DE10029626A1 - Unabhängige Vorderradaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen - Google Patents

Abstract

Für eine unabhängige Vorderradaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen wird eine aufbauseitige Anlenkung der der unteren Führungsebene zugeordneten Radführungsglieder an einem Hilfsrahmen vorgeschlagen, der elastisch gegen den Aufbau abgestützt ist und über den das Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges beeinflussbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine unabhängige Vorderradaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen gemäß dem An­ spruch 1.

In Verbindung mit unabhängigen Radaufhängungen finden als Trä­ ger der Radführungsglieder vielfach Hilfsrahmen Verwendung, über die die Anbindung am Fahrzeugaufbau erfolgt. Die Gründe für die Verwendung derartiger Hilfsrahmen sind vielfältig. Hilfsrahmen sind beispielsweise eingesetzt, um die einer Achse zugehörigen Radaufhängungen zu einer Montageeinheit zusammenzu­ fassen, die konstruktiven Anbindungsmöglichkeiten für die Rad­ führungsglieder zu erweitern, eine günstige Verteilung der über die Radführungsglieder eingeleiteten Kräfte in der Bodenzone des Fahrzeuges zu ermöglichen, in Wechselbeziehung zur Bodenzo­ ne des Fahrzeugaufbaus die Entlastung kritischer Bodenzonen zu ermöglichen, auch, um deren Versteifung im Hinblick auf spe­ zielle Belastungsfälle, so beispielsweise unfallbedingte Belas­ tungsfälle zu erreichen. Darüber hinaus läßt sich der Hilfsrah­ men nutzen, um das Geräuschverhalten zu verbessern, insbesonde­ re eine Abkopplung der Radaufhängungen vom Aufbau unter Ge­ räuschgesichtspunkten zu ermöglichen oder auch das Fahrverhal­ ten zu beeinflussen, wenn die Anlenkungen des Hilfsrahmens ge­ genüber dem Aufbau in entsprechender Weise elastisch gestaltet sind.

Hierfür vorgesehene elastische Lager sind beispielsweise aus der DE 40 10 378 C2 bekannt, die einen Lageraufbau mit in den drei Achsrichtungen unterschiedlicher Härte zeigt, wobei das diesbezügliche Lager in Richtung hart und in den Querrichtungen in unterschiedlicher Härte ausgebildet ist.

Anderweitig bekannte elastische Lager sind durch axiale Ver­ spannung gegeneinander konisch angestellter Lagerteile zudem auch in ihrer Härte montagemäßig einstellbar.

Zur Beeinflussung des Fahrverhaltens und zum Erreichen seiten­ kraftbedingter Steuerungseffekte ist es darüber hinaus aus der DE 35 21 361 C2 bekannt, die über einen tordierbaren Querarm verbundenen Längslenker einer Verbundlenkerachse in ihren auf­ bauseitigen Anlenkungen über elastische Lager mit in Richtung ihrer Querachsen unterschiedlicher Härte derart gegenüber dem Aufbau anzubinden, dass ein Schwenkpol gebildet wird, um den die Achse insgesamt unter Seitenkrafteinfluss schwenkt, wobei die Lage des Schwenkpols derart gewählt ist, dass das Eigen­ lenkverhalten spurkorrigierend im Sinne einer Tendenz zur Un­ tersteuerung genutzt wird.

Durch die im Anspruch 1 umrissene erfindungsgemäße Ausgestal­ tung soll eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung einer unab­ hängigen Vorderradaufhängung für Kraftfahrzeuge geschaffen wer­ den, die auch bei ungünstigen Voraussetzungen weitreichende Einflussmöglichkeiten auf das Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges ermöglicht.

Durch die Verwendung eines Hilfsrahmens mit vier Anlenkpunkten lassen sich die seitens der Radaufhängung auf den Hilfsrahmen eingeleiteten Kräfte auf eine große Fläche verteilen und auf­ grund der Plazierung der die Verbindung zum Aufbau herstellen­ den elastischen Lager in den Eckbereichen des Hilfsrahmens ist dieser auch in den ausgesteiften Randzonen der Bodengruppe des Fahrzeuges angebunden, wobei gleichzeitig über den Hilfsrahmen eine Queraussteifung in dem diesbezüglich kritischen, vorders­ ten Trägerbereich erreicht wird. Zudem ergibt sich eine große Abstützbasis, die insbesondere eine bezogen auf die Fahrzeug­ längsrichtung weitgespreizte Anbindung der Radführungsglieder im Bereich der in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckenden Sei­ tenkanten des Hilfsrahmens ermöglicht, wobei die Lage der Räder zum Hilfsrahmen so gewählt ist, dass die die Radmitten enthal­ tende Achsquerebene etwa im Bereich der rückwärtigen, elasti­ schen Anbindungen des Hilfsrahmens gegenüber dem Aufbau liegt. In Verbindung damit ist auch eine weit nach hinten gerückte ge­ schützte Lage des Lenkgetriebes mit Anbindung am Hilfsrahmen möglich, wobei sich eine zur die Radmitten enthaltenden Quer­ ebene flachgeneigte Lage der Spurstangen realisieren und bei entsprechender Auslegung der Elastizitäten ein Drehpol für den Hilfsrahmen realisieren läßt, der gegenüber der die Radmitten enthaltenen Querebene soweit nach vorne versetzt ist, dass un­ geachtet der großen Stützbasis des Hilfsrahmens auch bei bei­ spielsweise aus Gründen der Gesamtanordnung, ungünstigen Vor­ aussetzungen für ein untersteuerndes Eigenlenkverhalten ein solches noch über seitenkraftabhängige Schwenkbewegungen des Hilfsrahmens bei Kurvenfahrt erreichbar ist.

Dies ist auch bei in Hochrichtung steifer Auslegung der elasti­ schen Lager möglich, so beispielsweise bei einer Lagerausle­ gung, bei der diese in Hochrichtung bezogen auf die zu übertra­ genden Belastungen nahezu starr sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an­ hand einer in Draufsicht gezeigten Schemadarstellung einer Vor­ derachse eines Personenkraftwagens näher erläutert, wobei in dieser Schemadarstellung lediglich die dem Hilfsrahmen zugeord­ nete untere Radführungsebene gezeigt ist.

In der Figur ist, bezogen auf eine Vorwärtsfahrtrichtung F, ei­ ne unabhängige Vorderradaufhängung eines Personenkraftwagens im Schema dargestellt, wobei die Vorwärtsfahrtrichtung F im Hin­ blick auf nachfolgend näher dargelegte Zusammenhänge eine Rechtskurve andeutet, aus der entsprechende, auf die Räder wir­ kende Seitenkräfte resultieren. Zur Vereinfachung der Darstel­ lung sind die Räder in Vorwärtsfahrtrichtung, und nicht einge­ schlagen entsprechend der angedeuteten Rechtskurve dargestellt sind.

Von der insgesamt mit 1 bezeichneten unabhängigen Vorderradauf­ hängung ist nur die untere Radführungsebene gezeigt, die im Ausführungsbeispiel, bei grundsätzlich zur Längsmittelachse 13 symmetrischem Aufbau, je Radseite einen Dreieckslenker 2 bzw. 3 umfasst, der als ein- oder mehrgliedriger Dreieckslenker ausge­ bildet ist und der mit dem jeweils schematisch angedeuteten Radträger 4 bzw. 5 des zugehörigen Rades 6 bzw. 7 bezogen auf eine aufrechte Achse schwenkbar verbunden ist. Die obere Anlen­ kung des Radträgers 4 bzw. 5 ist nicht dargestellt und kann, je nach Ausbildung der unabhängigen Radaufhängung, durch einen ein- oder mehrteilig ausgebildeten oberen Querlenker, in Ver­ bindung mit einer Federbeinkonstruktion durch das karosserie­ seitige obere Lager des Federbeines oder dergleichen gebildet sein.

Die karosserieseitige Anlenkung des jeweiligen Dreieckslenkers 2, 3 erfolgt gegen einen Hilfsrahmen 8, der entsprechende Lager 9, 10 bzw. 11, 12 trägt, die den in Richtung der Fahrzeuglängs­ achse 13 sich erstreckenden Längsseiten 14, 15 des Hilfsrahmens 8 zugeordnet sind, wobei der Hilfsrahmen 8 über im Bereich sei­ ner den Enden seiner Längsseiten 14 bzw. 15 zugeordnete elasti­ sche Lager 16 bis 19 gegen den Aufbau des Fahrzeuges in dessen Bodenbereich abgestützt ist. Die Lager 16, 17 bzw. 18, 19 sind paarweise den Längsseiten 14 bzw. 15 zugeordnet und im Bereich zwischen den jeweiligen Lagern 16 und 17 bzw. 18 und 19 liegen die Anlenkungen für die Dreieckslenker 2, 3, gebildet durch die Lager 9, 10 bzw. 11, 12.

Neben diesen lagern 9 bis 12 trägt der Hilfsrahmen 8 ein Lenk­ getriebe 20, das im Ausführungsbeispiel benachbart zur bezogen auf die Fahrtrichtung F rückwärtigen Querseite 21 des Fahrsche­ mels 8 liegt, und damit, bezogen auf die Längsrichtung des Fahrzeuges, im Bereich der rückwärtigen elastischen Lager 17 und 19. Diese wiederum liegen, ebenso wie das Lenkgetriebe 20, benachbart zur die Radmitten enthaltenden Fahrzeugquerebene, so dass auf die Räder 6 bzw. 7 wirkende Seitenkräfte 22 bzw. 23 im Bereich der rückwärtigen Lager 17, 19 den Hilfsrahmen 8 beauf­ schlagen.

Um bei extremer Kurvenfahrt eine Selbststabilisierung des Fahr­ zeuges zu erreichen, wird jeweils ein untersteuerndes Verhalten angestrebt. Bezogen auf die dargestellte Vorderachse 1 und das Durchfahren einer Rechtskurve bedeutet dies, dass das kurven­ äussere Rad 6 unter dem Einfluss der Seitenkraft 22 in Nachspur schwenken soll und das kurveninnere Rad 7 unter dem Einfluss der Seitenkraft 23 in Vorspur, wie jeweils strichliert angedeu­ tet. Die jeweilige Nachspur bzw. Vorspurtendenz wird dadurch erreicht, das der Hilfsrahmen 8 bezüglich der elastischen Lager 16 bis 19 eine Auslegung erhält, durch die ein Drehpol 24 ge­ schaffen wird, der bezogen auf die Fahrtrichtung gegenüber der die Radmitten enthaltenden Fahrzeugquerebene nach vorne ver­ setzt ist und beispielsweise im Bereich der die vorderen elas­ tischen Lager 16 und 18 enthaltenden Querebene liegt. Dies zeigt das Ausführungsbeispiel. Erreicht wird dies bei einer quersteifen Auslegung der vorderen Lager 16 und 18 dadurch, das die bezogen auf die Fahrtrichtung rückwärtigen Lager 17 und 19 tangential zu einem Polstrahl 25 bzw. 26 durch den Drehpol 24 nachgiebig ausgelegt sind, in Richtung des Polstrahles 25, 26 dagegen hart. Dies läßt sich mit bekannten Mitteln dadurch er­ reichen, das in Richtung der bevorzugten Nachgiebigkeit einander gegenüberliegend Ausnehmungen, insbesondere nierenförmige Ausnehmungen vorgesehen sind, zwischen denen ein die harte Ab­ stützung bildender und sich in Richtung des jeweiligen Pol­ strahles 25, 26 erstreckender Steg liegt, dessen Härte wiederum durch die Wahl der Materialeigenschaften, bei gummielastischen Lagern insbesondere deren Shorehärte festzulegen ist.

Der jeweilige Radträger 4 bzw. 5 ist bezogen auf seine Lenkach­ se über ein Lenkgestänge abgestützt, das ausgehend vom Radträ­ ger einen Lenkspurhebel 27 bzw. 28 und eine Spurstange 29 bzw. 30 umfasst wobei für das so gebildete Lenkgestänge in Vollli­ nien eine Lage vor der Achsquerebene dargestellt ist, und strichliert hierzu korrespondierend für die linke Fahrzeugseite eine Lage, bei der der Lenkspurhebel 31 nach hinten gerichtet ist und die Spurstange 32 schräg nach vorne innen, jeweils bei Anlenkung der Spurstange 29 bzw. 30 an der Lenkstange 33, die sich in Richtung der Fahrzeugquerebene erstreckt und bei Aus­ bildung des Lenkgetriebes 20 als Zahnstangenlenkung durch eine Zahnstange gebildet ist.

Ist das jeweilige Lenkgestänge 27, 29 bzw. 28, 30 in Fahrtrich­ tung, wie in der Figur in Volllinien dargestellt, vor der Achse angeordnet, so haben Nachgiebigkeiten in den Lagern 10 bzw. 12 unter dem Einfluss von Seitenkräften 22 bzw. 23 eine Verstell­ tendenz für die Räder 6, 7 zur Folge, die jener der Drehung des Hilfsrahmens 8 um den Drehpol 24, symbolisiert durch den Pfeil 34 entspricht, so dass sich die angestrebten Effekte verstär­ ken. Ist die Lage des Lenkgestänges, die strichliert für den Lenkspurhebel 31 und die Spurstange 32 angedeutet, hinter der Achse angeordnet, so haben Nachgiebigkeiten in den Lagern 10 und 12 unter dem Einfluss der Seitenkräfte 22 bzw. 23 tenden­ ziell, was hier nicht weiter gezeigt ist, für das kurvenäussere Rad 6 in Richtung Vorspur und für das kurveninnere Rad 7 in Richtung Nachspur zur Folge, begünstigen also ein Übersteuern. Dem kann erfindungsgemäß durch die in entgegengesetzten Sinne wirkende Drehbarkeit des Fahrschemels um den Drehpol 24 in Richtung des Pfeiles 34 begegnet werden, so dass die erfin­ dungsgemäße Lösung unterschiedliche Kombinationen von Elastizi­ täten in den Anlenkungen der Radführungsglieder, so beispiels­ weise der Dreieckslenker 2 und 3 und des Hilfsrahmens gegenüber dem Aufbau ermöglicht. Hierbei ist es durch entsprechende Aus­ richtung der Lager 17 und 19 bezüglich ihrer Polstrahlen 25 bzw. 26, also ihrer harten Richtung auch möglich, den Drehpol in Längsrichtung, z. B. weiter nach vorne als im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu verlagern, so dass die Quersteifigkeit insgesamt verringert wird und der über den Hilfsrahmen 8 er­ zielbare Lenkeffekt verstärkt wird. Letzteres kann insbesondere von Interesse sein in Verbindung mit einer Lage von Lenkspurhe­ bel 31 und Spurstange 32, die zu fallweise unerwünschten Über­ steuerungstendenzen unter Seitenkrafteinfluss führt, die sich aber aus anderweitigen konstruktiven Gegebenheiten nicht ver­ meiden läßt.

Für die elastischen Lager 16 bzw. 19 erweisen sich im Rahmen der Erfindung Ausgestaltungen als zweckmäßig, bei denen die La­ gerhärte bezüglich der quer zur Hochachse liegenden Hauptachsen in der harten Richtung etwa 10 mal größer ist als in der wei­ chen Richtung, wobei die Härte in Hochrichtung etwa der Härte in der harten Richtung entsprechen kann, so dass sich eine in Hochrichtung sehr verwindungssteife Abstützung des Hilfsrahmens 8 ergibt und im Hinblick auf Längskräfte ungeachtet der Verschwenkbarkeit des Hilfsrahmens 8 eine unter Komfortge­ sichtspunkten ausreichende Nachgiebigkeit gewährleistet ist, ohne dass dadurch das Geradeausfahrverhalten und die Fahrstabi­ lität negativ beeinflusst würden.

Die Verwendung von Dreieckslenkern z. B. in geschlossener, star­ rer Bauweise ist im Rahmen der Erfindung zweckmäßig; möglich ist aber auch eine Bauweise mit gelenkiger Verbindung, bei­ spielsweise elastischer Verbindung der Streben des Dreieckslenkers, oder anstelle von Dreieckslenkern, die Verwendung von Radführungsgliedern in aufgelöster Bauweise.

Claims (8)

1. Unabhängige Vorderradaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbe­ sondere Personenkraftwagen, mit einem quer zur Fahrzeuglängs­ achse (13) liegenden, ein Lenkgetriebe (20) tragenden Hilfsrah­ men (8), der über seinen Längsseiten (14, 15) paarweise zuge­ ordnete und in Fahrzeuglängsrichtung beabstandete elastische Lager (16, 17 bzw. 18, 19) mit dem Aufbau verbunden ist, zwi­ schen denen die rahmenseitigen Anlenkungen (9, 10 bzw. 11, 12) der unteren Radführungsglieder (Dreieckslenker 2, 3) liegen und von denen, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung, die rück­ wärtigen Lager (17, 19) ebenso im Bereich der die Radmitten enthaltenden Achsquerebene liegen wie die lenkgetriebeseitigen Anlenkpunkte der Spurstangen (29; 30; 32), die sich unter einem flachen Winkel zur Achsmittenquerebene erstrecken und die Rad­ stellung in Bezug auf den Hilfsrahmen (8) bestimmen, der durch Abstimmung der Elastizitäten seiner im Übergang zum Aufbau lie­ genden Lager (16 bis 19) einen in Fahrzeuglängsrichtung mit Ab­ stand vor der Achsquerebene liegenden elastischen Drehpol (24) aufweist.

2. Unabhängige Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpol (24) bei in Fahrzeugquerrichtung steifer und in Fahrzeuglängsrichtung weicher Ausbildung der bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vorderen Lager (16, 18) des Hilfsrahmens (8) im Bereich der diese enthaltenden Querebene liegt.

3. Unabhängige Vorderradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpol (24) vor der bezogen auf die Fahrzeuglängs­ richtung die vorderen Lager (16, 18) des Hilfsrahmens (8) ent­ haltenden Querebene liegt.

4. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtigen Lager (17, 19) symmetrisch zu die Lager­ mitten mit dem Drehpol (24) verbindenden Geraden (Polstrahlen 25, 26) liegen, bei in Richtung der Geraden (Polstrahlen 25, 26) harter und quer hierzu weicher Ausbildung.

5. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Lager (16 bis 19) in Hochrichtung hart ausgebildet sind.

6. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Lagerhärten von hart zu weich bei 10 : 1 liegt.

7. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurstangen (29, 30, 32) in Fahrtrichtung gegen die Achsquerebene angestellt sind.

8. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurstangen (32) entgegen der Fahrtrichtung gegen die Achsquerebene angestellt sind.