DE1430770A1 - Unabhaengige Aufhaengung der Vorderraeder von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkheim " Γ — ~ _Ί DfIm

. Juli 1962

Patentanmeldung ι , _Λ , ^_ηηπη

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"Unabhängige Aufhängung der Yorderräder von Kraftfahrzeugen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige Aufhängung der Vorderräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier übereinander angeordneter Führungelenker, welche um zur Fahrbahn schräg verlaufende Achsen schwingen. Durch eine solche Schrägfederung der Torderräder kann die Straßenlage des Fahrzeugs beträchtlich verbessert werden, insbesondere dahingehend, daß die Räder beim Durchfedern im wesentlichen in Stoßrichtung ausweichen können und dadurch . ein weicheres Abrollen der Achse bewirken.

Andererseits ist bei den bisher bekannten Bauarten mit Schrägfederung das sog« "Bremsnicken" außerordentlich stark, da die nach hinten abwärts geneigten verlängerten Schwingungsachsen der Führungelenker weit unterhalb des Fahrzeugschwerpunktes bzw. des in der Regel hinter diesem liegenden Bremsmittelpunktes verlaufen» Sucht man diesem Nachteil dadurch entgegenzuwirken, daß die Schwingungsachsen der Führungslenker eine geringere Neigung aufweisen, so wird zwar dadurch das Bremsnicken veringert, zugleich aber nicht nur der in einem weicheren Fahren liegende Vorteil der Schrägfederung vermindert, sondern auch die Nachlaufänderung der Yorderräder beim Durchfedern unzulässig groß, sodaß der Geradeauslauf des Fahrzeuges nicht mehr mit der genügenden Stabilität gesichert ist«, Flattererscheinungen des Rades und LenkungsUnruhe können die Folgen sein«,

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, die an sich teilweise widerstreitenden Anforderungen an die Aufhängung der Vorderräder durch eine Vereinigung von Merkmalen soweit zu beheben, daß sich die Nachteile, der einzelnen Bauarten nur in wesentlich verringertem Maße auswirken können. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß die SchwingungSachsen, um

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welche die beiden Führungslenker schwingen, einerseits - in Seitenansicht des Fahrzeuges gesehen - nach hinten abwärts geneigt sind bzw. zueinander konvergieren, und andererseits in. Drauf sieht gesehen - sich kriaaBen, insbesondere derart, daß die Schwingungsachse des unteren Führungslenkers nach vorn außen, die Schwingungsachse des oberen Führungslenkers dagegen nach hinten außen gerichtet ist, bzw* die beiden Schwingungsachsen eine entsprechende relative Lage zueinander einnehmen.

Durch die Erfindung lassen sich folgende Vorteile erzielen: Infolge der mindestens teilweisen Schrägfedarung der Räder in Richtung der auftretenden Stöße wird ein weiches Abrollen der Räder gewährleistet«

Da das Bremsnicken einer mit Bezug auf den Fahrzeugoberbau aufwärtsgerichteten Einfederung der Räder entspricht und sich der Schnittpunkt der Schwingungsachsen beider Führungslenker mit der Aufwärtsfederung des Rades aus einer im Fahrzeug ZoB. weit zurückliegenden lage nach vorn oben verlagert, wird in erwünschter Weise die Bremsnickabstützung mit der Aufwärtsfederung des Rades progressiv verbessert, sodaß gegebenenfalls - selbst bei nur teilweisem Bremsnickausgleich in der Normalfederungslage des Fahrzeugs - schon nach verhältnismäßig kleinem Federungshub ein vollständiger Bremsnickausgleich erzielbar ist. -

Die Nachlauf änderung, insbesondere im Bereich kleiner Federwege*, wie sie im normalen Fahrbetrieb vorwiegend auftreten, wird stark verringert, ein Flattern der Räder vermieden und die Lenkungsruhe verbessert.

Andererseits kann mit zunehmender Ausfederung, also Abwärtsfederung der Räder eine' immer geringer werdende Fachlaufänderung erzielt werden, derart, daß selbst noch in voll ausgefederter Stellung der Nachlauf positiv bleibt und damit das Auftreten eines Vorlaufes vermieden wird· Ein guter Geradeauslauf des Fahrzeuges bei gutem Lenkungsrücklauf wird dadurch gewährleistet.

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Infolge der Schrägstellung der Führungelenker werden die Bremskräfte zu einem wesentlichen Teil als Zugkräfte übertragen und bleiben verhältnismäßig klein. Dies ermöglicht ein geringes Gewicht der Achsteile und damit einen leichtbau des Achsaggregats sowie andererseits eine Lagerung der Führungslenker in weichen Gummilagern, wodurch die Stoß- und Geräuschdämpfung weiter verbessert werden kann.

Insgesamt läßt sich also infolge der Achskinematik eine außerordentlich große Federweiehheit erzielen, ohne daß einerseits das Bremsnicken zu stark und andererseits - auch bei hoher Wagenbelastung - der Nachlauf zu groß und damit die Lenkung zu s chwergängig wird·

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Diese zeigt in

Fig.1 ein Schema der erfindungsgemäßen Anordnung in' Seitenansicht des Fahrzeuges,

Fig.2 dasselbe Schema in Draufsicht,

Pig.3 eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radaufhängung von hinten her gesehen·

In Fig.1 und 2 bedeutet 1o eines der Vorderräder, dessen Achszapfen 11 an einem Eadträger 12 befestigt ist, der in den Gelenkpunkten 13 und 14 mit einem unteren Führungslenker 15 und einem oberen Führungslenker 16 gelenkig verbunden ist. In der Schemazeichnung sind die Lenker 15 und 16 als Dreieokslenker alt den Gelenkzapfen 17 und 18 und den Eckpunkten 19, 2o bzw. 21, 22 dargestellt« Doch können sie selbstverständlich auch jede andere, für die Aufnahme der Badführungskräfte geeignete Forajaufweisen.

Die beiden Lenker sind am Fahrzeugoberbau (einem "Kannten oder einer selbsttragenden Karosserie) starr oder elastisch, vorzugsweise jedoch unter Zwischenschaltung elastischer Gummipuffer gelagert, was durch die Lager 23 bzw. 24 in Fig.2 angedeutet ist.

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Wie aus Fig.1 hervorgeht, schneiden sich bei einer Fahrtrichtung f des Fahrzeugs die durch die Gelenkzapfen I7 bzw. 1.8 bestimmten Schwingungsachsen a bzw. b, in Seitenansicht des Fahrzeugs gesehen, in einem Punkt P, der bei einer normalen Durchfederungslage des Rades etwa in einer dem halben Radstand entsprechenden Entfernung hinter der lotrechten Mittelquerebene m der Vorderräder liegt. Wie ersichtlich,-läuft hierbei die Schwingungsachse a für den unteren Führungslenker 15 waagrecht, während die Schwingungsachse b für den oberen Führungslenker 16 nach hinten abwärts geneigt ist. . . - ■

In Draufsicht ge'sehen, kreuzen sich die beiden Schwingungsachsen a ,und b, und zwar derart, daß die Schwingungsachse a des unteren Führungslenkers I5 nach vorn außen, die Schwingungsachse b des oberen Führungslenkers 16 nach hinten außen gerichtet ist, bzw. bei der dargestellten Lagerung der Lenker die Schwingungsachse· b die lotrechte Längsmittelebene 1. des Fahrzeuges vor dem Schnittpunkt /. der Schwingungsachse a mit der genannten Ebene schneidet.

Ein Maß für das Bremsnicken ist der Abstand s bzw. s , den •der Fahrzeugschwerpunkt S_Q bzw. der sich aus der Bremsverteilung auf Vorder- und Hinterachse ergebende Bremsmittelpunkt $ von der Geraden q hat, die den Berührungspunkt Q von Rad und Fahrboden mit dem Schnittpunkt P von a und. b verbindet, wobei sich aus den Bremskräften B und B_Q des unteren und oberen Führungslenkers die resultierende Bremskraft B ergibt.

Federt das Rad nach oben durch, beispielsweise in eine in der der Berührungspunkt Q des Rades am Fahrboden nach Q,-gelangt, so wandert der Gelenkpunkt Ij5 des unteren Lenkers auf einem Kreisbogen 25 um die Achse a nach 1J>¹ , der Gelenkpunkt 14 in einem Kreisbogen 2.6 um die Achse b nach l4^r. Der Schwingungsmittelpunkt des Radträgers 12, der - in Seitenansicht gesehen - zunächst durch den Punkt*P gegeben ist·, verlagert sich hierbei - entsprechend der entgegengesetzt

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gerichteten Kreisbögen 25 und 26 bzw. der sich im Grundriß kreuzende&Anordnung der Sohwingungsaohsen a und b - mit zunehmender Aufwärtsfederung des Rades'entlang der Hyperbel H nach vorn aufwärts, sodaß er nach einem Hub QQ¹ des Rades entsprechend den Punkten 13% H¹ die Lage P¹ einnimmt. Die Verbindungsgerade q.^r bzw« die mit derselben zusammenfallende Richtung des resultierenden Bremskraft B¹ geht hierbei bereits weit oberhalb des Schwerpunktes S^ bzw. des Bfoemsmittelpunktes S vorbei, während der volle Bremsniekausgleich, bei dem die Gerade q. durch S₆ bzw«, S_x hindurchgeht und der abgefederte Fahrzeugteil auch bei scharfem Bremsen an der Vorderachse nicht gegen den Fahrboden durchfedert, bereits bei einem verhältnismäßig kleinen Teilhub erreicht wird.

Federtdas Rad aus der in Fig. 1 dargestellten normalen Belastungslage, ζ.Β» beim Überfahren einer Bodenvertiefung, nach unten durch, verlagert sich der Punkt P auf der Hyperbel H waiter nach hinten, was jedoch unwesentlich ist, da dieser Federungsbereich der "Ausfederung" für die Bremsnickabstmtzung belanglos ist.

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Für den/die Stabilität der Lenkung maßgeblichen Nachlauf e gilt folgendes? Mit der Einfederung, d.h. mit der Aufwärtsfederung des Rades relativ zum Fahrzeugoberbau,vergrößert sich zwar der Betrag e für den Nachlauf, da sich der Punkt P der Mittelebene m des Rades nähert und infolgedessen die mit dem Radträger 12 zusammenfallende, durch die Verbindungsgerade der Gelenke 13» H bestimmte Lenkzapfenachse ζ schräger stellt, wobei der Schnittpunkt dieser Achse mit dem Fahrboden Z nach vorn wandert und z.B. nach einem Hub QQ' des Rades die Lage Z¹ einnimmt; jedoch hält sich die Nachlaufänderung in Grenzen, die die Lenkeigenschaften des Fahrzeuges praktisch nicht beeinträchtigen. Federt das Rad nach unten durch, ist entsprechend der nahezu waagerechten Verlagerung des Punktes P nach hinten in immer größere Entfernungen von der Mittelebene m die Neigungsänderung der Lenkzapfenaohse ζ nur geringfügig, sodaß auch bei voll ausgefedertem Rad der Punkt Z noch immer vor dem Punkt Q liegt, der Nachlauf also positiv bleibt.'Dies hat einen sicheren Geradeauslauf des Fahrzeugs und einen guten Lenkungsrücklauf zur Folge. 8098 10/0537 ^;

Auch Im Bereich kleiner Federungsüübe, wie sie im normalen Betrieb auftreten, sind die Naehlaufänderungen Verhältnis- ^: mäßig klein. , '

Die Schrägfederung des Rades, bei der sich der Mittelpunkt bzw. der Radzapfen 11 des Rades auf der schrägen Gerade g bewegt, beträgt zweckmäßig - entsprechend der Anordnung der Lenker 15 und 1.6 - etwa 5 - 10⁰, vorzugsweise ca. a= 7,5°. Infolge der schrägen Stellung der Lenker werden hierbei die Bremskräfte hauptsächlich als Zugkräfte übertragen.

In Fig.2 ist eine Ausführungsform der Erfindung beispiels^ weise dargestellt. Der Radträger 12 ist durch die dieLenkzapfenachse zn bestimmenden Kugelgelenke 13 und 14 mit den gabelförmi/xen Führungslenkern 15 und 16 verbunden, wobei die Gelenkkugel des Kugelgelenks 13 mittels eines Zapfens lja am unteren Lenker 15 und die Gelenkkugel des Kugelgelenkes14 mittels eines Zapfens l4a am Radträger' 12"befestigt ist.

An Lagerböcken des Rahmens 27 sind die Führüngslenfce-r 15i"und 16 mittels ihrer als Lageraugen dienenden Gäbelenden-19ä^;; 2oa, 21a, 22a mit den Schwingungsachsen a und .b gelagert* In den Lageraugen sind vorteilhaft Gummibüchsen 28 und 29 zwischengeschaltet. " ' "■■■"■ '--^¹' ,:■·"--■-■■·. ·.-■■.-.· ;

Zur Abfederung des Rades kann jede geeignete Federung^ bei-" spielsweise eine Schräubenfederun'g,*; eine pneumatische bzw.' hydraulische Federung 30 od.dgl. 'vorgesehen sein/* die; sich z.B. mit ihrem oberen Ende gegen den Rahmen 27 und mit ihrem unteren Ende gegen den unteren Lenker 15 abstützt« " .%r/· (;■

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Claims (8)

AnsprüchePatentansprüche;

1) Unabhängige Aufhängung der Vorderräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier übereinander angeordneter Führungelenker, welche um zur Fahrbahn schräg verlaufende Achsen schwingen, d.g..daß die Schwingungsachsen (a,b), um welche die beiden Führungslenker (I5f16) schwingen, einerseits in Seitenansicht des Fahrzeuges gesehen, nach hinten unten geneigt aind, bzw. zueinander konvergieren und andererseits in Draufsicht gesehen sich kreuzen, insbesondere derart, daß die Schwingungsachse (a) des unteren Führungslenkers (15) schräg nach vorn außen und die Schwingungsachse (b) des oberen Führungslenkers (16) schräg nach hinten außen verläuft.

2) Aufhängung nach Anspruch 2 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Gerade (q). welche, in Seitenansicht des Fahrzeuges gesehen, den Berührungspunkt (Q) des Vorderrades mit dem Fahrboden einerseits mit dem Schnittpunkt (P) der Schwingungsaohsen (a,b) der beiden Führungslenker verbindet, in der normalen Federungslage des Fahrzeuges unterhalb des Fahrzeug-Schwerpunktes (S_n) bzw. des Bremsmittelpunktes (S ) verläuft·

3) Aufhängung nach Anspruch 1) und 2), gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Schwingungsachsen (a,b) beider Führungslenker (15»16), daß in der maximal aufwärtsgefederten Lage des zugeordneten Vorderrades die Gerade (qj gemäß

co Anspruch 2) oberhalb des Fahrzeugschwerpunktes verläuft. to

"*"■-

4) Aufhängung nach Anspruch 1) bis 2), gekennzeichnet durch ο

«- eine solche Anordnung der Schwingungsachsen (a,b) beider Füh-

0> rungslenker, daß sich bei Durchfederung des zugeordneten

° Vorderrades (lo), aus der normalen Federungslage in die maximal aufwärtsgefederte Lage der Schnittpunkt (P) der Schwingungsachsen (a,b) beider Führungslenker (15,16) vorwärts und aufwärts verlagert, vorzugsweise etwa derart, daß der Schnittpunkt (P¹) bei maximal aufwärtsgefedertem Vorderrad nur ungefähr halb so weit von der durch den Mit-

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telpunkt des Vorderrades gelegten Fahrzeugquerebene (m) wie in der normalen Federungslage (P) entfernt ist»

5) Aufhängung nach Anspruch 1) bis 4), dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsachse (a) des unteren Führungslenkers (15) ungefähr waagerecht und die Schwingungsachse (b) des oberen Führungslenkers (16) nach hinten abwärts geneigt verläuft_β

6) Aufhängung nach Anspruch 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel, den die Schwingungsachse (a) des unteren Führungslenkers mit der lotrechten Längsmittelebene (1) des Fahrzeugs bildet, grosser als der spitze Winkel zwischen der Schwingungsachse (b) des oberen Führungslenkers (16) mit der lotrechten Längsmittelebene (1) des Fahrzeugs ist·

7) Aufhängung nach Anspruch l) bis 6), gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Führungslenker (15,16), dass auch bei maximaler Ausfederung des Rades noch ein positiver Nachlauf (e) des Hades erzielt wird·

8) Aufhängung nach Anspruch l)bis 7)» gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Führungslenker (15»16), dass eine Schrägfederung von 5 bis 10° erzielt wird«

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