DE69411366T2

DE69411366T2 - Aufhängungssystem für fahrzeugfronträder

Info

Publication number: DE69411366T2
Application number: DE69411366T
Authority: DE
Inventors: Un Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1994-11-01
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: KR950013756A; DE69411366D1; EP0675814A1; KR0180370B1; WO1995012500A1; JPH08504150A; US5697633A; CA2151119A1; EP0675814B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorderrad-Aufhängung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Mehrfachlenker-Vorderrad- Aufhängung für ein Kraftfahrzeug, die zur Dämpfung der vom Rad auf die Fahrzeugkarosserie übertragenen Stöße, zur Stoßminderung durch Verteilung der Aufhängungslast auf die Karosserie über eine größere Fläche, zur Maximierung des tätsächlich als Motorraum verfügbaren Rauminhalts sowie zur Erhöhung eines Freiheitsgrads der Vorderradausrichtung in der Lage ist.
Die üblichen Konstruktionsformen für die Kraftfahrzeug- Vorderradaufhängung sind der Dreieckslenker und die MacPherson- Federbeinaufhängung. Fig. 6A und 6B zeigen eine herkömmliche Macpherson-Federbeinaufhängung, die einen Achsschenkel 100, eine Strebe 104 mit einem Stoßdämpfer 102, einen unteren Dreieckslenker 106 und ein Kugelgelenk 108 aufweist. Die Macpherson-Strebe bietet bei quer angeordnetem Motor erhebliche Vorteile hinsichtlich des Einbauraums.
Wird der Versatz A klein, verringert sich die Belastung des Achsschenkels und des Achsschenkelbolzens und die Vorspurneigung beim Fahren nimmt ab. Für einen weiter verkleinerten oder negativen (-) Versatz sollte ein Stützpunkt 110 der Strebe 104 in Richtung des Motorraums oder das Kugelgelenk 108 zur Außenseite des Rads hin bewegt werden. Im ersteren Fall wird jedoch das tatsächliche Volumen des Motorraums verkleinert und der Winkel B des Achsschenkelbolzens wird zu groß, was sich negativ auf das Fahrverhalten in Kurven auswirkt. Im letzteren Fall ist die Bewegung des Kugelgelenks 108 in Richtung des Rads durch die Bremsscheibe behindert.
Fig. 7A und 7B zeigen eine herkömmliche Dreieckslenker Aufhängung, die einen unteren Dreieckslenker 122 und einen oberen Dreieckslenker 120, einen Achsschenkel 124, eine Federbaugruppe 128 mit einem Stoßdämpfer 126, sowie Kugelgelenke 132 und 130 zur Verbindung des unteren Dreieckslenkers 122 bzw. des oberen Dreieckslenkers 120 mit dem Achsschenkel 124 aufweist. Bei der Dreieckslenker-Aufhängung ist eine Verkleinerung des Versatzes A oder ein negativer (-) Versatz mit ähnlichen Problemen verbunden wie bei der MacPherson-Federbeinaufhängung.
Wie bereits beschrieben ist bei der herkömmlichen Dreieckslenker- und MacPherson-Federbeinaufhängung ein Freiheitsgrad zur Ausbildung des Winkels B des Achsschenkelbolzens auf einen kleinen Bereich beschränkt, und die Funktionseigenschaften der Aufhängungen lassen sich nur in begrenztem Maße verbessern. Da darüber hinaus die Auf- und Abbewegung des Rads an einen kurzen Führungslenker gebunden ist und sich damit die Höhe des Rollmittelpunkts stark ändert, ist die Straßenlage des Fahrzeugs relativ instabil. Außerdem kann aufgrund der geringen Lenkeranzahl der Aufhängungen der auf das Fahrzeug wirkende Stoß nicht auf eine große Fläche verteilt werden, und die Fähigkeit der Aufhängung zur Stoßdämpfung läßt zu wünschen übrig, was zur Beeinträchtigung von Fahrkomfort und Stoßsicherheit führt.
Die EP-A-0 503 371 beschreibt eine Mehrfachlenker- Vorderrad-Aufhängung, die folgendes aufweist: eine Baugruppe aus zwei Streben; einen Achsschenkel mit oberem und unterem Teil; eine Verbindungsarm-Baugruppe mit oberem und unterem Teil, wobei der obere Teil höher als der Achsschenkel ist und der untere Teil radseitig einen mit dem oberen Teil des Achsschenkels verbundenen Vorsprung sowie karosserieseitig einen schwenkbar mit dem unteren Ende der Streben-Baugruppe verbundenen Vorsprung aufweist; weiterhin einen oberen Führungslenker zur Verbindung des oberen Teils der Verbindungsarm-Baugruppe mit der Karosserie; eine mittlere Führungslenkereinrichtung zur Verbindung des unteren Teils der Verbindungsarm-Baugruppe mit der Karosserie; sowie eine untere Führungslenkereinrichtung zur Verbindung des unteren Teils des Achsschenkels mit der Karosserie.
Die FR-A-2675 431 beschreibt eine Fahrzeugaufhängung mit einer Streben-Baugruppe, die schwenkbar mit einem oberen Teil eines Achsschenkels verbunden ist. Ein unterer Teil des Achsschenkels ist mit einem schwenkbar mit der Karosserie verbundenen unteren Lenker verbunden. Weitere Lenker verbinden ein unteres Ende der Strebe mit der Karosserie, und ein Schleppienker verbindet den Achsschenkel mit der Karosserie.
Die Erfindung ist demzufolge bestrebt, diese vorgenannten Probleme zu lösen.
Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Mehrfachlenker-Aufhängung, die einen hohen Freiheitsgrad zur Radausrichtung aufweist und die Änderung der Höhe des Rollmittelpunkts minimiert, wodurch sich die Lenkstabilität erhöht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Mehrfachlenker-Aufhängung, durch die das tatsächliche Motorraum-Volumen maximiert werden kann.
Ebenfalls ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Mehrfachlenker-Aufhängung, durch die die Last auf der Aufhängung zur Minderung der auf die Karosserie übertragenen Stöße und damit zur Verbesserung des Fahrkomforts auf eine größere Fläche verteilt werden kann.
Zur Erfüllung dieser Zielstellungen stellt die Erfindung eine Mehrfachlenker-Aufhängung bereit, die einen Achsschenkel aufweist; weiterhin eine Baugruppe mit bogenförmigem Verbindungsarm mit oberem und unterem Teil, wobei der obere Teil der Verbindungsarm-Baugruppe höher liegt als der Achsschenkel; einen oberen Führungslenker; ein mittleres Führungslenkerpaar sowie ein unteres Führungslenkerpaar.
Dementsprechend stellt die Erfindung eine Mehrfachlenker- Aufhängung für Vorderräder bereit, die folgendes aufweist:
eine Strebenbaugruppe;
einen Achsschenkel mit oberem und unterem Teil;
eine Verbindungsarm-Baugruppe mit oberem und unterem Teil, wobei der obere Teil höher liegt als der Achsschenkel und der untere Teil radseitig einen mit dem oberen Teil des Achsschenkels verbundenen Vorsprung sowie karosserieseitig einen schwenkbar mit einem unteren Ende der Strebenbaugruppe verbundenen Vorsprung aufweist;
einen oberen Führungslenker zur Verbindung des oberen Teils der Verbindungsarm-Baugruppe mit der Karosserie;
ein mittleres Führungslenkerpaar zur Verbindung des unteren Teils der Verbindungsarm-Baugruppe mit der Karosserie;
ein unteres Führungslenkerpaar zur Verbindung des unteren Teils des Achsschenkels mit der Karosserie;
und einen in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordneten Schlepplenker, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der obere Teil der Verbindungsarm-Baugruppe bogenförmig um die obere Hälfte des Rads verläuft und daß dieser Schlepplenker an seinem hinteren Ende mit dem radseitigen Vorsprung der Verbindungsarm- Baugruppe und an seinem vorderen Ende mit der Karosserie verbunden ist.
Die Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht der Aufhängung der Erfindung,
Fig. 2 eine Hinteransicht derselben,
Fig. 3 eine Draufsicht derselben,
Fig. 4 eine Seitenansicht derselben,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer Wirkung der erfindungsgemäßen Aufhängung, sowie
Fig. 6A, 6B, 7A und 7B Darstellungen herkömmlicher Aufhängungen sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufhängung. Die Aufhängung weist einen Achsschenkel 2 auf; weiterhin eine mit einem oberen Teil des Achsschenkels 2 verbundene Verbindungsarm-Baugruppe 3 mit einem über einen oberen Führungslenker 5 mit der Karosserie verbundenen oberen Teil, einem radseitigen Vorsprung 30 und einem karosserieseitigen Vorsprung 32 sowie einem vorderen Vorsprung 34 und einem hinteren Vorsprung 36; ein mittleres Führungslenkerpaar 60 und 61 zur Verbindung des vorderen Vorsprungs 34 bzw. hinteren Vorsprungs 36 mit einer Karosserie 4; ein unteres Führungslenkerpaar 70 und 71 zur Verbindung eines unteren Teils des Achsschenkels 2 mit der Karosserie 4; einen in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordneten Schlepplenker 8 zur Verbindung der Verbindungsarm-Baugruppe 3 mit einem Seitenelement der Karosserie 4 sowie eine Strebenbaugruppe 9.
Im Achsschenkel 2 ist das Rad 1 drehbar gelagert, und im Falle eines gelenkten Rads weist der Achsschenkel ein Loch für den Durchgang einer Antriebswelle auf. Eine Spurstange 22 ist durch ein Kugelgelenk mit einem hinteren Vorsprung des Achsschenkels 2 verbunden, und der Achsschenkel 2 wird über die Spurstange 22 gelenkt.
Die Verbindungsarm-Baugruppe 3 verläuft bogenförmig um die obere Hälfte des Rads 1 und hat einen oberen Teil, der höher als das Rad 1 und innerhalb der vertikalen Mittellinie des Rads 1 liegt. Der untere Teil der Verbindungsarm-Baugruppe 3 weist einen radseitigen Vorsprung 30 und einen karosserieseitigen Vorsprung 32 auf. Der erstere Vorsprung 30 liegt höher als der letztere 32. Ein Endabschnitt 31 des radseitigen Vorsprungs 30 ist durch ein Kugelgelenk mit dem oberen Ende des Achsschenkels 2 verbunden, und der untere Teil der Strebenbaugruppe 9 ist schwenkbar mit einem Endabschnitt 33 des karosserieseitigen Vorsprungs 32 verbunden.
Ein Ende 50 des oberen Führungslenkers 5 ist durch ein Kugelgelenk mit dem oberen Teil der Verbindungsarm-Baugruppe 3 und das andere Ende 51 des oberen Führungslenkers 5 ist mittels einer Gummibuchse schwenkbar mit der Karosserie 4 verbunden. Das Ende 50 des oberen Führungslenkers 5 liegt hinter der Strebenbaugruppe 9.
Das mittlere Führungslenkerpaar 60 und 61 weist an seinen Enden Verbindungsabschnitte 601 und 602 bzw. 611 und 612 auf. Die karosserieseitigen Verbindungsabschnitte 601 und 611 sind mittels einer Gummibuchse schwenkbar mit der Karosserie 4 verbunden, und die radseitigen Verbindungsabschnitte 602 und 612 sind durch ein Kugelgelenk oder eine Gummibuchse mit dem vorderen bzw. hinteren Vorsprung 34 und 36 verbunden.
Das untere Führungslenkerpaar 70 und 71 weist an seinen Enden Verbindungsabschnitte 701 und 702 bzw. 711 und 712 auf. Die karosserieseitigen Verbindungsabschnitte 701 und 711 sind mittels einer Gummibuchse schwenkbar mit der Karosserie oder dem Hilfsrahmen 4 verbunden, und die horizontal nebeneinanderliegenden Verbindungsabschnitte 702 und 712 sind durch ein Kugelgelenk mit dem unteren Teil des Achsschenkels 2 verbunden.
Einer der unteren Führungslenker, Lenker 71, verläuft bogenförmig nach hinten, der andere untere Führungslenker 70 bogenförmig nach vorn. Dadurch sind die karosserieseitigen Verbindungsabschnitte 701 und 711 beträchtlich voneinander entfernt.
Der in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnete Schlepplenker 8 ist nach innen gebogen und weist ein vorderes Ende 80 sowie ein hinteres Ende 81 auf. Das vordere Ende 80 ist am (nicht dargestellten) Seitenelement der Karosserie 4 mittels einer Gummibuchse festgelegt, und das hintere Ende 81 ist durch ein Kugelgelenk mit einem unteren Teil des radseitigen Vorsprungs 30 der Verbindungsarm-Baugruppe 3 verbunden. Der Schlepplenker 8 erhöht die Steifigkeit der Aufhängung unter den Fahrzeug-Längskräften, und die Stöße des Rads 1 werden auf die Aufhängung übertragen.
Die in den oben beschriebenen Verbindungsabschnitten verwendeten Kugelgelenke sind von herkömmlicher Bauart und ermöglichen eine Auf- und Abbewegung des Rads 1 mit dem Achsschenkel 2 bezüglich der Karosserie oder des Hilfsrahmens 4. Die in den oben beschriebenen Verbindungsabschnitten verwendeten Gummibuchsen sind ebenfalls herkömmlicher Art und weisen eine für die Beherrschung der Auf- und Abbewegung der Führungslenker 5, 60, 61, 70, 71 und 8 erforderliche Elastizität auf. Die Strebenbaugruppe 9 weist einen Stoßdämpfer 90 und eine Feder 91 auf und ist ebenfalls von herkömmlicher Bauart, sowie am Verbindungsabschnitt 33 mit dem karosserieseitigen Vorsprung 32 der Verbindungsarm-Baugruppe 3 schwenkbar verbunden.
Fig. 5 dient der Erläuterung einer Funktionsweise der Aufhängung, die Bezugsziffern der Verbindungsabschnitte sind zum besseren Verständnis mit P1, P2, P3, P4, PS, P6, P7 und P8 neu gewählt worden. Zunächst werden die Momentanpole bezüglich der Teile der Aufhängung beschrieben.
Momentanpole der oberen, mittleren und unteren Führungslenker 5; 60 und 61 sowie 70 und 71 in Bezug auf die Karosserie 4 sind die Verbindungspunkte P1, P3 und P6 der Führungslenker bzw. der Karosserie 4. Momentanpole der Verbindungsarm-Baugruppe 3 bezüglich der oberen und mittleren Führungslenker 5; 60 und 61 sind die Verbindungspunkte P2, P4 der oberen und mittleren Führungslenker 5; 60 und 61 bzw. der Verbindungsarm-Baugruppe 3. Momentanpole des Rads 1 bezüglich der Verbindungsarm-Baugruppe 3 und der unteren Führungslenker 70 und 71 sind die Verbindungspunkte P5 bzw. P7.
Ein Momentanpol der Verbindungsarm-Baugruppe 3 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 4 ist ein Schnittpunkt C1 der verlängerten Geraden P2-P1 und P3-P4. Momentanpol des Rads 1 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 4 ist ein Schnittpunkt C2 der verlängerten Geraden P5-C1 und P6-P7.
Daher ist die Gerade P5-C1 ein imaginärer Schwenkarm, d.h. ein imaginärer oberer Führungslenker. Da der imaginäre schwenkbare Führungslenker P5-C1 eine beträchtliche Länge hat, ist der Drehwinkel des imaginären schwenkbaren Führungslenkers P5-C1 bei der Auf- und Abbewegung des Rads 1 sehr klein, weshalb auch die Höhenänderung des Momentanpols C2 relativ gering ist. Das bedeutet, daß sich die als ein Schnittpunkt der Verbindungsgeraden von Momentanpol C2 und Auflagepunkt P8 des Rads 1 mit einer Mittellinie CL der Fahrzeugkarosserie 4 definierte Höhe H des Rollmittelpunkts RC geringfügig ändert, woraus eine verbesserte Straßenlage resultiert.
In der Aufhängung dieser Bauart ist die Achse K des Achsschenkelbolzens als Verbindungsgerade des Verbindungspunkts 31 oder P5 von Verbindungsarm-Baugruppe 3 und Achsschenkel 2 mit einem Schnittpunkt B2 der Verlängerungsgeraden der unteren Führungslenker 70 und 71 definiert. Das heißt, die Achse K des Achsschenkelbolzens ist über die folgenden Elemente hinweg ausgebildet: die Krümmung der Baugruppe 3 des bogenförmigen Verbindungsarms, die Position des Verbindungspunkts 31, die Länge der unteren Führungslenker 70 und 71, und die Position der Verbindungspunkte 702 und 712. Daher läßt sich eine Achse K des Achsschenkelbolzens durch Beherrschung der genannten Elemente unabhängig von der Veränderung von Vorlauf und Spurweite einfach realisieren, wodurch die Lenkstabilität einschließlich der Spursicherheit beim Geradeausfahren und der Lenksicherheit durch eine Minimierung der Empfindlichkeit bezüglich der Lenkbewegungen verbessert werden kann.
Darüber hinaus ist zur Ausbildung einer geeigneten Achse K des Achsschenkelbolzens kein Bewegen des Stoßdämpfers in Richtung der Fahrzeugkarosserie so wie bei den oben erwähnten herkömmlichen Aufhängungen notwendig, wodurch sich das tatsächliche Volumen des Motorraums vergrößert.
Zusammenfassend: Die Erfindung liefert eine neue Mehrfach- Führungslenker-Aufhängung mit einer ganzen Reihe von Vorzügen. Erstens können die Vorderrad-Ausrichtungen einschließlich Achsschenkelbolzenachse, Nachlauf und Vorlauf unabhängig voneinander realisiert werden, wodurch sich der Freiheitsgrad der Anordnung erhöht. Zweitens ermöglicht die Aufhängung eine bessere Kontrolle der Lage des Rollmittelpunkts, d.h. die Änderung der Höhe des Rollmittelpunkts wird relativ klein, was wiederum in einer Verbesserung der Lenkstabilität resultiert. Drittens liefert der Typ der Mehrfachlenker-Aufhängung den Effekt einer Verteilung der Aufhängungslast vom Rad, und viertens kann die Aufhängung durch Anpassung eines Schlepplenkers Stöße in Längsrichtung des Fahrzeugs aufnehmen.

Claims

1. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder, die folgendes aufweist:

eine Strebenbaugruppe (9);

einen Achsschenkel (2) mit oberem und unterem Teil;

eine Verbindungsarm-Baugruppe (3) mit oberem und unterem Teil, wobei der obere Teil höher als der Achsschenkel liegt und der untere Teil radseitig einen mit dem oberen Teil des Achsschenkels verbundenen Vorsprung (30) sowie karosserieseitig einen schwenkbar mit einem unteren Ende der Strebenbaugruppe verbundenen Vorsprung (32) aufweist;

einen oberen Führungslenker (5) zur Verbindung des oberen Teils der Verbindungsarm-Baugruppe mit der Fahrzeugkarosserie; ein mittleres Führungslenkerpaar (60, 61) zur Verbindung des unteren Teils der Verbindungsarm-Baugruppe mit der Fahrzeugkarosserie;

ein unteres Führungslenkerpaar (70, 71) zur Verbindung des unteren Teils des Achsschenkels mit der Fahrzeugkarosserie;

und einen in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordneten Schleppienker (8), der dadurch gekennzeichnet ist, daß

der obere Teil der Verbindungsarm-Baugruppe (3) bogenförmig um die obere Hälfte des Rads (1) verläuft, und daß

der Schlepplenker (8) an seinem hinteren Ende mit dem radseitigen Vorsprung (30) der Verbindungsarm-Baugruppe (3) und an seinem vorderen Ende mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.

2. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder nach Anspruch 1, wobei der radseitige Vorsprung (30) der Verbindungsarm- Baugruppe (3) höher liegt als der karosserieseitige Vorsprung (32) der Verbindungsarm-Baugruppe.

3. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder nach Anspruch 1 oder 2, wobei der obere Führungslenker (5) durch ein Kugelgelenk mit dem oberen Teil der Verbindungsarm-Baugruppe und durch eine elastische Buchse mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.

4. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der obere Führungslenker (5) hinter der Strebenbaugruppe (9) angeordnet ist.

5. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der untere Teil der Verbindungsarm-Baugruppe in ein vorderes und ein hinteres Ende (34, 36) teilt und das mittlere Führungslenkerpaar mit dem vorderen bzw. hinteren Ende des unteren Teils der Verbindungsarm-Baugruppe verbunden ist.

6. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder nach Anspruch 5, wobei das vordere und das hintere Ende (34, 36) des unteren Teils der Verbindungsarm-Baugruppe auf einer gleichen Höhe liegen.

7. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei alle Verbindungspunkte für die Verbindung der unteren Führungslenker (70, 71) mit dem unteren Teil des Achsschenkels auf gleicher Höhe und nebeneinander liegen, und wobei einer der unteren Führungslenker bogenförmig nach vorn und der andere der unteren Führungslenker bogenförmig nach hinten verläuft.

8. Mehrfachlenker-Aufhängung für Vorderräder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schlepplenker mit einem radseitig unten angeordneten Vorsprung der Verbindungsarm- Baugruppe verbunden ist.