DE2209941C3

DE2209941C3 - Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE2209941C3
Application number: DE19722209941
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Matschinsky
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1972-03-02
Filing date: 1972-03-02
Publication date: 1978-03-16
Also published as: FR2174644A5; DE2209941A1; GB1426525A; DE2209941B2; IT979515B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgestänge für ho Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Bei einem bekannten derartigen Lenkgestänge (vgl. DT-Gbm 19 91 877) werden die Koppelglieder jeweils von einem zweiarmigen Zwischenhebel und einer daran angelenkten kurzen Verbindungsstange gebildet. Dies fts setzt eine eigene Lagerung für den zweiarmigen Zwischenhebel an der starren Achse voraus. Mit dem bekannten Lenkgestänge lassen sich zwar verhältnismäßig große Radeinschläge erreichen, doch sind zur Übertragung der Lenkbewegung von der Spurstangc auf den Radträger bzw. den Spurstangenhebel insgesamt zwei Koppelglieder mit insgesamt vier Gclenkstellen erforderlich, was einen hohen Bau- und damit Kostenaufwand bedeutet.

Will man bei Lenkgestängen etwa der bekannten Art einen kleinen oder gar negativen Lenkrolli adius verwirklichen, so muß die Schwenkachse des Rades bis in den Bereich der Radmittelebene verlegt werden, wobei es wegen der beengten Platzverhältnisse in der Radschüssel kaum gelingt, auch das vom Rad abgekehrte Ende des Spurstangenhebels weit zur Radmitte hin zu verlagern. Dies führt dazu, daß die auf den Spurstangenhebel über ein Gelenk einwirkende Stange — in der Regel die Spurstange — mit wachsendem Radeinschlag mit dem Spurstangenhebel allmählich in eine gestreckte Stellung kommt, in der die Stange mit keinem Hebelarm bezüglich der Schwenkachse am Radträger angreift. Das Rad kann dann nicht mehr zurückgedreht werden. Bei solchen Konstruktionen muß deshalb zur Vermeidung dieser Strecklage durch Anschläge der Radeinschlagwinkel begrenzt werden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln insbesondere bei Radaufhängungen mit kleinem oder negativem Lenkrollradius unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine Lenkung mit möglichst großem Einschiagwinkel der Räder zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Lenkgestänge der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dank dieser Maßnahmen kann die Spurstange auch bei vergleichsweise großen Radeinschlägen immer noch mit einem ausreichend großen Hebelarm um die Schwenkachse des Rades auf den Radträger einwirken. Eine Lagerung des Koppelgliedes am Fahrzeugaufbau bzw. an einer starren Achse ist nicht erforderlich, außerdem werden zur Übertragung der Lenkkraft von der Spurstange auf den Radträger insgesamt nur zwei Gelenke, r.ämlich das erste der beiden Drehgelenke und das zweite dieser Gelenke benötigt, so daß sich insgesamt ein geringerer Bauaufwand ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des nach Anspruch I ausgestalteten Gegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Lenkgestänges an einer Doppelquerlenkerachse in Fahrtrichtung gesehen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Lenkgestänge gemäß Fig.l;

Fig.3 eine der Fig. 2 entsprechende Draufsicht, jedoch bei eingeschlagenem Rad;

Fig.4 und 5 der Fig.l und 2 entsprechende Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispieles des neuen I enkgestänges;

Fig.6 eine der Fig.5 entsprechende Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispieles und

Fig. 7 die Draufsicht auf ein Lenkgestänge in vorbekannter Bauart bei eingeschlagenem Rad.

Die Fig.l bis 7 zeigen jeweils ein Rad einer Fahrzeugseite mit zugehörigen Radl'ührungs- und Lenkungsteilen.

In den F i g. 1 bis 3 ist das Rad 1 über Doppelquerlenker 2 am Fahrzeugaufbau 3 gelenkig aufgehängt. Das Lenkgestänge des Rades 1 besteht im wesentlichen aus

einer Zahnstangenlenkung 4 und einem mit der Spurstange 5 in Verbindung stehenden, am Radträger 6 angreifenden Spurstangenhebel 7. Die Verbindung der Spurstange 5 mit dem Spurstangenhebel 7 erfolgt über ein Koppelungsglied 8. Die gelenkigen Verbindungsstellen des Koppelungsgliedes 8 mit der Spurstange 5 bzw. dem Spurstangenhebel 7 sind als reine Drehgelenke mit der Drehachse Il zwischen Koppelungsglied 8 und Spurstange 5 und der Drehachse I zwischen Koppelungsglied 8 und Spurstangenhebel 7 ausgebildet. Die Drehachse < verläuft in Geradeausstellung der Räder (Fig. 1 und Fig. 2) annähernd horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung, während die Drehachse Il etwa in einer vertikalen Fahrzeugquerebene unter einem Winkel β gegenüber der Schwenkachse 9 des Rades 1 geneigt verläuft. Die Drehachse Il bzw. das Drehgelenk zwischen dem Koppelungsglied 8 und der Spurstange 5 ist dabei derart angeordnet, daß die Drehachse II. von der Fahrzeuglängsmittelebene aus gesehen, etwa in Höhe der Drehachse I außerhalb der Drehachse I verläuft. In den Fig. 1 bis 3 ist das radseitige Ende der Spurstange 5 nach oben gekröpft, so daß das Drehlager zwischen dem Koppelungsglied 8 und der Spurstange 5 mit der Drehachse Il oberhalb des Drehlagers des Koppelungsgliedes 8 mit dem Spurstangenhebel 7 angeordnet ist. Das dem Fahrzeugaufbau 3 zugewandte Ende der Spurstange » ist mit der Zahnstangen! nkung 4 über ein Kugelgelenk 10 so verbunden, daß - ch die Spurstange 5 zusätzlich zur Federungsbewegung um eine in Geradeausstellung der Räder im wesentlichen horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichiung liegende Achse III drehen kann.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Fig. 4 und 5 zeigt im wesentlichen denselben Aufbau wie das Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 bis 3. Das Rad 1 ist wiederum über Doppelquerlenker 2' am Fahrzeugaufbau 3 befestigt. Die Lenkung besteht im wesentlichen aus dem Lenkgetriebe 11, der mittleren Spurstange 12, der Spurstange 13 und dem Spurstangenhebel 14. Die radseitige Verbindung der Spurstange 13 mit dem Spurstangenhebel 14 erfolgt wiederum mittels eines Koppelungsgliedes 8' über reine Drehgelenke, wobei jedoch entgegen dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 in diesem Ausführungsbeispiel das Drehgelenk mit der Drehachse I', die in Geradeausstellung der Räder annähernd horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, zwischen dem Koppelungsglied 8' und der Spurstange 13 angeordnet ist, während das Drehgelenk mit der Drehachse II' zwischen dem Koppelungsglied 8' und dem Spurstangenhebel 14 angeordnet ist. Die räumliche Anordnung des Drehgelenkes mit der Drehachse ΙΓ gegenüber dem Drehgelenk mit der Drehachse Γ entspricht wiederum dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3. Die fahrzeugaufbauseitige gelenkige Verbindung 15 der Spurstange 13 mit der Spurstange 12, die eine Drehung der Spurstange 13 um eine im wesentlichen horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse III' gestattet, ist als eine Kombination zweier reiner Drehgelenke ausgebildet. Dabei fluchtet die Drehachse 16 des Gelenkes 15 mit der Drehachse III' der Spurstange 13. Die zweite Drehachse 17 des Gelenkes 15 ist oberhalb der Drehachse 16 angeordnet und verläuft quer zu dieser. Die Achse 16 dient somit der Lenkbewegung, während die Achse 17 der Federungsbewegung des Rades dient. Das Gelenk mit der Drehachse 17 ist zweckmäßigerweise als elastisches Lager ausgeführt, um beim Lenken die durch die Schwenkbewegung der Spurstange 13 in der Draufsicht auftretenden Bewegungen aufzunehmen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 der Erfindung entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 bis 3. s Unterschiedlich ist hierbei lediglich die nach unten gerichtete Abkröpfung der Spurstange 5", wodurch daj Drehlager mit der Drehachse II" unterhalb des Drehlagers mit der Drehachse 1" zu liegen kommt. Die Anordnung und Lage der Drehachsen I" und III"

ίο entspricht dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3. Die Drehachse II" verläuft — wie in den F i g. 1 bis 3 — etwa in einer vertikalen Fahrzeugquerebene unter einem Winkel β gegenüber der Schwenkachse 9" des Rades 1, wobei jedoch in Fahrzeugquerrichtung gesehen, die Drehachse II" nach außen oben geneigt verläuft.

D.e Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ausbildung bzw. Anlenkung der Spurstange an dem Spurstangenhebel und dem fahrzeugaufbauseitigen Lenkungsteil ist anhand des Ausführungsbeispieles gemäß den Fig. 1 bis 3 wie foJgi;

Die ideelle Spurstangenwirkungslinie ist diejenige Gerade, die durch den fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt der Spurstange 5 verläuft und sowohl die Drehachse I als auch die Drehachse Il schneidet. In

;s Geradeausstellung der Räder entspricht sie der Drehachse III. Der Schnittpunkt der Drehachse Il mit der Drehachse IM ergibt in Geradeausstellung das ideelle Spurstangengelenk Po. Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, liegt P₁ näher an Mitte Rad als die materiell ausgeführten Teile der Gelenkverbindung der Spurstange 5 mit dem Spurstangenhebel 7. F i g. 3 zeigt die Radaufhängung der F i g. 1 bis 2 bei vollem Radeinschlag. Wäre der Punkt P₀ aus der F i g. 1 und 2 kein ideeller Punkt, sondern ein fest mit dem Rad

',s verbundener »materieller« Drehpunkt, so würde für diesen Radeinschlag (F i g. 3) der Punk; Pr₁ auch in F i g. 3 unverändert beibehalten, und wie hier dargestellt, nahe an der gelenkigen Verbindung der Spurstange 5 mit dem Spurstangenhebel 7 liegen und es würde in diesem Fall bereits die Strecklage der Lenkung erreicht sein (gestrichelte Linie), obwohl dieser Punkt P, gegenüber dem Rad 1 schon viel günstiger liegt als jeder mögliche materiell ausgeführte Geienkpunkt der bisher üblichen Lenkungen.

Um dies zu veranschaulichen, ist in F i g. 7 eine herkömmliche Lenkung mit einem normalen Kugelgelenk 18 als Verbindung zwischen einer Spurstange 19 mit einem Spurstangenhebel 20 dargestellt. Bei vollem Radeinschlag (ausgezogene Darstellung) ergibt sich schon bei geringerem Lenkungseinschlag die Strecklage der Lenkung, d. h. die Wirkungslinie der Spurstangenkraft, die bei den herkömmlichen Lenkungen mit der Mittellinie der Spurstange 19 zusammenfällt, verläuft durch den Raddrehpunkt 22.

Durch die erfindungsgemäße Anlenkung der Spurstange ergibt sich in vorteilhafter Weise mit wachsendem Lenkeinschlag bei gleichzeitiger Drehung der Spurstange um ihre eigene Achse eine zusätzliche Verschiebung der ideellen Spurstangenwirkungslinie s

do (F i g. 3) von der Schwenkachse 5 des Rades 1 weg, so daß im voll eingeschlagenen Zustand des Rades die Wirkungslinie s nicht durch den Punkt Po. sondern durch einen für die Strecklage wesentlich günstiger liegenden »idec'len« Gelenkpunkt P\ verläuft und einen relativ

(>■-, großen Abstand a vom Drehpunkt 21 des Rades 1 hat, so daß auch bei voll eingeschlagenem Rad die Strecklage der Lenkung nicht erreicht ist. Der ideelle Gelenkpunkt P\ liegt auf der Geraden 5, die durch das

fahrzeugaufbauseitige Gelenk 10 der Spurstange 5 und durch die Schnittpunkte X bzw. P₁ der Drehachse I bzw. der Drehachse Il mit der Linie .s verläuft.

Der von den Drehachsen Il und III. II' und III' sowie M" und III" eingeschlossene spitze Winkel λ, λ', λ" muß größer sein als der max. vorgesehene Radeinschlagswinkel bzw. als der Mittelwert des max. kurveninneren und kurvenäußeren Radeinschlagwinkels, da beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 bei wachsendem Lenkeinschlag das Koppelungsglied 8 sich um die Drehachse I dreht, wobei die Drehachse Il zunehmend in eine horizontale Lage gerät. Die horizontale Lage der Drehachse Il ergibt eine Grenze für den maximal möglichen Radeinschlag.

Wenn die vorgesehenen max. Lenkwinkel der beiden Räder ungleich groß sind, ist es zweckmäßig, die Drehachse II, II' zusätzlich etwas in Längsrichtung des Fahrzeuges zu neigen, um eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Schwenkbereiches der Spurstange für die Radeinschlagwinkel zu erreichen.

Zweckmäßig ist es. durch Anschläge (nicht dargestellt) zwischen dem jeweiligen Koppclungsglicd und den angrenzenden Teilen der Lenkung dafür zu sorgen, daß beim Lenken die Drehachsen II, II" bzw. Γ nicht in eine Grenzlage der vorbeschriebenen Art geraten können.

Im Rahmen der F.rfindung wird der Winkel ß, ß', ß" zwischen der Schwenkachse 9, 9', 9" des Rades 1 und der Drehachse II, II'. II" zweckmäßigerweise zwischen 15" und 45 liegen.

Fine Anordnung gemäß F i g. 6 ist besonders bei Radaufhängungen mit großer positiver Spreizung von Vorteil, weil durch die Anordnung des Drehgelenkes mit der Achse II" unterhalb der Spurstange 5" ein Winkel zwischen Schwenkachse 9" und Achse III" von mehr als 90" verfügbar ist, wodurch wiederum ein großer Winkel ß" zwischen der Achse il" und der Schwenkachse 9" und ein großer Winkel t\" zwischen Drehachse II" und III" erreicht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit Spursiangen, die die Lenkbewegungen von einem fahrzeugaufbauseiti- > gen Lenkungsteil auf mit den Radträgern verbundene Spurstangenhebel über Koppelungsglieder übertragen, deren Verbindungsstellen mit den Spurstangen bzw. den Spurstangenhebeln als reine Drehgelenke ausgebildet sind, dadurch gekenn- _iu zeichnet, daß die Spurstangen (5, 5", 13) in an sich bekannter Weise mit dem fahrzeugaufbauseitigen Lenkungsteil über Kugelgelenke (10) oder kardanische Bewegungen zulassende Gelenke (16, 17) verbunden sind, und daß in Geradeausstellung der Rüder die Drehachse (I, Γ, 1") des ersten der reinen Drehgelenke annähernd horizontal und in Fahrzeugläp.gsrichtung verläuft, die Drehachse (II, Il', !I") des zweiten dieser Drehgelenke in einer annähernd vertikalen Fahrzeugquerebene unter einem spitzen Winkel (ß, ß', ß") gegenüber der Schwenkachse (9,9', 9") des Rades geneigt verläuft, und der von der Längsmittelachse (III) des Anschlusses der Spurstangen an dem fahrzeugaufbauseitigen Lenkungsieil und der Drehachse (II) des zweiten Drehgelenkes eingeschlossene spitze Winkel (^größer ist als der Mittelwert des maximalen kiirveninneren und kurvenäußeren Radeinschlagwinkels, wobei die Drehachse (II) des zweiten Drehgelenkes so angeordnet ist, daß ihr Durchstoßpunkt durch eine in die erste Drehachse (I, I', I") gelegte horizontale Ebene, von der Fahrzeuglängsmittelebene aus gesehen, außerhalb der ersten Drehachse(I, IM") liegt.

2. Lenkgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drehgelenk mit der Drehachse (!, I") zwischen dem Koppclungsglied (8, 8") und dem Spurstangenhebel (7,7") und das zweite Drehgelenk mit der Drehachse (II, II") zwischen dem Koppelur.gsglied und der Spurstange (5, 5") angeordnet ist.

3. Lenkgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drehgelenk mit der Drehachse (F) zwischen dem Koppelungsglied (8') und der Spurstange (13) und das zweite Drehgelenk mit der Drehachse (IF) zwischen dem Koppelungsglied und dem Spurstangenhebel (7') angeordnet ist.

4. Lenkgestänge nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Koppelungsglied verbundene Ende der Spurstange (5) in Einbaulage nach oben gekröpft ist.

5. Lenkgestänge nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Koppelungsglied verbundene Ende der Spurstange (5") in Einbaulage nach unten gekröpft ist.