DE1405954A1

DE1405954A1 - Einzelradaufhaengung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1405954A1
Application number: DE19601405954
Authority: DE
Inventors: Arning Klaus Herbert
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1960-12-22
Filing date: 1960-12-22
Publication date: 1968-10-03
Also published as: DE1197335B; GB920994A; DE1178720B; GB876280A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für das über eine Doppelgelenkwelle angetriebene Hinterrad eines Kraftfahrzeuges mit sich im wesentlichen quer zur Fahrtrichtung erstreckenden Lenkern in der Weise, daß eine am Fahrgestell gelegene Querlenker-Anlenkachse einen solchen Winkel bildet, daß die Projektion der radseitigen Schwenkachse auf eine senkrechte Fahrzeuglängsebene stärker in Fahrtrichtung aufwärts geneigt ist als die entsprechende Projektion der fahrgestellseitigen Schwenkachse, nach Patent 1 178 720.

Zur Aufgabenstellung des deutschen Patentes 1 178 720 gehört es, dafür zu sorgen, daß die Hinterräder bei der Seitenneigung der Karosserie während der Kurvenfahrt untersteuern, so daß also das Fahrzeug nicht dazu neigt, in Kurven mit dem Heck stärker als mit dem Vorderteil durch die Fliehkraft nach außen gedrückt zu werden.
Patentanwälte Dipi.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Oppenauer BOrO=TATEYlTAWW¹AiT ¹DIrZEI^HOLD SCHMIDT Mono I Intarlanon (Art. 7 S1 Ab.t 2 Mr. 1 Satz 3 des AnderunaWM. V. 4.f.t967T

Zur Lösung dieser Aufgabe geht das Hauptpatent 1 178 720 aus von einer Einzelradaufhängung für das über eine Doppelgelenkwelle angetriebene Hinterrad eines Kraftfahrzeuges mit einem sieh im wesentlichen quer zur Fahrtrichtung erstreckenden Lenker, der einerseits um eine sich im wesentlichen in Fahrtrichtung unterhalb oder oberhalb der Radachse erstreckende Schwenkachse am Radträger angelenkt und andererseits über ein Universalgelenk am Fahrzeugrahmen festgelegt ist, wobei die Radaufhängung einen sich im wesentlichen horizontal gegen eine Anlenkstelle am Fahrzeugrahmen erstreckenden Hilfslenker geführt ist. Die in dem Hauptpatent 1 178 720 angegebene Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfslenker an seinem äußeren Ende mit dem als Dreiecklenker ausgebildeten Lenker nahe an dessen Basis um dessen Längsachse schwenkbar verbunden und am inneren Ende um eine durch den Schwenkpunkt des Universal gelenks verlaufende Stabilisierungsachse schwenkbar am Fahrzeugrahmen befestigt ist, wobei eine gedachte Projektion der radseitigen Schwenkachse des Dreiecklenkers auf eine senkrechte Fahrzeuglängsebene stärker in Fahrtrichtung nach aufwärts geneigt ist als eine entsprechende Projektion der Stabilisierungsachse.

Bei der in dem Hauptpatent beschriebenen Konstruktin sind die beiden zusammen einen Winkel bildenden Anlenkachsen, deren eine am Fahrgestellrahmen und deren andere am Radträger gelegen ist, an zwei verschiedenen Querlenkern (Hilfslenker und Dreiecklenker)angeordnet.

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Bei der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber nun die Anordnung so getroffen, daß der obere Querlenker von der nicht ausziehbaren Doppelgelenkwelle gebildet wird und der untere Querlenker die beiden im Winkel zueinander angeordneten Anlenkachsen aufweist. Die beiden Anlenkachsen sind also an einem und demselben Querlenker angeordnet.

Vorzugsweise ist der untere Querlenker im Grundriß ungefähr L-förmig ausgestaltet, und seine Befestigung am Fahrgestell umfaßt eine Lagerung seines vorderen Schenkels an einem Seitenlängsträger vor der Radgelenkwelle und eine Lagerung seines hinteren Schenkels am Achsgetriebegehäuse.

Besonders bewährt hat sich eine Ausgestaltung der Hinterradaufhängung, bei welcher der untere Querlenker hinter der Radgelenkwelle eine Auflage für eine Schraubenfeder bildet.

Dabei kann die Lagerung des hinteren Schenkels des Querlenkers am Achsgetriebegehäuse hinter der Gelenkwelle liegen.

Die Erfindung eignet sich besonders für eine Hinterradaufhängung, bei der in bekannter Weise das Achsgetriebegehäuse von einem Querträger getragen wird, der die seitlichen Längsträger verbindet und sich hinter den Gelenkwellen befindet. In diesem Falle befindet sich vorzugsweise die Lagerung des hinteren Schenkels des unteren Querlenkers an dem Querträger.

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Besonders bewährt hat sieh eine Ausgestaltung der Hinterradaufhängung nach der Erfindung, bei der die innere Gelenkachse und die äußere Gelenkachse des Querlenkers sowohl in Seitenansicht gesehen als auch in Draufsicht nach vorn zusammenlaufen. Dabei kann mindestens eine der Lagerungen des Querlenkers in bekannter Weise ein Kugelgelenk sein.

Bei waagerechter Lage der Gelenkwelle liegen vorzugsweise die inneren Gelenke des unteren Querlenkers höher als dessen äußeres Gelenk.

Bekannt ist auch bereits eine der Radaufhängung dienende Parallelogrammlenkeranordnung, deren einer Lenker so am Fahrzeug angeordnet ist, daß die Anlenkachse geneigt zu einer horizontalen Längsachse des Fahrzeuge verläuft. Ebenso ist es bekannt, bei angetriebenen und nicht angetriebenen Kraftfahrzeugachsen die Bäder durch Lenker räumlich zu führen, wobei die innere Gelenkachse und die äußere Gelenkaehse eines Querlenkers in Draufsicht gesehen einen Winkel miteinander bilden, indem sie sich in dem Mittelpunkt des durch Führungslenker, Rahmen und Radträger gebildeten räumlichen Gelenkviereoks schneiden. Es folgt eine Beschreibung der Erfindung anhand von Zeichnungen. In diesen zeigen:

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Figur 1 einen Grundriß der erfindungsgemäß ausgestalteten

Hinterradaufhängung eines Kraftfahrzeugs, Figur 2 die zu Figur 1 gehörige Seitenansicht, Figur 3 die zu Figur 1 gehörige Ansicht von hinten und Figur k ein abgeändertes Ausführungsheispiel von hinten

betrachtet.

Die Hinterradaufhängung nach der Erfindung bedeutet eine weitere Ausgestaltung des Gegenstandes des deutschen Patentes i 178 720, aus dem sich weitere Einzelheiten des zugrundeliegenden Prinzips ergehen.

In den Zeichnungen ist zwar nur die Aufhängung eines der beiden Hinterräder des Kraftfahrzeugs wiedergegeben, doch ist dieses symmetrisch ausgestaltet, so daß die Aufhängung des anderen Hinterrades der dargestellten entspricht.

Die Nabe des Hinterrades 11 ist mit einem Wellenzapfen 12 versehen, der durch Kugellager 13 in einem zylindrischen Teil Ik des Radträgers 16 drehbar gelagert ist.

Das Fahrgestell des Fahrzeugs weist seitliche Längsträger 17 und einen diese verbindenden waagerechten Querträger 18 auf, der hinter der Achse der Räder 11 liegt und im Querschnitt ungefähr umgekehrt U-förmig gestaltet ist. An der Längsmittellinie des Fahrzeuges trägt der Querträger 18 ein Hinterachsgetriebegehäuse 21, welches das übliche Ausgleichgetriebe

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enthält, das durch die Kardanwelle 22 angetrieben wird. Die Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes sind durch Kardangelenke 23 beiderseits neben dem Gehäuse 2i mit Gelenkwellen 24 gekuppelt, die ihrerseits durch weitere Kardangelenke 26 mit den Radzapfen 12 in Verbindung stehen. Insoweit entspricht die beschriebene Anordnung der üblichen Hinterradaufhängung von Kraftfahrzeugen mit unabhängig abgefederten Hinterrädern. Abweichend von der üblichen Anordnung sind die Gelenkwellen 24 jedoch nicht teleskopartig ausziehbar, sondern bilden eine starre Bindung der beiden Kardangelenke 23 und 26 miteinander. Die Gelenkwellen 24 wirken daher als obere Radlenker, welche die Radträger l6 bei ihrer Aufwärts- und Abwärtsbewegung gegenüber dem Fahrgestell führen und gegen Querkräfte am Hinterachsgehäuse 21 abstützen.

Der untere, etwa L-förmige Radlenker 27, der aus einem Stück besteht, befindet sich unterhalb der Gelenkwelle 24. Sein sich in Längsrichtung erstreckender Arm 28 verläuft etwa parallel zum seitlichen Längsträger 17 des Fahrgestells im Grundriß betrachtet, und sein vorderes Ende 39 ist einwärts umgebogen und schwenkbar an einem Halter 31 gelagert, der am seitlichen Fahrgestellträger 17 angebracht ist. Diese Gelenkverbindung 32 enthält in der üblichen Weise eine Gummibuchse, die gleichachsig zur inneren Gelenkachse P angeordnet ist um die schwenkbar der Radlenker 27 am Fahrgestell gelagert ist.

Der hintere kürzere Arm 33 des Radlenkers 27 verläuft etwa quer zur Fahrtrichtung unterhalb des Quertiegers 18 des

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Fahrgestells und ist durch eine Lagerung 34 mit einem Halter 56 verbunden, die am unteren hinteren Teil des Achsgetriebegehäuses 21 vorgesehen ist. Auch die Lagerung 34 enthält eine Gummibuchse, die gleichachsig zur Gelenkachse P angeordnet ist. Der Längsarm 28 des unteren Radlenkers 27 hat einen aus einem Stück mit ihm bestehenden Ansatz 37» an dem um eine äussere Gelenkachse H schwenkbar der Radträger l6 gelagert ist. Dieser hat zu diesem Zweck zwei abwärtsragende parallele Hanschen 39, die durch einen Scharnierzapfen 28 mit dem Ansatz 37 des Radlenkers 27 verbunden sind. Der Querarm 33 des ^adlenkers 27 ist mit einer verbreiterten und vertieften Federauflage 41 versehen, auf der eine Schraubenfeder 42 mit ihrem unteren Ende ruht, während sie mit ihrem oberen Ende in einer entsprechenden Vertiefung 43 des Rahmenquerträgers 18 abgestützt ist.

Der untere Führungslenker 27 und die als oberer Führungslenker wirkende Gelenkwelle 24 dienen also dem Zweck, den Träger 16 des Rades 11 während seiner Auf- und Abbewegung gegenüber dem Fahrgestell zu führen und abzustützen. Dabei nimmt der untere Führungslenker 27 nicht nur die Federkraft auf, sondern auch die Bremskräfte und Beschleunigungskräfte. Darüberhinaus dient er der Abstützung des Radträgers 16 in Fahrzeuglängsrichtung. Die Gelenkwelle 24 dient für die QuerabStützung des Radträgers 16. Sie ist deshalb dazu in der Lage, weil sie nicht teleskopartig ausziehbar oder zusammenschiebbar ist, wie es der Fall wäre, wenn sie in der üblichen Weise eine Keilwellenverbindung enthielte,

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Der Radträger 16 wird also bei seiner Aufwärts- und Abwärtsbewegung durch die Gelenkwelle 24 und durch den unteren Radführung βlenker 27 vollständig geführt.

Wie nun Figur 2 zeigt, bildet der Lenker 27 von der Fahrzeugseite aus betrachtet einen erheblichen Winkel A zwischen der inneren Gelenkachse P und der äusseren Gelenkachse H. In anderen Worten ausgedrückt, bedeutet das, daß die beiden auf der lotrechten Längsmittelebene des Fahrzeuges senkrecht stehenden Ebenen, deren eine die Achse H und deren andere die Achse P aufnimmt, in Fahrtrichtung aufeinander zu verlaufen.

Schwingt der untere Radlenker 27 aufwärts, dann bewegt eich die Achse H auf einem Kegelmantel um die Achse P, wobei eich der im Grundriß der Figur 1 ersichtliche Winkel zwischen den Achsen P und H vergrössert und somit das Rad Ii einen Lenkeinschlag erfährt. Das bedeutet aber, daß wenn beim Durchfahren einer Kurve die Relativbewegung des äusseren Radträgers zum Fahr gestell aufwärts und die des inneren Radträgers abwärts verläuft, die Hinterräder einen Lenkeinschlag erfahren, der eine Querneigung β -Untersteuerung herbeiführt. Das Maß dieser Untersteuerung hängt dabei von der Größe des Winkels A ab. Die Hinterradaufhängung lässt sich daher so ausgestalten, daß sie jeden gewünschten Orad der Querneigungs-Untersteuerung herbeiführt.

Das am Rad befindliche Bremsaggregat 46 besteht aus der üblichen, am Rad ii angebrachten Bremstrommel 46 und aus Bremsbacken 47» deren Tragplatte 48 am Radträger 16 be-

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festigt ist lind deren Bremsbeläge innen an der Bremstrommel k9 anliegen.

Das Reaktionsmoment der Bremskraft wird also durch den Radlenker 27 vom Radträger auf das Fahrgestell übertragen.

Wie Figur 2 zeigt, bewegt sich die Radmitte 51 bei der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Radträgers gegenüber dem Fahrgestell auf einer bogenförmigen Bahn 52, deren Tangente 53 an der Radmitte 51 einen Winkel S mit der lotrechten Querebene 5^ des Fahrzeuges bildet, die durch die Radmitte verläuft. Auf diese Weise entsteht ein in senkrechter Richtung wirksamer Kraftvektor, der beim Beschleunigen des Fahrzeuges dem Bestreben des Fahrzeuges entgegenwirkt, mit seinem Heck herabzusacken. Dieser Kraftvektor lässt sich dadurch errechnen, daß man die in der Radmitte 51 wirksame Beschleunigungskraft mit dem Tangens des Winkels S multipliziert.

Bei der Anordnung der Bremsen außen an den Rädern entsteht beim Bremsen eine lotrechte Kraft, die dem Beetreben des Hecks entgegenwirkt, sich anzuheben. Diese lotrechte Kraft ist dadurch bedingt, daß die Bahn 62 der Stelle 61, an der das Rad 11 auf der Fahrbahn aufliegt, in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise geneigt und gekrümmt verläuft, so daß die im Punkt 6l an diese Bahn angelegte Tangente rückwärts ujis3 aufwarte geneigt ist und daher einen Winkel L mit der lotrechten Querebene 5^ des Fahrzeuges bildet, die durch die Radmitte 51 verläuft. Die

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lotrechte Kraft, die dem Hubbestreben des Hecks beim Bremsen entgegenwirkt, ergibt sich, wenn man die am Hinterrad wirksame Bremskraft mit dem Tangens des Winkels L multipliziert. Der Winkel L ist grosser als der Winkel S bemessen. Infolgedessen kann man eine dem Hubbestreben entgegenwirkende Kraft erzeugen, die ebenso groß ist wie die beim Beschleunigen dem Absacken des Hecks entgegenwirkende Kraft, obgleich die Bremskraft an den Hinterrädern deshalb verhältnismässig klein ist, weil sie sich auch auf die Vorderräder mit verteilt, während im Gegensatz dazu die Beschleunigungskraft nur auf die Hinterräder wirkt. Die Hinterradaufhängung nach der Erfindung lässt sich also so ausgestalten, daß das Bestreben des Hecks, beim Beschleunigen abzusacken und beim Bremsen sich anzuheben, vollständig ausgeglichen wird und daß sich außerdem in Verbindung damit die gewünschte Querneigungs-Untersteuerung ergibt.

Auch ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, die Nachgiebigkeit in den Lagerungen des unteren Radlenkers am Fahrgestell so abzustimmen, daßü die Untersteuerungseigenschaften in begrenztem Maße eehvn wirksam werden, noch bevor beim Einfahren in eine Kurve das Fahrzeug sich unter der Fliehkraft seitlich neigt. Gewöhnlich lässt sich die Untersteuerung erst dann herbeiführen, wenn diese Seitenneigung eingetreten 1st, weil erst dadurch das aussere Rad aufwärts und das Innere Rad abwärts gegenüber dem Fahrgestell verstellt wird. Man kann nun aber die Übersteuerung schon in einem früheren Zeitpunkt erzielen, wenn max» die Gummibuchse in der Lagerung 32 ζwischem dem vorderen *iEiide des Lenkers 27 und dem

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Fahrgestell weicher oder dicker ausgestaltet als die Gummibuchse der Lagerung 34 des hinteren Lenkerannes am Fahrgestell.

Unterstellt man mit Bezug auf Figur 31 daß das Fahrzeug eine Rechtskurve nimmt und daher die Fliehkraft in der Radmitte in der Richtung des Pfeiles 71 wirkt, dann kommt die Gegenkraft an der Stelle der Berührung des Rades mit <fer Fahrbahn in der entgegengesetzten Richtung zur Wirkung und drückt auf den Radlenker 27 in der Richtung des Pfeiles 72 nach innen. Dieser Druck wird auf die beiden Lagerungen 32 und 34 des vorderen Endes und des hinteren Endes des Radlenkers 27 übertragen. Ist nun aber die vordere Lagerung 72 nachgiebiger als die hintere, dann kann sich die Achse P mit Bezug auf Figur 1 im Uhrzeigersinn drehen, wodurch dem Rad ii eh entsprechender Lenkeinschlag erteilt wird. Ein Lenkeinschlag in der entgegengesetzten Richtung findet auf der anderen Seite des Fahrzeuges statt. Die beiden Hinterräder werden daher in der gleichen Richtung wie die Vorderräder eingeschlagen, was zu der gewünschten Untersteuerung führt, die demgemäß sofort beim Auftreten der Querkraft wirksam wird, die entweder von der Fliehkraft oder von Seitenwind hervorgerufen werden kann oder auch infolge einer Wölbung der Fahrbahn entstehen kann.

Bei dem in Figur 4 gezeigten AusfUhrungsbexspiel der

Erfindung ist der Rahmenquerträger 81 von umgekehrt U-fönnige» Querschnitt mit einer unteren Platte 82 versehen, welche die Pfannen zweier Kugelgelenke 83 trägt. Die Kugelzapfen dieser Gelenke sitzen auf den hinteren Armen 84 der unteren Radlenker

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86. Diese Lenker sind daher am Querträger des Fahrgestells statt an dem am Fahrgestell befestigten Hinterachsgehäuse angebracht. Beide Anbringungsmöglichkeiten sind indessen gleichwertig. Man kann also jede .der beiden Sehwenklagerungen des unteren Radftihrungslenkers als Kugelgelenke ausbilden, statt als Dummibuchsengelenke.

Wenn vorstehend vom Fahrgestell des Fahrzeuges die Rede war, so soll damit nicht die Möglichkeit ausgeschlossen werden, daß dieses Fahrgestell einen unlösbaren Bestandteil des Fahrgestellkörpers bildet.

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Claims

NEUE PATENTANSPRÜCHE zur Offenlegung

1. Einzelradaufhängung für das über eiie Doppelgelenkwelle angetriebene Hinterrad eines Eisft fahr zeug es mit sich im wesentlichen quer zur Fahrtrichtung erstreckenden Lenkern in der Weise, daß eine am Fahrgestell gelegene Querlenker-Anlenkachse mit einer am Achsschenkel gelegenen Querlenker-Anlenkachse einen solchen Winkel bildet, daß die Projektion der radseitigei) Schwenkachse auf eine senkrechte Fahrzeuglängsebene stärker in Fahrtrichtung aufwärts geneigt ist als die entsprechende Projektion der fahrgestellseitigen Schwenkachse, nach Patent 1 178 720, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Querlenker von der nicht ausziehbaren Doppelgelenkwelle (23, 24, 26) gebildet wird und der untere Querlenker (27, 84) die beiden im Winkel zueinander angeordneten Anlenkachsen (P, H) aufweist.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THERESIfNSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adretse: Lipotli/MOnaSen Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postscheck-Konto: München Nr. 163397

OppmauerBOro: PATENTANWALT DR. REINHOiD SCHMIDT

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2. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Querlenker (27 bzw. 86) im Grundriß ungefähr L-förmig gestaltet ist und seine Befestigung am Fahrgestell eine Lagerung seines vorderen Schenkels (28) an einem Seitenlangeträger (17) vor der Radgelenkwelle und eine Lagerung seines hinteren Schenkels (33) am Achsgetriebegehause (2l) umfasst.

3. Hinterradaufhängung nach den· Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Querlenker (27> 84) hinter der Radgelenkwelle (24) eine Auflage für eine Schraubenfeder (42) bildet.

4. Hin.terradaufhähgung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des hinteren Schenkels (33) des Querlenkeos (27 bzw. 86) am Achsgetriebegehäuse (21) hinter der Gelenkwelle (24) liegt.

5. Hinterradaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 3> mit einem die seitlichen Längsträger verbindenden und hinter den Gelenkwellen befindlichen Querträger, der das Achsgetriebegehäuse trägt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lagerung (83) des Miteren Schenkels (84) des unteren Querlenkers (86) an dem Querträger (8l) befindet.

6. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Gelenkachse (P) und die äussere Gelenkachse (H)

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de,s Querlenkers (27» 84) sowohl in Seitenansicht gesehen als auch in Draufsicht nach vorn zusammenlaufen.

7. Hinterradaufhängung nach den Ansprüchen 1 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lagerungen des Querlenkers (27 bzw. 86) ein Kugelgelenk (83) ist.

8. Hinterradaufhängung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei waagerechter Lage der Gelenkwelle (2h) die inneren Gelenke (32 und 3h) des unteren Querlenkers (27 bzw. 86) höher als dessen äusseres Gelenk (37» 38) liegen.

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