WO2010136094A1 - Fahrzeug-einzelradaufhängung - Google Patents

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WO2010136094A1
WO2010136094A1 PCT/EP2010/001946 EP2010001946W WO2010136094A1 WO 2010136094 A1 WO2010136094 A1 WO 2010136094A1 EP 2010001946 W EP2010001946 W EP 2010001946W WO 2010136094 A1 WO2010136094 A1 WO 2010136094A1
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arm
vehicle
control arm
vehicle body
wheel
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PCT/EP2010/001946
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Benjamin Jakob
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60G3/202—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram all arms being rigid having one longitudinal arm and two parallel transversal arms, e.g. dual-link type strut suspension
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    • B60G2206/11—Constructional features of arms the arm being a radius or track or torque or steering rod or stabiliser end link

Definitions

  • the invention relates to a vehicle independent suspension, in particular for a rear wheel of a passenger car, with a wheel carrier, with a substantially longitudinally extending in the vehicle longitudinal trailing arm, the free end of a trailing arm bearing, which under the action of lateral forces on the wheel allows a lane change, ultimately hinged to the vehicle body is firmly connected, and with two predominantly extending in the vehicle transverse direction of the handlebars, which are hingedly connected on the one hand to the wheel or trailing arm and on the other hand directly or indirectly to the vehicle body.
  • the state of the art is referred to EP 0 352 663 B1.
  • a so-called central link axle is also described in the art, which is characterized in particular by driven wheels by a favorable kinematic behavior and is thereby more advantageous than the known so-called oblique link axles.
  • the solution to this problem is characterized in that one of the predominantly extending in the vehicle transverse direction arm acts as a wishbone and partially aligned in the direction of travel near the wheel on the wheel or trailing arm is hinged and between its two ends a storage for the other primarily in the vehicle -Querraum aligned and acting as so-called.
  • Camber-arm handlebars which crosses the wishbone in plan view, that is viewed in the vertical direction, said storage allows a tilting movement of the camber-arm about a substantially horizontal and substantially extending in the direction of tilt axis and the camber-bar link at both ends over a stiff in the vertical direction and soft in the horizontal plane support on the one hand in the transverse direction considered further than the wishbone of the wheel spaced on the trailing arm and on the other hand supported on the vehicle body, the driving in a plan view, the bearing structure-side bearing point of the lintel lever arm is spaced apart from the pivot axis described by the vehicle body-side bearing points of the trailing arm and the control arm.
  • the so-called. Sturzhebel-handlebar crosses the wishbone by suitable design of at least one of these two links physically; Further advantageous embodiments are content of the other dependent claims.
  • the essential feature of the present invention is that the two predominantly cross in Fzg.-directional arms intersect in plan view and are stored in the region of this intersection point to each other such that the described tilting movement of the camber arm can be done about said tilting axis.
  • the crossing of these two links, ie the wishbone and the rocker arm means that in plan view, the two straight lines, which are described by these two links each by straight connection of the two centers of the two bearings at the end of each of these links. It is quasi at this point of intersection of the said straight of one of the two links at least slightly pivotable or tiltable mounted on the other of these two links, in a so-called. Storage, which forms a so-called.
  • the said crossing point of the wishbone and the so-called. Rocker arm is located substantially within the physical structures of these two links, which means that these two links physically, ie physically cross.
  • each of these handlebars can be designed to be as stiff as possible, in particular rigid, with a relatively small space requirement, in each case according to type a so-called bending beam.
  • one of these links can have an opening in a section lying between its two ends, through which the other of these links is passed (a) suitably designed recess (s) in one or both arms possible, which allow or allow these two arms in physically intersecting way to place
  • the so-called crossing angle under which the two Physically crossing the handlebars, preferably being an acute angle, since they are each handlebars oriented predominantly in the transverse direction of the vehicle, in the region or in the immediate vicinity of said intersection point of these two links or in the region of said opening or recess (see FIG )
  • the said storage is provided, via which these two arms to the said tilting axis are tiltably supported relative to each other.
  • the two arms are primarily assigned in Fzg.- extending transversely certain functions, according to which it is one of these links to a wishbone, over which primarily be transmitted from the wheel to be supported against the road side forces.
  • the other handlebar acts as a so-called lintel and should thus ensure the correct wheel crash.
  • this specially arranged fall-handlebar ensures that the wheel does not undergo too large changes in wheel fall during compression movements of the wheel carrier relative to the vehicle body.
  • the inclination and the linearity of the so-called. (And known in the art) track curve can be influenced in the desired manner.
  • the bearing points or supports of these handlebars which extend primarily in the transverse direction of the vehicle, are designed differently.
  • the wheel-side and the vehicle body-side bearing point of the control arm is as usual, namely designed to be relatively stiff in the essential directions in order to achieve a good wheel guidance.
  • the support of the so-called. Sturzhebel-handlebar is both the wheel-side and the vehicle body side stiff only in the vertical direction, in contrast, as soft as possible in the horizontal directions. This makes it possible to achieve the desired kinematic and elastokinematic behavior of the independent suspension, which will be discussed in more detail later, namely in connection with the description of an embodiment of the present invention.
  • At least the stiff in the vertical direction and soft in the horizontal plane support of the camber-arm handlebar is carried out relative to the vehicle body in the form of a pendulum support, which makes it possible in an advantageous manner, this camber link at a different distance to the road and thus at a different height the roadway to connect with the structure as the wishbone.
  • the bearing point of the trailing arm is designed as already known from the central link shaft ago, namely such that the wheel can go under lateral force in toe.
  • FIG. 1 shows a first isometric view of an independent suspension according to the invention in the form of a view obliquely from the outside front of the suspension of the left rear wheel of a passenger car.
  • FIG. 2 shows a second isometric view obliquely from the inside in the back, while FIG. 3 shows the top view.
  • FIG. 4 shows the section AA from FIG. 3b, which corresponds to FIG. 3 in a reduced representation and shows the course of the section AA.
  • a generally known wheel carrier on which an unillustrated wheel is rotatably mounted about its axis of rotation carries the reference numeral 20.
  • this wheel carrier 20 Integrally provided on this wheel carrier 20 is a trailing arm 1, starting from the wheel carrier 20 substantially in the vehicle longitudinal direction or direction of travel F is aligned in front. About a provided at the free end of this trailing arm 1, not shown in detail trailing arm bearing 2, this trailing arm 1 is articulated on the vehicle body, also not shown, in such a way that the wheel 20 can perform in a basically known manner a compression movement or rebound movement relative to the vehicle body in which a suspension spring designed as a helical spring 12, via which the vehicle body is proportionally supported on the trailing arm 1 and thus ultimately on the wheel with this independent wheel suspension, is compressed or relaxed.
  • a suspension spring designed as a helical spring 12 via which the vehicle body is proportionally supported on the trailing arm 1 and thus ultimately on the wheel with this independent wheel suspension, is compressed or relaxed.
  • the trailing arm bearing 2 is designed in a known manner such that the wheel can undergo a change in the track under the action of engaging in the wheel contact point on the road side forces.
  • the priority in the direction of a instantaneous axis 18 about which the wheel 20 pivots during the compression movement - (this will be discussed later) - oriented stiffness C2 of the trailing arm bearing 2 is less than the perpendicular in the horizontal plane and primarily in vehicle longitudinal direction or direction F oriented stiffness C1 of this trailing arm bearing second
  • a point 4 is a rubber mount or the like.
  • a wishbone 11 on the wheel 20 and the trailing arm 1 relatively close to the wheel hinged, which extends primarily in the vehicle transverse direction, but partially in the direction of travel F, so that this wishbone eleventh or by this in the form of a straight-line connection of the two centers of the two bearings 4, 10 at the end of this control arm 11 described straight line, which is the so-called.
  • Effect line 16 of this control arm 11, by an angle ß relative to the Fzg.-transverse direction in the direction of travel F inclined is.
  • the end remote from the wheel 20 end of the control arm 11 provided bearing 10 and the associated bearing point 10, via which or this first Queiienker 11 Fzg. Structure is so articulated that the wheel 20 already mentioned compression travel and rebound movement relative to the vehicle body can run.
  • Structure substantially in the vertical direction and thus perpendicular to the road and is articulated at the bearing point 7 and the Fzg. Structure, so that this support for the also the reference numeral 8 is used, is formed stiff in the direction perpendicular to the road vertical direction, however, is designed to be soft in the horizontal plane parallel to the roadway.
  • This support 3 is rigid in the vertical direction and in the horizontal plane contrast much softer, so that in this support 3 - as well as in the Support 8 - essentially only vertical forces can be transmitted.
  • the support 3 is designed in the form of a suitably designed or suitable rubber bearing which has different stiffnesses in different directions, ie in the vertical direction stiff and soft in the horizontal plane.
  • the support 3 could also be formed by a pendulum support or the like.
  • the support 8 explained in the preceding paragraph does not necessarily have to be formed in the bearing point 7 in the form of a pendulum support (8); Rather, this explained support 8 may be formed in the bearing point 7 in the form of a suitably designed rubber bearing, ie in the vertical direction vertical to the roadway stiff and soft in the horizontal plane parallel to the road surface.
  • the crash bar handlebar 5 is tiltably or slightly pivotably mounted in a so-called storage 6 relative to the transverse link 11, specifically around a so-called tilting axis 21, which in plan view (according to FIG ) perpendicular to the crash lever handlebar 5 and thus extends in the vehicle longitudinal direction.
  • this tilting axis 21 is present in a horizontal plane, so that in the illustration according to FIG. 4 it penetrates the local point 6 or the bearing 6 perpendicular to the plane of the drawing. It should be expressly understood, however, that the tilting axis 21 does not necessarily have to be aligned exactly horizontally and running in the direction of travel F; Rather, the functions or properties of an independent suspension according to the invention described below can also be represented when this tilting axis 21 extends only substantially horizontally and only substantially in the direction of travel.
  • this independent suspension Before describing the function of this independent suspension, briefly discuss the design of the opening 19 and the bearing 6 in the control arm 11. As can be seen, the wishbone 11 is partially formed in the manner of a truss, with a horizontal so-called.
  • Bottom band 11 b between which truss struts 11 c are provided.
  • this camber-arm bar 5 is then passed in a simple manner between the shroud 11 a and the bottom belt 11 b , Further, to form the said bearing 6 in a simple manner, a bolt which then forms or describes the tilting axis 21, be inserted through these two said framework walls forming truss struts 11c. This bolt penetrates dan the tumble handlebar 5 in a hole-like recording.
  • suspension has advantages, such that an upper wishbone required in the case of the central link axle can be dispensed with. This makes it possible to make the body longitudinal beams of the vehicle in terms of stiffness, cost and weight cheaper and increases in particular the space functionality of the vehicle by now (without upper wishbone) above the wheel center additional space is available.
  • the function of the upper arm of a central link axle is replaced in the present independent suspension by an "additional mechanism", which is formed by the camber-arm handlebar 5 with its specially designed support.
  • this lintel-handlebar 5 is supported with its two ends by a stiff in the vertical direction and soft in the horizontal plane support, on the one hand on the trailing arm 1 and on the other hand onhari.-structure.
  • the support 3 of the lintel-arm 5 on the trailing arm 1 viewed in Fzg.-transverse direction spaced further away from the wheel than the support or articulation of the control arm 11 on the wheel 20 or trailing arm 1.
  • the distance c already mentioned represents the distance between the bearing point 7 of the camber lever arm 5 facing away from the trailing arm 1 and the pivot point defined by the bearing points 2 and 10 of the trailing arm 1 and the transverse link 11, respectively.
  • the distances a and b are the two lever arms of the camber-arm handlebar 5 with respect to its tilting axis 21 (compare FIGS. 3, 4).
  • this instantaneous axis 18 extends through the trailing arm articulation point 2 on the vehicle body in plan view with respect to the vehicle transverse direction at an angle in the order of 5 ° to 20 ° in the direction of travel inclined backwards.
  • the further kinematic properties of an independent suspension according to the invention such as Track and camber curve, Rolltechniks Will- and rate of change as low as to be set in a central link axle.
  • the elastokinematic behavior of an independent suspension according to the invention during cornering and braking is comparable to that of a central link axle.
  • the wheel carrier 20 In lateral forces, the wheel carrier 20 is supported on the control arm 11 and rotates about a substantially vertical axis passing through the bearing point 4 of the control arm 11, so that the outside wheel can pivot in the direction toe.
  • the wishbone 11 in plan view (according to Figure 3) arranged so that the bearing point 4 viewed in the direction of travel F is located behind the wheel center M.
  • the already described rigidity ratios C1, C2 of the trailing arm bearing 2 also play an essential role here, as does the already described softness of the support 3 in the horizontal plane.
  • the trailing arm 1 can also move during braking like a central link axle:
  • the trailing arm 1 is pulled back against the direction of travel F, which acts as a positive guide due to the rigidity conditions in the longitudinal linkage 2, which the trailing arm 1 swing in toe.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für ein Hinterrad eines Personenkraftwagens, mit einem Radträger (20), mit dem ein Längslenker (1), dessen freies Ende über ein Längslenkerlager (2), welches unter Einwirkung von Seitenkräften auf das Rad eine Spuränderung erlaubt, am Fahr zeug -Auf bau angelenkt ist, fest verbunden ist, sowie mit zwei sich in Fahrzeug- Querrichtung erstreckenden Lenkern (5,11), die gelenkig mit dem Radträger oder Längslenker und mit dem Fahrzeug-Aufbau verbunden sind. Einer dieser beiden Lenker (11) fungiert als Querlenker (11), ist auch teilweise in Fahrtrichtung ausgerichtet und nahe des Rades am Radträger oder Längslenker angelenkt und weist eine Lagerung (6) für den anderen als sog. Sturzhebel-Lenker (5) fungierenden Lenker (5) auf, der den Querlenker vorzugsweise physisch kreuzt, wobei diese genannte Lagerung eine Kippbewegung des Sturzhebel-Lenkers um eine horizontale und sich in Fahrtrichtung erstreckende Kippachse (21) ermöglicht und der Sturzhebel-Lenker an seinen beiden Enden über eine in Vertikalrichtung steife und in der Horizontalebene weiche Abstützung (3,8) einerseits am Längslenker und andererseits am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, wobei der fahrzeugaufbau-seitige Lagerpunkt (7) des Sturzhebel-Lenkers in Draufsicht von der durch die f ahrzeugaufbau-seitigen Lagerpunkte (2,10) des Längslenkers und des Querlenkers beschriebenen Schwenkachse (17) beabstandet ist.

Description

Fahrzeug-Einzelradaufhängung
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Einzelradaufhängung insbesondere für ein Hinterrad eines Personenkraftwagens, mit einem Radträger, mit dem ein sich im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckender Längslenker, dessen freies Ende über ein Längslenkerlager, welches unter Einwirkung von Seitenkräften auf das Rad eine Spuränderung erlaubt, letztlich am Fahrzeug-Aufbau angelenkt ist, fest verbunden ist, sowie mit zwei sich vorrangig in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Lenkern, die gelenkig einerseits mit dem Radträger oder Längslenker und andererseits direkt oder indirekt mit dem Fahrzeug-Aufbau verbunden sind. Zum Stand der Technik wird auf die EP 0 352 663 B1 verwiesen.
In der genannten Schrift ist eine in der Fachwelt auch sog. Zentrallenkerachse beschrieben, die sich insbesondere bei angetriebenen Rädern durch ein günstiges kinematisches Verhalten auszeichnet und dabei vorteilhafter ist als die weiterhin bekannten sog. Schräglenkerachsen. Allerdings ist der Bauraumbedarf einer Zentrallenkerachse bzw. einer Fahrzeug- Einzelradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 größer als derjenige einer Schräglenkerachse, weshalb hiermit eine Maßnahme zur Verringerung des Bauraumbedarfs bei Beibehaltung der kinematischen und elastokinematischen Eigenschaften bzw. Vorteile einer Einzelradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden soll (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der sich vorrangig in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Lenker als Querlenker fungiert und auch teilweise in Fahrtrichtung ausgerichtet nahe des Rades am Radträger oder Längslenker angelenkt ist und zwischen seinen beiden Enden eine Lagerung für den anderen vorrangig in Fahrzeug-Querrichtung ausgerichteten und als sog. Sturzhebel-Lenker fungierenden Lenker aufweist, der den Querlenker in Draufsicht, d.h. in Vertikalrichtung betrachtet kreuzt, wobei diese genannte Lagerung eine Kippbewegung des Sturzhebel- Lenkers um eine sich im wesentlichen horizontal und im wesentlichen in Fahrtrichtung erstreckende Kippachse ermöglicht und der Sturzhebel-Lenker an seinen beiden Enden über eine in Vertikalrichtung steife und in der Horizontalebene weiche Abstützung einerseits in Querrichtung betrachtet weiter als der Querlenker vom Rad beabstandet am Längslenker und andererseits am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, wobei der fahrzeugaufbau- seitige Lagerpunkt des Sturzhebel-Lenkers in Draufsicht von der durch die fahrzeugaufbau-seitigen Lagerpunkte des Längslenkers und des Querlenkers beschriebenen Schwenkachse beabstandet ist. Vorzugsweise kreuzt dabei der sog. Sturzhebel-Lenker den Querlenker durch geeignete Gestaltung zumindest eines dieser beiden Lenker physisch; weitere vorteilhafte Ausbildungen sind Inhalt der weiteren Unteransprüche.
Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich die beiden vorrangig in Fzg.-Querrichtung erstreckenden Lenker in Draufsicht kreuzen und im Bereich dieses Kreuzungspunktes aneinander derart gelagert sind, dass die beschriebene Kippbewegung des Sturzhebel- Lenkers um die besagte Kippachse erfolgen kann. Das Kreuzen dieser beiden Lenker, d.h. des Querlenkers und des Kipphebel-Lenkers bedeutet, dass sich in Draufsicht die beiden Geraden, welche von diesen beiden Lenkern jeweils durch geradlinige Verbindung der beiden Mittelpunkte der beiden Lager am Ende jedes dieser Lenker beschrieben werden, schneiden. Dabei ist quasi in diesem Schnittpunkt der besagten Geraden der eine der beiden Lenker zumindest geringfügig schwenkbar oder kippbar am anderen dieser beiden Lenker gelagert, und zwar in einer sog. Lagerung, die eine sog. Kippachse bildet, um welche diese Schwenkbewegung oder Kippbewegung des einen Lenkers gegenüber dem anderen Lenker erfolgen kann, wobei sich diese Kippachse im wesentlichen horizontal und im wesentlichen in Fahrtrichtung erstreckt. Dieses letztgenannte Merkmal ermöglicht es in Verbindung mit den weiteren Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs, das gewünschte kinematische und elastokinematische Verhalten der Einzelradaufhängung zu erzielen. Hierauf wird an späterer Stelle, nämlich in Verbindung mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung näher eingegangen.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der besagte Kreuzungspunkt des Querlenkers und des sog. Kipphebel-Lenkers im wesentlichen innerhalb der körperlichen Strukturen dieser beiden Lenker, was bedeutet, dass sich diese beiden Lenker physisch, d.h. körperlich kreuzen. Hiermit stellt sich ein signifikanter Vorteil ein, nämlich ein gegenüber dem Stand der Technik erzielbarer Bauraumgewinn, der sich durch die sog. „physisch kreuzende" Anordnung dieser beiden Lenker ergibt. Hiermit ist es nämlich möglich, diese beiden Lenker im wesentlichen in einer gleichen Horizontalebene, d.h. im wesentlichen gleich weit von der Fahrbahn beabstandet anzuordnen. Wenn diese im wesentlichen gemeinsame Horizontalebene der beiden Lenker in Vertikalrichtung betrachtet nicht oberhalb des Radmittelpunktes vorgesehen wird, so steht in Fahrzeugquerrichtung betrachtet oberhalb des Radmittelpunktes freier Bauraum zur Verfügung, der beispielsweise zur Ausformung eines Kofferraums des Fahrzeugs bzw. Personenkraftwagens genutzt werden kann. Im übrigen kann mit einer solchen „physisch kreuzenden" Anordnung der beiden Lenker jeder dieser Lenker bei relativ geringem Bauraumbedarf in sich bestmöglich steif, insbesondere biegesteif ausgebildet werden, und zwar jeweils nach Art eines sog. Biegebalkens. Was die konkrete Ausgestaltung einer solchen „physisch kreuzenden" Anordnung der beiden genannten Lenker betrifft, so kann hierfür einer dieser Lenker in einem zwischen seinen beiden Enden liegenden Abschnitt eine Durchbrechung aufweisen, durch welche der andere dieser Lenker hindurchgeführt ist. Alternativ ist oder sind jedoch auch (eine) geeignet gestaltete Aussparung(en) in einem oder in beiden Lenkern möglich, die es erlaubt bzw. erlauben, diese beiden Lenker in sich physisch kreuzender Weise anzuordnen. Dabei sei ausdrücklich erwähnt, dass der sog. Kreuzungswinkel, unter dem sich die beiden Lenker physisch kreuzen, vorzugsweise ein spitzer Winkel ist, nachdem es sich jeweils um vorrangig in Fzg.- Querrichtung ausgerichtete Lenker handelt. Im Bereich bzw. in der direkten Umgebung des genannten Kreuzungspunktes dieser beiden Lenker bzw. im Bereich der genannten Durchbrechung oder Aussparung(en) ist dann die genannte Lagerung vorgesehen, über welche diese beiden Lenker um die genannte Kippachse relativ zueinander kippbar aneinander abgestützt sind.
Im unabhängigen Patentanspruch sind den beiden sich vorrangig in Fzg.- Querrichtung erstreckenden Lenkern bestimmte Funktionen zugeordnet, wonach es sich bei einem dieser Lenker um einen Querlenker handelt, über den vorrangig die vom Rad gegenüber der Fahrbahn abzustützenden Seitenkräfte übertragen werden. Der andere Lenker hingegen fungiert als sog. Sturzhebel und soll somit für den richtigen Rad-Sturz sorgen. Insbesondere sorgt dieser in spezieller Weise angeordnete Sturzhebel-Lenker dafür, dass das Rad bei Einfederbewegungen des Radträgers gegenüber dem Fahrzeugaufbau keine zu großen Änderungen hinsichtlich Rad-Sturz erfährt. Im übrigen kann hiermit auch die Neigung sowie die Linearität der sog. (und dem Fachmann bekannten) Spurkurve in gewünschter Weise beeinflusst werden. Im Hinblick auf diese genannten Funktionen sind auch die Lagerstellen bzw. Abstützungen dieser sich vorrangig in Fzg.-Querrichtung erstreckenden Lenker unterschiedlich ausgebildet. Die rad-seitige sowie die fahrzeugauf- bau-seitige Lagerstelle des Querlenkers ist wie üblich, nämlich in den wesentlichen Richtungen relativ steif ausgeführt, um eine gute Radführung zu erzielen. Die Abstützung des sog. Sturzhebel-Lenkers hingegen ist sowohl rad-seitig als auch fahrzeugaufbau-seitig nur in Vertikalrichtung steif ausgeführt, in den Horizontalrichtungen hingegen möglichst weich. Hiermit ist es möglich, das gewünschte kinematische und elastokinematische Verhalten der Einzelradaufhängung zu erzielen, worauf an späterer Stelle, nämlich in Verbindung mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung näher eingegangen wird. Vorzugsweise ist dabei zumindest die in Vertikalrichtung steife und in der Horizontalebene weiche Abstützung des Sturzhebel-Lenkers gegenüber dem Fahrzeugaufbau in Form einer Pendelstütze ausgeführt, was es in vorteilhafter Weise ermöglicht, diesen Sturzhebel-Lenker in einem anderen Abstand zur Fahrbahn und somit in anderer Höhe über der Fahrbahn mit dem Aufbau zu verbinden als den Querlenker. Im übrigen sei noch erwähnt, dass die Lagerstelle des Längslenkers wie von der Zentrallenkerachse her bereits bekannt gestaltet ist, nämlich derart, dass das Rad unter Seitenkraft in Vorspur gehen kann.
Im weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei die beigefügte Figur 1 eine erste isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung in Form einer Ansicht von schräg außen vorne auf die Aufhängung des linken Hinterrads eines Personenkraftwagens zeigt. In Figur 2 ist eine zweite isometrische Ansicht von schräg innen hinten dargestellt, während Figur 3 die Draufsicht zeigt. In Figur 4 schließlich ist der Schnitt A-A aus Figur 3b dargestellt, die der Figur 3 in verkleinerter Darstellung entspricht und den Verlauf des Schnittes A-A zeigt. Ein grundsätzlich bekannter Radträger, an dem ein nicht dargestelltes Rad um seine Drehachse drehbar angebracht ist, trägt die Bezugsziffer 20. Einstückig an diesem Radträger 20 vorgesehen ist ein Längslenker 1 , der ausgehend vom Radträger 20 im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung F nach vorne ausgerichtet ist. Über ein am freien Ende dieses Längslenkers 1 vorgesehenes, nicht detailliert dargestelltes Längslenkerlager 2 ist dieser Längslenker 1 am ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugaufbau angelenkt, und zwar solchermaßen, dass der Radträger 20 in grundsätzlich bekannter Weise eine Einfederbewegung bzw. Ausfederbewegung gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau ausführen kann, wobei eine als Schraubenfeder ausgebildete Tragfeder 12, über welche der Fzg.-Aufbau anteilig auf dem Längslenker 1 und somit letztlich auf dem Rad mit dieser Einzelradaufhängung abgestützt ist, komprimiert bzw. entspannt wird. Ferner ist das Längslenkerlager 2 in bekannter Weise derart gestaltet, dass das Rad unter Einwirkung von im Radaufstandspunkt auf der Fahrbahn angreifenden Seitenkräften eine Änderung der Spur erfahren kann. Hierfür ist (vgl. Fig.3) die vorrangig in Richtung einer Momentanachse 18, um welche der Radträger 20 bei der Einfederbewegung schwenkt - (hierauf wird später noch näher eingegangen) - orientierte Steifigkeit C2 des Längslenkerlagers 2 geringer als die in der Horizontalebene hierzu senkrechte und vorrangig in Fahrzeug-Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung F orientierte Steifigkeit C1 dieses Längslenkerlagers 2.
In einem Punkt 4 ist über ein Gummilager oder dgl. ein Querlenker 11 am Radträger 20 bzw. am Längslenker 1 relativ nahe zum Rad gelenkig angebunden, der sich vorrangig in Fahrzeug-Querrichtung, teilweise jedoch auch in Fahrtrichtung F erstreckt, so dass dieser Querlenker 11 bzw. eine durch diesen in Form einer geradlinigen Verbindung der beiden Mittelpunkte der beiden Lager 4, 10 am Ende dieses Querlenkers 11 beschriebene Gerade, die die sog. Wirkungslinie 16 dieses Querlenkers 11 darstellt, um einen Winkel ß gegenüber der Fzg.-Querrichtung in Fahrtrichtung F geneigt ist. Soeben bereits genannt wurde dabei das am dem Radträger 20 abgewandten Ende des Querlenkers 11 vorgesehene Lager 10 bzw. der zugehörige Lagerpunkt 10, über den bzw. das dieser erste Queiienker 11 am Fzg.-Aufbau derart gelenkig angebunden ist, dass der Radträger 20 die bereits erwähnte Einfederbewegung und Ausfederbewegung gegenüber dem Fahrzeugaufbau ausführen kann.
Weiterhin ist in einem Punkt 3 über eine sog. Abstützung, für die ebenfalls die Bezugsziffer 3 verwendet wird, ein weiterer sich vorrangig (und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel praktisch exakt) in Fzg.-Querrichtung erstreckenden Lenker 5 am Längslenker 1 angebunden, der als Sturzhebel- Lenker 5 bezeichnet wird. Dieser Sturzhebel-Lenker 5 durchdringt den Querlenker 11 in einer in diesem vorgesehenen Durchbrechung 19, um mit seinem anderen Ende in einem Lagerpunkt 7 über eine Abstützung, die hier in Form einer sog. Pendelstütze 8 ausgebildet ist, am nicht dargestellten Fzg.-Aufbau abgestützt zu sein. Diese Pendelstütze 8 erstreckt sich zwischen dem Lagerpunkt 7 des Sturzhebel-Lenkers 5 und dem Fzg.-Aufbau im wesentlichen in Vertikalrichtung und somit senkrecht zur Fahrbahn und ist am Lagerpunkt 7 sowie am Fzg.-Aufbau gelenkig abgestützt, so dass diese Abstützung, für die ebenfalls die Bezugsziffer 8 verwendet wird, in der zur Fahrbahn senkrechten Vertikalrichtung steif ausgebildet ist, hingegen in der zur Fahrbahn parallelen Horizontalebene weich gestaltet ist.
Gleiches gilt im übrigen für die erstgenannte Abstützung 3 des Sturzhebel- Lenkers 5 im Punkt 3 am Längslenker 1 : Auch diese Abstützung 3 ist in Vertikalrichtung steif und in der Horizontalebene demgegenüber wesentlich weicher ausgebildet, so dass auch in dieser Abstützung 3 - ebenso wie in der Abstützung 8 - im wesentlichen nur Vertikalkräfte übertragen werden können. Vorliegend ist die Abstützung 3 in Form eines entsprechend bzw. geeignet gestalteten Gummilagers ausgebildet, welches in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Steifigkeiten aufweist, d.h. in Vertikalrichtung steif und in der Horizontalebene weich ist. Alternativ könnte jedoch die Abstützung 3 ebenfalls durch eine Pendelstütze oder dgl. gebildet sein. In diesem Zusammenhang sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch die im vorhergehenden Absatz erläuterte Abstützung 8 im Lagerpunkt 7 nicht zwangsweise in Form einer Pendelstütze (8) ausgebildet sein muss; vielmehr kann auch diese erläuterte Absützung 8 im Lagerpunkt 7 in Form eines geeignet gestalteten Gummilagers ausgebildet sein, d.h. in der zur Fahrbahn senkrechten Vertikalrichtung steif und in der zur Fahrbahn parallelen Horizontalebene weich.
Bislang nur beiläufig erwähnt wurde eine bzw. die Durchbrechung 19 im Querlenker 11 , durch welche der Sturzhebel-Lenker 5, welcher im übrigen kürzer als der Querlenker 11 ist, hindurchgeführt ist. Dieses Hindurchführen des Sturzhebel-Lenkers 5 durch den Querienker 11 bedeutet, dass sich diese beiden soeben genannten Lenker 5, 11 sozusagen physisch kreuzen, was vor der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels bereits ausführlicher erläutert wurde. In bzw. an dieser Durchbrechung 19 ist dabei der Sturzhe- bel-Lenker 5 in einer sog. Lagerung 6 gegenüber dem Querlenker 11 kippbar bzw. geringfügig verschwenkbar gelagert, und zwar um eine sog. Kippachse 21 , die in Draufsicht (gemäß Fig.3) senkrecht zum Sturzhebel-Lenker 5 und somit in Fahrzeug-Längsrichtung verläuft. Gleichzeitig liegt diese Kippachse 21 vorliegend in einer Horizontalebene, so dass sie in der Darstellung nach Fig.4 senkrecht zur Zeichenebene den dortigen Punkt 6 bzw. die Lagerung 6 durchdringt. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Kippachse 21 nicht zwingend exakt horizontal und in Fahrtrichtung F verlaufend ausgerichtet sein muss; vielmehr können die im weiteren beschriebenen Funktionen oder Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung auch dargestellt werden, wenn sich diese Kippachse 21 nur im wesentlichen horizontal und nur im wesentlichen in Fahrtrichtung erstreckt. Bevor die Funktion dieser Einzelradaufhängung beschrieben wird, sei kurz auf die Gestaltung der Durchbrechung 19 sowie der Lagerung 6 im Querlenker 11 eingegangen. Wie ersichtlich ist der Querlenker 11 abschnittsweise nach Art eines Fachwerks ausgebildet, mit einem horizontalen sog. Deckband 11a und einem horizontalen sog. Bodenband 11b, zwischen denen Fachwerkstreben 11c vorgesehen sind. Zwischen zwei einander benachbarten und dabei vertikal ausgerichteten Fachwerkstreben 11c, die weiterhin in Form von im wesentlichen parallel zum Sturzhebel-Lenker 5 verlaufenden Wänden ausgebildet und angeordnet sind, ist dieser Sturzhebel-Lenker 5 dann in einfacher Weise zwischen dem Deckband 11a und dem Bodenband 11b hindurchgeführt. Ferner kann zur Ausbildung der genannten Lagerung 6 in einfacher Weise ein Bolzen, der dann die Kippachse 21 bildet oder beschreibt, durch diese beiden die genannten Wände bildenden Fachwerkstreben 11c hindurch gesteckt sein. Dieser Bolzen durchdringt dan den Sturzhebel-Lenker 5 in einer bohrungsartigen Aufnahme.
Der Vollständigkeit halber sei noch auf einen in üblicher Weise wirkungsmäßig der bereits genannten Tragfeder 12 parallel geschalteten Dämpfer 13 hingewiesen, der in einem Punkt 14 am Querlenker 11 abgestützt und mit seinem gegenüberliegenden Ende über eine Platte 13a am Fahrzeug- Aufbau befestigt ist (nicht gezeigt). Im übrigen hat diese Anordnung des Dämpfers 13 auf dem Querlenker 11 den Vorteil, dass die Dämpfer-Kraft kein Stützmoment auf den Radträger 20 erzeugt, so dass sich die hierauf beruhende sog. elastische Sturzänderung des Rades bei Einfeder- und Ausfederbewegungen des Fzg.-Aufbaus in Grenzen hält.
Was nun die kinematische Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung betrifft, so ist diese derjenigen der eingangs genannten Zentrallenkerachse (vgl. bspw. die bereits genannte EP 0 052 663 B1 ) vergleichbar, wobei der Bauraumbedarf der vorliegenden Einzelrad- aufhängung dahingehend Vorteile aufweist, als dass ein bei der Zentrallenkerachse benötigter oberer Querlenker entfallen kann. Dies erlaubt es, den Karosserielängsträger des Fahrzeugs hinsichtlich Steifigkeit, Kosten und Gewicht günstiger zu gestalten und erhöht insbesondere die Raumfunktionalität des Fahrzeugs, indem nun (ohne oberen Querlenker) oberhalb der Radmitte zusätzlicher Bauraum zur Verfügung steht. Die Funktion des oberen Querlenkers einer Zentrallenkerachse wird bei vorliegender Einzelradaufhängung durch einen „Zusatzmechanismus" ersetzt, der durch den Sturzhebel-Lenker 5 mit seiner besonders gestalteten Abstützung gebildet ist.
Wie bereits erwähnt wurde ist dieser Sturzhebel-Lenker 5 mit seinen beiden Enden über eine in Vertikalrichtung steife und in der Horizontalebene weiche Abstützung abgestützt, und zwar einerseits am Längslenker 1 und anderseits am Fahrzeug.-Aufbau. Dabei liegt die Abstützung 3 des Sturzhebel-Lenkers 5 am Längslenker 1 in Fzg.-Querrichtung betrachtet weiter vom Rad beabstandet als die Abstützung oder Anlenkung des Querlenkers 11 am Radträger 20 oder Längslenker 1. Ferner kreuzt Sturzhebel-Lenker 5 - wie ebenfalls bereits erwähnt wurde - „physisch" den Querlenker 11 und ist mit diesem in einer Lagerung 6 verschwenkbar verbunden, wobei diese beiden Lenker 5, 11 in der Draufsicht gemäß Fig.3 den Buchstaben X darstellen. Das dem Längslenker 1 gegenüber liegende Ende des Sturzhebel-Lenker 5 bzw. dessen Lagerpunkt 7 ist über eine Pendelstütze 8 letztlich in einem Punkt 9, welcher dem anderen, dem Sturzhebel-Lenker 5 abgewandten Ende der Pendelstütze 8 entspricht, am Fahrzeug-Aufbau abgestützt. Dieser soweit gebildete „Zusatzmechanismus" bewirkt nun, dass sich der Längslenker 1 bei einer Einfederbewegung des Radträgers 20 gegenüber dem Fzg.- Aufbau nicht nur um eine Schwenkachse 17 (vgl. Fig.3) dreht, die durch die Lagerdrehpunkte des Längslenker-Lagers 2 und des fahrzeugaufbau- seitigen Lagerpunktes 10 des Querlenkers 11 gebildet wird, sondern zusätzlich um eine sog. Sturz-Achse 15 verdreht wird, die durch die Lagerdreh punkte des Längslenkerlagers 2 und des Lager-Punktes 4 des Querlenkers 11 am Radträger 20 bzw. Längslenker 1 gebildet wird.
Dabei erfolgt das soeben genannte „zusätzliche Verdrehen" des Längslenkers 1 um die Sturz-Achse 15, weil der Sturzhebel-Lenker 5 den Längslenker 1 während einer Einfederbewegung über die Abstützung 3 im wesentlichen in Vertikalrichtung geringfügig nach oben drückt. Indem die Abstützung 8 des Sturzhebel-Lenkers 5 über den Lagerpunkt 7 in einem gewissen Abstand c zur Schwenkachse 17 liegt, wird nämlich der Sturzhebel-Lenker 5 bei einer solchen Einfederbewegung über die Abstützung 8 in der Lagerung 6 relativ zum Querlenker 11 um die Kippachse 21 geringfügig gekippt. Als Folge des in Verbindung mit einer Einfeder-Bewegung des Radträgers 20 gegenüber dem Fahrzeugaufbau erfolgenden Verdrehens des Längslenkers 1 sowohl um die Schwenk-Achse 17 als auch „zusätzlich" um die Sturz-Achse 15 wird der Längslenker 1 mit dem Radträger 20 somit bei einer Einfeder- oder Ausfeder-Bewegung um die resultierende Momentanachse 18 verschwenkt, die um einen Winkel e gegenüber der Fzg.-Querrichtung geneigt verläuft.
Mit dem genannten „zusätzlichen Verdrehen" des Längslenkers 1 und somit auch des damit fest verbunden Radträgers 20 um die Sturz-Achse 15 kann nun eine ohne einen solchen besagten Zusatzmechanismus erfolgende starke Zunahme des Rad-Sturzes in Richtung negativer Sturz bei einer Einfederbewegung vermieden bzw. kompensiert werden, da dieses „zusätzliche Verdrehen" um die Sturz-Achse 15 das Rad in Richtung positiven Sturz verlagert. Wie sehr oder wie weit der Radträger 20 bzw. Längslenker 1 bei einer Einfederbewegung um die Achse 15 verschwenkt wird, hängt im Wesentlichen von den durch die Strecken a, b und c (vgl. Fig.3) bestimmten Hebelverhältnissen ab. Dabei stellt die bereits genannte Strecke c den Abstand zwischen dem dem Längslenker 1 abgewandten Lagerpunkt 7 des Sturzhebel-Lenkers 5 und der durch die Lager-Punkte 2 und 10 des Längslenkers 1 bzw. des Querlenkers 11 definierten Schwenk- Achse 17 dar. Die Strecken a und b hingegen sind die beiden Hebelarme des Sturzhebel-Lenkers 5 bezüglich dessen Kippachse 21 (vgl. Fig.3, 4).
Für den Fall, dass der genannte Abstand c zwischen dem Lager-Punkt 7 des Sturzhebel-Lenkers 5 und der Schwenkachse 17 gleich Null ist, hat der besagte „Zusatzmechanismus" keine merkliche Wirkung, denn die Pendelstütze 8 des Sturzhebel-Lenkers 5 würde bei einer Einfederbewegung bezüglich des Querlenkers 11 keine nennenswerte Relativbewegung in Vertikalrichtung ausführen. Damit würde sich der Längslenker 1 lediglich um die Schwenkachse 17 drehen, so wie dies bei einer üblichen Schräglenkerachse der Fall ist. Für diesen Fall, dass der Abstand c den Wert Null hätte, läge vorliegend also praktisch eine Schräglenkerachse vor, jedoch wäre deren sog. Pfeilungswinkel (= Summe der Winkel e und a in Fig.3), der insbesondere die sog. Sturzkurve des Rades beim Einfedern sowie das Rollzentrum bestimmt, zu groß, d.h. das Rad würde beim Einfedern zu viel negativen Sturz machen und das Rollzentrum läge zu hoch. Der hier vorgeschlagene besagte „Zusatzmechanismus" gleicht nun diesen Missstand dadurch aus, das bei einer Einfederbewegung der Längslenker 1 um die bereits genannte Momentanachse 18 verdreht wird, die gegenüber der Schwenkachse 17 um den Winkel a verdreht mehr in Fzg.Querrichtung ebenfalls durch das Längslenkerlager 2 verläuft. Dabei ist die Größe des Winkels a von der Größe der genannten Strecken a, b und c und von deren Größenverhältnis zueinander abhängig. Insbesondere ist es möglich, die Momentanachse 18 vergleichbar wie bei einer eingangs genannten Zentrallenkerachse zu positionieren. Vorzugsweise verläuft diese Momentanachse 18 durch den Längslenker-Anlenkpunkt 2 am Fahrzeugaufbau in Draufsicht gegenüber der Fahrzeug-Querrichtung um einen Winkel in der Größenordnung von 5° bis 20° in Fahrtrichtung nach hinten geneigt. Selbstverständlich können bei geeigneter Auswahl weiterer Parameter, so insbesondere der Länge des Querlenkers 11 auch die weiteren kinematischen Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung, wie Spur- und Sturzkurve, Rollzentrumshöhe- und Änderungsgeschwindigkeit ebenso günstig wie bei einer Zentrallenkerachse eingestellt werden.
Auch das elastokinematische Verhalten einer erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung bei Kurvenfahrt und beim Bremsen ist mit dem einer Zentrallenkerachse vergleichbar. Bei Seitenkräften stützt sich der Radträger 20 am Querlenker 11 ab und dreht sich um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Achse, welche durch den Lager-Punkt 4 des Querlenkers 11 verläuft, so dass das kurvenäußere Rad in Richtung Vorspur schwenken kann In diesem Sinne ist der Querlenker 11 in der Draufsicht (gemäß Fig.3) so angeordnet, dass sich der Lager-Punkt 4 in Fahrtrichtung F betrachtet hinter dem Radmittelpunkt M befindet. Die bereits beschriebenen Steifig- keitsverhältnisse C1 , C2 des Längslenkerlagers 2 spielen dabei ebenfalls eine wesentliche Rolle, ebenso wie die bereits beschriebene Weichheit der Abstützung 3 in der Horizontalebene. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, so kann sich der Längslenker 1 auch beim Bremsen wie bei einer Zentrallenkerachse bewegen: Dabei wird der Längslenker 1 gegen Fahrtrichtung F nach hinten gezogen, was aufgrund der Steifigkeitsverhältnisse im Längslenkeria- ger 2 wie eine Zwangsführung wirkt, welche den Längslenker 1 in Vorspur schwenken lässt. Im übrigen sei darauf hingewiesen, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Ausführungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeug-Einzelradaufhängung insbesondere für ein Hinterrad eines Personenkraftwagens, mit einem Radträger (20), mit dem ein sich im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckender Längslenker (1 ), dessen freies Ende über ein Längslenkerlager (2), welches unter Einwirkung von Seitenkräften auf das Rad eine Spuränderung erlaubt, letztlich am Fahrzeug-Aufbau angelenkt ist, fest verbunden ist, sowie mit zwei sich vorrangig in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Lenkern (5, 11), die gelenkig einerseits mit dem Radträger (20) oder Längslenker (1 ) und andererseits direkt oder indirekt mit dem Fahrzeug-Aufbau verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass einer der sich vorrangig in Fahrzeug- Querrichtung erstreckenden Lenker (11 ) als Querlenker (11 ) fungiert und auch teilweise in Fahrtrichtung ausgerichtet nahe des Rades am Radträger (20) oder Längslenker (1) angelenkt ist und zwischen seinen beiden Enden eine Lagerung (6) für den anderen vorrangig in Fahrzeug-Querrichtung ausgerichteten und als sog. Sturzhebel-Lenker (5) fungierenden Lenker (5) aufweist, der den Querlenker (11) in Draufsicht, d.h. in Vertikalrichtung betrachtet kreuzt, wobei diese genannte Lagerung (6) eine Kippbewegung des Sturzhebel-Lenkers (5) um eine sich im wesentlichen horizontal und im wesentlichen in Fahrtrichtung erstreckende Kippachse (21 ) ermöglicht und der Sturzhebel-Lenker (5) an seinen beiden Enden über eine in Vertikalrichtung steife und in der Horizontalebene weiche Abstützung (3, 8) einerseits in Querrichtung betrachtet weiter als der Querlenker (11 ) vom Rad beabstandet am Längslenker (1 ) und andererseits am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, wobei der fahrzeugaufbau-seitige Lagerpunkt (7) des Sturzhebel- Lenkers (5) in Draufsicht von der durch die fahrzeugaufbau-seitigen Lagerpunkte (2, 10) des Längslenkers (1) und des Querlenkers (11) beschriebenen Schwenkachse (17) beabstandet ist.
2. Fahrzeug-Einzelradaufhängung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sturzhebel-Lenker (5) den Querlenker (11 ) durch geeignete Gestaltung zumindest eines dieser beiden Lenker (5, 11 ) physisch kreuzt.
3. Fahrzeug-Einzelradaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querlenker (11) eine Durchbrechung (19) aufweist, durch welche der Sturzhebel-Lenker (5) hindurchgeführt ist.
4. Fahrzeug-Einzelradaufhängung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Vertikalrichtung steife und in der Horizontalebene weiche Abstützung (8) des Sturzhebel- Lenkers (5) zumindest gegenüber dem Fahrzeugaufbau in Form einer Pendelstütze (8) ausgeführt ist.
5. Fahrzeug-Einzelradaufhängung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (c) des fahr- zeugaufbau-seitigen Lagerpunktes (7) des Sturzhebel-Lenkers (5) zur Schwenkachse (17) sowie das Verhältnis der Hebelarme (a, b) am Sturzhebel-Lenker (5) bezüglich dessen Lagerung (6) am Querlenker (11) derart bemessen ist, dass der Längslenker (1) bei Einfeder- und Ausfederbewegungen gegenüber dem Fahrzeugaufbau um eine Momentanachse (18) schwenkt, die durch den Längslenkerlager-Punkt (2) am Fahrzeugaufbau in Draufsicht gegenüber der Fahrzeug- Querrichtung um einen Winkel (e) in der Größenordnung von 5° bis 20° in Fahrtrichtung nach hinten geneigt verläuft.
6. Fahrzeug-Einzelradaufhängung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Vertikalrichtung steife und in der Horizontalebene weiche Abstützung (3) des Sturzhebel- Lenkers (5) am Längslenker (1 ) in Form eines geeignet gestalteten Gummilagers ausgeführt ist.
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