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Die
Erfindung betrifft eine verbesserte Aufhängungsvorrichtung für ein Vorderrad
eines Kraftfahrzeugs.
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Insbesondere
betrifft sie eine Aufhängungsvorrichtung
für gelenkte
Kraftfahrzeug-Vorderräder mit
Doppel-Dreieckslenker, die Folgendes aufweist: einen Zapfen, der
das Rad trägt
und mit einem im Wesentlichen vertikalen Bein über Mittel zum Anlenken um
eine Schwenkachse des Rads verbunden ist, zwei übereinander liegende, im Wesentlichen
horizontale Arme in Dreiecksform, die an ihren Enden am Bein und
am Gehäuse
des Fahrzeugs angelenkt sind, wobei das Bein und die Arme ein im
Wesentlichen vertikales, verformbares Aufhängungsviereck festlegen, das über ein
elastisch verformbares Aufhängungsorgan
mit dem Gehäuse
des Fahrzeugs verbunden ist.
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Diese
Art der Aufhängung,
die in den Druckschriften
FR
2723887 ,
FR 2721258 und
FR 2707926 beschrieben ist,
verleiht dem Fahrzeug ein gutes dynamisches Verhalten, da sie den
an der Radachse gemessenen Versatz der Gelenkachse des Zapfens gegenüber der
vertikalen Mittelebene des Rads verringert.
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Der
größte Nachteil
bei dieser Art von Fahrgestell besteht darin, dass aufgrund des
Platzbedarfs des Gelenks, das den Zapfen mit dem unteren Dreieckslenker
verbindet und im Allgemeinen ein Kugelgelenk aufweist, und des Platzbedarfs
der Bremsscheibe und des Sattels, der sie überspannt, die Möglichkeiten
begrenzt sind, den Versatz zwischen der Gelenkachse des Zapfens
und der vertikalen Mittelebene des Rads zu verringern.
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Außerdem ist
es verhältnismäßig schwer,
die verschiedenen Elemente, die den Doppel-Dreieckslenker bilden,
in einem sehr begrenzten Raum unterzubringen, der vom Durchgang
der Räder
festgelegt ist.
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In
diesem Zusammenhang schlägt
die am 29. Juni 1993 von den Anmelderinnen eingereichte französische Patentanmeldung
Nr. 93 07 918 eine Aufhängung
für ein
gelenktes Vorderrad mit Doppel-Dreieckslenker
vor, die die genannten Nachteile beheben soll.
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Die
in dieser Anmeldung beschriebene Lösung ist zufrieden stellend,
aber aufgrund der Nähe der
Kugelgelenke, die die Schwenkachse des Rads bestimmen, zur Bremsscheibe,
ist der Versatz zur Radachse immer noch groß.
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der
oben beschriebenen Vorrichtung vorzuschlagen, die es erlaubt, den
Versatz zu verringern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine Aufhängungsvorrichtung vorzuschlagen,
deren Hauptmerkmal ein angenehmes Fahrverhalten ist.
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Hierzu
hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Aufhängung für gelenkte Kraftfahrzeug-Vorderräder mit
Doppel-Dreieckslenker zur Verfügung,
die einen Zapfen aufweist, der das Rad trägt und mit einem im Wesentlichen
vertikalen Bein über
Gelenkmittel verbunden ist, sowie zwei übereinander liegende, im Wesentlichen
horizontale Arme in Dreiecksform, die als oberer beziehungsweise
unterer Arm bezeichnet werden, wobei der obere Arm an seinen Enden
am Bein und am Gehäuse
des Fahrzeugs und der untere Arm an seinen Enden am Zapfen und am
Gehäuse des
Fahrzeugs angelenkt sind, wobei die Einheit aus Zapfen, Bein und
den Armen ein im Wesentlichen vertikales, verformbares Aufhängungsviereck
festlegt, das mit dem Gehäuse
des Fahrzeugs über
ein elastisch verformbares Aufhängungs organ
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Mittel zum
Anlenken des Beins am Zapfen mit dem verbindenden Ende des unteren
Arms in Dreiecksform eine Schwenkachse des Rads festlegt.
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Es
folgen einige interessante Anordnungen der Erfindung:
- – Das
Bein bildet einen Kreisbogen, der zwei übereinander liegende Zweige
festlegt, die sich aus dem Aufhängungsviereck
hinaus erstrecken, wobei der obere Arm an einem der Zweige des Beins,
dem so genannten oberen Zweig, und der andere Zweig des Beins, der
so genannte untere Zweig, über
ein Kugelgelenk am Zapfen angelenkt sind.
- – Der
Zapfen ist mit einer im Wesentlichen vertikalen Erweiterung versehen,
deren freies Ende am oberen Zweig des Beins mittels eines von der
Erweiterung getragenen Kugelgelenks angelenkt ist und so das obere
Gelenk des Zapfens bildet.
- – Der
untere Zweig des Beins ist am Zapfen mittels eines Kugelegelenks
an der Schwenkachse des Rads angelenkt.
- – Das
Kugelgelenk des unteren Zweigs des Beins ist gegenüber der
Schwenkachse des Rads leicht nach hinten und zur Mitte des Fahrzeugs
versetzt am Zapfen angeordnet.
- – Der
obere Arm ist mittels eines Gelenklagers mit dem Bein verbunden.
- – Das
Gelenklager ist in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene um einen
Winkelwert gegenüber dem
oberen Gelenk des Zapfens am Bein versetzt.
- – Ein
Schwingarm, der sich einer Ebene befindet, die parallel zur Radebene
verläuft,
ist zum einen elastisch mit dem Gehäuse des Aufbaus und zum anderen
mit dem Bein derart verbunden, dass der Halt und die Führung des
Beins in Drehung um eine Achse, die durch das Gelenklager und das Gelenk
des unteren Zweigs des Beins am Zapfen verläuft, sichergestellt sind.
- – Der
untere Arm umfasst zwei Stangen, die in einer horizontalen Ebene
derart zueinander angeordnet sind, dass sie zu einem fiktiven Punkt
konvergieren, durch den die Schwenkachse des Rads verläuft.
- – Eines
der freien Enden jeder Stange ist mit dem Gehäuse des Fahrzeugs über Gelenke
im Wesentlichen horizontaler Achsen verbunden, während das andere Ende jeder
Stange mittels eines am Zapfen befestigten Kugelgelenks mit dem Zapfen
verbunden ist.
- – Das
vertikal angeordnete Aufhängungsorgan
ist mittels eines elastischen Gelenks in seinem unteren Abschnitt
an einem der Enden des unteren Zweigs des Beins angelenkt und in
seinem oberen Abschnitt mit dem Gehäuse des Fahrzeugs verbunden.
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Die
oben erwähnten
sowie weitere Merkmale der Erfindung werden deutlicher bei der Lektüre der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen.
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1 ist
eine perspektivische Teilansicht einer Aufhängungsvorrichtung nach einer
ersten Ausführungsart
der Erfindung.
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2 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 1 einer Aufhängungsvorrichtung nach einer
zweiten Ausführungsart.
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3 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 1 einer Aufhängungsvorrichtung nach einer
dritten Ausführungsart.
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4 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 1 einer Aufhängungsvorrichtung nach einer
vierten Ausführungsart.
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1 zeigt
eine Aufhängungsvorrichtung
für ein
angetriebenes und gelenktes Vorderrad eines Kraftfahrzeugs nach
einer ersten Ausführungsart
der Erfindung.
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Das
Rad 1 ist durch bekannte, in den Figuren nicht dargestellte
Mittel an einem Zapfen 2 befestigt, der an einem Bein 3 angelenkt
und mit der Lenkung des Fahrzeugs verbunden ist.
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Das
Bein 3 erstreckt sich im Wesentlichen vertikal und besitzt
die allgemeine Form eines Kreisbogens, sodass zwei übereinander
liegende Zweige festgelegt werden, die in der folgenden Beschreibung als
unterer Zweig 4 beziehungsweise oberer Zweig 5 bezeichnet
werden.
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Das
Ende des unteren Zweigs 4 erstreckt sich innerhalb des
Rads 1, während
sich das Ende des zweiten Zweigs 5 außerhalb des Rads 1 im
Wesentlichen über
diesem erstreckt, wie deutlicher aus 1 hervorgeht.
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Das
Bein 3 umfasst zwei parallele Flügel 6, die über einen
Steg 7 miteinander verbunden sind; dadurch entsteht ein
Raum, in dem im Wesentlichen vertikal ein elastisch verformbares
Aufhängungsorgan 8 angeordnet
ist, dessen Platzbedarf auf diese Weise verringert wird.
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Das
Aufhängungsorgan 8 ist
mittels eines elastischen Gelenks 9 in seinem unteren Abschnitt an
einem der Enden des unteren Zweigs 4 angelenkt und in seinem
oberen Abschnitt mit dem Gehäuse 10 des
Fahrzeugs verbunden, wie in 1 zu sehen.
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Das
Aufhängungsorgan 8 besteht
in der dargestellten Ausführungsart
aus einem Dämpfer
mit einem Gehäuse 11 und
einer Teleskopstange 12. Das freie Ende der Stange 12 ist über ein
elastisches Gelenk 13 mit einem Bügel 14 verbunden,
der zum Beispiel mit Schrauben am Gehäuse 10 des Fahrzeugs befestigt
ist. Eine zum Dämpfer
koaxiale Schraubenfeder 15 erstreckt sich zwischen zwei
Sitzen 16, 16a, von denen einer mit dem Gehäuse des
Dämpfers
und der andere mit dem Bügel 14 fest
verbunden ist.
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In
einer Ausführungsvariante
ist das Aufhängungsorgan
ein hydropneumatisches Aufhängungsorgan,
in dem der Aufhängungszylinder
anstelle des Dämpfers
aus Metall angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist der
Zapfen 2 mit einer Erweiterung 17 nach oben von
der allgemeinen Form eines Kreisbogens versehen, die das Rad 1 umgibt. Das
freie Ende der Erweiterung 17 ist am oberen Zweig des Beins
mittels eines von der Erweiterung 17 getragenen Kugelgelenks 19 angelenkt
und bildet das obere Gelenk des Zapfens 2.
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Der
untere Zweig 4 des Beins 3 ist am Zapfen mittels
eines Kugelgelenks 20 angelenkt, das vom Bein getragen
wird; der Zapfen 2 wird als „tragend" bezeichnet, da er die vertikale Last
durch das Kugelgelenk 20 aufnimmt.
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Das
Bein 3 und der Zapfen 2 sind mit dem Gehäuse des
Fahrzeugs über
zwei Arme 21, 22 verbunden – im Folgenden als oberer Arm 21 und
unterer Arm 22 bezeichnet –, die im Wesentlichen horizontal übereinander
liegen und an ihren Enden am Bein 3 und am Gehäuse 10 des
Fahrzeugs beziehungsweise am Zapfen 2 und über einen
Träger 111 am
Gehäuse 10 des
Fahrzeugs angelenkt sind.
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Der
obere Arm 21 besitzt zwei Zweige, die ein Dreieck festlegen,
wobei das verbindende Ende 23 der Zweige mit dem oberen
Zweig 5 des Beins 3 mittels eines Gelenks 24 oder
eines Kugelgelenks verbunden ist und die freien Enden der Zweige
mit zwei entsprechenden Flanschen 25 des Bügels 14 über elastische
Gelenke verbunden sind.
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Das
obere Gelenk 19 des Zapfens 2 am oberen Zweig 5 des
Beins 3 kann an der Achse der Anlenkung des oberen Arms 21 mit
dem oberen Zweig 5 auf Platz sparende Weise angeordnet
sein.
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Der
untere Arm 22 umfasst zwei Stangen 27, 28,
die in einer horizontalen Ebene derart zueinander angeordnet sind,
dass sie zu einem fiktiven Punkt A konvergieren.
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Dieser
Konvergenzpunkt A legt mit dem oberen Gelenkpunkt 19 des
Zapfens 2 eine fiktive Gerade fest, die der Schwenkachse
P des Rads und folglich des Zapfens 2 entspricht.
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Vorteilhafterweise
erlaubt eine Anordnung des Zapfens und der Arme, die Schwenkachse
P des Rads derart zu neigen, dass der Versatz D der Schwenkachse
zur Mitte 30 des Rads 1 sehr gering ist und man
einen negativen Sturz C erhält,
wie in 1 ersichtlich, was eine bessere Lenkung ermöglicht.
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Das
Kugelgelenk 20 zum Anlenken des unteren Zweigs 4 des
Beins 3 am Zapfen 2 befindet sich nach einer ersten
Ausführungsart
am Zapfen 2 und ist gegenüber der fiktiven Schwenkachse
P des Rads 1 leicht nach hinten und zur Mitte des Fahrzeugs
versetzt. So beschreibt das Kugelgelenk 20 beim Einschlagen
des Rads 1 einen Kreisbogen um die Schwenkachse P und verschiebt
dabei die Basis des Beins 3 mit dem Aufhängungsorgan,
was einen größeren Einschlagwinkel
des Rads ermöglicht,
um einen kleineren Wendekreis des Fahrzeugs zu erhalten.
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Der
Winkelwert des vom Kugelgelenk beschriebenen Kreisbogens entspricht
im Wesentlichen dem Einschlagwinkel des Rads 1.
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Eines
der freien Enden jeder Stange 27, 28 ist mit dem
Gehäuse 10 des
Fahrzeugs über
Gelenke 31 verbunden, die mit elastischen Muffen zum Anlenken
im Wesentlichen horizontaler Achsen versehen sind, während das
andere Ende jeder Stange mit dem Zapfen 2 mittels eines
am Zapfen 2 befestigten Kugelgelenks 32 beziehungsweise 33 verbunden
ist.
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Herkömmlicherweise
ist eine Antriebswelle 40 in bekannter Weise mit einem
vom Zapfen 2 getragenen Antriebs-Achsschenkel des Rads 1 drehverbunden.
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In 1 ist
auch ein Stabilisator-Gestänge 41 dargestellt,
das einen Schwingarm 42 aufweist, dessen erstes Ende 43 mit
dem Bein 3 über
ein in der Nähe
des Gelenks 9 des Gehäuses 11 des
Dämpfers montiertes
Gelenk verbunden ist und dessen zweites Ende 44 mit einem
Torsionsstab 45 gelenkig verbunden ist, der quer zum Fahrzeug
angeordnet ist.
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Der
Zapfen 2 ist über
einen Schwingarm 46 mit einem Lenkmechanismus 50 bekannter
Art, beispielsweise mit Zahnstange, verbunden.
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Der
Schwingarm 46 ist an einem Abschnitt angelenkt, der einen
Hebel des Zapfens 51 bildet und derart angeordnet ist,
dass zufrieden stellende Veränderungen
der Öffnung
oder der Vorspur des Rads 1 bei dessen Bewegungen gegenüber dem
Gehäuse des
Fahrzeugs erhalten werden.
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Herkömmlicherweise
wird der Lenkmechanismus 50 durch ein vom Fahrer bedientes
Lenkrad so gesteuert, dass der Zapfen 2 mittels des Schwingarms 46 um
die fiktive Achse P gedreht wird.
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Da
sich der Schwingarm 46 des Lenkmechanismus' 50 im Wesentlichen
in der Nähe
der horizontalen Ebene befindet, die die Achsen elastischer Anlenkung 31 der
Stangen 27, 28 des unteren Arms 22 enthält, kann
er von einer Standardlänge
und im Wesentlichen gerade sein.
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Die
Erfindung bringt zahlreiche Vorteile mit sich, insbesondere wirken
die vertikalen Aufhängungskräfte axial
auf den Dämpfer,
sodass dieser nicht von quer oder längs wirkenden Kräften beansprucht
wird, was die Gleitreibung verringert und damit den vertikalen Komfort
erhöht.
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Außerdem ermöglicht der
untere Arm 22 einen unteren fiktiven Augenblickspol A des
Zapfens 2, was es bei der Konzeption erlaubt, Letzteren
im Raum unterhalb der Radachse anzuordnen, ohne durch das Volumen
der Bremsscheibe 52 gestört zu werden, sodass er sich
mitten in dieser Scheibe befinden kann.
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Mit
einer solchen Vorrichtung sind ein sehr geringer Versatz D der Schwenkachse
P zur Mitte des Rads und eine Neigung dieser Schwenkachse P um einen
kleinen Winkel möglich,
was optimalen Fahrkomfort bedeutet.
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In 2 ist
eine zweite Ausführungsart
einer Vorrichtung für
die Aufhängung
eines gelenkten Rads 1 dargestellt, in der gleiche Teile
wie in der ersten Ausführungsart
die gleichen Bezugszeichen wie dort tragen.
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Im
Unterschied zur ersten Ausführungsart
ist der obere Arm 21 mit dem Bein 3 mittels eines
Gelenklagers 60 verbunden.
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Dieses
Gelenklager 60 ist vorteilhafterweise in einer im Wesentlichen
vertikalen Ebene um einen Winkelwert R1 gegenüber dem oberen Gelenk 19 des
Zapfens 2 am Bein 3 versetzt.
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Der
untere Zweig 4 des Beins 3 ist am Zapfen 2 über ein
Kugelgelenk 61 angelenkt, das sich im Wesentlichen auf
der fiktiven Schwenkachse P des Rads 1 befindet.
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Die
Erweiterung des Zapfens 2 ist mit einer Öffnung 62 versehen,
durch die der untere Zweig 4 verläuft.
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Um
den Halt und die Führung
des Beins 3 in Drehung um die Achse H sicherzustellen,
die durch die Gelenklager 60 und 61 verläuft, ist
ein Schwingarm 63, der sich in einer Ebene befindet, die
parallel zur Radebene verläuft,
elastisch oder durch Kugelgelenke zum einen mit dem Gehäuse 10 des
Aufbaus und zum anderen mit dem Bein 3 verbunden.
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Der
Schwingarm 63 beschreibt bei den vertikalen Ausschlägen des
Zapfens 2 einen Kreisbogen G, wie in 2 ersichtlich,
was einen Winkelausschlag des Beins 3 um die Achse H bewirkt.
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In
vertikaler Pumpposition des Fahrzeugs wird die Bahn des oberen Gelenks 19 des
Zapfens durch die relative Position im Raum zwischen den Gelenken 19 und 60 und
ihren Abstand R1 und zum anderen durch die Position im Raum des
Gelenks des Schwingarms 63 am Bein 3 sowie abhängig von der
Länge des
Schwingarms 63 gesteuert.
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All
diese auf die vertikalen Pumpbewegungen wirkenden Parameter erlauben
es, die Bahn der Schwenkachse P und damit den Radsturz, den Vorlauf
und insbesondere die Vorspur zu steuern.
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Die 3 und 4 zeigen
Ausführungsvarianten
des unteren Arms 22 nach den beiden oben beschriebenen
Ausführungsarten.
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Bei
diesen Varianten wurden die Stangen 27, 28, die
den unteren Arm 22 bilden, durch zwei Zweige ersetzt, die
ein Dreieck 70 festlegen. Das verbindende Ende der Zweige
ist über
ein Kugelgelenk 71 mit dem Zapfen 2 verbunden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsvariante ist
das Vorderrad 1 kein Antriebsrad. In diesem Fall ist es
nicht mit der Antriebswelle verbunden.
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Die
Montage der erfindungsgemäßen Aufhängungsvorrichtung
ist vorteilhafterweise sehr einfach und ähnlich der einer Mc-Pherson-Aufhängungsvorrichtung.
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsarten beschrieben wurde,
umfasst sie sämtliche
technischen Mittel, die den beschriebenen Mitteln gleichwertig sind.