DE19501848A1

DE19501848A1 - Radaufhängung für die gelenkten Vorderräder eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19501848A1
Application number: DE19501848A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl Ing Tautenhahn
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1994-01-29
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: DE19501848B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für die gelenkten Vor derräder eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 genannten Art.

Derartige Radaufhängungen sind in der Praxis weit verbreitet und beispielsweise aus der DE-41 37 446-A1 und der EP 0 265 675-B1 bekannt.

Sehr häufig werden sie bei frontangetriebenen Personenkraftfahr zeugen - aber nicht nur dort - eingesetzt, wie beispielsweise im Buch von Jörnsen Reimpell "Fahrwerktechnik 1", 3. Auflage, 1976, Seite 126, Bild 3.5/7 oder der Audi NSU-Firmenschrift 0650 806 00 01 100 von 5/72 dokumentiert ist.

Bei diesen bekannten Radaufhängungen ist die Anbindung des unte ren Endes des radführenden Feder- bzw. Dämpferbeins an den Rad träger bzw. das Schwenklager des Rades jeweils sehr starr ausgebildet.

Insbesondere bei frontangetriebenen Fahrzeugen ist man heute im allgemeinen bestrebt, die Radaufhängung derart auszubilden, daß das Fahrzeug möglichst unter allen Lastbedingungen ein insgesamt leicht untersteuerndes Eigenlenkverhalten besitzt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine ein radfüh rendes Feder- oder Dämpferbein enthaltende Radaufhängung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art mit möglichst geringem Aufwand derart auszubilden, daß ein solches insgesamt zumindest leicht untersteuerndes Eigenlenkverhalten auch dann erzielt wird, wenn die Hinterachse des Fahrzeugs "neutral" oder leicht übersteuernd ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird die mechanische Anbindung des Feder- oder Dämpferbeins an den Radträger bzw. an das Schwenklager nicht wie sonst üblich starr ausgebildet, sondern unter Verwendung eines begrenzt biegeelastischen Verbindungselements, welches unter der Wirkung von am Rad angreifenden Seitenkräften eine seitenkraft abhängige begrenzte Relativverschwenkung zwischen der Radebene und der Längsachse des Feder- oder Dämpferbeins ermöglicht, so daß sich als Folge davon selbsttätig bzw. zwangsläufig eine in Nachspur gehende Radwinkeländerung der gelenkten Vorderräder einstellt.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen in schematisierter und stark prinzipien hafter Darstellung

Fig. 1 die teilgeschnittene Ansicht einer erfin dungsgemäßen Radaufhängung für eines der bei den gelenkten Vorderräder eines Kraftfahr zeugs in Fahrtrichtung gesehen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Radaufhängung unter Fortlassung des Federbeins und

Fig. 3 ein vergrößertes, in Fig. 1 mit III gekenn zeichnetes Detail der erfindungsgemäßen Rad aufhängung.

Die gelenkten Vorderräder 1 der in der Zeichnung dargestellten Radaufhängung sind am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 14 mittels eines radführenden Feder- oder Dämpferbeins 2 sowie eines Längs- und Querkräfte abstützenden unteren Radführungsgliedes 3 schwenkbar angelenkt. Die Anlenkung des unteren Radführungsglie des 3 am Schwenklager 4 erfolgt in einem z. B. durch ein Kugel gelenk o. ä. gebildeten und mit 7 bezifferten Anlenkpunkt, der zumindest annähernd in einer durch die Radachse 5 verlaufenden Vertikal-Quer-Ebene 6 liegt, wie aus Fig. 2 erkennbar.

Das untere Ende des mit seinem oberen Ende in üblicher Weise in einem aufbauseitigen Federbeinlager 13 am Aufbau 14 abgestützten Feder- oder Dämpferbeins 2 ist am Radträger bzw. Schwenklager 4 des Rades mittels eines im Ausführungsbeispiel eine hülsenför mige Dämpferrohraufnahme 15 aufweisenden Verbindungselements 10 befestigt.

Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, ist das radseitige Spurstangengelenk 8 der an einem nicht weiter bezifferten Lenk hebel des Schwenklagers 4 angreifenden Spurstange 9 der Kfz-Lenkeinrichtung räumlich hinter sowie oberhalb des radsei tigen Anlenkpunkts 7 des unteren Radführungsgliedes 3 positio niert, wie dies insbesondere bei frontgetriebenen Fahrzeugen mit quer eingebautem Antriebsaggregat häufig zu finden ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die mechanische, Ankopplung des unteren Endes des Feder- oder Dämpferbeins 2 an das Schwenklager 4 nicht wie sonst allgemein üblich starr, sondern gezielt biegeela stisch, nämlich durch eine begrenzt biegeelastische Ausbildung des Verbindungselements derart, daß unter der Wirkung von am Rad 1 angreifenden Seitenkräften F_S eine seitenkraftabhängige be grenzte Relativverschwenkung zwischen der Radebene 11 und der Längsachse 12 des Feder- oder Dämpferbeins 2 ermöglicht wird.

In Fig. 1 ist diese infolge der begrenzt biegeelastischen Aus bildung des Verbindungselements 10 unter der Einwirkung von Sei tenkräften F_S ermöglichte Relativverschwenkung zwischen Rad und Federbein zur Verdeutlichung der Erfindung extrem übertrieben gestrichelt angedeutet, wobei das um den ortsfesten radseitigen Anlenkpunkt 7 des unteren Radführungsgliedes 3 verschwenkte Rad mit 1′, die Radebene des verschwenkten Rades mit 11′ und die Längsachse des dabei entsprechend um sein aufbauseitiges Feder beinlager 13 verschwenkten Feder- bzw. Dämpferbeins 2 mit 12′ beziffert ist.

Es ist leicht erkennbar, daß das Vorderrad hierbei dann, wenn an seinem Radträger bzw. an seinem Schwenklager 4 nur das untere Radführungsglied 3 und das Verbindungselement 10 des Feder- bzw. Dämpferbeins 2 angelenkt bzw. befestigt wären, um eine durch den ortsfesten radseitigen Anlenkpunkt 7 des unteren Radführungs gliedes 3 verlaufende horizontale Achse verschwenkt werden wür de, wie dies im Prinzip in Fig. 1 angedeutet ist. Dabei würden dann einerseits unterhalb des ortsfesten radseitigen Anlenk punkts 7 liegende Punkte des Rades bzw. des Schwenklagers weiter nach innen und andererseits oberhalb des Anlenkpunkts 7 liegende Rad- bzw. Schwenklagerpunkte entsprechend weiter nach außen ver lagert werden; das das radseitige Spurstangengelenk 8 bildende freie Ende eines oberhalb des radseitigen Anlenkpunkts 7 des Radführungsgliedes 3 am Schwenklager 4 befestigten Lenkhebels würde sich somit aus seiner ursprünglichen mit 8 bezifferten räumlichen Lage um eine in Fig. 2 mit x angedeutete Strecke in eine weiter außen liegende, gestrichelt angedeutete und mit 8′ bezifferte Position verlagern.

Da nun am Schwenklager 4 nicht nur das Verbindungselement 10 des Feder- bzw. Dämpferbeins 2 und das untere Radführungsglied 3 an greifen, sondern am freien Ende des erwähnten Lenkhebels im rad seitigen Spurstangengelenk 8 auch die bei Nichtbetätigung des Lenkrades ihre räumliche Position beibehaltende Spurstange 9 der Kfz-Lenkeinrichtung, wird das freie Ende des Lenkhebels daran gehindert, sich bei einem seitenkraftbedingten Verschwenken des Rades 1 aus seiner in den Fig. 1 und 2 mit 8 bezifferten Position in Richtung der mit 8′ bezifferten Position zu ver lagern.

Es ist leicht einzusehen, daß hierdurch der unter Seitenkraft einwirkung stattfindenden oben erläuterten originären Ver schwenkung des Vorderrades 1 eine um das radseitige Spurstangen gelenk 8 verlaufende zusätzliche Schwenkbewegung im Sinne einer in Richtung Nachspur gehenden Radwinkeländerung überlagert wird, wie dies in Fig. 2 mit dem nach links gerichteten Pfeil angedeu tet ist.

Die Größe dieser in Nachspur gehenden Radwinkeländerung ist ab gesehen von den konstruktiv vorgesehenen Längen-, Abstands- und Winkelverhältnissen der zusammenwirkenden Bauelemente der Rad aufhängung, insbesondere auch abhängig von der Größe der infolge der begrenzt biegeelastischen Ausbildung des Verbindungselements 10 unter Seitenkrafteinfluß auftretenden vorerwähnten originären Verschwenkung des Vorderrades 1, d. h. insbesondere auch von der Größe der lastabhängigen begrenzt elastischen Verbiegbarkeit des Verbindungselementes 10.

Durch aufeinander abgestimmte räumliche Zuordnung und Bemessung der relevanten Längen-, Abstands- und Winkelverhältnisse der zu sammenwirkenden Bauelemente der Vorderradaufhängung, insbesonde re also durch Wahl der räumlichen Lage des radseitigen Anlenk punkts 7 des unteren Radführungsglieds 3, der räumlichen Lage des radseitigen Spurstangengelenks 8 relativ zueinander sowie relativ zum aufbauseitigen Federbeinlager 13, sowie durch Bemes sung der seitenkraftabhängigen elastischen Verbiegbarkeit des das Schwenklager 4 mit dem Feder- bzw. Dämpferbein 2 verbinden den Verbindungselements 10 hat der Konstrukteur somit die Mög lichkeit, die Größe der seitenkraftabhängig in Nachspur gerich teten Radwinkeländerung der gelenkten Vorderräder 1 entsprechend den jeweiligen Erfordernissen bzw. entsprechend seinen Wünschen derart festzulegen, daß das Fahrzeug zumindest annähernd unter allen Lastbedingungen ein gewünschtes Eigenlenkverhalten auf weist, bei frontgetriebenen Fahrzeugen z. B. ein insgesamt leicht untersteuerndes Eigenlenkverhalten.

Um die im Rahmen der betriebsmäßig maximal auftretenden Kräfte und Momente gewünschte begrenzte biegeelastische Verformbarkeit des Verbindungselements 10 zu erzielen, enthält dieses einen er forderlichenfalls mehrfach gebogenen Verbindungsarm mit einem in seiner Querschnittsebene nicht gewölbten, zumindest annähernd rechteckigen Querschnitt 10′, wobei die in einer zur Radebene 11 etwa parallelen Ebene gemessene Breite des Verbindungsarms min destens doppelt so groß ist wie die quer dazu gemessene Verbin dungsarmdicke. In Fig. 3 sind diese Verhältnisse für zwei denk bare Varianten 10, 10a rein prinzipien- und beispielhaft ange deutet.

Es ist leicht erkennbar, daß die gewünschte biegeelastische Ver formbarkeit des Verbindungselements 10, 10a u. a. auch vom Ver hältnis der Biegelänge des Verbindungsarms zu seinem Querschnitt 10′ abhängt. Demzufolge kann bei der konstruktiven Auslegung der Vorderradaufhängung die gewünschte biegeelastische Verformbar keit des Verbindungselements 10, 10a bedarfsgerecht u. a. auch bei gleichbleibendem Querschnitt 10′ durch Variation der wirk samen Biegelänge des Verbindungsarms variiert bzw. festgelegt werden. Bei einem einfach gebogenen Verbindungsarm läßt sich die wirksame Biegelänge des Verbindungsarms beispielsweise in ein facher Weise dadurch variieren, daß er mit seinem federbeinsei tigen Ende in unterschiedlich hohen Bereichen seiner Federbein aufnahme 15 angreift, also z. B. abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel nicht im untersten, sondern im obersten Be reich dieser Dämpferrohraufnahme. Die wirksame Länge läßt sich aber auch dadurch variieren, daß der Verbindungsarm erforder lichenfalls mehrfach gebogen wird, wie dies in Fig. 3 mit der Variante 10a angedeutet ist.

Das Verbindungselement 10, 10a zur mechanischen Ankopplung des unteren Federbeinendes an das Schwenklager 4 kann in vorteilhaf ter Weise als Schmiedeteil oder auch als Sphäro-Gußteil ausge bildet sein kann. Wenn das Schwenklager 4 selbst als Schmiede teil ausgebildet ist, dann wird das als Schmiedeteil ausgebil dete Verbindungselement 10, 10a in vorteilhafter Weise als in tegraler Bestandteil am Schwenklager 4 angeformt sein.

Entsprechend wird das Verbindungselement dann, wenn das Schwenk lager 4 selbst aus Sphäroguß gefertigt ist, in vorteilhafter Weise als Sphäro-Gußteil ausgebildet und als integraler Bestand teil am Schwenklager 4 angeformt werden.

Grundsätzlich erscheint es auch denkbar, die gewünschte seiten kraftabhängige Verformbarkeit des Verbindungselements dadurch zu erreichen, daß das Verbindungselement mit einem zylindrischen Gummimetall-Lager mit einer etwa horizontal und in Fahrzeug längsrichtung ausgerichteten Lagerachse sowie mit einem auf Tor sion beanspruchten Gummikörper ausgerüstet wird. Die betriebsmä ßig auftretenden Beanspruchungen im Gummimetall-Lager dürften hierbei jedoch erheblich sein und den Einsatz vergleichsweise großvolumiger, relativ hart bemessener Gummielemente vorausset zen.

Bezugszeichenliste

1, 1′ Vorderrad, Rad
2 Feder- oder Dämpferbein
3 unteres Radführungsglied
4 Schwenklager
5 Radachse
6 Vertikal-Quer-Ebene
7 radseitiger Anlenkpunkt des Radführungsglieds
8 radseitiges Spurstangengelenk
9 Spurstange
10 biegeelastisches Verbindungselement
10a biegeelastisches Verbindungselement, Variante
10′ etwa rechteckiger Querschnitt des Verbindungselements
11, 11′ Radebene
12, 12′ Längsachse des Feder- oder Dämpferbeins
13 aufbauseitiges Federbeinlager
14 Aufbau
15 Dämpferrohraufnahme
F_S am Rad angreifende Seitenkraft.

Claims

1. Radaufhängung für die gelenkten Vorderräder (1) eines Kraft fahrzeugs, enthaltend u. a. ein radführendes Feder- oder Dämpferbein (2) sowie ein Quer- und Längskräfte abstützendes unteres Radführungsglied (3), das am Schwenklager (4) des Rades (1) in einem in einer durch die Radachse (5) verlau fenden Vertikal-Quer-Ebene (6) liegenden Anlenkpunkt (7) an gelenkt ist, wobei das radseitige Spurstangengelenk (8) der Spurstange (9) der Lenkeinrichtung räumlich hinter sowie oberhalb des radseitigen Anlenkpunkts (7) des unteren Rad führungsglieds (3) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur mechanischen Ankopplung des Feder- oder Dämpferbeins (2) an das Schwenklager (4) ein begrenzt biegeelastisches Verbindungselement (10, 10a) vorgesehen ist, das unter der Wirkung von am Rad (1) angreifenden Seitenkräften (F_S) eine seitenkraftabhängige begrenzte Relativverschwenkung zwischen der Radebene (11) und der Längsachse (12) des Feder- oder Dämpferbeins (2) ermöglicht.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (10, 10a) als Schmiedeteil mit einem gebogenen Verbindungsarm mit einem in seiner Quer schnittsebene nicht gewölbten, etwa rechteckigen Querschnitt (10′) ausgebildet ist, wobei die in einer zur Radebene (11) etwa parallelen Ebene gemessene Breite des Verbindungsarms mindestens doppelt so groß ist wie die quer dazu gemessene Verbindungsarmdicke.

3. Radaufhängung nach Anspruch 2 mit einem geschmiedeten Schwenklager (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (10, 10a) als integraler Bestand teil am Schwenklagers (4) angeformt ist.

4. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (10, 10a) als Sphäro-Gußteil mit einem gebogenen Verbindungsarm mit einem in seiner Quer schnittsebene nicht gewölbten, etwa rechteckigen Querschnitt (10′) ausgebildet ist, wobei die in einer zur Radebene (11) etwa parallelen Ebene gemessene Breite des Verbindungsarms mindestens doppelt so groß ist wie die quer dazu gemessene Verbindungsarmdicke.

5. Radaufhängung nach Anspruch 4 mit einem Schwenklager (4) aus Sphäroguß, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (10, 10a) als integraler Bestand teil am Schwenklagers (4) angeformt ist.

6. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (10, 10a) ein zylindrisches Gum mimetall-Lager mit einer etwa horizontal und in Fahrzeug längsrichtung ausgerichteten Lagerachse sowie einem auf Tor sion beanspruchten Gummikörper enthält.