DE2103399C2

DE2103399C2 - Radaufhängung für nicht angetriebene Kraftwagen-Hinterräder

Info

Publication number: DE2103399C2
Application number: DE2103399A
Authority: DE
Inventors: Manfred 8070 Ingolstadt Schneeweiß
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1971-01-26
Filing date: 1971-01-26
Publication date: 1982-07-15
Also published as: DE2103399A1; US3767224A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung für nicht angetriebene Kraftwagen-Hinterräder gemäß dem Oberbegri." des Patentanspruches.

Eine derartige Radaufhängung ist der GB-PS 7 55 708 entnehmbar. Die die Achszapfen tragenden Längslenker sind begrenzt elastisch am Aufbau angelenkt und in Nähe dieser Anlenkstellen mittels eines Hochkant-Federblattes miteinander verbunden. Zur Seitenführung der Räder ist eine Querblattfeder vorgesehen, die mittig am Wagenkasten befestigt ist und gelenkig mit den freien Enden der Längslenker zusammenwirkt. Anstelle der Querblattfeder können auch Querlenker vorgesehen sein.

Gemäß der lehre der GB-PS soll das Hochkant-Federblatt mehrere Funktionen erfüllen:

1. Die Räder aufrecht hauen (ζ. B. Seite 1, Zeilen 43 bis 47 der GB-PS);

diese Forderung ist bereits für das statische Verhalten der Achse notwendig, da durch die beiderseitige, gelenkige Verbindung der Längslenker mit dem Wagenkasten bzw. der Querblatlfeder die Längslenker um ihre Längsachse kippen würden. Diese Forderung wird durch die Biegesteifigkeit des Hochkant-Federblattes um die Längsachse des Kraftwagens erfüllt.

2. Spuränderungen zulassen (Seite 2, Zeilen 97 bis 102);

durch die Anlenkung der Querblattfeder bzw. der Querlenker an den freien Enden der Längslenker werden diese beim Ein- und Ausfedern der Räder im Sinne einer Spurveränderung ein- und ausgelenkt. Diese Forderung wird durch die Nachgiebigkeit des Hochkant-Federblattes um die Hochachse erzielt. Wäre das Hochkant-Federblatt auch um die Hochachse biegesteif, so würde sich die Hinterachse beim Durchfedern unzulässig verspannen.

3. Stabilisatorwirkung(z. B.Seite 2,Zeilen 94,95);
das Hochkant-Federblatt wirkt aufgrund seines Verdrehwiderstandes zugleich als Stabilisator zur Verminderung der Rollneigung des Kraftwagens in Kurven.

Diese bekannte Hinterachse hat zwar den Vorteil eines einfachen Aufbaus und verhält sich beim Einfedern der Räder sturzkonstant, jedoch unterliegen die Räder während des Einfederns einer Eigenlenkbewegung und gleichzeitig einer Spurbreitenänderung, wodurch das Fahrverhalten des Kraftwagens sowie der Reifenverschleiß nachteilig beeinflußt werden.

Entsprechend Seite 2, Zeilen 68 bis 75, der GB-PS kann das Hochkant-Federblatt auch aus mehreren laminiert angeordneten Federblättern gebildet sein, um aufgrund einer höheren Elastizität größere Federwege der Räder zu ermöglichen. Es versteht sich jedoch, daß auch das aus mehreren Federblättern gebildete Federelement um die Hochachse nachgiebig sein muß, um — wie bereits erwähnt — unzulässige Verspannungen der Hinterachse beim Durchfedern der Räder ίο auszuschließen.

Eine weitere, asymmetrisch ausgebildete Kraftwagen-Hinterachse mit begrenzt elastisch am Wagenkasten angelenkten Längslenkern ist in der US-PS 29 63 301 dargestellt. Der eine Längslenker ist einstükkig mit einer in der Ebene der Anlenkstellen liegenden Querstrebe versehen, welche mit einem abgebogenen Abschnitt gelenkig zwischen der Anlenkstelle am Wagenkasten und dem den Achszapfen tragenden freien Enden des anderen Längslenkers mit diesem verbunden ist.

Diese Hinterachse verhält sich beim gleichseitigen Einfedern der Räder vorteilhaft wie eine Längslenkerachse; d.h. spur- und sturzkonstant. Die beiden Längslenker schwingen um eine imaginäre, die wagenkastenseitigen Anlenkstellen der Längslenker durchstoßende Achse.

Beim einseitigen Einfedern der Räder verhält sich die Hinterachse wie e^e Schräglenkeracnse. Die Räder schwenken nun um imaginäre Achsen, die von der Anlenkstelle des jeweiligen Längslenkers am Wagenkasten durch den Schnittpunkt einer Längsmittelachse des Wagenkastens und einer gedachten Verlängerung der elastischen Bolzenverbindung zwischen der Querstrebe und dem einen Längslenker verlaufen. Durch diese Ausbildung soll eine Untersteuer-Tendenz des Kraftwagens in Kurven erzielt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die Verbindung der Querstrebe mit dem einen Längslenker zwischen dessen wagenkastenseitiger Anlenkung und dem Achszapfen die Sturzänderung der Räder bei einer Rollneigung des Wagenkastens vermindert wird.

Die in der US-PS 29 63 301 beschriebene Hinterachse dürfte jedoch praktisch kaum realisierbar sein, weil sie zwei einander entgegenstehende Anforderungen erfüllen soll. Einerseits darf die Bolzenverbindung zwischen der Querstrebe und dem einen Längslenker nur eine Schwenkbewegung um deren Achse zulassen, um eine exakte Seitenführung der Hinterachse sowie eine verkipp- und verdrehfreie Lagerung der Längslenker

so sicherzustellen. Andrerseits ist diese Bolzenverbindung beim wechselseitigen Einfedern hohen Belastungen durch die Verspannung der biegesteifen Querstrebe ausgesetzt, die ein Verkanten der Bolzenverbindung und einen hohen Verschleiß bewirkt. Die dargestellte Hinterachse ist somit verschleißanfällig und sichert keine exakte Radführung. Zudem ist der US-PS nicht entnehmbar, daß die Querstrebe verdrehweich sein muß, um überhaupt ein wechselseitiges Einfedern der Räder zu ermöglichen. Da die Querstrebe einteilig mit einem Längslenker ausgebildet ist und der Längslenker andererseits nicht verdrehweich sein darf, ist der Fachmann auch hier einander entgegenstehenden Anforderungen gegenübergestellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsgemäße Hinterachse derart weiterzubilden, daß sie weitgehendst die vorteilhaften Eigenschaften einer Längslenker- und einer Sehräglenker-Hinterachse in sich vereinigt und unkompliziert herstellbar, robust

und eine exakte Radführung sicherstellend ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst. Beim gleichseitigen Einfedern der Räder verhält sich die Hinterachse wie eine Längslenkerachse, also spur- und sturzkonstant. Bei einer Rollneigung des Kraftwagens schwenken die Räder um imaginäre, einer Schräglenkerachse entsprechende Achsen, wodurch je nach konstruktiver Auslegung ein günstiges Eigenlenkverhalten der Räder zu einem neutralen oder leicht untersteuernden Fahrverhalten beiträgt. Dabei wirkt die insgesamt biegesteife Querstrebe einerseits als Stabilisator und erzwingt andererseits durch ihre gegenüber dem Wagenkasten verringerte Neigung eine weit geringere Sturzänderung der Räder. Trotz dieser vorteilhaften kinematischen Eigenschaften ist die erfindungsgemäße Hinterachse überraschend einfach aufgebaut und unkompliziert herstellbar, weil sie sich aus wenigen, in ihrer Konfiguration einfachen Teilen zusammensetzt. Sie ist robust, weil aufgrund der formsteifen, vorzugsweise durch Schweißen hergestellten Verbindung zwischen den Längslenkern und der Querstrebe kein Verschleiß auftritt. Schließlich ermöglicht dieser Achsverbund, der mit nur zwei elastischen Lagern am Wagenkasten angelenkt ist, eine exakte Radführung, insbesondere Seitenführung, in allen Fahrsituationen.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläuterL Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung der Hinterachse und des Wagenkastens,

F i g. 2 das Fahrverhalten eines Wagens in der Kurve mit jeweils verschieden eingebauten Hinterachsen,

Fig.3 und 6 eine Achsanordnung, die eine Untersteuertendenz erzeugt,

Fig.4 und 7 eine Achsanordnung, die ein neutrales Verhalten des Fahrzeuges in der Kurve schafft,

Fig.5 und 8 eine Achsanordnung, die ein Übersteu· ern des Wagens unterstützt,

Fig.9 ein Ausführungsbeispiel der Kraftwagenachse in der Draufsicht,

Fig. 10 eine Einzelheit aus Fig.6 in vergrößertem Maßstabund

F i g. 11 eine Draufsicht auf die Achse in Richtung des Pfeiles aut F i g. 9 in vergrößertem Maßstab gesehen.

An dem Wagenkasten 1 ist die Hinterachse 4 begrenzt elastisch schwenkbar gelagert. Die Achszapfen 5 und 6 der Räder 7 und 8 sind an je einem starren Längslenker 9 bzw. 10 befestigt. Beide Längslenker 9 und IC werden in je einem Gummilager 2 bzw. 3 getragen. Jedes Gummilager 2 bzw. 3 ist um eine waagerechte Achse 11 und um eine gedachte vertikale Achse schwenkbar und in Richtung der Achse 11 begrenzt federnd nachgiebig ausgebildet. Weiter sind beide Längslenker 9 und 10 zwischen ihrem Achszapien 5 bzw. 6 und ihrem Gummilager 2 bzw. 3 am Wagenkasten I durch eine biegesteife aber verdrehweiche Querslrebe 12 verbunden. Der das Rad 7 (Fig.9) ω tragende Längslenker 9 ist mit einer großflächigen Basis

13 an der Querstrebe 12 befestigt.

An der Konsole 15, im Bereich des radseitigen Endes

14 des Längslenkers 9, ist ein Federbein angelenkt. Die Querstrebe 12 ist an ihren beiden Enden 16 und 17 zu den Lagern 2 und 3 hin abgebogen und die Längslenker 9 und 10 sind an die abgebogenen Enden 16 und 17 der Querstrebe 12 angeschweißt. Die Längslenker 9 und 10 können aus zwei Scha'en 18 und 19 zusammengesetzt sein. Die Enden 16 und 17 der Querstrebe 12 können, wie bei 20 (Fig. 10) dargestellt, ausgeklinkt und mit einer etwa halbkreisförmigen Schweißnaht 21 (Fi g. H) an einem Lagerring 22 des Gummilager^ 2 und 3 am Wagenkasten I befestigt sein.

Beim Fahren einer Linkskurve neigt sich der Wagenkasten 1 gegen die Rückstellkraft der Querstrebe 12 nach rechts (Fig. 1). Das rechte Gummilager 3 ist also der Fahrbahn 23 näher als das linke Gummilager 2. Die Querstrebe 12 macht die Schwenkung des Wagenkastens 1 mit. Ihr Schwenkwinkel wird aber, je näher sie im Achszapfenbereich angeordnet ist, geringer. Da die Längslenker 9 und 10 starr sind, werden die Räder 7 und 8 um den gleichen Winkel wie die Querstrebe 12 geschwenkt. Die Räder 7 und 8 machen also die Neigung des Wagenkastens 1 mit, aber in geringerem Maße, so daß insbesondere bei mit hoher Geschwindigkeit durchfahrener Kurve die Beanspruchung des Reifenprofils günstiger und die Straßenhaftung besser ist.

Je nachdem, ob die Querstrebf ',2 in der gleichen Höhe der Lager 2 und 3, über oder un> ;r den Lagern 2 und 3 angeordnet ist, ergeben sich die durch die F i g. 3 bis 8 dargestellten Einflüsse auf das Fahrverhalten des Wagens durch die Hinterachse. Ist, wie in Fig. 3, die Quer?..rebe 12 der Fahrbahnebene 23 in de^r Geradeausfahrt (ausgezogen gezeichneter Längslenker 9) näher als die Lager 2 und 3, dann hebt sich in einer Linkskurve das Ende 16 der Querstrebe 12 und ihr anderes Ende 17 senkt sich. Damit wird die Projektion der Entfernung vom Lager 2 zum Ende 17 auf die Fahrbahn 23 kürzer als die Projektion der Entfernung vom Lager 2 zum Ende 16 und die Querstrebe 12 nimmt die in F i g. 6 gestrichelt dargestellte Lage ein. Die Räder 7 und 8 nehmen die in F i g. 2 in vereinfachender Weise für den Wagen la in einer Rechtskurve dargestellte Lage ein und rollen auf Kreisbögen mit dem Mitielpunkl 24 ab. Die Vorderräder 25 und 26 sind dabei für den mit la bezeichneten Wagen ebenso eingeschlagtn. wk an dem mit l/>und Ic bezeichneten Wagen, deren Schwerpunkte 27 Kurven mit größeren Radien um den Kurvenmittupunkt 24 beschreiben. Die Räder 7 und 8 beeinflussen also das Verhalten des Wagens 1 a (F i g. 2) in der Kurve im Sinne einer Übersteuertendenz (Fig. 3 und 6) und des Wagens 1 c (F i g. 2) im Sinne einer Untersteuertendenz (F i g. 5 und 8). Die Anordnung aus den F i g. 4 und 7 ergibt ein mit dem Wagen \b in Fig. 2 angedeutetes neutrales Verhalten.

In F i g. 5 ist die Querstrebe 12 in der Geradeausfahrt weiter von der Fahrbahn 23 entfernt als die Lager 2 und 3.

Bei einer scharf gefahrenen Linkskurve (Fig. I) senkt sich das Ende 17 und das Ende 16 hebt sich und die Projektion der Entfernung des Endes 16 (Fig. 5) vom Lager 2 auf die Fahrbahn 23 ist kürzer als die Projektion der Entfernung oes Lagers 2 zum Ende 17 auf die Fahrbahn 23. Infolgedessen nimmt die Querstrebe 12 die in F i g. 8 dargestellte Lage ein und gibt dem Wagen Ic die in F i g. 2 dargestellte Untersteuertendenz.

Ist die Querstrebe 12 in gleicher Höhe angeordnet wie die Lager 2 und 3 (Fig.4), dann sind die Projektionen der Längslenker 9 und 10 auf die Fahrbahn 23 (Fig. 7) auch in einer scharf gefahrenen Linkskurve gleich und die Querstrebe 12 bleibt in einer in der Draufsicht parallel Lage zur Achse 11 durch die Lager 2 und 3. Der Wagen hat also ein neutrales, weder unternoch übersteuerndes Verhalten in der Kurve.

Bei der Verwendung einer solchen Hinterachse an einem Kraftwagen, kann so durch die Lage der Querstrebe zu ihren Lagern an der Karosserie das Fahrverhalten des Wagens entweder im Sinne einer Untersteuer- oder einer Übersteuertendenz oder eines neutralen Einflüsse- "<?räpdert werden und die Räder sind bei Kurvenfahrt weniger nach außen geneigt als bei anderen Kurbel- oder Längslenkerachsen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentanspruch:

Radaufhängung für nicht angetriebene Kraftwagen-Hinterräder, mit am Wagenkasten begrenzt elastisch angelenkten Längslenkern, die an ihren freien Enden Achszapfen für die Räder tragen und mittels einer um eine waagerechte Achse biegesteifen Querstrebe miteinander verbunden sind, welche Querstrebe zwischen der Anlenkung der Längslenker am Wagenkasten und dem Achszapfen an den Längslenkern formsteif befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (12) insgesamt biegesteif ist und die einzige Querverbindung zwischen den Längslenkern (9 und 10) bildet