DE1680250A1

DE1680250A1 - Radaufhaengung bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1680250A1
Application number: DE19671680250
Authority: DE
Inventors: Burnham Horace James
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1966-08-12
Filing date: 1967-08-11
Publication date: 1972-04-13
Also published as: US3493065A; GB1132758A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, -' ^

UNSER ZEICHEN: 10 983

. 1967

ROLLS'ROYCE LIMITSD, Derby, Großbritanien

Radaufhängung bei Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf die Radaufhängung bei Kraftfahrzeugen.

In der Anmeldung soll unter dem vituellen Zentrum einer Radaufhängung der Punkt verstanden werden, um welchen herum die momentane Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Radachse stattfindet, wenn die Blickrichtung senkrecht zur vertikalen Längsebene des Fahrzeugs verläuft.

Unter einer innenliegenden Bremse soll eine Bremse verstanden werden, deren Reaktionskraft nicht von der das Rad tragenden Konstruktion sondern von anderen Bauteilen aufgenommen wird.

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Wenn ein Kraftfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug "beschleunigt oder verlangsamt wird, bringt die resultierende Horizontalkraft , die als durch den Fahrzeugschwerpunkt wirkend angenommen wird, ein Moment hervor, dem ein anderes Moment gegenübersteht, das von einer Änderung der Gewichtsverteilung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern ausgeht.

Bei einfachen Radaufhängungen sind keine Vorkehrungen getroffen, um diese Effekte auszugleichen, und demzufolge senkt sich das eine Ende des Fahrzeugs beim Bremsen oder Beschleunigen nach unten, während das andere Ende sich hebt.

Komplizierte Konstruktionen mit außenliegenden Bremsen, das sind Bremsen, deren Eeaktionkraft von der Radaufhängung aufgenommen wird, sind so ausgebildet, daß die Bremskraft auf die Karosserie übertragen wird, um eine Vertikalkomponente zu erzeugen, die der Tendenz zum Senken oder Heben entgegengerichtet ist. Der übliche Weg zum Erreicnen dieser Wirkung bei Vorderrädern, wenn das virtuelle Zentrum innerhalb des Radstandes des Fahrzeugs liegt, ist, es so einzurichten, dal das virtuelle Zentrum der Radaufhängung über dem Erdboden und unterhalb der Radmitte liegt„

Ein einfacher Weg, sich die Wirkung dieser Anordnung vorzustellen, ist, die Bremskraft längs der Linie vom Berührungspunkt zwischen Straße und Rad und dem virtuellen Znetrum der Aufhängung zu verfolgen. In diesem Fall besitzt die Bremskraft eine aufwärts ge-

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richtete Komponente und vermindert daher das Absinken des Fahrzeugs beim Bremsen.

'.Venn eine derartige Aufhängung bei innenliegenden Bremsen benutzt wird, kann nicht mehr angenommen werden, daß die Antriebs- oder Bremskraft auf das Fahrzeug am Berührungspunkt zwischen Reifen und Straße einwirkt, es muß vielmehr angenommen werden, daß sie horizontal am Radmittelpunkt angreift. Das läßt sich sehr ein- a fach erkennen für den Fall der innenliegenden und der außenliegenden Bremsen.

Bei außenliegenden Bremsen entsteht beim Betätigen der Bremsen momentan eine starre Verbindung zwischen dem Berührungspunkt zwischen Reifen und Straße und der Radaufhängung, weshalb von diesem Berührungspunkt aus Kräfte unmittelbar in die Aufhängung übertragen werden. Andererseits wird bei innenliegenden Bremsen die Radachse nur in Lagern von der Radaufhängung gehalten, und daher besteht keine starre Verbindung zwischen den Berührungspunkten und ^ der Aufhängung. Die Bremskraft muß daher am Radmittelpunkt angreifend gedacht werden.

Die Wirkung dieses Wechsels des Angriffspunkts der Brems- oder Beschleunigungskraft besteht darin, daß eine Aufhängung, die für den Fall des nicht angetriebenen Rades mit außenliegender Bremse eine das Absenken verhindernde Kraft liefern würde, verändert wird in eine Aufhängung, die demgegenüber den Betrag des Hubs oder der

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Absenkung vergrößert, wenn es sich um ein Rad mit innenliegender Bremse oder ein angetriebenes Rad handelt.

In der oben benutzten Betrachtungsweise wirkt die Bremskraft oder im Falle eines angetriebenen Rades die Beschleunigungskraft längs der Linie von der Radmitte zum vituellen Zentrum. Wenn das virtuelle Zentrum unterhalb der Radmitte liegt, ruft die Bremskraft an einem Vorderrad eine abwärts gerichtete Komponente hervor und verstärkt das Absenken, während die Beschleunigungskraft an einem Vorderrad eine Aufwärtskomponente besitzt und den Hub verstärkt.

Bei den Hinterrädern tritt der umgekehrte Effekt auf; beim Bremsen hebt sich der hintere Fahrzeugteil, und es ist eine abwärts gerichtete Kraft erforderlich, um diese Wirkung zu mildern, während beim Beschleunigen der hintere Fahrzeugteil absinkt und eine aufwärts gerichtete Kraft nötig wird.

E_p wurde nun festgestellt, daß diese Nachteile behoben werden können, wenn die Aufhängung so gestaltet wird, daß das virtuelle Zentrum in bestimmte Beziehungen zum Radmittelpunkt gesetzt wird.

Gemäß der Efindung liegt bei einer Radaufhängung für ein Rad mit innenliegender Bremse die Projetion des oben definierten viruellen Zentrums auf eine vertikale Fahrzeuglängsebene auf der Radstands-Seite des Rades und mit größerer Höhe über Grand als die Radachse und erfüllt diese Bedingung im gesamten Bewegungsbereich der Aufhängung, oder sie liegt auf der dem Radstand abgewandten Seite

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des Rades und in geringerer Höhe über Grund als die Radachse und erfüllt diese Bedingung im gesamten Bewegungsbereich der Aufhängung

Die Aufhängung kann so ausgeführt sein, daß ein querstehender Hebel oder Querlenker schwenkbar um eine im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende Achse vorgesehen ist, eir;e Führungsstrebe, die um eine im wesentlichen querliegende Achse schwenkbar ist, und eine das Rad haltende Strebe, die die den Schwerpunkten abgewandten Endej der Hebel miteinander verbindet, wobei die Schwenkachse des querstehenden Hebels und die Mittellinei der Führungsstrebe so verlaufen, daß ihre Projektionen auf eine vertikale Längsebene des Fahrzeugs sich in einem Punkte schneiden, der eine größere Höhe über Grund hat als die Radachse.

Erfindungsgemäß kann das Rad angetrieben sein, und der querstehende Hebel oder Querlenker liegt vollständig oberhalb des Antriebsachse des Rades.

Die Erfindung kann bei doppelten Querlenkern und bei Aufhängungen mit MacPherson-Federbeinen benutzt werden.

Nachstehend wird die Erfidnung durch ein Ausführungsbeispiel erläutert und an Hand von Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen:

Pig. 1 eine Aufhängung mit Querträger und Führungsstrebe;

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Fig. 2 eine Ansicht senkrecht zur vertikalen Fahrzeuglängsebene

bei Annahme eine Aufhängung feemäß Fig.1; Fig. 3 eine MacPherson-Aufhängung;
Fig. 4 eine Ansicht der Aufhängung gemäß Fig. 3 gesehen in der Richtung nach Fig. 2;

Fig. 5 eine Aufhängung mit Doppel-Querlenkern; Fig. 6 eine Ansicht (gemäß Fig.2) der Aufhängung nach Fig. 5.

Nach Fig.1 wird eine Vorderradnabe 10 eines Kraftfahrzeugs von einer Nabenhalterung aufgenommen, die einen Bremsbackenträger 11 aufweist; die ganze Anordnung dreht sich auf eine Achse 12. Die Achse 12 ist in Lagern in einem Achslager 13 aufgenommen, das seinerseits an einer Achsstützte 14 angebracht ist.

An dem innenseitigen Ende der Achse 12 ist eine Scheibe 15 angeordnet, mit der ein Sattelstück 16 zusammenwirkt; das Ganze bildet eine Scheibenbremse. Reaktionskräfte des Bremssattels 16 werden unmittelbar von dem Fahrzeuggerüst aufgenommen. Die Achse 12 kann von einem (nicht gezeichneten) Motor angetrieben werden, um Antriebskraft auf das Rad zu übertragen.

Die Achsstütze 14 ist mit dem Fahrzeug mittels einer Führungsstrebe 17, die in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, verbunden und mittels eines aus zwei Streben 18 und 19 bestehenden Querlenkers, der in Querrichtung des Fahrzeugs liegt und um eine im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende Achse 20 verschwenkbar ist. Mit Kugelgelenken 21 bzw 22 werden die Strebe 17 bzw. der Quer-

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lenker an der Achsstütze 14 angebracht. Nötigenfalls kann an der Achse 12 ein Kreuzgelenk vorgesehen werden, damit die Nabe 10 Lenkbewegungen ausführen kann.

In ^j!ig. 2 ist die Aufhängung nach Pig. 1 skizziert, wenn man sie unter einem rechten Winkel von der vertikalen Fahrzeuglängsachse aas betrachtet. Man erkennt, daß die Achse 20 und die Verlängerung 23 der Mittellinie der Strebe 17 bei Betrachtung unter diesem M Winkel im dem Punkt 24 aufeinandertreffen. Momentane Aufwärtsoder Abwärtsbewegungen des Rades und der Radnabe 10 erfolgen um diesen Punkt 24, und dieüer Punkt stellt das vituelle Zentrum der Aufhängung dar.

Man erkennt ferner, daß dadurch, daß die Achse 20 über die Radmitte gelegt wird, die Aufhängung so ausgebildet werden kann, daß das virtuelle Zentrum ständig oberhalb der Radmitte liegt, vorausgesetzt, daß die Aufhängung so ausgebildet ist, daß die Radmitte nicht Über die Achse 20 steigen kann. Aufschlagdämpfer oder ähnliche Vorrichtungen verbinder, daß die Radmitte sich über die Achse 20 erhebet.

Fig. 3 zeigt die Vorderradnabe eines Kraftfahrzeugs in Verbindung mit einer Bremsbackenplatte 11 und der Achse 12. Hier besitzt die Achse Kreuzgelenke 25 und 26, so daß die Nabe 10 Lenkbewegüngen ausführen kann. Es ist eine inneliegende Bremse gemäß Fig. 1 vorgesehen, und ein (nicht gezeichneter) Motor kann über die Achse 12 die Nabe antreiben.

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Um die Nabe 10 am Fahrzeugkörper aufhängen zu können, ist ein Querlenker mit zwei Streben 27 und 28 vorgesehen, der um eine Achse 29 schwenkt. Der Querlenker ist an seinem äußeren Ende mit der Radnabe verbunden und arbeitet mit einer Teleskopstrebe 30 nach Art eines MacPherson-Federbeins zusammen, das mit seinem oberen Ende an einem Fahrzeugteil angebracht ist. Diese Strebe 30 kann koaxial teleskopartig angeordnete Stoßdämpfer und koaxial liegende Schraubenfedern für die Aufhängung aufweisen. Das untere Ende der Strebe 30 ist mit der Radnabe 10 und dem Querlenker verbunden.

In Fig. 4 ist eine Aufhängung gezeichnet, wie sie beim Blick unter einem rechten Winkel von der vertikalen Fahrzeuglängsehene aus erscheint. Die Achse 29 des Querlenkers ist ebenso wie die Mittellienie 31 der Strebe 30 strichpunktiert angedeutet. In diesem Fall läßt sich das virtuelle Zentrum nur mit größerer Mühe erkennen, aber es muß offensichtlich auf der Geraden 29 liegen, und es liegt tatsächlich auf dieser Geraden unendlich weit entfernt in rückwärtiger Richtung. Demnach .befindet sich das vituelle Zentrum unter allen Betriebsdedingungen der Aufhängung so lange oberhalb der Radmitte wie die Gerade 29 einen solchen Winkel mit der Horizontalen einschließt, daß die Gerade sich in rückwärtiger Richtung vom Boden entfernt.

Fig. 5 stellt ebenfalls die Vorderradnabe 10 und die Bremsbackenplatte 11 dar, und die Achsenanordnung entspricht, wenn sie auch nicht eigens gezeichnt wurde, den vorhergehenden Figuren. Die Radnabe 10 ist am Fahrzeug mittels eines Paares wuerlenker 32 bzw. 33 _p,.,,,, 209816/0198

aifgehängt, die um die Längsachsen 34 bzw. 35 schwenken.

Fig. 6 gibt wiederum die Ansicht beim Blick senkrecht von der vertikalen Fahrzeuglängsebene aus wieder; gezeichnet sind die Achsen 34 und 35 der Querlenker 32 und 33. Die Achsen 34 und 35 schneiden sich in einem Punkt 36, der das vituelle Zentrum der Aufhängung darstellt. Auch dieser Punkt liegt oberhalb der Radmitte, und solange die Aufschlagdämpfer etc. richtig angeordnet sind, bleibt der Punkt 36 immer oberhalb der Radmitte.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Räder in jedem Fall als Vorderräder des Fahrzeugs aufzufassen, und bei den Seitenansixhten (Fig. 2,4 und 6) liegt das Fahrzeugvorderteil links.

Das virtuelle Zentrum liegt bei diesen Ausführungsformen der Radaufhängung auf der Seite des Radstands (zwischen den Achsen).

Wenn das viibuelle Zentrum vor den Vorderrädern liegt, befindet es sich auf der dem Radstand abgewandten Radseite, und jetzt muß das virtuelle Zentrum unterhalb der Radmitte liegen. Das läßt sich leicht einsehen, wenn man die Bremskraft betrachtet, die längs der Linie wirkt, welche das virteulle Zentrum mit der Radmitte verbindet. E_s ergibt sich dann, daß das virtuelle Zentrum entweder (a) auf der Radstandseite des Vorderrades oberhalb der Radmitte oder (b) auf der anderen Seite des Vorderrades unterhalb

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der Radmitte liegen maß, wenn eine aufrichtende Komponente hervorgerufen werden soll.

Bei den Hinterrädern wird eine abwärts wirkende Kraftkomponente tienötigt, und das virtuelle Zentrum muß dazu entweder (c) auf
der Radstandseite des Hinterrades und oberhalb der Radmitte oder (d) auf der anderen Radseite und unterhalb der Radinitte liegen.

Patentansprüche:

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Claims

.11 - Patentansprüche :

1. Radaufhängung bei Kraftfahrzeugen für ein Rad mit einer durch eine innenliegende Bremse abgebremsten Achse, dadurch gekennzeichnet, daß das vituelle Zentrum (24) der Aufhängung auf der Radstandsseite des Rades and höher über Grund liegt als die Radmitte und im gesamten Breich der Aufhängungsbewegung diese Bedingung einüält, oder daß das virtuelle Zentrum der Aufhängung auf der der M Halstandsseite abgewandten Seite des Rades und niedriger über Grund liegt als die Radmitte und im gesamten Bereich der Aufhängung sbe we gung diese Bedingung einhält.

2. Radaufüängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Rad um ein Fahrzeugvorderrad handelt und daß das virtuelle Zentrum (24) innerhalb des Radstands und in größerer Höhe über Grund liegt als die Radmitte.

3. Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung aus einem quer im Fahrzeug liegenden Hebel oder Querlenker (18,19) besteht, der um eine im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung liegende Achse (20) verschwenkbar ist, aus einer Führungsstrebe (17), die gegenüber dem Fahrzeug um eine Querachse schwenkbar ist, und aus einer Achsstütze (14), die die den Schwenkpunkten abgewandten Enden der Führungsstrebe und des Querlenkers miteinander verbindet, wobei die Schwenkachse (20) des quer-

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stehenden Hebels und die Mifcbelinie (23) der Führungsstrebe so verlaufen, daß ihre Projektionen auf eine vertikale Längsebene des Fahrzeugs sich in einem Punkte (24) schneiden, der eine größere Höhe über Grund hat als die Radachse.

4. Radaufhängung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine aufwärts weisende Teleskopstrebe (30), die an ihrem oberen Ende mit dem Fahrzeug starr verbunden und an ihrem unteren Ende an der Radnabe (10) angebracht ist, und durch einen quer verlaufenden Querlenker (27»28), der um eine Längsachse (29) des Fahrzeugs verschenkbar ist und an seinem der Schwenkachse abgewandten Ende an der Radnabe (10) angebracht ist, wobei die Längsachse (29) in rückwärtiger Richtung vom Boden aus aufwärts gerichtet verläuft.

5. Radaufhängung nach Ansprach 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopstrebe (30) einen Teleskopstoßdämpfer und eine koaxiale Schraubenfeder aufweist.

6. Radaufhängung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch an der Radnabe angebrachte obere bzw. untere quersGehende Querlenker (33 bzw.32), die um obere bzw. untere Fahrzeuglängsachsen (35 bzw. 34) verwenkbar sind, wobei die von den Schwenkachsen abgewandten Querlenkerenden die Radnabe halten und die Schwenkachsen in Richtung nach hinten zusammenlaufen, so daß der Schnittpunkt der auf eine vertikale Fahrzeuglängsebene projizierten Schwenkachsen oberhalb der Radmitte j_iegt.

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