die Querlenker 2, 3 vor allem die Seitenkräfte auf.

Aus der Ansicht von oben der Fig. 2 ist die Form des ein­ mal gekröpften Längslenkers 5 erkennbar. Im Innern des Strangpreßprofils des Längslenkers 5 können Versteifungen in Form von Materialanhäufungen an besonders beanspruch­ ten Stellen ausgebildet sein. Durch den runden Quer­ schnitt des Längslenkers 5 ergibt sich eine einfache Ver­ bindung mit dem elastischen Lager 25. Das Lager 25 ist in der Fig. 2 in der rechten Hälfte geschnitten dargestellt. Aus der Schnittansicht ist die Lage der axialen Lager­ hauptachse 28 sowie der radialen Lagerhauptachse 29 er­ kennbar.

In den Fig. 3a und 3b ist das elastische Lager 25 ver­ größert dargestellt. Im wesentlichen besteht das elasti­ sche Lager 25 aus einer Gummihülse 30, einer konzentrisch zur Lagerhauptachse 28 angeordneten Führungshülse 31 und einem Flansch 32, der einen konzentrisch zur axialen La­ gerhauptachse 28 ausgebildeten ringförmigen Abschnitt 33 und einen senkrecht zur axialen Lagerhauptachse 28 ver­ laufenden ebenen Abschnitt 34 aufweist. Der ringförmige Abschnitt 33 des Flansches 32 ist an der Umfangfläche der Gummihülse 30 befestigt. In der vorliegenden Ausführungs­ form weist der ringförmige Abschnitt 33 im Querschnitt eine Wölbung nach innen auf, so daß der Abstand des ring­ förmigen Abschnittes 33 zur Führungshülse 31 an den äuße­ ren Rändern größer ist als in der Mitte. Dadurch ergibt sich an den äußeren Rändern ein etwas größerer Federweg der Gummihülse. Die oberen und unteren Stirnflächen 35 und 36 der Gummihülse 30 sind nach außen gewölbt. Ferner sind sowohl in der oberen und unteren Stirnfläche 35 und 36 nierenförmige Aussparungen 37 bis 40 ausgebildet, die sich nach innen hin keilförmig verjüngen. Ferner weisen die oberen Aussparungen 37, 38 die gleiche Form, Größe auf, wie die in der gleichen senkrechten Ebene jeweils ausgeformten Aussparungen 39, 40. Durch diese Aussparun­ gen und die Form des ringförmigen Abschnittes 33 des Flansches 32 können die auftretenden kardanischen Bela­ stungen und die daraus resultierenden Bewegungen ausge­ glichen werden. An der Stirnfläche 35 ist ein scheibenförmiger Anschlag 41 befestigt, dessen Außenrand 42 von der Stirnfläche 35 weggebogen ist. Der Anschlag für die Stirnfläche 36 wird durch die Abschlußfläche 48 des Längslenkerrohres selbst gebildet. Der Flansch 32 weist neben einer kreisförmigen Öffnung 43 zwei leicht nach innen gekrümmte Langlöcher 44 und 45 auf. In der vorliegenden Ausführungsform ergibt sich die Krümmung der Länglöcher 44, 45 dadurch, daß die Langlöcher 44, 45 auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt 46 der Öffnung 43 liegen. Wie aus der Fig. 3a hervorgeht, liegt ein Winkel β zwischen den beiden Langlöchern 44, 45 in einem Bereich von 40 und 60° und beträgt insbesondere 50°. Symmetrisch zwischen den Langlöchern 44, 45 sind die Aussparungen 37, 38 vorgesehen. Über eine Schraube 47 ist das elastische Lager 25 am stirnseitigen Ende 48 des Längslenkers 5 befestigt.

In der Fig. 2 sind durch Pfeile ein Federweg f_H in Rich­ tung der radialen Lagerhauptachse 29 bei einer hohen Fe­ derrate und ein Federweg f_W in Richtung der axialen La­ gerhauptachse 28 bei einer niedrigen Federrate einge­ zeichnet, wobei sich aus den beiden Federwegen ein Ge­ samtfederweg f_G ergibt. Die axiale Lagerhauptachse 28 ist in einem Winkel γ zur Symmetrielinie 23 des Federbeines 8 angeordnet, wobei der Winkel γ ca. 90° beträgt. Ein Winkel α zwischen einer Symmetrielinie 49 und der axialen Lagerhauptachse 28 liegt in einem Bereich zwischen 70 und 90°. Durch die aufbauseitigen, elastischen Lager 26, 27 können sich die Querlenker 2, 3 um die Lager 26, 27 ver­ schwenken, wodurch ein Längsfederweg b möglich ist. Der Aufnahmeteil 15 ist symmetrisch zur Fahrzeugmitte 50 an der Karosserie 21 befestigt. Die Querlenker 2, 3 erstrecken sich unter einem Winkel δ schräg nach vorne in bezug auf die Fahrtrichtung 51. Der Winkel δ liegt in einem Bereich zwischen 15 und 25° und beträgt insbesondere 20°. Das Federbein 8 schließt in der Ansicht der Fig. 1 zur Senkrechten einen Winkel η ein, der zwi­ schen 10 und 30° liegt und insbesondere ca. 25° beträgt.

Claims (7)

1. Einzelradaufhängung (1) für nichtgelenkte Räder (11) von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraft­ wagen, mit einem Radträger (4), an dem zwei überein­ ander angeordnete Querlenker (2, 3) angeordnet sind, deren aufbauseitigen Enden (13, 14) in Fahr­ zeuglängsrichtung nach vorne gerichtet sind und die an einem Fahrzeugaufbau oder dergleichen (15, 21) angelenkt sind, mit einem Längslenker (5), der mit seinem einen Ende (5a) am Radträger (4) angeordnet ist, wobei das andere Ende (5b) des Längslenkers (5) über ein elastisches Lager (25) am Fahrzeugaufbau oder dergleichen (21) angelenkt ist, wobei das Lager (25) in bezug auf seine axiale Hauptachse (28) eine niedrige Federrate c_axial und in bezug auf seine ra­ diale Hauptachse eine hohe Federrate c_radial auf­ weist und dadurch eine Nachgiebigkeit des Lagers (25) in Richtung der Bewegungsbahn der Querlenker (2, 3) beim Längsfedern erzielt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die axiale Hauptachse (28) des La­ gers (25) in der Draufsicht einen Winkel (α) mit der Symmetrielinie (49) der Querlenker (2, 3) ein­ schließt, der zwischen 70° und 110° liegt, daß ein schräggestelltes Federbein (8) mit seinem unteren Ende (7) am Längslenker (5) angelenkt ist und daß die radiale Hauptachse (29) des Lagers (25) in Rich­ tung der Störkräfte des Federbeins (8) weist.

2. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Fe­ derraten zwischen 1 : 4 und 1 : 10 liegt und insbe­ sondere 1 : 7 beträgt.

3. Einzelradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querlenker (2, 3) die gleiche Form und Größe aufweisen und insbesondere stabförmig aus­ gebildet sind.

4. Einzelradaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager (25) rotations­ symmetrisch ist, dessen obere und untere Stirnfläche (35, 36) jeweils nach außen gewölbt ist und dessen Mantelfläche eine umlaufende Vertiefung aufweist.

5. Einzelradaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche des elastischen Lagers (25) ein ringförmiger Abschnitt (33) eines Flansches (32) angeordnet ist, in dessen dazu senkrechten, ebenen Abschnitt (34) eine Öffnung (43) zum Befestigen und mindestens eine Öffnung (44, 45) zum Befestigen und Einstellen der Lager des Flansches (32) an dem Fahrzeugaufbau (21) oder dgl. ausgebildet ist.

6. Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oberen Stirnfläche (35) und/oder einer unteren Stirnfläche (36) einer elastischen Hülse (30) des Lagers (25) Aussparungen (37, 38, 39, 40) zur Aufnahme der kardanischen Bewegungen ausgebildet sind.

7. Einzelradaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (5) und die Querlenker (2, 3) aus Leichtmetall hergestellt sind.