DE3243434A1

DE3243434A1 - Unabhaengige radaufhaengung

Info

Publication number: DE3243434A1
Application number: DE19823243434
Authority: DE
Inventors: Manfred 8071 Wettstetten Schneeweiß
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE3243434C2

Description

Unabhängige Radaufhängung
Die Erfindung betrifft eine unabhängige Radaufhängung für die Räder einer Achse eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Radaufhängung für ungelenkte Räder ist beispielsweise der DE-OS 29 21 365 entnehmbar. Zur gezielten Beeinflussung deren Eigenlenkverhaltens bei Längskräften und Querkräften an den Rädern sind die aus jeweils zwei Querstreben zusammengesetzten, unteren Querlenker in einer bestimmten Anordnung zueinander verbaut. Diese Anordnung kann aber nicht verhindern, daß während der Fahrt beim gleichseitigen Einfedern ein ständiges, unerwünschtes Eigenlenken der Räder erfolgt, weil die endlich langen Längslenker durch ihre unterschiedlichen Winkelstellungen gegenüber der Horizontalen ständig die Distanz zwischen ihrer Anlenkstelle am Aufbau und den Radmittelachsen verkürzen oder verlängern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Radaufhängung zu schaffen, welche beim gleichseitigen Einfedern im Gegensatz zum wechselseitigen Einfedern keine Eigenlenkung der Räder verursacht, günstig herstellbar und einfach in ein Fahrzeug adaptierbar und einbaubar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Aufgrund der Längsnachgiebigkeit des Achsträgers wird dieser bei einem gleichseitigen Einfedern der Räder durch die am Radträger oder an den unteren Querlenkern angelenkten Längslenker mitbewegt oder verschwenkt. Der gesamte Verbund Querlenker/Achsträger folgt somit den Längenänderungen der Längslenker, wodurch Eigenlenkbewegungen der Räder eliminiert sind.
Bei einem ungleichseitigen Einfedern der Räder, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt mit Rollneigung des Aufbaus, wird der Achsträger durch den an der aus federnden Radführung befindlichen Längslenker gehalten, so daß nunmehr entsprechend der vorbestimmten Elastizität der elastischen Aufhängung des Achsträgers durch den am einfedernden Rad angeordneten Längslenker eine Schrägstellung bzw. ein Eigenlenken erfolgt, welches zur Beinflussung des Kurvenverhaltens des Fahrzeuges auch erwünscht ist.
Mit der längsnachgiebigen Aufhängung des Achsträgers wird zudem eine erhöhte Isolierung der Reifen-Abrollgeräusche gegenüber dem Aufbau erzielt. Ferner wird eine vorteilhafte Einleitung der Fahrwerkskräfte in den Aufbau verwirklicht, weil der Achsträger eine Verlegung der Aufhängungspunkte aus der mittigen Position in den bei Fahrzeugen steiferen Außenbereich (Längsträger etc.) ermöglicht. Schließlich kann die gesamte Radführung einer Achse vorteilhaft außerhalb des Fahrzeuges mit dem Achsträger zu einer Montageeinheit vormontiert und somit schnell ein- oder ausgebaut werden.
Zweckmäßig ist der Achsträger gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 2 und 3 ausgeführt und angeordnet. Durch die -oder V-förmige Gestaltung wird ein geometrisch einfacher, stabiler Achsträger geschaffen, der mittels der elastischen Lager, z. B. Gummi-Metallhülsen-Lager oder Kugelgelenke, die gewünschte Längsnachgiebigkeit erhält. Es versteht sich, daß diese Längsnachgiebigkeit nur wenige Millimeter betragen muß. Aufgrund der ggf. schräg nach oben außen ragenden Arme des Achsträgers wird eine besonders breite Anlenkbasis am Aufbau geschaffen, wodurch sich eine gute Radführung ergibt.
Die oberen Radführungsglieder können entweder gemäß Patentanspruch 4 obere Querlenker oder gemäß Patentanspruch 11 Teleskopführungen, insbesondere Teleskopfederbeine sein.
Mit der Ausführung gemäß Patentanspruch 4 wird eine noch bessere Geräuschisolierung erzielt, weil die Körperschallstrecke von den oberen Querlenkern zum Aufbau ebenfalls über den Achsträger verläuft. Beim gleichseitigen Einfedern der Räder wird die gesamte Radführung aus oberen und unteren Querlenkern sowie den Radträgern mit dem Achsträger längsnachgiebig verschwenkt. Jedoch ist bei dieser Ausführung für eine geeignete Anordnung der Federn zu sorgen, während bei einer Teleskopführung, insbesondere bei Federbeinen als obere Radführung die Querlenker sowie deren Lager frei von Federkräften gehalten sind.
Besonders vorteilhaft können die unteren Querlenker entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche 5 bis 7 durch eine oder mehrere Blattfedern, vokugsweise jedoch durch aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Biegefedern gebildet sein. Daraus ergibt sich eine besonders einfache und exakte Radführung, weil die Schwenkachse der unteren Querlenker durch eine imagjnere Biegeachse ersetzt wird. Faserverbundfedern, z. B. in Epoxydharz eingebundene Glasfasern oder Kohlenstoffasern, weisen hervorragende Federungseigenschaften auf und tragen vorteilhaft zur Verringerung der ungefederten Massen bei.
In Weiterbildung der Erfindung wird gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 8 und 9 vorgeschlagen, den Achsträger oder bevorzugt den Achsträger und die unteren Querlenker aus Faserverbundwerkstoff bzw. faserverstärktem Kunststoff herzustellen. Dadurch kann ein Radführungsglied geschaffen werden, welches bei geringstem Gewicht die Funktionen des Achsträgers, der unteren Querlenker und in voll- oder teiltragender Weise die Funktion der Federn übernimmt. Eine dem Kräfteverlauf entsprechende, robuste und herstellungstechnisch günstige Ausführung des Achsträgers und der Querlenker bzw. Biegefedern ist den Merkmalen der Patentansprüche 13 bis 15 entnehmbar.
Zweckmäßigerweise können gemäß Patentanspruch 10 auch die oberen Querlenker als Biegefedern einteilig mit dem Achsträger aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sein, so daß ggf. mit Ausnahme der Längslenker und der Radträger eine voll in Kunststoff ausgeführte, einteilige Radaufhängung verwirklicht ist. Durch die einteilige Anbindung der oberen und der unteren als Biegefedern ausgeführten Querlenker aus faserverstärktem Kunststoff wird eine optimale Einleitung der dynamischen und sta-tischen am Rad auftretenden Kräfte in den Achsträger und über diesen in den Aufbau erzielt.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Radaufhängung in perspektivischer Darstellung mit einem unteren Querlenker und einer Teleskopführung; Fig. 2 eine Radaufhängung wie in Fig. 1, jedoch mit unteren und oberen Querlenkern; Fig. 3 eine erfindungsgemäße Radaufhängung in perspektivischer Darstellung mit einer Querblattfeder; Fig. 4 eine Radaufhängung wie in Fig. 3, jedoch mit zwei halbelyptischen Querblattfedern; Fig. 5 eine aus faserverstärktem Kunststoff gebildete Einheit aus Achsträger und als Biegefeder ausgeführten oberen und unteren Querlenkern in perspektivischer Darstellung, z. T. aufgebrochen.
Die Fig. 1 zeigt eine Seite einer Radaufhängung für ungelenkte Räder 2 einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges. Die nicht dargestellte Seite ist sich spiegelbildlich gleich vorzustellen. Die Radaufhängung setzt sich im wesentlichen aus einem U-förmigen Achsträger 4, je einem unteren Querlenker 6, einem Radträger 8, einem Teleskopfederbein 10 und einem Längslenker 12 zusammen.
Der Achsträger 4 ist aus einem horizontal verlaufenden Basisteil 14 mit zwei nach oben, außen ragenden Armen 16 gebildet.
Die sich nach oben verjüngenden Arme 16 sind über in Fahrzeuglängsrichtung (Linie 18) ausgerichtete Gummi-Metallhülsen-Lager 20 an nicht näher dargestellten Längsträgern 22 des Fahrzeug-Aufbaus angelenkt. Die Lager 22 sind in ihrer Elastizität so ausgelegt, daß sie keine Querverschiebung des Achsträgers 4, aber eine ausreichende Längs- und Schwenkbewegung des Basisteiles 14 in den Lagern 20 bzw. um die durch die Lager 20 quer zur Längsrichtung 18 verlaufende Schwenkachse 24 zulassen. Der Achsträger 4 ist aus einem im Querschnitt U-förmigen Blechpreßteil hergestellt.
Der untere Querlenker 6 ist über eine in Längsrichtung 18 ausgerichtete Schwenkachse 26 mit dem Basisteil 14 und über eine weitere Schenkachse 28 mit dem Radträger 8 verbunden und bildet somit die Seitenführung des Rades 2. Ferner ist am Querlenker 6 oder alternativ am Radträger 8 über ein Gelenk 30 der Längslenker 12 befestigt, welcher sich nach vorne in Fahrzeuglängsrich.tung erstreckt und über ein Gelenk 32 am Aufbau 34 angelenkt ist.
Die vertikale Führung des Rades 2 erfolgt über den Radträger 8., welcher fest mit em Teleskop-Federbein 30 verbunden ist.
Das Federbein 10 ist an seinem oberen Ende über ein Gelenk 36 am Aufbau 34 befestigt. Um-das Federbein 10 ist eine Schrauben-feder 38 angeordnet, welche die Abstützung des Aufbaus bewirkt.
Bei einem gleichseitigen Einfedern der Räder 2 bewegen sich die Gelenkpunkte 30 des Längslenker 12 auf Kreisbahnen 40, deren Mittelpunkt im jeweiligen Gelenkpunkt 32 L~esgt. Dadurch verkürzt sich die relative. Distanz zwischen den Gelenkpunkten 32 der Längslenker 12 und dem Basisteil 14 des Achsträgers 4. Dementsprechend wird das Basisteil 14 um die Schwenkachse 24 um das Maß dieser Längenänderung geschwenkt, so daß keine Eigenlenkung der Räder 2 auftreten kann. Die Räder 2 bleiben beim gleichseitigen Einfedern spurkonstant.
Bei einem einseitigen Einfedern eines Rades 2, entsprechend einer Rollneigunq des Aufbaus beim Durchfahren einer Kurve, wird der Achsträger 4 durch den nicht einfedernden Längslenker 12 in seiner Stellung gehalten, während der seine Winkellage ändernde Längslenker 12 durch elastische Verformung der Lager 20 eine von der Schwenkachse abweichende Schrägstellung des Achsträgers und der Querlenker erzwingt.
Diese Schrägstellung bewirkt je nach der konstruktiv festgelegten Lage des Längslenkers 12 ein Eigenlenkverhalten in der Kurve entsprechend einem Ubersteuern oder Untersteuern des Fahrzeuges.
In Fig. 2 ist eine weitere Hinterachse dargestellt, von der jedoch nur die von der Fig. 1 abweichenden Merkmale erläutert werden. Dies gilt auch für die noch zu beschreibenden Radaufhängungen in den Fig. 3 bis 5. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 2 ist jeder Radträger 42 mit einem weiteren, oberen Querlenker 44 über ein Kugelgelenk 46 verbunden.
Ferner ist der Querlenker 44 über eine weitere in Fahrzeuglängsrichtung liegende Schwenkachse 48 in Nähe des Lagers 20 schwenkbar am Arm 16' des Achsträgers 4' befestigt Die Vertikal- sowie die Seitenführung der Räder 2 ist hier durch die oberen und unteren Querlenker 6 bzw. 44 und die Längslenker 12 bestimmt. Die Abfederung des Aufbaus 34 könnte beispielsweise mittels einer Schraubenfeder erfolgen, welche sich bei entsprechender Schrägstellung am unteren Querlenker 6 und am Arm 16' des Achsträgers 4' abstützt.
Inder Fig. 3 ist an dem Basisteil 14" des Achsträgers 4i' eine durchgehende Querblattfeder 50 mittels Schrauben 52 befestigt. Die frei abragenden Abschnitte 54 der Querblattfeder 50 wirken als untere Querlenker mit in Fahrzeuglängsrichtung liegender imagfnaren Biegeachse 56. An den Enden 58 ist die Querblattfeder 50 hülsenförmig eingerollt und nimmt ein nicht dargestelltes Gummi-Metallhülsen-Lager auf, über welches der Radträger 60 schwenkbar angelenkt ist. An dem Radträger 60, welcher wiederum mit einem Federbein 10' fest verbunden ist, greift der in Fahrzeuglängsrichtung liegende Längslenker 12' an. Durch die Querblattfeder wird ein einfacher, raumsparender Aufbau erzielt; zudem kann durch an den Armen 16" ausgebildete, hintereinander zur Anlage kommende elastische Anschläge 62, 64 eine progressiv wirkende Federung erzielt werden. Die Anlenkung und Funktion des Achsträgers sowie der Radaufhängung im Allgemeinen entspricht der in der Fig. 1 beschriebenen.
Anstelle der in Fig. 3 gezeigten, durchgehenden Querblattfeder 50 können auch zwei etwa bis in Fahrzeugmitte sich erstreckende Querblattfedern 66, wie in der Ftg. 4 dargestellt, verwendet werden. Diese Querblattfedern 66 sind über entsprechende Gummi-Metallhülsen-Lager 68 in Nähe der Fahrzeugmitte am Basisteil 14"' des Achstr-ägers.4"'- angelenkt.
FernQr sind die Querblattfedern 66 an einer von der mittigen Anlenkstelle 68 entfernten Stelle mittels Gummipuffer 70am Basisteil 14"' abgestützt.
Abweichend von der Beschreibung können sowohl die Querblattfeder 50. als auch die Querblattfedern 66 als aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Bleygefedern ausgeführt sein.
Die Fig. 5 stellt einen aus Kohlenstoffasern und Glasfasern verstärkten Kunststoff hergestellten AchsträNg.er 72 mit angeformten, als obere und untere Querlenker wirkende, Biegefedern 74, 76 dar. Die nach oben abragenden Arme 7-8 des Achsträgers 72, dessen Basisteil 80 und eine die Arme 78 zur Versteifung verbindende Querstrebe 73 sind aus übereinandergeschichteten, verpreßten Fasermatten r2 mit sich überkreuzenden Glasfasern gebildet, welche in einer Matrix aus Epoxydharz eingebettet sind. Der Achsträger ist somit als ein geschlossener, biegesteifer Rahmen ausgebildet.
Entlang dem Basisteil ao verlaufen von einer unteren Biegefeder 74 zur entgegengesetzten B-iegefeder Kohlenstoffasern 84, die das Traggerüst dieser Biegefedern bilden und ebenfalls in Epoxydharz eingebettet sind. Der gleiche Faserverlauf ist auch an den oberen Biegefedern 76 gegeben. Ferner erstrecken sich Kohlenstoffasern 86 von den oberen Biegefedern 76 entlang den Armen 78 nach unten in die unteren Biegefedern 74 sowie z. T. am Basisteil 80 entlang. An den Enden der Biegefedern 74, 76 sind Metallbüchsen 88 zur Aufnahme von Gummi-Metallbüchsen-Lagern durch Umwickeln mit den Kohlenstoffasern 84, 86 eingebunden. Weitere Faserlagen 90 binden die Lager 20 aufnehmende Metallhülsen 92 in die Arme 78 ein.
Schließlich ist der gesamte Körper mit die Arme 78, die Kohlenstoffaserlagen 84, 86, die Querstrebe 73 und das Basisteil 80 umgreifenden Umfangsfasern 94 zu einer kompakten und robusten, z. T. die Radaufhängung bildende.1Einheit verbunden. Es versteht sich, daß anstelle der zur Veranschaulichung dargestellten Fasern eine Vielzahl von Faserlagen verwendet werden muß, um die geforderten Festigkeits- und Federungseigenschaften zu erzielen. Die dargestellte Einheit kann beispielsweise ohne Anderungen durch Anbindung an die Radträger 42, die Längslenker 12 und die Lager 20 gemäß Fig. 2 anstelle der dort gezeigten Ausführung eingesetzt werden.
Leerseite Fh 8 r:

Claims

Patentansprüche X Unabhängige Radaufhängung für die Räder einer Achse eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit je Seite einem Radträger, einer oberen Radführung und einer unteren Radführung, wobei die untere Radführung jeweils mit einem Längslenker und einem Querlenker gebildet ist, welche mittel- oder unmittelbar am Radträger und am Aufbau befestigt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) die Querlenker (6; 44; 54; 66; 74, 76) über eine horizontale, in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufende Schwenkachse (26) oder Biegeachse (56) an einem gemeinsamen Achsträger (4; 4'; 4"; 4"'; 72) befestigt sind, b) der Achsträger in Fahrzeug-Längsrichtung nachgiebig am Aufbau (Längsträger 22) angelenkt ist.
2. Radaufhängung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Achsträger (4; 72) -oder förmig gestaltet und über zwei in Fahrzeug-Querrichtung ausgerichtete, elastische Lager (20) am Aufbau schwenkbar befestigt ist.
3. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Arme (16; 16'; 16"; 78) des Achsträgers nach oben ragen, während die Querlenker an dessen Basisteil (14; 14'; 14"; 14"'; 80) befestigt sind.
'4. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die oberen Radführungen Querlenker (44; 76) sind, welche ebenfalls über in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufende Schwenk- oder Biegeachsen am Achsträger (4'; 72) befestigt sind.
5. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest die unteren Querlenker durch eine durchgehende Querblattfeder (50) gebildet sind.
6. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest die unteren Querlenker aus zwei am Achsträger (4"') angelenkten und über Gummipuffer (70) abgestützten Blattfedern (66) bestehen.
7. Radaufhängung nach den Ansprüchen 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Querblattfeder (50) bzw. die zwei Blattfedern (66) aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind.
8. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Achsträger (72) aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist.
9. Radaufhängung nach den Ansprüchen 5, 6 und 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest der Achsträger (72) und die unteren Querlenker in einem Verbund aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind, wobei die Querlenker unmittelbar als Biegefedern (74) wirken.
10. Radaufhängung nach den Ansprüchen 8 und 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die oberen Querlenker einteilig mit dem Achsträger (72) hergestellt sind und als Biegefedern (76) wirken.
1. Radaufhängung nach den vorhergehenden Ansprüchen, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die oberen Radführungen Teleskopführungen (10) sind.
12. Radaufhängung nach den Ansprüchen 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teleskopführungen Teleskop-Federbeine (10) sind und daß die als Biegefedern (74) ausgebildeten unteren Querlenker nur teiltragend sind.
13. Radaufhängung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Achsträger (72) mit übereinandergeschichteten, in Form gepreßte Fasermatten (82) hergestellt ist.
14. Radaufhängung nach den Ansprüchen 8, 9 und 13, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die unteren Querlenker bzw. Biegefedern (74) überwiegend durch längs von einer Biegefeder (74) über das Basisteil (80) zur anderen Biegefeder (74) verlaufende, in eine Kunststoffmatrix eingebettete Fasern (Kohlenstoffasern 84) gebildet sind und durch um das Basisteil (80) und um die Biegefedern (74) gewickelte Umfangsfasern (94) mit dem Achsträger (72) verbunden sind.
15. Radaufhängung nach dem vorhergehendem Ansprüchenß d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Achsträger (72) durch eine die beiden Lager (20) bzw. Arme (78) verbindende Querstrebe (73) als geschlossener Rahmen ausgebildet ist.