DE4339820A1 - Suspension for steerable front wheel of vehicle - has attachment point of spring winding aligned with steering axis - Google Patents

Suspension for steerable front wheel of vehicle - has attachment point of spring winding aligned with steering axis

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Abstract

The wheel suspension is for a road vehicle. The wheel-side spring winding end forming the wheel-side attachment point (11) is formed as a spherical support bearing. The structure-side spring winding end forming the structure-side attachment point (12) is formed by an horizontal squaring off aligned with the vehicle longitudinal axis. The structure-side winding end is connected to the vehicle body (4) via a damper (8). The two attachment points (11,12) are so aligned that the steering axis (15) runs approximately through the lower point (11). USE/ADVANTAGE - Vehicle wheel suspension achieves a comfortable and satisfactory response behaviour from the telescopic strut (5).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung eines lenkbaren Vorderrades eines Kraftfahrzeugs, enthaltend einen unteren Quer­ lenker sowie ein radführendes Federbein der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art. Eine derartige Aufhängung ist beispielsweise aus der DE-41 26 501-A1 bekannt.The invention relates to a suspension of a steerable Front wheel of a motor vehicle containing a lower cross handlebar and a wheel-carrying shock absorber which in the preamble of Kind mentioned claim. Such a suspension is known for example from DE-41 26 501-A1.

Bei dieser vorbekannten Aufhängung ist die den Teleskop-Stoß­ dämpfer des Federbeins desaxial umschließende Schraubenfeder mit ihrem aufbauseitigen Windungsende getrennt von der Kolbenstange des Teleskop-Stoßdämpfers am Fahrzeugaufbau und mit ihrem rad­ seitigen Windungsende am Dämpferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers abgestützt. Die Abstützung erfolgt dabei jeweils über Gelenk­ stellen, wobei - jeweils auf die Längsachse des Teleskop-Stoß­ dämpfers bezogen - die obere aufbauseitige Gelenkstelle nach in­ nen, d. h. zur Fahrzeugmittellängsebene hin und die untere rad­ seitige Gelenkstelle nach außen, d. h. zum Vorderrad hin derart versetzt angeordnet sind, daß eine durch die beiden Gelenkstel­ len hindurchgelegte fiktive Gerade die Radmittenebene zumindest annähernd in Höhe des Schnittpunkts der Kraftwirkungsrichtung der Querlenkerkraft mit der Radmittenebene schneidet.In this known suspension is the telescopic butt Damper of the strut with a coaxially enclosing coil spring its winding end on the body side separated from the piston rod of the telescopic shock absorber on the vehicle body and with your wheel end of the turn on the damper tube of the telescopic shock absorber supported. The support is provided via a joint put, whereby - each on the longitudinal axis of the telescopic joint damper-related - the upper body-side hinge point in nen, d. H. towards the vehicle's median longitudinal plane and the lower wheel joint outward, d. H. to the front wheel like this are arranged offset that one by the two articulation len fictitious straight line at least the wheel center plane approximately at the intersection of the direction of force the wishbone force intersects with the wheel center plane.

Durch die beidendige Anordnung von kippachsenbildenden Gelenk­ stellen und durch deren gegensinnigen Versatz nach innen bzw. nach außen wird ein gutes und komfortables Ansprechverhalten des Federbeins erreicht, weil die Kolbenstange des Teleskop-Stoß­ dämpfers auf diese Weise zumindest annähernd vollständig von sonst während des Fahrbetriebs üblicherweise auf sie einwirken­ den radaufstandskraftbedingten Biegemomenten freigehalten wird.Due to the double-ended arrangement of the pivot axis-forming joint and by their opposite offset inwards or to the outside is a good and comfortable response of the  Strut reached because the piston rod of the telescopic shock damper in this way at least almost completely by otherwise usually act on them while driving the bending moments caused by the wheel contact force are kept free.

Bei dieser vorbekannten Aufhängung stützen sich die beiden Fe­ derenden der Schraubenfeder unmittelbar jeweils in einem übli­ chen oberen bzw. unteren Federteller ab, wobei der untere Feder­ teller unmittelbar mit dem Dämpferrohr und der obere Federteller unter Zwischenschaltung eines Lenkbewegungen des Vorderrades er­ möglichenden Kugellagers mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.In this known suspension, the two feet are supported derenden of the coil spring directly in a übli Chen upper or lower spring plate, with the lower spring plate directly with the damper tube and the upper spring plate with the interposition of a steering movement of the front wheel he possible ball bearing is connected to the vehicle body.

In der bevorzugten Ausführung der vorbekannten Aufhängung sind die kippachsenbildenden beiden Gelenkstellen einerseits zwischen dem unteren Federteller und dem Dämpferrohr und andererseits zwischen dem oberen Federteller und dem Kugellager angeordnet.In the preferred embodiment of the known suspension the two pivot points forming the tilt axis on the one hand between the lower spring plate and the damper tube and on the other arranged between the upper spring plate and the ball bearing.

Bei einer anderen Variante dieser vorbekannten Federbeinanord­ nung sind die beiden Windungsenden der Schraubenfeder selbst als Kippachsen ausgebildet, indem sie derart abgebogen sind, daß sie bei Geradeausfahrt jeweils in Fahrzeuglängsrichtung weisen, wo­ bei sie z. B. unter Zwischenschaltung geeigneter Gummielemente in entsprechende Lageraugen einerseits des Dämpferrohrs und an­ dererseits des am Fahrzeugaufbau angeordneten Kugellagers ein­ greifen; bei nicht lenkbaren Fahrzeugrädern greift das horizon­ tal abgewinkelte aufbauseitige Windungsende dagegen in ein un­ mittelbar am Fahrzeugaufbau befestigtes Lagerauge ein.In another variant of this known strut arrangement are the two ends of the coil spring itself as Tilt axes formed by being bent such that they When driving straight ahead, point in the longitudinal direction of the vehicle where with them z. B. with the interposition of suitable rubber elements in corresponding bearing eyes on the one hand of the damper tube and the ball bearing arranged on the vehicle body to grab; the horizon applies to non-steerable vehicle wheels On the other hand, the angled end of the turn on the body side is bearing eye indirectly attached to the vehicle body.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine auch bei vergleichsweise beengten Einbauverhältnissen ein­ setzbare Aufhängung eines lenkbaren Vorderrades eines Kraftfahr­ zeugs mit einem radführenden Federbein und u. a. einem unteren Querlenker zu schaffen, die sich trotz eines sehr einfachen Auf­ baus ebenfalls durch ein besonders gutes und komfortables An­ sprechverhalten ihres Federbeins auszeichnet.Against this background, the invention is based on the object one even in comparatively cramped installation conditions settable suspension of a steerable front wheel of a motor vehicle stuff with a wheel strut and u. a. a lower one Wishbone to create, despite a very simple on build also through a particularly good and comfortable extension speak behavior of their shock absorber.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs gelöst.This object is achieved by the features of Pa claim resolved.

Anhand eines in der Zeichnung prinzipienhaft dargestellten Aus­ führungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläu­ tert.Based on a principle shown in the drawing management example, the invention is explained in more detail below tert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Aufhängung eines lenkbaren Vorderrades mit einem radführenden Federbein und u. a. einem unteren Querlenker in Fahrzeuglängsrichtung gesehen.The only figure in the drawing shows a suspension of one steerable front wheel with a wheel strut and u. a. seen a lower wishbone in the vehicle longitudinal direction.

Der mit 10 bezifferte Radträger bzw. Achsschenkel des Vorderra­ des ist in bei lenkbaren Vorderachsen üblicher Weise einerseits mittels eines starr an ihm befestigten Federbeins 3 und anderer­ seits mittels eines im radseitigen Querlenkerlager 9 gelenkig mit ihm verbundenen üblichen unteren Querlenkers 2 schwenkbar am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 4 angelenkt. Spurstangenhebel und Spurstange der Lenkeinrichtung sowie ein gegebenenfalls vor­ handener Stabilisator oder zur Abstützung von Längskräften die­ nende Zug- oder Druckstangen sind genauso wenig dargestellt, wie eine gegebenenfalls vorhandene Antriebshalbwelle.The numbered 10 wheel carrier or steering knuckle of the front wheel is pivotable in the conventional manner in steerable front axles on the one hand by means of a spring strut 3 rigidly attached to it and on the other hand by means of a conventional lower control arm 2 articulated in the wheel-side wishbone bearing 9 on the only indicated vehicle body 4 articulated. Tie rod lever and tie rod of the steering device as well as a possibly existing stabilizer or for supporting longitudinal forces, the pulling or pushing rods are not shown any more than a possibly existing drive half shaft.

Das radführende Federbein 3 enthält einen üblichen Teleskop- Stoßdämpfer 5, dessen beim Ein- und Ausfedern des Vorderrades 1 in das Dämpferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers ein- und ausfahren­ de Kolbenstange mit 7 beziffert ist, sowie eine Schraubenfeder 6, welche den Teleskop-Stoßdämpfer im Bereich seiner Kolbenstan­ ge 7 umschließt, und zwar nicht konzentrisch, sondern desaxial, d. h. derart, daß die mit 13 bezifferte Schraubenfedermittel­ achse und die Längsachse 16 des Teleskop-Stoßdämpfers einen spitzen Winkel γ zwischen sich einschließen.The wheel-guiding shock absorber 3 contains a conventional telescopic shock absorber 5 , the piston rod of which is 7 when the front wheel 1 is deflected in and out in the damper tube of the telescopic shock absorber, and a coil spring 6 , which is the telescopic shock absorber in the the area of its piston rod 7 enclosing ge, not concentric, but desaxial, ie such that the quantified with 13 coil spring center axis and the longitudinal axis 16 of the telescopic shock absorber forms an acute angle γ between them enclose.

Kolbenstange 7 und Schraubenfeder 6 sind getrennt und unabhängig voneinander am Fahrzeugaufbau 4 abgestützt. Während das freie Ende der Kolbenstange sich in üblicher Weise über ein gummiela­ stische Elemente enthaltendes aufbauseitiges Dämpfer- bzw. Kol­ benstangenlager 8 abstützt, erfolgt der Anschluß des oberen En­ des der Schraubenfeder 6 unter Umgehung der Kolbenstange 7 di­ rekt am Aufbau 4, wodurch die Kolbenstange bekanntlich im Ver­ gleich zu Federbeinanordnungen mit über die Kolbenstange abge­ stützten Schraubenfedern biegemomentenmäßig wesentlich entlastet wird.Piston rod 7 and coil spring 6 are separated and independently supported on the vehicle body 4 . While the free end of the piston rod is supported in the usual way via a gummiela stical elements containing side damper or Kol benstangenlager 8 , the connection of the upper end of the coil spring 6 is bypassing the piston rod 7 di rectly on the structure 4 , whereby the piston rod As is known, in comparison to strut assemblies with helical springs supported by the piston rod, bending moment is substantially relieved.

Die Abstützung am Fahrzeugaufbau 4 erfolgt ohne Einsatz eines Federtellers und ohne Zwischenschaltung eines Kugellagers unmit­ telbar durch das aufbauseitige Windungsende der Schraubenfeder 6, das zu diesem Zweck horizontal abgewinkelt und in Fahrzeug­ längsrichtung ausgerichtet ist. Es ist vorzugsweise unter Zwi­ schenschaltung eines zumindest radial gummielastischen Lageran­ schlusses (z. B. Augengelenk o. ä.) nicht lenkbar am Fahrzeug­ aufbau 4 angelenkt. Das aufbauseitige Windungsende bildet somit eine aufbauseitige Gelenkstelle 12 mit einer in Fahrzeuglängs­ richtung ausgerichteten Kippachse, um die die Schraubenfeder 6 beim Ein- und Ausfedern des Vorderrades 1 kippen kann. Diese aufbauseitige Gelenkstelle 12 ist exzentrisch zur Schraubenfe­ dermittelachse 13 sowie - auf die Längsachse 16 des Teleskop- Stoßdämpfers 5 bezogen - nach innen, d. h. zur Fahrzeugmittel­ längsebene hin versetzt angeordnet, so daß die Schraubenfeder­ mittelachse 13 mit der Längsachse 16 des Teleskop-Stoßdämpfers 5 einen spitzen Winkel α einschließt.The support on the vehicle body 4 is carried out without the use of a spring plate and without the interposition of a ball bearing immediately by the body end of the coil spring 6 , which is angled horizontally for this purpose and aligned in the vehicle longitudinal direction. It is preferably articulated between an at least radially rubber-elastic bearing connection (z. B. eye joint or the like) not steerable on the vehicle body 4 . The body-side winding end thus forms a body-side joint 12 with a tilting axis oriented in the longitudinal direction of the vehicle, about which the coil spring 6 can tilt when the front wheel 1 is deflected and rebounded. This body-side hinge point 12 is eccentric to the central axle 13 and as well - based on the longitudinal axis 16 of the telescopic shock absorber 5 - arranged inwards, ie offset to the vehicle center longitudinal plane, so that the coil spring central axis 13 with the longitudinal axis 16 of the telescopic shock absorber 5 is one includes acute angle α.

Auch das radseitige Windungsende der Schraubenfeder 6 ist als Gelenkstelle ausgebildet und ohne Einsatz eines Federtellers ab­ gestützt. Diese radseitige Gelenkstelle 11 ist als kugeliges Stützlager ausgebildet, d. h. derart, daß die Schraubenfeder 6 um diese Gelenkstelle quasi kugelige Bewegungen ausführen kann. Dieser Kugelanschluß kann in beliebiger Weise realisiert werden, z. B. wie aus der EP-0 135 808-B1 bekannt oder z. B. indem das vertikal abgewinkelte radseitige Windungsende selbst als Kugel­ körper ausgeformt wird.The end of the coil spring 6 on the wheel side is also designed as a joint and is supported without the use of a spring plate. This wheel-side joint 11 is designed as a spherical support bearing, ie in such a way that the coil spring 6 can perform quasi-spherical movements around this joint. This ball connection can be realized in any way, e.g. B. as known from EP-0 135 808-B1 or z. B. by the vertically angled wheel-side winding end itself is formed as a spherical body.

Auch die am Dämpferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers 5 abgestützte radseitige Gelenkstelle 11 ist exzentrisch zur Schraubenfeder­ mittelachse 13 und versetzt zur Längsachse 16 des Teleskop-Stoß­ dämpfers angeordnet, allerdings nach außen, d. h. zum Vorderrad 1 hin versetzt. Also supported on the damper tube of the telescopic shock absorber 5 wheel-side joint 11 is eccentric to the coil spring central axis 13 and offset to the longitudinal axis 16 of the telescopic shock absorber, but outwards, ie offset to the front wheel 1 .

Der Versatz der beiden Gelenkstellen 12 und 11 nach innen bzw. nach außen ist derart gewählt, daß einerseits die durch das auf­ bauseitige Kolbenstangenlager 8 sowie das radseitige Querlenker­ lager 9 verlaufende Lenkachse 15 des lenkbaren Vorderrades zu­ mindest annähernd gerade durch die radseitige Gelenkstelle 11 der Schraubenfeder 6 verläuft und andererseits eine durch die beiden Gelenkstellen 11 und 12 hindurchgelegte fiktive Gerade 14 die Radmittenebene 17 - bei angenommener mittlerer Last des Fahrzeugs - zumindest annähernd in Höhe des unteren Querlenkers 2, d. h. zumindest annähernd in Höhe des mit 19 bezifferten Schnittpunkts der Kraftwirkungsrichtung 18 der Querlenkerkraft mit der Radmittenebene 17 schneidet.The offset of the two articulation points 12 and 11 inwards or outwards is chosen such that, on the one hand, the steering axle 15 of the steerable front wheel running through the on-site piston rod bearing 8 and the wheel-side wishbone bearing 9 is at least approximately straight through the wheel-side joint point 11 of the coil spring 6 runs and on the other hand a fictitious straight line 14 through the two articulation points 11 and 12 , the wheel center plane 17 - assuming an average load of the vehicle - at least approximately at the level of the lower wishbone 2 , ie at least approximately at the point of intersection of the force action direction 18, which is numbered 19 Wishbone force intersects with the wheel center plane 17 .

Infolge dieser Bemessung und räumlichen Anordnung werden durch die betriebsmäßig am Vorderrad 1 wirksamen Radaufstandskräfte F keine den Teleskop-Stoßdämpfer 5 auf Biegung beanspruchende und dadurch dessen Ansprechempfindlichkeit beeinträchtigende Lastmo­ mente erzeugt.As a result of this dimensioning and spatial arrangement, the wheel contact forces F which are operationally effective on the front wheel 1 do not produce the telescopic shock absorber 5 which bends and thereby reduces its responsiveness to load moments.

Dadurch, daß die als kugeliges Stützlager ausgebildete radseiti­ ge Gelenkstelle 11 außerdem räumlich derart angeordnet ist, daß sie auch auf der Lenkachse 15 liegt, kann auf ein bei Federbein­ anordnungen für lenkbare Vorderräder sonst allgemein übliches Kugellager verzichtet werden, da die untere radseitige Gelenk­ stelle 11 die Lenkbewegungen des Vorderrades 1 ohne spürbare Verzwängungen o. ä. einwandfrei aufnehmen kann.Characterized in that the spherical support bearing designed radseiti ge hinge point 11 is also arranged spatially in such a way that it also lies on the steering axis 15 , a generally conventional ball bearing can be dispensed with in strut arrangements for steerable front wheels, since the lower wheel-side hinge position 11 can perfectly accommodate the steering movements of the front wheel 1 without noticeable squeezes or the like.

Wie im unteren Bereich der Zeichnung schematisch angedeutet ist, muß der Windungsinnendurchmesser der Schraubenfeder 6 natürlich so gewählt werden, daß bei einem Lenkeinschlag β für die Schwenkbewegungen des Federbeinrohrs 5 innerhalb der Schrauben­ feder ausreichend Freigang besteht.As indicated schematically in the lower part of the drawing, the inside diameter of the coil spring 6 must of course be chosen so that there is sufficient clearance for the pivoting movements of the strut tube 5 within the screw spring when there is a steering angle β.

Die erfindungsgemäße Aufhängung eines lenkbaren Vorderrades zeichnet sich durch Komfort und gutes Ansprechverhalten des Fe­ derbeins sowie durch einen trotzdem geringen Aufwand aus, da weder sonst übliche obere und untere Federteller noch ein besonderes Lenkkugellager benötigt werden.The suspension of a steerable front wheel according to the invention is characterized by comfort and good responsiveness of the Fe coarse as well as from a low effort, since neither otherwise usual upper and lower spring plates still a special one Steering ball bearings are required.

BezugsnummernlisteList of reference numbers

 1 Vorderrad
 2 Unterer Querlenker
 3 Radführendes Federbein
 4 Fahrzeugaufbau
 5 Teleskop-Stoßdämpfer
 6 Schraubenfeder
 7 Kolbenstange
 8 Aufbauseitiges Dämpfer- bzw. Kolbenstangenlager
 9 Radseitiges Querlenkerlager
10 Radträger
11 Radseitige Gelenkstelle; kugeliges Stützlager
12 Aufbauseitige Gelenkstelle; Kippachse
13 Schraubenfedermittelachse
14 Fiktive Gerade durch die beiden Gelenkstellen
15 Lenkachse
16 Längsachse des Teleskop-Stoßdämpfers
17 Radmittenebene
18 Kraftwirkungsrichtung der Querlenkerkraft
19 Schnittpunkt 1 front wheel
2 lower wishbones
3 Wheel guiding strut
4 Vehicle body
5 telescopic shock absorbers
6 coil spring
7 piston rod
8 On-site damper or piston rod bearing
9 Control arm bearing on the wheel side
10 wheel carriers
11 wheel-side joint; spherical support bearing
12 body-side joint; Tilt axis
13 coil spring center axis
14 Fictional straight through the two joints
15 steering axle
16 Longitudinal axis of the telescopic shock absorber
17 wheel center plane
18 Direction of force of the wishbone force
19 intersection

Claims (1)

Aufhängung eines lenkbaren Vorderrads (1) eines Kraftfahrzeugs, enthaltend einen unteren Querlenker (2) sowie ein radführendes Federbein (3), dessen seinen Teleskop-Stoßdämpfer (5) desaxial umschließende Schraubenfeder (6) mit ihrem als Gelenkstelle (12) ausgebildeten aufbauseitigen Windungsende getrennt von der Kol­ benstange (7) des Teleskop-Stoßdämpfers (5) am Fahrzeugaufbau (4) und mit ihrem ebenfalls als Gelenkstelle (11) ausgebildeten radseitigen Windungsende am Dämpferrohr des Teleskop-Stoß­ dämpfers (5) abgestützt ist, wobei - jeweils auf die Längsachse (16) des Teleskop-Stoßdämpfers (5) bezogen - die aufbauseitige Gelenkstelle (12) nach innen, d. h. zur Fahrzeugmittellängsebene hin und die radseitige Gelenkstelle (11) nach außen, d. h. zum Vorderrad (1) hin derart versetzt angeordnet sind, daß eine durch sie hindurchgelegte fiktive Gerade (14) die Radmittenebene (17) - bei angenommenem mittleren Lastzustand des Fahrzeugs - zumindest annähernd in Höhe des Schnittpunkts (19) der Kraftwir­ kungsrichtung (18) der Querlenkerkraft mit der Radmittenebene (17) schneidet, dadurch gekennzeichnet,
daß das die radseitige Gelenkstelle (11) bildende radseitige Windungsende als kugeliges Stützlager und das die aufbauseitige Gelenkstelle (12) bildende aufbauseitige Windungsende durch ho­ rizontales Abwinkeln als in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Kippachse ausgebildet ist,
daß das aufbauseitige Windungsende vorzugsweise unter Zwischen­ schaltung eines zumindest radial gummielastischen Lageranschlus­ ses nichtlenkbar am Fahrzeugaufbau (4) angelenkt ist,
und daß die aufbauseitige Gelenkstelle (12) einerseits und die radseitige Gelenkstelle (11) andererseits räumlich derart ausge­ richtet sind, daß die durch das radseitige Querlenkerlager (9) sowie das aufbauseitige Kolbenstangenlager (8) verlaufende Lenk­ achse (15) ebenfalls zumindest annähernd durch die radseitige Gelenkstelle (11) verläuft.Suspension of a steerable front wheel ( 1 ) of a motor vehicle, comprising a lower wishbone ( 2 ) and a wheel-guiding spring strut ( 3 ), the helical spring ( 6 ) of which surrounds the telescopic shock absorber ( 5 ) and which is designed as an articulation point ( 12 ) with its winding end separated from the Kol rod ( 7 ) of the telescopic shock absorber ( 5 ) on the vehicle body ( 4 ) and with its also as a joint ( 11 ) formed wheel-side winding end on the damper tube of the telescopic shock absorber ( 5 ) is supported, with - in each case on the longitudinal axis ( 16 ) of the telescopic shock absorber ( 5 ) - the body-side joint ( 12 ) inwards, ie towards the vehicle's median longitudinal plane and the wheel-side joint ( 11 ) outwards, ie towards the front wheel ( 1 ), are arranged so offset that a through it fictitious straight line ( 14 ) laid through the wheel center plane ( 17 ) - assuming an average load condition of the vehicle - at least cuts approximately at the intersection ( 19 ) of the direction of force ( 18 ) of the wishbone force with the wheel center plane ( 17 ), characterized in that
that the wheel-side turn end forming the wheel-side joint ( 11 ) is designed as a spherical support bearing and the body-side turn end forming the body-side joint point ( 12 ) is formed by horizontal bending as a tilt axis aligned in the vehicle longitudinal direction,
that the body end of the turn is preferably articulated to the vehicle body ( 4 ) with the interposition of an at least radially rubber-elastic bearing connection ses,
and that the body-side joint ( 12 ) on the one hand and the wheel-side joint ( 11 ) on the other hand are spatially oriented such that the through the wheel-side wishbone bearing ( 9 ) and the body-side piston rod bearing ( 8 ) extending steering axis ( 15 ) also at least approximately by the joint on the wheel side ( 11 ).
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