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Längsstabilisierende Leitradaufhängung Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorderrad-bzw. Leitradaufhängung für Straßenfahrzeuge, insbesondere Kraftwagen,
bei der das Bremsmoment in solcher Weise aufgenommen wird, daß neben der hemmenden
Wirkung am Fahrzeugkörper eine Kraft in einer senkrechten Komponente entsteht, die
dem beim Bremsen auftretenden Bestreben des Fahrzeugkörpers zum Nachvornkippen entgegenwirkt.
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Es sind bereits Leitradaufhängungen mit dieser Eigenschaft bekannt,
doch weisen sie zumeist den Nachteil auf, daß sich die Größe des Vor- bzw. Nachlaufwinkels
beim Durchfedern sehr erheblich - bis zu 20° über den ganzen Federweg - ändert,
was sich besonders beim Kurvenfahren in unerwünschter Weise auswirkt, indem die
Schleudergefahr nicht mehr sicher aus dem -indem der Lenkung beurteilt werden kann.
Es gibt zwar auch Leitradaufhängungen mit Längsstabilisierungswirkung ohne solche
Vor-bzw. Nachläufänderung. Diese sind jedoch entweder sehr verwickelt, indem sie
beispielsweise drei Lenker pro Rad benötigen, oder sie sind durch bauliche Eigenheiten
charakterisiert, die sonstige Nachteile ergeben, so daß aus diesem Grunde eine allgemeinere
Anwendung ausgeschlossen ist.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Leitradaufhängung
mit Längsstabilisierungswirkung und konstantem oder nur wenig veränderlichem Vor-
bzw. Nachlauf zu ermöglichen, die verhältnismäßig einfach ist und bei der trotzdem
die erwähnten baulichen Eigenheiten und die mit ihnen verknüpften Nachteile vermieden
werden.
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Dies wird erfindungsgemäß mittels zweier Lenker unter Anwendung eines
Bremsträgers erreicht, der in an sich bekannter Weise auf dem Achsschenkel um die
Radachse schwenkbar gelagert ist, wobei jedoch der Vor- bzw. Nachlauf des Rades
nur durch einen der beiden Lenker bestimmt und konstant gehalten wird, der den Achsschenkel
innerhalb der Radebene im gewünschten Winkel festhält, während der zweite Lenker
über einen Arm mit dem Bremsträger verbunden ist, wobei die Anlenkachsen der beiden
Lenker in der Seitenprojektion des Fahrzeugs nach rückwärts konvergieren.
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In Fig. I der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung in perspektivischer Ansicht dargestellt.
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1 ist ein die Aufgabe des Achsschenkelbolzens erfüllender Zapfen,
dessen Vor- bzw. Nachlaufwinkel mittels des Bolzengelenks 2 vom torsionsfesten unteren
Querlenker 3 bestimmt und stets in bezug auf den Fahrzeugkörper konstant gehalten
wird Auf diesem Zapfen ist der Achsschenkel 4 mit dem Radstummel 5 um die »Achsschenkelbolzenachse«
A-A schwenkbar gelagert. Der Achsschenkel 4 weist eine mit dem Radstummel 5 gleichachsige
Lagerung für den Bremsträger 6 auf; dessen Winkellage in der Radebene über einen
Arm 7 und ein Kugelgelenk 8 durch den zweiten Lenker 9 steuerbar ist. Das Kugelgelenk
8 befindet sich in der Mittelstellung in der genannten Achse A-A. B-B ist die Radachse,
um die der Bremsträger schwenkbar ist. C-C ist die Achse des Bolzengelenks 2 für
die Verbindung des Zapfens 1 mit dem unteren Querlenker 3. D-D ist die Anlenkachse
des oberen Querlenkers 9 am Fahrzeugkörper, und diese Achse schneidet sich mit einer
zur Anlenkachse des unteren Querlenkers E-E parallelen, mit der Radachse B-B gleich
hohen Achse F-F in einem Punkt M, der bei waagerecht stehenden Querlenkern in der
Seitenprojektion des Fahrzeugs das Momentanzentrum für die Schwenkung des Bremsträgers
bezeichnet. Liegt dieses Momentanzentrum in der Verbindungsebene der beiden Auflagepunkte
der Vorderräder mit dem Schwerpunkt des Fahrzeugkörpers, so wird bekanntlich die
durch das Abbremsen der Vorderräder entstehende Tendenz zum Nachvornkippen bzw.
»Tauchen« des Fahrzeugkörpers vollständig ausgeglichen.
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An Hand von Fig. II wird nun die Wirkungsweise der Anordnung beschrieben.
Da der Bremsträger beim Durchfedern eine Winkelbewegung um die Radachse ausführt,
die beim Einfedern der Raddrehung entgegengesetzt und beim Ausfedern mit der Raddrehung
gleichsinnig ist, entsteht eine aufrichtende Wirkung, ähnlich, als wenn der PunktM
durch das Ende einer mit dem Bremsträger verbundenen Schubstrebe angehoben würde.
Trotz dieser Wirkung behält der in Fig. I .erkennbare Zapfen 1 infolge seiner Führung
durch den unteren Lenker aber seinen Vor- bzw. Nachlaufwinkel während des Durchfederns
gegenüber dem Fahrzeugkörper bei. Es wäre nun aber ein Trugschluß, anzunehmen, daß
durch diese Konstanz des Vor- bzw. Nachlaufwinkels in der Kurve keine Änderung der
Spurstangenkräfte im Verhältnis zur Fliehkraft stattfinden kann; denn diese werden
nicht durch den Vor-bzw. Nachlaufwinkel, sondern durch die in Fahrbahnhöhe
entstehende
horizontale Vor- bzw. Nachlaufdistanz bestimmt, d. h. durch die Distanz zwischen
dem Durchstoßpunkt der Achse, um die das Rad schwenken kann, mit dem jeweiligen
Radaufstandspunkt. Diese Achse ist bei der vorliegenden Anordnung nicht identisch
mit der Achse des Zapfens 1, sondern sie führt vom Mittelpunkt 0 des Kugelgelenks
8 über den Kreuzungspunkt U der Achsen A-A und C-C innerhalb des Bolzengelenks 2
zur Fahrbahn, wobei sie erheblich von der Achse des Zapfens 1 abweichen kann, wenn
der obere Lenker aus seiner Mittellage herausgedreht ist.-Wenn R der Radaufstandspunkt
in der Ruhelage und T-J die Fahrbahn ist, so ist X der Durchstoßpunkt der Achse
0-U durch die Fahrbahn, und die wirksame Vor- bzw. Nachlaufdistanz ist X-R.
Im eingefederten Zustand wird 0 zu 0' und U zu U', und die Achse 0'=U' durchstößt
die Fahrbahn, die sich relativ zum Fahrzeugkörper nun in der Ebene T'-J' erstreckt,
im Punkt X', während R' der neue Radaufstandspunkt ist. Mit der Einfederung hat
die Achse, um die das Rad schwenken kann, ihre Lage in bezug auf den Fahrzeugkörper
beträchtlich verändert; hiermit muß aber nicht-notwendigerweise eine Änderung der
effektiven Vor- bzw. Nachlaufdistanz verbunden sein. Wie Fig. II zeigt, ist die
Vor- bzw. Nachlauf distanz X'-R' trotz der Einfederung im gewählten Beispiel annähernd
gleich X-R, also wie die entsprechende Distanz in der Mittellage. Dies Ergebnis
ist auf zwei Wirkungen zurückzuführen: a) Mit der Einfederung änderte zwar die Achse
0-U
ihre Lage um einen bestimmten Winkel; diese Winkeländerung ist aber nicht
so groß wie diejenige des Bremsträgers, für die der vom Radmittelpunkt Z zu 0 führende
Radius. des Bremsträgers bzw. die Winkeldifferenz zwischen Z-O und Z'-0' maßgebend
ist, da 0-U größer als Z-0 ist und in die beiden Abschnitte 0-Z und Z-U geknickt
wurde, von denen der letztere, Z-U, unverdreht blieb. Im Gegensatz etwa zu einer
heute viel verwendeten Anordnung, bei der die Bremsträgerverdrehung der Vor- bzw.
Nachlaufwinkeländerung entspricht, ist also die letztere gegenüber der Bremsträgerverdrehung
reduziert.
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b) Die Frage der Vor- bzw. Nachlaufkonstanz ist nicht nur statisch
in bezug auf den Fahrzeugkörper, sondern auch dynamisch in bezug auf die Änderung
der Fahrbahnebene zum Fahrzeugkörper zu beurteilen. Der Radaufstandspunkt R wandert
nämlich bei der Relativbewegung zwischen Fahrzeugkörper und Fahrbahnebene. Er bewegt
sich dabei, wie Fig. II zeigt, während der Einfederung nach vorn - von R nach R'
-, wodurch eine Nachlaufvergrößerung verkleinert und eine Vorlaufverkleinerung wieder
vergrößert wird. Unter Umständen vermag also die solcherweise bewirkte Verkleinerung
des Nachlaufs dessen Vergrößerung infolge der verschieden gerichteten Lenkerbewegungen
wieder aufzuheben, oder die Verkleinerung des Vorlaufs wird durch dessen Vergrößerung
kompensiert, so daß sich trotz inkonstantem Vor- bzw. Nachlaufwinkel ein konstanter
Vor- bzw. Nachlauf ergibt. In Fig. II ist eine solche Anordnung gezeigt. X-R = X'-R'.
Bei der erwähnten, heute gebräuchlichen Anordnung wurde X-R bei gleichem Momentanzentrum
zu X''-R' werden, da U zu U" würde. Diese große Vor- bz w. Nachlaufänderung zwingt
zu einer sehr maßvollen Anwendung des erwähnten Prinzips, so daß das Momentanzentrum
in der Regel weit hinter und unter die vom Radaufstandspunkt zum Schwerpunkt führende
Linie gelegt wird, wobei natürlich das Bremsknickmoment der Vorderachse nicht völlig
kompensiert werden kann. Bei der Anordnung nach der Erfindung hingegen kommt das
Momentanzentrum trotz der effektiven Vor- bzw. Nachlaufkonstanz nach 04M zu liegen.
Es liegt damit- vor und oberhalb der erwähnten, als Kriterium dienenden Linie (R-S)
; und da die resultierende Kraft .dann in Richtung des Pfeiles m wirkt, kann sogar
noch das Bremsknickmnoment der Hinterachse mit ausgeglichen werden, oder das Tauchen
des Wagens während des Bremsens kann in ein Aufbäumen verwandelt werden.
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Beim eingefederten Zustand entsprechend den gestrichelten Linien der
Fig. II liegt das Momentanzentrum in M'. Da hierbei die resultierende Kraft in Richtung
des Pfeiles m' wirkt, ist ihr Abstand vom Schwerpunkt vergrößert, so daß ein entsprechend
vergrößertes Stabilisierungsmoment entsteht. Bei ausgefederter Vorderachse ist das
Stabilisierungsmoment entsprechend verkleinert, was ebenfalls im Sinne der erwünschten
Wirkungen liegt.
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Der durch die Erfindung zu erzielende technische Fortschritt besteht
somit in einer Verbesserung der Längsstabilisierungswirkung bzw. in einer Verringerung
oder Beseitigung der bei derartigen Anordnungen bisher zu beobachtenden nachteiligen
Auswirkungen auf die Lenkung unter Benutzung einer Radaufhängung mit nur zwei Lenkern.
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Nach der Erfindung ist es.-selbstverständlich auch möglich, den Vor-
bzw. Nachlaufwinkel statt vom unteren Lenker vom oberen bestimmen zu lassen, wobei
dann der untere Lenker die Aufgabe der Steuerung des Bremsträgers Übernimmt-