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Unabhängige Vorderradaufhängung für Kraft-
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fahrzeuge Die Erfindung betrifft eine unabhängige Vorderradaufhängung
für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorderradaufhängung
ohne wesentlichen räumlichen und konstruktiven Aufwand so zu verbessern und auszubilden,
daß ohne Beeinträchtigung sonstiger Fahreigenschaften ein möglichst hoher Abrollkomfort
erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Einerseits wird also der Stützstab der Vorderradaufhängung derart
gelenkig, z. B. mittig, mit dem Lenker verbunden, daß dieser um eine durch diesen
Anlenkpunkt verlaufende vertikale Achse dreh- oder schwenkbar ist, und andererseits
ist das aufbauseitige Lenkerende am Aufbau über ein elastisches Lager derart angelenkt,
daß das radseitige Lenkerende unter der Wirkung von am Fahrzeugrad angreifenden
Längskräften ausschließlich zumindest annähernd parallel zur Fahreeug;angsachse
ausgelenkt wird.
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Durch diese Anordnung und Bemessung wird eine den Fahrkomfort spürbar
verbessernde Längsnachgiebigkeit (Längsfederung) der Vorderräder bewirkt, die sich
z. B. beim Uberfahren von Hindernissen sowie bei Bremsvorgängen - bei angetriebenen
Vorderrädern auch bei Beschleunigungsvorgägen - positiv bemerkbar macht.
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Da die Vorderräder bei angreifenden Längskräften also im wesentlichen
reine Längsbewegungen und keine Seitenbewegungen ausführen können, treten hierbei
auch keine negativ zu bewertende Spurweitenveränderungen auf. Darüberhinaus ergibt
sich, daß die Vorderräder bei angreifenden Seitenkräften selbst dann, wenn die Lenker
schräg verlaufen, weder in Längs- noch in Querrichtung ausgelenkt werden, da die
Lenker aufgrund der vorgeschlagenen Anordnung und Bemessung insbesondere der aufbauseitigen
Lenkerlager bei diesem 3etriebsfall nicht um ihre Anlenkpunkte mit den Stützstäben
geschwenkt werden können, weil sie durch die Seitenkraftreaktionskräfte im Gleichgewicht
gehalten werden.
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Anhand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung näher erläutert.
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Die gezeigte Vorderradaufhängung, die insgesamt mit 5 beziffert ist,
besteht im wesentlichen aus einem Lenker 2, der mit seinem einen Ende am nicht weiter
dargestellten Fahrzeugaufbau 4 anglenkt ist und mit seinem freien anderen Ende mit
dem nicht weiter dargestellten Radträger des angedeuteten Fahrzeugrades 1 in Verbindung
teht, sowie aus einem Stützstab 3 o. ä., welcher mit seinem einen Ende gelenkig
oder elastisch am Fahrzeugaufbau angelenkt ist und mit seinem anderen Ende am Lenker
2 angreift und mit diesem dort derart gelenkig verbunden ist, daß der Lenker um
eine zumindest annähernd vertikal und durch diesen mit 23 bezifferten Anlenkpunkt
verlaufende Achse dreh-oder schwenkbar ist, wobei als Verbindungselemente sowohl
Gummimetall- als auch Zapfen-Anordnungen denkbar sind. Der Anlenkpunkt 23 ist im
Abstand sowohl zum radseitigen Lenkerlager 21 als auch zum aufbauseitigen Lenkerlager
22 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist der Stützstab 3 zumindest
annähernd normal, d. h.
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senkrecht zum Lenker 2 ausgerichtet und greift an diesem zumindest
annähernd mittig an, so daß bezüglich der Lenker/Stützstab-Anordnung symmetrische
Verhältnisse vorliegen. Die aufbauseitge Anlenkstelle des Stützstabes 3 ist mit
31 beziffert. Dieses Lager muß wie das aufbauseitige Lenkerlager 22 so ausgebildet
sein, daß das Fahrzeugrad 1 wie üblich ungehindert ein- und ausfedern kann. Darüberhinaus
muß es dem Stützstab 3 gewisse Schwenkbewegungen innerhalb der Zeichenebene ermöglichen.
Das aufbauseitige Lenkerlager 22 ist derart ausgebildet und räumlich angeordnet,
daß das radseitige Lenkerende zumindest annähernd parallel zur Fahrzeuglängsachse
LF ausgelenkt wird, wenn am Fahrzeugrad 1 Längskräfte angreifen. Unter der Wirkung
der Kraft F bewegt es sich somit in Richtung R und unter der Wirkung der Kraft F'
in Richtung R'. Dieser Effekt wird u. a. dadurch erzielt, daß das aufbauseitige
Lenkerlager 22 als axial nachgiebiges Lager, z. B. als Gummilager, ausgebildet ist
und daß die Lagerachse 221 - in der Draufsicht - in bestimmter Weise gegen die Längsachse
des Lenkers 2 angewinkelt ist. Sie ist gegen die Normale E der Lenkerlängsachse
im gleichen Drehsinne geneigt, wie die Lenkerlängsachse gegen die Normale NF der
Fahrzeuglängsachse geneigt ist. In den Figuren ist der diesbezügliche Neigungswinkel
des Lenkers 2 mitd/und der Neigungswinkel der Lagerachse 221 mit p gekennzeichnet.
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Die erforderliche Richtung der Lagerachse 221 kann rechnerisch oder
zeichnerisch ermittelt werden als - in der Lenkergrundstellung - im Lagerpunkt 22
angelegte Tangente an eine Kurve K, die dieser Lagerpunkt 22 unter Berücksichtigung
der Gelenkpunkte 23 und 31 durchlaufen müßte, damit sich der radseitige Lagerpunkt
21 des Lenkers in Richtung R/R', d. h. parallel zur Fahrzeuglängsachse LF bewegt.
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Der Verlauf dieser Kurve K hängt abgesehen von der Länge und dem Neigungswinkel
4 des Lenkers 2 u. a. von der Länge und Neigung des Stützstabes 3 sowie von der
Lage des Anlenkpunktes 23 des Stützstabes am Lenker 2 ab. Die Figuren 1 bis 4 stellen
Ausführungsbei spiele der erfindungsgemäßen Vorderradaufhängung dar, bei denen die
Lenker 2 jeweils gleich ausgebildet und angeordnet sind, die Stützstäbe
3
jedoch einerseits räumlich unterschiedlich angeordnet sind und andererseits an unterschiedlichen
Stellen am Lenker 2 angelenkt sind. Aus den Figuren ist leicht erkennbar, daß sich
entsprechend unterschiedliche Kurvenverläufe der Kurve K und damit unterschiedliche
Neigungswinkel p bis p 4 ergeben.
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Die Wegeverhältnisse bezüglich der radseitigen und aufbauseitigen
Auslenkung des Lenkers 2 sind in der Zeichnung des besseren Verständnisses wegen
übertrieben groß dargestellt. Im allgemeinen dürfte eine Längsnachgiebigkeit des
radseitigen Lenkerlagers 21 von etwa + 10 bis 20 mm ausreichen, um einen hervorragenden
Abrollkomfort des Fahrzeuges zu gewährleisten. Es ist leicht erkennbar, daß bei
Berücksichtigung der tatsächlichen Größenverhältnisse in der Zeichnung lediglich
die Verhältnisse in unmittelbarster Nachbarschaft der Lagerpunkte 21 und 22 für
die vorliegende Betrachtung von Bedeutung sind. Die in vorbeschriebener Weise gegen
die Normale NL um den Winkel p geneigte Lagerachse 221 des axial nachgiebigen aufbauseitigen
Lenkerlagers 22 stellt somit für die Praxis eine ausreichend genaue Annäherung an
die Idealkurve K dar. Allenfalls beschreibt das radseitige Lenkerlager 21 einen
sehr leichten Kreisbogen, der wegen der maximalen Auslenkung von - 10 bis 20 mm
in der Regel jedoch als Gerade in Richtung R/R' aufgefaßt werden kann.
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Wenn der Lenker 2 abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen
genau quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet ist, dann wird die Lagerachse des aufbauseitigen
Lenkerlagers 22 zumindest annähernd genau in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet.
In den meisten Fällen wird man aus Platzgründen jedoch schrägverlaufende Lenker
bevorzugen, wobei abweichend von den Ausführungsbeispielen die Stützstäbe statt
nach vorne auch nach hinten verlaufen können.
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Da das Fahrzeugrad 1 bei am Rad angreifenden Längskräften F/F' wegen
der gewählten Lenker/Stützstabausbildung und-anlenkung keine Bewegungen in Fahrzeugquerrichtung
ausführen kann, kann zwangsläufig umgekehrt auch eine am Rad angreifende Seitenkraft
U keine Längsbewegung des Rades zur Folge haben. Obgleich der Lenker 2 schräg steht,
kann
er nicht um den Anlenkpunkt 23 mit dem Stützstab 3 wegdrehen, da ihn die Seitenkraftreaktionskraft
V im Gleichgewicht hält.
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Die vorgeschlagene Vorderradaufhängung kann Teil einer Federbeinachse
oder einer Doppellenkerachse sein. In Verbindung mit einem radführenden Feder- oder
Dämpferbein findet sie als unteres Radführungsglied Anwendung, wobei das radseitige
Lenkerlager 21 entweder direkt oder über das Feder- bzw. Dämpferbein indirekt am
Radträger des Rades angelenkt wird. In Verbindung mit einer Doppellenkerachse kann
die dargestellte und beschriebene Anordnung entweder als unteres oder als oberes
Radführungsglied eingesetzt werden, wobei das radseitige Lenkerlager 21 jeweils
über ein Kugelgelenk o. ä. am Radträger des Fahrzeugrades angelenkt wird. Wenn die
dargestellte Anordnung als unteres Radführungsglied - Federbeinachse oder Doppellenkerachse
- verwendet wird, dann neigt sich der Achsschenkel bzw. das Federbein dieser Achse
sowohl bei Überfahren von Hinternissen als auch beim Bremsen nach vorne. Wenn die
vorliegende Anordnung jedoch als oberes Radführungsglied einer Doppellenkeranordnung
verwendet wird, dann neigt sich der Achsschenkel beim Überfahren von Hindernissen
nach hinten und nur beim Bremsen nach vorne.
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In den Ausführungsbeispielen ist der Stützstab 3 jeweils als separater
Stützstab dargestellt. Er kann natürlich in bekannter Weise auch Teil eines üblichen
Torsionsstab-Stabilisators sein.
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