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Feste und verschiebbare Anordnung von Vorderradlagerzapfen an Kraftwagen-Achsschenkeln.
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Die Erfindung betrifft die feste und verschiebbare Anordnung von Vorderradlagerzapfen
an Kraftwagenachsschenkeln zur Verhinderung unbeabsichtigter gefährlicher Fahrtrichtungsänderungen
schneller fahrender Kraftwagen durch Seitenwindeinflüsse.
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Die Form des Aufbaues und die mehr oder weniger hohe Belastung der
Vorderachse spielen eine geringere Rolle für die Neigung von Kraftwagen zu Fahrtrichtungsänderung
bei Seitenwind als die Ausbildung der Achsschenkel.
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Es gibt Achsschenkel die als selbst ständiges Bauteil an Vorderachsen
von Kraftwagen angeordnet sind und Achsschenkel die als Teil eines Vorderfederbeines
ausgebildet sind, In dieser Patent-Beschreibung werden beide Ausführungen als Achsschenkel
und die Schwenkachsen durch die Achsschenkelbolzen und durch die Federbeinlagerbolzen
als Radlenkachse bezeichnet.
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Die Aufgabe des Achsschenkels sowie die Funktionen des Sturzes, der
Spur, der Spreizung, des Achsschenkelbolzenversatzes und des negativen Benkrollradiuses
werden durch die Änderungen am Achsschenkel nach dieser Erfindung nicht beeinflußt.
Der durch die bisherige Anordnung des Radlagerzapfen am Achsschenkel sich ergebende
Nachlauf wird nach dieser Erfindung aufgehoben.
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Die Aufgabe des Nachlaufes, die Stabilisierung der Vorderradführung
in der Geradeaus fahrt und die Rückstellung der Vorderräder nach einer Kurvenfahrt
wieder in die Geradeausstellung wird durch die Neigung der Radlenkachse nach hinten,
größeren Sturz der Vorderräder und größerer Negativstellung des Drehmittelpunktes
des Benkrollradiuses erreicht.
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Der nach bisheriger Ausbildung der Achsschenkel gegebene Nachlauf
der Vorderräder mit dem RadauflagemittelDlmktlin Fahrtrichtung gesehen, hinter dem
Schnittpunkt der verlängerten Linie: der Radlenkachse auf der Fahrbahn, bewirkte,
daß bei Seitenwinddruck
auf einen Kraftwagen die Vorderräder sich
bei Winddruck von der linken Seite nach rechts und bei Winddruck von der rechten
Seite nach links einschwenken. Damit läuft der Kraftwagen aus der gewünschten Fahrtrichtung
heraus, was zu einer erheblichen Verkehrsgefährdung führen kann.
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Die Ausführung der bisherihen Achsschenkel ist wegen der besseren
Erläuterungsmfl:glichkeit des Seitenwindeinflusses in der Zeichnung Fig.1 , 2 und
3 dargostellt und in Folgendem naher beschrieben. Die Beschreibung betrifft beide
Achsschenkel, der Einfachheit halber wird aber nur ein Achsschenkel beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 :Die Anordnung des Radlagerzapfens am Achsschenkel.
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Fig.2 : Den Schnittpunkt der verlängerten Linie der Radlenkachse zur
Pahrbahn als Schwenkmittelpunkt des Rades im Drehkreis des negativen Lenkrollradiuses
und den Radauflagemittelpunkt.
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Fig.3.: Schwenkung des Rades bei Seitenwiddruck um den Radauflagemittelpunkt.
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Beschreibung zu Fig. 1 : Bei Achsschenkeln bisheriger Ausführung ist
der Radlagerzapfen 2 am Achsschenkel 1 so angeordnet, daß der Mittelpunkt 3 des
Radlagerzapfen und der senkrecht darunter liegende Radauflegemittelpunkt 4 in Fahrt
richtung 5 gesehen hinter der Radlenkachse 6 mit dem Schnittpunkt 7 den die verlängerte
Linie der Radlenkachse auf der Fahrbahn ergibt, liegt.
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Fig. 2 : Bei einer Lenkbewegung wird der Achsschenkel 1 mit dem Rad
8 und dem Radauflagemittelpunkt 4 um die Radlenkachse 6 , mit deren Schnittpunkt
7 zur Fahrbahn, herumgeschwenkt. Dieser Schnittpunkt ist der Schwenkmittelpunkt
der Radlenkachse und Mittelpunkt des negativen Lenkrollradiuses.
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Fig. 3 : Schwenkung des Rades bei Seitenwinddruck 9 um den Radauflagemittelpunkt
4 , nicht wie bei einer Lenkbewegung Schwenkung des Rades un die Radlenkachse 6
mit deren Schnittpunkt 7
Dieser Erscheinung liegen folgende Ursachen
zugrunde: Bei Seitenwinddruck 9 auf einen Kraftwagen versucht dieser nach der druckentlasteten
Seite auszuweichen. Dem setzt der Reifen auf Grund seiner Haftfähigkeit auf der
Fahrbahn siderstand entgegen. Die von dem Seitenwinddruck 9 herrührende Kraft 1o
ist dem Vorderrad gegenüber am Achsschenkel in der Radlenkachse 6 , die in einem
gewissen Abstand in Fahrtrichtung gesehen, vor dem Radlagerzapfenmittelpunkt 3 und
der Linie, die von diesem Mittelpunkt zum Radauflagemittelpunkt 4 führt, wirksam.
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Zwischen der Radlenkachse 6 und dem Radauflagemittelpunkt 4 als Schwenk-Punkt
des Rades besteht eine Hebelbeziehung. Die an der Radlenkachse auftretende, nach
der Seite gerichtete Kraft lo bewirkt als Drehmoment (Schwenkpunkt des Rades) auf
disen Hebel ein Einschwenken des Rades bei Seitenwinddruck der von links kommt nach
rechts, bei Seitenwinddruck der von rechts kommt nach links soweit um die Linie
" Radauflagemittelpunkt - Radlagerzapfenmittelpunkt " wie dies die Losen in Lenkung
und Lenkgestänge zulassen.
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Daß sich bei seitlichem Druck auf den Aufbau eines Kraftmagens, wie
dies bei Seitenwind der Fall ist, ein Einschlag der Räder mit in die Druckrichtung
ergibt kann an einem optischen Achsmeesgerät festgestellt werten.
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Es ist bekannt, daß eine Vorrichtung für Kraftwagen nach der Deutschen
Patent-Offenlegun.gsschrift Nr. 2137695 ( zu Nr.2128356) konstruiert ist, die durch
ein Element plötzliche, durch Seitenwind verursachte Fahrt richtungsänderung erfasst
und durch eine Serva -Anlage sowie entsprechender Lenkgestänge-Anordnung einen selbst
ständigen gegen die .7inddruckrichtung gerichteten Einschlag der Vorderräder bewirkt0
Das Gerät ist relativ aufwendig und teuer in der Herstellung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde zu verhindern, daß Kraftwagen
durch Seitenwindeinflüsse aus der beabsichtien Fahrtrichtung gedrängt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorderradlagerzapfen-am
Achsschenkel so angeordnet ist, daß der Radauflagemittelpunkt, der senkrecht unter
der waagrechten Mittelpunktlinie des Radlagerzapfen liegt, auf der Fahrbahn und
in
Fahrtrichtung gesehen, in einem gewissen Abstand vor dem Schnittsunkt
der verlängerten Linie der nach hinten geneigten Radlenkachse sich befindet, wodurch
ein Einschwenken des Vorderrades bei Seitenwinddruck in die Windrichtung vermieden
wird und das Vorderrad sich bei Winddruck der von links kommt nach links und bei
Winddruck der von rechts kommt nach rechts selbstständig einstellt.
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Diese Anordnung des Radlagerzapfen vor der Radlenkachse ergibt einen
nach vorne gerichteten Benkrollradius.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Radlagerzapfen am Achsschenkel
ist nicht auszuschließen, daß bei stärkerer Kurvenfahrt ein geringes über den Lenkeinschlag
hinausgehendes Einschwenken des Vorderrades, soweit die Losen der Lenkung dies zulassen,
eintreten kann und das Bestreben des Vordorrades sich nach der Kurvenfahrt selstständig
in die Geradeausstellung zurück zu stellen, beeinträchtigt wird.
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Diesen Brscheinungen liegen die in Folgendem beschriebenen Ursachen
zugrunde.
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Die Schubkraft eines Kraftwagen erzeugt beim Kurvenfahren durch die
Schrägstellung. der Vorderräder an den Radauflagen je nach Höhe der Geschwindigkeit
einen zunehmend größeren Radrollwiderstand, der der Vorwärtsbewegung der Radlenkachsen
erhebliche Kräfte entgegensetzt. Bei stärkeren Kurvenfahrten verlagern sich die
Vorderradauflagen entsprechend ihrer Bahn auf dem Lenkrollkreis nach einer Seite
hin, neben die Linien die von den Radlenkachsen in Richtung der Fahrzeugschubbewegung
annähernd nach vorne führen.Diese Bewegung der Radlenkachsen nach vorne gegen den
Widerstand der Radauflageflächen auf der Fahrbahn bewirken zufolge der abseitigen
Stellung der Radauflagen gegenüber der Bewegunrichtung der Radlenkachsen eine zusätzliche
Schwenkung der Achsschenkel über die durch den Lenkeinschlag beabsichtigte Stellung
hinaus. Ermöglicht wird diese zusätzliche Schwenkung der Achsschenkel und Räder
über die beabsichtigte Kurvenbahn hinaus durch die Losen in der Lenkung und Lenkgestänge.
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Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Radlagerzapfen
an dan Achsachenkeln nicht auszuschließen, daß beim Bremsen
ein
geringes Einschwenken der Vorderrader ausgelöst und bei Kurvenfahrt die Schrägstellung
der Vorderräder verstärkt wird.
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Diese Nachteile der Wirkung des erhöhten Radrollwiderstandes und der
Bremswirkung auf die Schwenkung des Vorderrades kann durch eine kontinuierliche
Verkürzung des nach vorne gerichteten Lenkrollradiuses verrinCert oder aufgehoben
werden. Es wird erreicht, daß bei geringem Lenkeinschlag die beiden Radauflazeflächen
mit ihrem überws-endem Teil nicht mehr einseitig über die Lini die von den Radlenkachsen
in Fahrtrichtung nach vorne führen, ausschwenken und daß bei starkem Lenkeinschlag
die Radauflageflächen mit ihrem überwiegenden Teil ich nur noch wenig über diese
Linien der Radlenkachsen hinausbewegen. Dadurch ist die Wirkung der erhöhten Radrollwiderstände,
die auf die Radstellungen einwirken, nur noch gering.
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Diese Verkürzung des Lenkrollradiuses erfolgt durch eine Zurückverschiebung
des Radlagerzapfen am Achsschenkel durch den erhöhten Radrollwiderstand.
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Um eine durch diesen Widepstand bewirkbare Verschiebung des Radlagerzapfens
zu erreichen ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Achsschenkel so
ausgestaltet, daß der Radlagerzapfen, als ein vom hchsschenkel getrenntes eigenes
Teil am Achsschenkel in Fahrzeuglängsrichtung gesehen nach hinten gegen eine im
Achsschenkel gelagerte Regulierfeder verschiebbar angeordnet ist.
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Wenn nur ein Nichtmehr- Einschwenken der Vorrrader mit der Windrichtung
erreicht werden soll und auf die v1'ichtige Wirkung des selbst ständigen Einsch^?snken
der Vorderräder gegen die Windrichtung verzichtet wird, können nach einer weiteren
Ausbildung der Erfindung die Achsschenkel so ausgestaltet sein, daß der Vorderradlagerzapfen
am hchsschenkel so angeordnet ist, daß der senkrecht unter dem Radlagerzapfen liegende
Radauflagémittelpunkt in einem gewissen Abstand vom Schnittpunkt der Radlenkachse
auf der Fahrbahn, zur Fahrzeug-Innenseite hin annähernd oder direkt auf der waagrechten
Linie, die die Schnittpunkte zur Fahrbahn der Radlenkachsen verbindet, sich befindet.
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Eine Teilwirkung der Erfindung kann auch durch die husgestaltung
nur
eines Achsschenkels nach der Erfindung erzielt werden.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß bei Gestaltung des Achschenkels nach der Erfindung der Radlagerzapfen nur an
einer etwas anderen Stelle angeordnet ist. In der laufenden Fertigung dürften dafür
keine zusätzlichen Kosten entstehen. Der Aufwand für die Fertigung des Achsschenkels
mit verschiebbaren Lagerzarfen dürften auf Grund der einfachen Konstruktion des
Gleitfu.3es am Lagerzatfenteil und des Gleitschuhes am Achsschenkel im Gegensatz
zu einer besonderen Gegenwindlenkeinrichtuntg als nicht erheblich anzusehen sein.
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Je ein Ausführungsbelspiel wird in der Zeichnung 4 - 10 dargestellt
und in Folgendem beschrieben. Es zeigen Fig.4 : Die Anordnung des Radlagerzapfen
am Achsschenkel mit dem senkrecht darunter liegenden adauflagemittelpunkt und die
Radlenkachse mit deren verlängerter Linie zum Schnittpunkt auf der Fahrbahn.
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Fig.5. : Den Radauflagerittelpunkt und den Schnittpunkt der verlängerten
Linie der Radlenkachse in Draufsicht.
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Fig .5 : Schwenkung des Rades bei Seitenwinddruck un den Radauflagemittelpunkt.
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Fig.7 : Vorderrc'der eingeschwenkt, einseititge Stellung der Radauflagen
zu den Schnittpunkten der Radlenkachsen.
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Fig.8 : Ausbildung des Achsschenkels u.a. als Gleitschuh für den Radlagerzapfenfuß;
mit diesem in vorderster Stellung und mit Regulierfeder.
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Fig.9 : Ausbildung des Radlagerzapfen mit Schiebefufßteil.
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Fig.1o: Anordnung der Radlagerzapfen mit den Radauflapemittelpunkten
auf der waagrechten Linie die durch die Schnittpunkte der Radlenkachsenf':hrt.
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Bei Ausbildung de Ach schenkels 1 nach der Erfindung ist der Radlagerzapfen
2 am Achsschenkel dergestalt angeordnet, daß der Radlagerzanfen in Fahrt richtung
5 gesehen so vor der oben nach hinten geneigten Radlenkachse 6 liegt, daß der senkrecht
unter dem Radlagerzapfen liegende Radauflagemittelpunkt 4 vor dem Schnittpunkt 7
der verlängerten Linie 6 der Radlenkachse zur Fahrbahn sich befindet.
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In der Draufsicht ist die Anordnung des Schnittpunktes7' derRa' lenkachse
6 in einem bestimmten Abstand seitlich der Radmittellinie und hinter dem Radauflagemittelpunkt
4 dargestellt.
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Diese Anordnung ist ein negativer Lenkrollradius mit Richtung des
Radiuses nach vorne. Bei einer Lenkbewegung wird der Achsschenkel mit dem Rad 8
um die Radlenkachse 5 mit dem Schnittpunkt 7 der verlängerten Linie der Radlenkachse
auf der Xahrbahn herumgeschwenkt.
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Bei Seitenwinddruck 9 auf einen Kraftwagen versucht dieser nach der
druckentlasteten Seite auszuweichen. Dem setzen die Reifen auf Grund ihrer Haftfähigkeit
auf der Fahrbahn widerstand entgegen. Die von dem Seitenwinddruck 9.herrührende
Kraft lo ist dem Vorderrad gegenüber an Achsschenkel in der Radlenkachse 6 die in
einem gewissen Abstand, in Pahrtrichtung 5 gesehen, hinter dem- Radlagerzapfenmittelpunkt
3 und der Linie die von diesem Mittelpunkt zum Radauflagemittelpunkt 4 führt, wirksam.
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Zwischen der Radlenkachse 6 und dem Radauflagemittelpunkt 4 -und Radlagerzapfenmittelpunkt
3 als Schwenk(Dreh)punkt de Räder besteht eine Hebelbeziehung. Die an der Radlenkachse
auftretende nach der Seite lo gerichtete Kraft bewirkt als Drehmoment auf diesen
Hebel ein Einschwenken der Räder bei Seitenwinddruck 9 der von links kommt nach
links, bei Seitenwinddruck der von rechts kommt nach rechts soweit um die Linie
t' Radauflagemittelpunkt - RadlagerzapfenmittelSunkt " wie dies die Losen in Lenkung
und Lenkgestänge zulassen.
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In der Schrägstellung der Vorderräder bei starkem Lenkeinschlag befinden
sich die beiden Rad auflagen mit dem größten Teil ihrer Auflageflächen 1% einseitig
der Linien die von den Schnittpunkten der Radlenkachsen 7 in Richtung der Pahrzeugschubbewegung
12 annähernd nach vorne führen. Die Bewegung der Radlenkachsen nach vorne, zugegen
den lfiWiderJtand an den Radauflageflächen 13 bewirkt zufolge der abseitigen Stellung
der Radauflagen gegenüber der Bewegungsrichtung der Radlenkachsen und einer dadurch
entstehenden Hebelwirkung eine zusätzliche Schwenkung der Räder über die durch den
Benkeinschlag beabsichtigte Stellung hinaus.
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Durch Verkürzung der nach vorne gerichteten Lenkrollradien wird diese
Neigung der Vorderräder zum Mehreinschlag abgebaut oder ganz aufgehoben. Die Verkürzung
der Lenkrollradien wird durch die Zurückverschiebung des Radlagerzapfen am Achsschenkel
dadurch erreicht, daß der Radlagerzapfen 2 mit seinem Schiebefuß 15 in einem Schiebeschuh
16 der Teil des Achsschenkels ist gegen eine Regulierfeder 17 von der Fahrtrichtung
aus gesehen, nach-hintençansbeiXend, verschiebbar angelagert ist. Der Schiebeschuh
kann so ausgebildet sein, daß eine Zurücknahme des Radlagerzapfen so weit möglich
ist, daß sich ein. Nachlauf des Rades ergibt.
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Letzlich kann der Vorderradlagerzapfen am Achsschenkel so angeordnet
sein, daß der senkrecht unter dem Radlagerzapfen liegende Radauflagemittelpunkt
4 in einem gewissen Abstand zum Schnittpunkt 7 der Radlenkachse zur Fahrbahn und
zur Fahrzeuginnenseite 18 hin annähernd oder direkt auf der waagrechten Linie die
die Schnittpunkte der Radlenkachse verbinden, sich befindet.