DE3706982C2

DE3706982C2 -

Info

Publication number: DE3706982C2
Application number: DE3706982A
Authority: DE
Inventors: Tetuya Kameshima; Toshiro Kondo; Hiroo Hiroshima Jp Shimoe
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-03-06
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1990-05-23
Also published as: DE3706982A1; US4765650A; KR900000390B1; KR870008721A

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinterradaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einer Gestaltung, die aus dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 3 bzw. der Patentansprüche 2 oder 4 hervorgeht.

Im allgemeinen ist es zur Verbesserung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges erwünscht, daß zusätzlich zum Einschlagen der Vorderräder auf eine Betätigung des Lenkrades hin auch die Spur der Hinterräder gesteuert wird. Wird beispielsweise das Lenkrad um einen kleinen Winkel bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges verdreht, dann ist es erwünscht, daß das - in bezug auf die Einschlagrichtung - äußere Hinterrad eine Vorspur-Stellung erhält, um eine Untersteuertendenz zu erzeugen und dadurch die Fahrstabilität zu erhöhen. Andererseits ist es bei scharfer Kurvenfahrt erwünscht, daß das äußere Hinterrad eine Nachspur einnimmt, um die starke Untersteuertendenz insbesondere im Fall eines Kraftfahrzeuges mit Frontantrieb und vorne liegendem Motor abzuschwächen, da hierbei die Untersteuertendenz ohnehin stärker ausgeprägt ist. Aus einem weiteren Gesichtspunkt ist es erwünscht, daß bei einer Drehung des Lenkrades während langsamer Fahrt des Kraftfahrzeuges das äußere Hinterrad eine Nachspurstellung einnimmt, um hierdurch das Geradeaus-Lenkverhalten des Fahrzeuges zu verbessern. Andererseits sollte das äußere Hinterrad auf eine Vorspur eingestellt werden, um die Fahrstabilität zu gewährleisten, wenn das Fahrzeug in eine scharfe Kurve gelenkt wird oder ein Fahrbahnwechsel mit hoher Geschwindigkeit erfolgt.

Eine Hinterradaufhängung mit dem vorstehend beschriebenen Spurverhalten ist bisher nicht bekannt. So ist zwar eine Hinterradaufhängung jeweils gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 4 beschrieben, bei der das Eigenlenkverhalten der Hinterachse durch den hinter der Achse angeordneten Panhardstab im Sinne eines Untersteuerns beeinflußt wird, jedoch durch eine Schräglage der Längslenker in dem Sinne, daß diese an ihren vorderen Enden einen geringeren Abstand als an ihren hinteren Enden aufweisen, diese Untersteuerneigung ausgeglichen wird, so daß die Hinterachse seitenkraftneutral ist ("Fahrzeugtechnik I" J. Reimpell 5. Auflage 1982 S. 324-326). Im Zusammenhang mit einer anderen bekannten Hinterradaufhängung der gleichen Ausgestaltung (JP-OS 60-71 310) ist erläutert, daß das Hinterrad bei Einwirkung einer Seitenkraft auf Vorspur oder Nachspur eingestellt werden kann, je nachdem ob der Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der Vorderseite oder auf der Hinterseite bezüglich der Wirkungslinie der Seitenkraft angeordnet ist. Eine Erhöhung der Seitenkraft verstärkt somit aufgrund der zunehmenden Zentripetal-Beschleunigung lediglich das Ausmaß der einmal eingestellten Vorspur oder Nachspur.

Bei einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges mit Starrachse ist es auch schon bekannt, ein Elastikelement, mit dem ein Lenker zur Führung der Starrachse in Fahrzeugquerrichtung abgestützt ist, mit einer beidseitigen Abflachung zu versehen, um hierdurch eine in den Fahrzeugrahmen induzierte Querbewegungskomponente in möglichst engen Grenzen zu halten (DE-AS 11 09 044). Dadurch wird das Elastikelement in der Hauptsache im Bereich des Scheitelpunktes der kreisförmigen Schwenkbewegung an die abstützende äußere Hülse heranbewegt, so daß eine Querkraftwirkung auf den Fahrzeugrahmen im wesentlichen nur in diesem Bereich vorliegt. Das hat zur Folge, daß der Einfluß des Lenkers bei kleinen Seitenkräften weitgehend unterbunden ist. Für Radaufhängungen an Kraftfahrzeugen sind auch schon Elastikelemente bekannt, deren Federkennlinie je nach Richtung der darauf einwirkenden Kraft unterschiedlich ist (DE-AS 10 38 416).

Aufgabe der Erfindung ist es folglich, eine Hinterradaufhängung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der das äußere Hinterrad bei einem Anwachsen einer durch eine Zentripetal-Beschleunigung erzeugten Seitenkraft von einem geringen auf einen relativ hohen Wert seine Spurtendenz grundsätzlich ändert, d. h. von einer eingestellten Vorspur zu einer Nachspur wechselt oder umgekehrt. Vier unterschiedliche Lösungen dieser ergeben sich aus den Patentansprüchen 1 bis 4.

Die Erfindung beruht darauf, daß die Lage des Momentanzentrums der Verschwenkung des Hinterrades, die durch die Seitenkraft erzeugt wird, durch Wahl der Stellung der beiden Längslenker frei gesteuert werden kann und daß erfindungsgemäß ein nichtlineares Spurverhalten erzielbar ist, indem in Abhängigkeit von der Stellung der Längslenker sowie in Abhängigkeit von der Lage des Panhardstabes und von den elastischen Eigenschaften der Elastikelemente, mittels denen der Panhardstab am Fahrzeugkörper und an der starren Querachse befestigt ist, Spuränderungen des Hinterrades geeignet kombiniert werden. Man erhält somit ein nichtlineares Spurverhalten des Hinterrades durch geeignete Auswahl der Lage der Verbindungsstellen zwischen den Längslenkern und dem Fahrzeugkörper bzw. der Starrachse, der Lage des Panhardstabes und der elastischen Eigenschaften der Elastikelemente.

So besteht eine Lösung der vorstehend an erster Stelle genannten Aufgabe bei einer Hinterradaufhängung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (bei der ggf. an beiden Enden des Panhardstabes ein Elastikelement vorgesehen ist) darin, daß der linke und der rechte Längslenker an ihren vorderen Enden weiter auseinander liegen als an ihren hinteren Enden und daß der Panhardstab auf der Vorder seite der die Radzentren der Hinterräder verbindenden Linie liegt. Außerdem weisen die Elastikelemente, über welche der Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper bzw. dem Querträger verbunden ist, derartige Federeigenschaften auf, daß sie anfänglich in einem kleinen Verschiebe- oder Verformungs bereich weich sind, jedoch anschließend in einem großen Verschiebe- oder Verformungsbereich hart sind.

Bei einer solchen Anordnung liegt der Momentanpol für die Versetzung des Hinterrades, die durch eine darauf wirkende Seitenkraft erzeugt wird, auf der Rückseite der die Rad zentren der Hinterräder verbindenden Linie. (Die Hinter räder bilden dabei stets zusammen mit der Starrachse und den Radzapfen einen starren einheitlichen Körper). Das bedeutet, daß bei einer Abstützung des Hinterrades aus schließlich durch den Längslenker das Hinterrad in Richtung auf eine Vorspur verstellt wird. Dabei versteht sich, daß aufgrund des Konzepts des Momentanpols eine solche Ver stellung lediglich in einem kleinen Verstellbereich erfolgt. Da andererseits der Panhardstab an dem Fahrzeugkörper auf der Vorderseite der die Hinterradzentren verbindenden Linie angeordnet ist, wird das Hinterrad in Richtung auf eine Nachspur verstellt, sobald die durch den Panhardstab be herrschte Seitenkraft darauf wirkt. Da aber die Elastik elemente, die den Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper bzw. der Starrachse verbinden, in einem kleinen Verformungs bereich weich und in einem (anschließenden) großen Ver formungsbereich hart sind, ergibt sich, daß der Einfluß des Panhardstabes auf die Spur der Hinterräder klein ist, solange die auf die Hinterräder wirkende Seitenkraft relativ gering bleibt, jedoch groß wird, sobald die Seiten kraft relativ groß ist. Im Ergebnis bedeutet das, daß das Hinterrad unter dem Einfluß des Längslenkers in eine Vorspur verstellt wird, wenn die Seitenkraft relativ gering ist, jedoch eine Nachspur-Stellung erhält, wenn die Seitenkraft ansteigt und der Einfluß des Panhardstabes den Einfluß des Längslenkers überwiegt.

Die an erster Stelle genannte Aufgabe läßt sich auch durch eine Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruches 2 lösen, die eine An ordnung der beiden Längslenker vorsieht, gemäß der der Abstand zwischen den hinteren Enden der Längslenker größer als derjenige zwischen den vorderen Enden ist und wobei der Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der Rückseite der Verbindungslinie zwischen den Hinterradzentren liegt. Hierbei haben die Elastikelemente, mittels denen der Panhardstab am Fahrzeugkörper bzw. an der Starrachse be festigt ist, derartige Federeigenschaften, daß sie in einem (anfänglichen) kleinen Verschiebe- oder Verformungs bereich hart, hingegen in einem großen Verschiebe- oder Verformungsbereich weich sind.

Bei einer solchen Anordnung (bei der wiederum die Hinter räder, die Starrachse und die Radzapfen einen starren Körper bilden) liegt der Momentanpol für die Verstellung des Hinterrades, die durch die darauf wirkende Seiten kraft bewirkt wird, auf der Vorderseite der Verbindungs linie der Hinterradzentren. Das bedeutet, daß bei einer Abstützung des Hinterrades allein durch den Längslenker das Hinterrad in Richtung auf eine Nachspur verstellt wird. Auch hierbei versteht sich, daß aufgrund der An nahme des Momentanpols diese Verstellung lediglich in einem kleinen Verstellbereich erfolgt. Da nunmehr der Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper auf der Rückseite der Verbindungslinie der Hinterradzentren liegt, wird das Hinterrad in Richtung auf eine Vorspur verstellt, sobald die durch den Panhardstab beherrschte Seitenkraft darauf einwirkt. Da aber die Elastikelemente, die den Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper bzw. der Starrachse verbinden, in einem kleinen Verformungsbereich zunächst hart sind und erst in einem (anschließenden) größeren Ver formungsbereich weich werden, ist der Einfluß des Panhardstabes auf die Spur der Hinterräder bei noch relativ kleiner Seitenkraft an den Hinterrädern ausgeprägt, jedoch geringfügig, sobald die Seitenkraft relativ groß wird. Dementsprechend wird das Hinterrad unter dem Einfluß des Panhardstabes bei relativ geringer Seitenkraft auf eine Vorspur verstellt, erhält jedoch eine Nachspur, sobald die Seitenkraft ansteigt und der Einfluß des Längslenkers den Einfluß des Panhardstabes überwiegt.

Die vorstehend an zweiter Stelle genannte Aufgabe läßt sich - ausgehend von einer Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruches 3 - durch eine Anordnung lösen, bei der die beiden Längslenker wiederum so ange ordnet sind, daß der Abstand zwischen ihren vorderen Enden größer als derjenige zwischen ihren hinteren Enden ist, und wobei der Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der Vorderseite der Verbindungslinie der Hinterradzentren angeordnet ist. Außerdem ist bei dieser Lösung die Feder eigenschaft der Elastikelemente, mittels denen der Panhardstab am Fahrzeugkörper bzw. an der Starrachse befestigt ist, so gewählt, daß diese in einem kleinen Verschiebe- oder Verformungsbereich hart, hingegen in einem großen Ver schiebe- oder Verformungsbereich weich sind.

Bei dieser Anordnung, bei der wiederum die Hinterräder, die Starrachse und die Radzapfen einen starren Körper darstellen, liegt der Momentanpol für die Versetzung des Hinterrades, die durch die darauf wirkende Seitenkraft erzeugt wird, auf der Rückseite der Verbindungslinie zwischen den Hinterradzentren. Das bedeutet, daß bei einer Abstützung des Hinterrades allein durch den Längslenker das Hinterrad zu einer Vorspur verstellt wird. Auch hier spielt sich aufgrund des Konzepts des Momentanpols diese Verstellung lediglich in einem kleinen Verstellbereich ab. Da andererseits der Panhardstab an dem Fahrzeugkörper auf der Vorderseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren angeordnet ist, wird das Hinterrad in Richtung auf eine Nachspur verstellt, sobald die durch den Panhardstab beherrschte Seitenkraft darauf wirkt. Da aber die Elastikelemente, über die der Panhardstab an den Fahrzeug körper bzw. an der Starrachse angeschlossen ist, in einem kleinen Verformungsbereich hart, in einem großen Ver formungsbereich hingegen weich ist, ist der Einfluß des Panhardstabes auf die Spur des Hinterrades groß, solange die auf das Hinterrad wirkende Seitenkraft relativ klein ist. Der Einfluß ist jedoch klein, wenn diese Seiten kraft relativ groß ist. Demzufolge erfährt das Hinterrad eine Nachspur-Stellung unter dem Einfluß des Panhard stabes, solange die Seitenkraft gering ist, und stellt sich auf eine Vorspur ein, wenn die Seitenkraft zunimmt und der Einfluß des Längslenkers den Einfluß des Panhardstabes überwiegt.

Eine Lösung der vorstehend an zweiter Stelle genannten Aufgabe wird auch bei einer Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruches 4 erreicht, bei der die beiden Längslenker zwischen ihren hinteren Enden einen größeren Abstand aufweisen als zwischen ihren vorderen Enden und der Panhardstab mit dem Fahrzeugkörper auf der Rückseite der Verbindungs linie zwischen den Hinterradzentren angeordnet ist. Hierbei ist die Federeigenschaft der Elastikelemente zur Verbindung des Panhardstabes mit dem Fahrzeugkörper bzw. mit der Starrachse so gewählt, daß diese in einem kleinen Verschiebe- oder Verformungsbereich zunächst weich und anschließend in einem großen Verschiebe- oder Verformungs bereich hart sind.

Bei dieser Anordnung, bei der wiederum die Hinterräder, die Starrachse und die Radzapfen als starrer Körper anzusehen sind, liegt aufgrund des größeren Abstandes zwischen den Hinterenden der Längslenker der Momentanpol für die Ver stellung des Hinterrades, die durch die darauf wirkende Seitenkraft erzeugt wird, auf der Vorderseite der Verbindung linie zwischen den Hinterradzentren. Wenn daher das Hinter rad lediglich durch den Längslenker abgestützt ist, wird es in Richtung auf eine Nachspur verstellt. Auch hier vollzieht sich die Verstellung aufgrund des Momentanpols nur in einem kleinen Verstellbereich. Da nun der Panhardstab am Fahrzeugkörper auf der Rückseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren liegt, wird das Hinterrad in eine Vorspur eingestellt, sobald die von dem Panhardstab beherrschte Seitenkraft darauf ein wirkt. Weil aber die Elastikelemente zur Verbindung des Panhardstabes mit dem Fahrzeugkörper bzw. mit der Starrachse in dem kleinen Verformungsbereich weich und erst in dem großen Verformungsbereich hart sind, ist der Ein fluß des Panhardstabes auf die Spur des Hinterrades gering, solange auch die auf das Hinterrad wirkende Seiten kraft relativ klein bleibt, hingegen groß, sobald diese Seitenkraft relativ groß ist. Demzufolge nimmt das Hinter rad eine Nachspur-Stellung unter dem Einfluß des Längs lenkers ein, solange die Seitenkraft relativ gering bleibt, verstellt sich jedoch zu einer Vorspur, sobald die Seitenkraft ansteigt und der Einfluß des Panhardstabes den Einfluß des Längslenkers überwiegt.

Der Panhardstab kann an der Starrachse bzw. an dem Fahrzeugkörper an beiden gegenüberliegenden Enden mittels Elastikelementen angeschlossen sein, jedoch auch nur an einem Ende ein solches Elastikelement aufweisen, während das andere Ende ohne eine elastische Zwischenschaltung befestigt ist.

Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß wegen der gering fügigen Versetzung der die Radzentren verbindenden Linie um den Betrag des Reifennachlaufes gegenüber der Wirkungs linie der auf das Hinterrad wirkenden Seitenkraft der Begriff "Verbindungslinie zwischen den Radzentren", der in der vorliegenden Beschreibung angewendet wird, stets als Wirkungslinie der Seitenkraft, die auf das Hinterrad wirkt, in strengem Sinne dieses Begriffes auszulegen ist.

Schließlich versteht sich, daß mit dem Abstand zwischen den vorderen bzw. hinteren Enden der Längslenker der Quer abstand bzw. - bei räumlich größerer Ausdehnung der Längslenker - der in Querrichtung gemessene Raum zwischen den Längslenkerenden im Bereich von deren Verbindungs punkten angesprochen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Draufsicht auf eine erste Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Hinterradauf hängung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht in vergrößertem Maßstab eines Teils der Hinterradaufhängung der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Federkennlinie des bei der ersten Ausführungsform verwendeten Elastikelements;

Fig. 4, 5 schematische Draufsichten, die die Wirkungs weise der ersten Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Spurverläufe, die bei der ersten Ausführungs form erzielbar sind;

Fig. 7-11 zu den Darstellungen gemäß den Fig. 1 bis 5 analoge Darstellungen einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 12-16 den Fig. 1, 2, 4, 5 und 6 ähnliche Darstellungen einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 17-20 den Fig. 1, 2, 4 und 5 ähnliche Darstellungen einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform einer Hinter radaufhängung nach der Erfindung weist folgende Teile auf:

Einen linken und einen rechten Radzapfen 12 a, 12 b zur drehbaren Lagerung eines linken bzw. rechten Hinterrades 11 a, 11 b, ein Querrohr 13, das quer zum Fahrzeugkörper verläuft und mit den Radzapfen 12 a, 12 b an seinen gegen überliegenden Enden zu einer Starrachse verbunden ist, linke bzw. rechte Längs lenker 15 a, 15 b, die an ihren hinteren Enden mit dem Quer rohr 13 und an ihren vorderen Enden mit dem Fahrzeug körper 14, dort über Elastikelemente 16 a, 16 b, so in Ver bindung stehen, daß sie eine vertikale Schwenkbewegung und eine Längsversetzung ausführen können, und einen Quer stab 18 (Panhardstab), der über Elastikelemente 17 an einem Ende mit dem Querrohr 13 und an seinem anderen Ende mit dem Fahrzeugkörper 14 verbunden ist.

Die Längslenker 15 a, 15 b sind nach vorne zu divergierend angeordnet, so daß der Abstand zwischen ihren vorderen Enden, mit denen sie am Fahrzeugkörper 14 befestigt sind, größer als zwischen ihren hinteren Enden ist. Das Quer rohr 13 liegt so, daß dessen Mittelachse mit der Linie, welche die Radzentren des linken und rechten Hinterrades 11 a, 11 b verbindet, zusammenfällt; der Panhardstab 18 ist auf der Vorderseite des Querrohres 13 mit dem Fahr zeugkörper 14 verbunden.

Das Elastikelement 17 zur Verbindung des Panhardstabes 18 am Fahrzeugkörper 14 weist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, einen Gummikörper auf, der den Zwischenraum zwischen einer äußeren rohrförmigen Muffe 21 und einer innenliegenden Buchse 22, die am Fahrzeugkörper 14 befestigt ist, ausfüllt. Die Muffe 21 ist einstückig mit dem Ende des Panhardstabes 18 gestaltet. Das Elastikelement 17 weist weiterhin ein Paar von bogenförmigen Durchbrüchen 23 auf, die sich rechts und links von der Buchse 22 und parallel zu deren Mittel achse durch den Gummikörper hindurch erstrecken. Aufgrund dieser Durchbrüche 23 ändert sich die Beziehung zwischen der auf das Elastikelement 17 wirkenden seitlichen Kraft und dessen Deformation bei einer vorbestimmten Kraft f ₀, wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Aus dieser Federkennlinie folgt, daß das Elastikelement 17 über einen kleinen Verformungsbereich hinweg weich ist und eine Federkonstante k 1 aufweist, jedoch über einen großen Verformungsbereich hinweg steif ist und dort eine Federkonstante k 2 hat.

Die Wirkungsweise der Hinterradaufhängung nach dieser Aus führungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 nachfolgend erläutert:

Zu Fig. 4 sei angenommen, daß aufgrund einer geringfügigen Rechtsdrehung am Lenkrad während einer Geradeausfahrt oder aufgrund eines vergleichbaren Verhaltens auf die Hinter räder 11 a, 11 b eine Seitenkraft G 1 wirkt, die durch eine relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung erzeugt wird. Da die Längslenker 15 a, 15 b in Richtung auf ihre vorderen Enden zueinander divergieren, kann der Momentanpol für die Drehversetzung des Querrohres 13 und der Hinterräder 11 a, 11 b, die zusammen als starrer Körper angesehen werden können und durch die Längslenker 15 a, 15 b abgestützt sind, als auf dem Schnittpunkt P der rückwärtigen Verlängerungen der Längslenker-Längsachsen liegend angenommen werden. Da das Elastikelement 17 in dem Bereich f 1, in welchem gemäß Fig. 3 nur eine relativ schwache Seitenkraft wirk sam ist, weich ist und die Federkonstante k 1 aufweist, wird der Panhardstab 18 augenblicklich in Richtung des Pfeiles X 1 (Fig. 4) versetzt, so daß der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b in dieser Situation vernachlässigbar ist. Dieser Einfluß besteht darin, daß die Hinterräder zu einer Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn - in Fig. 4 - beaufschlagt werden, bei der das äußere Hinterrad 11 a eine Nachspur-Stellung einnimmt. Die Hinterräder 11 a, 11 b werden also aufgrund des Schwenkmomentes um den Momentanpol P so versetzt, wie dies gestrichelt in Fig. 4 dargestellt ist. Damit wird das äußere Hinterrad 11 a zu einer Vorspur δ ₁ gegenüber seiner ursprünglichen Stellung veranlaßt.

In dem Bereich f 2 (Fig. 3), in welchem eine stärkere Seitenkraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirksam ist, verhält sich das Elastikelement 17 hart (Federkonstante k 2), so daß dementsprechend der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b im Sinne von deren Verschwenkung im Gegenuhrzeigersinn verstärkt ist. Die Kraft, welche die Hinterräder 11 a, 11 b im Gegenuhr zeigersinn beaufschlagt, beruht dabei auf einem im Gegen uhrzeigersinn gerichteten Schwenkmoment, das deshalb entsteht, weil die Verbindungsstelle des Panhardstabes 18 mit dem Fahrzeugkörper 14 um den Betrag e vor der Wirkungslinie der Seitenkraft G 2 liegt. Folglich werden die Hinterräder 11 a, 11 b so versetzt, wie das gestrichelt in Fig. 5 dargestellt ist, wobei das äußere Hinterrad 11 a in eine Nachspur-Stellung δ ₂ verstellt wird. Das bedeutet, daß das äußere Hinterrad 11 a eine Nachspur δ ₂-δ ₁ gegen über seiner Ausgangsspur einnimmt, die in Fig. 4 ausgezogen gezeichnet ist.

Fig. 6 zeigt die Spur-Kennlinien des äußeren Hinterrades 11 a bezogen auf die Zentripetal-Beschleunigung bzw. die Seitenkraft G:

Aus der voll ausgezogenen Linie ist erkennbar, daß bei Einwirkung einer relativ geringen Seitenkraft auf das äußere Hinterrad 11 a infolge einer geringen Zentripetal- Beschleunigung (z.B. wenn das Lenkrad während einer Geradeausfahrt um einen kleinen Winkel verdreht wird) das äußere Hinterrad 11 a in eine Vorspur verstellt wird. Wenn dagegen eine relativ große Seitenkraft auf das äußere Hinterrad 11 a infolge einer großen Zentripetal- Beschleunigung wirksam ist (z.B. beim Ausfahren einer scharfen Kurve), dann nimmt das äußere Hinterrad 11 a eine Nachspur-Stellung ein. Wie vorstehend erläutert, tritt dieser Effekt aufgrund der Eigenschaft des Elastik elements 17, der Lage der Verbindungsstelle des Panhardstabes 18 mit dem Fahrzeugkörper 14 und der Lage der Verbindungsstellen der Längslenker 15 a, 15 b an dem Fahr zeugkörper 14 sowie des Querrohres 13 ein. Durch Änderung dieser Parameter lassen sich verschiedene Spur-Kennlinien an dem äußeren Hinterrad 11 a verwirklichen, wie diese strichpunktiert in Fig. 6 dargestellt sind.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 11 erläutert.

In den Fig. 7 bis 11 sind Teile, die den Teilen in den Fig. 1 bis 6 analog sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet; nachfolgend wird auch nur die gegenüber der ersten Ausführungsform unterschiedliche Gestaltung der zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei dieser zweiten Ausführungsform divergieren die linken und rechten Längs lenker 15 a bzw. 15 b in Richtung auf ihre Hinterenden und der Panhard-Stab 18 ist auf der Rückseite des Quer rohres 13 mit dem Fahrzeugkörper 14 verbunden. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist je eine Kunststoffplatte 24 mit Preßsitz in jeden Durchbruch 23 des Gummikörpers des Elastikelementes 17 eingesetzt. Aufgrund dieser Kunst stoffplatten 24 ändert sich die Beziehung einer auf das Elastikelement 17 wirkenden Seitenkraft und dessen Deformation bei einer vorbestimmten Last f _o, wie aus Fig. 9 hervorgeht. Demzufolge ist das Elastikelement 17 in einem kleinen Deformationsbereich hart und weist eine Federkonstante k 1′ auf, während es in dem großen Deformationsbereich weich ist und die Federkonstante k 2′ besitzt.

Die Wirkungsweise der Hinterradaufhängung nach dieser Aus führungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 nachfolgend erläutert:

Zu Fig. 10 sei wieder angenommen, daß aufgrund einer geringfügigen Rechtsdrehung am Lenkrad während einer Geradeausfahrt oder aufgrund eines ähnlichen Vorgehens eine relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung und eine daraus resultierende Seitenkraft G 1 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt. Da das Elastikelement 17 in dem Bereich f 1′, in welchem eine relativ kleine Seitenkraft wirksam ist, hart ist und die Federkonstante k 1′ aufweist, und eine kleine Seitenkraft in Fig. 10 vorausgesetzt ist, ist der von dem Panhardstab 18 auf die Spurstellung der Hinterräder 11 a, 11 b ausgeübter Einfluß durch den diese in eine Dreh richtung im Uhrzeigersinn beaufschlagt werden, groß. Die auf die Hinterräder 11 a, 11 b im Uhrzeigersinn ein wirkende Kraft entsteht aufgrund eines im Uhrzeiger sinn wirksamen Schwenkmoments, das deshalb erzeugt wird, weil die Verbindungsstelle des Panhardstabes 18 mit dem Fahrzeugkörper 14 um den Betrag e gegenüber der Wirkungslinie der Seitenkraft G 1 nach hinten versetzt ist. Folglich werden die Hinterräder 11 a, 11 b so ver stellt, wie das gestrichelt in Fig. 10 dargestellt ist, d.h. das äußere Hinterrad 11 a erhält eine Vorspur δ ₁.

In dem Bereich f 2′ (Fig. 9), in welchem eine größere Seitenkraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, verhält sich das Elastikelement 17 mit der Federkonstante k 2′ weich. Demzufolge wird der Panhardstab 18 augenblicklich in Richtung des Pfeiles X 2 in Fig. 11 verschoben, so daß der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinter räder 11 a, 11 b in dieser Situation vernachlässigbar ist. Dieser Einfluß bestand wieder darin, daß die Hinterräder im Uhrzeigersinn in Fig. 11 beaufschlagt werden, d.h. das äußere Hinterrad 11 a in Richtung auf eine Vorspur- Stellung gedrängt wird. Da die Längslenker 15 a, 15 b nach hinten zu divergieren, kann der Momentanpol für die Ver schwenkung des Querrohres 13 und der Hinterräder 11 a, 11 b, die auch hier als einheitlicher starrer Körper angesehen werden können und von den Längslenkern 15 a, 15 b abge stützt sind, als auf dem Schnittpunkt P der nach vorne gezogenen Verlängerungen der Längslenker-Längsachsen liegend angenommen werden. Demzufolge werden die Hinter räder 11 a, 11 b unter dem im Gegenuhrzeigersinn wirksamen Schwenkmoment um diesen Momentanpol P so verstellt, wie dies gestrichelt in Fig. 11 gezeigt ist. Folglich erhält das äußere Hinterrad 11 a eine Nachspur-Stellung δ ₂, d.h. das äußere Hinterrad 11 a erhält eine Nachspur δ ₂-δ ₁ gegenüber seiner Ausgangsstellung, die in Fig. 10 aus gezogen gezeichnet ist.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Spurcharakteristik des äußeren Hinterrades 11 a gegenüber einer Zentripetal- Beschleunigung oder einer Seitenkraft G so sein, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 16 wird nachfolgend eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben:

Die Fig. 12 und 13 sind analog zu den Fig. 1 und 2. Wie daraus hervorgeht, sind bei dieser Ausführungsform die Längs lenker 15 a, 15 b und der Panhardstab 18 in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet, aber das Elastikelement 17 hat denselben Aufbau wie er aus Fig. 8 hervorgeht. Demzufolge wird nachfolgend nur die Wirkungsweise der Hinterradaufhängung gemäß dieser Aus führungsform erläutert.

Gemäß Fig. 14 sei wieder angenommen, daß aufgrund einer Rechtsdrehung des Lenkrades bei niedriger Fahrgeschwindig keit oder aufgrund eines ähnlichen Verhaltens eine Seitenkraft G 1 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, die durch eine relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung erzeugt ist. Da in dem Bereich f 1′, in welchem voraus setzungsgemäß in Fig. 14 eine relativ niedrige Seiten kraft wirksam ist, das Elastikelement 17 hart ist und die Federkonstante k 1′ aufweist, ist der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b, durch den diese in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt werden sollen, sehr ausgeprägt. Die die Hinterräder 11 a, 11 b im Gegenuhrzeigersinn beaufschlagende Kraft ent steht aus einem im Gegenuhrzeigersinn wirksamen Schwenk moment, das deshalb erzeugt wird, weil die Verbindungs stelle des Panhardstabes 18 an dem Fahrzeugkörper 14 um den Betrag e gegenüber der Wirkungslinie der Seiten kraft G 1 nach vorne versetzt ist. Dementsprechend werden die Hinterräder 11 a, 11 b versetzt, d.h. das äußere Hinterrad 11 a erfährt eine Nachspur δ ₁, wie dies ge strichelt in Fig. 14 gezeigt ist.

In dem Bereich f 2′ (Fig. 9), in welchem eine größere Seitenkraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, ist das Elastikelement 17 weich (Federkontante k 2′). Dem entsprechend wird der Panhardstab 18 augenblicklich in Richtung des Pfeiles X 2 in Fig. 15 versetzt, so daß der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinter räder 11 a, 11 b (der eine Verschwenkung der Hinterräder der Gegenuhrzeigersinn in Fig. 14, d.h. eine Beaufschlagung des äußeren Hinterrades 11 a in Richtung Nachspur be deutet) in dieser Situation vernachlässigbar ist. Da die Längslenker 15 a, 15 b in Richtung auf ihre vorderen Enden divergieren, kann angenommen werden, daß der Momentanpol der Verschwenkung des Querrohres 13 und der Hinterräder 11 a, 11 b, die einen einheitlichen starren Körper bilden und durch die Längslenker 15 a, 15 b abgestützt sind, auf dem Schnittpunkt P der rückwärtigen Verlängerungen der Längslenker-Längsachsen liegt. Demzufolge werden die Hinterräder 11 a, 11 b unter dem im Uhrzeigersinn wirkenden Schwenkmoment um den Momentanpol P versetzt, wie das gestrichelt in Fig. 15 gezeigt ist. Das bedeutet, daß das äußere Hinterrad 11 a zu einer Vorspur δ ₂ einge stellt wird, d.h. es wird gegenüber seiner ursprünglichen Ausgangsstellung, die in Fig. 14 ausgezogen gezeichnet ist, um eine Vorspur δ ₂-δ ₁ verstellt.

Die Fig. 16 zeigt die Spurcharakteristik des äußeren Hinter rades 11 a bei der dritten Ausführungform, bezogen auf eine Zentripetal-Beschleunigung bzw. eine Seitenkraft G.

Wie aus der ausgezogen gezeichneten Linie zu erkennen ist, wird das äußere Hinterrad 11 a zu einer Nachspur verstellt, wenn eine relativ geringe Seitenkraft aufgrund einer kleinen Zentripetal-Beschleunigung (die beispielsweise bei der Kurvenfahrt mit niedriger oder mittlerer Fahr geschwindigkeit erzeugt wird) auf das Hinterrad wirksam ist. Wenn eine relativ große Seitenkraft auf das äußere Hinterrad 11 a aufgrund einer entsprechend großen Zentri petal-Beschleunigung wirkt (die beispielsweise beim Fahr bahnwechsel mit hoher Fahrgeschwindigkeit entsteht), dann wird das äußere Hinterrad 11 a zu einer Vorspur verstellt.

Wie oben erläutert, wird dieser Effekt erzielt aufgrund der Eigenschaften des Elastikelements 17, der Lage der Verbindungsstelle des Panhardstabes 18 mit dem Fahrzeug körper 14 und der Lage der Verbindungsstellen der Längs lenker 15 a, 15 b am Fahrzeugkörper 14 sowie am Querrohr 13. Durch Veränderung dieser Parameter können verschieden artige Spurcharakteristiken des äußeren Hinterrades 11 a erhalten werden, wie das strichpunktiert in Fig. 16 angedeutet ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und 18 wird nachfolgend eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben:

Die Fig. 17 und 18 sind ähnlich den Fig. 1 und 2, zeigen jedoch die vierte Ausführungsform der Erfindung. Wie daraus zu ersehen ist, sind bei dieser Aus führungsform die Längslenker 15 a, 15 b und der Panhard stab 18 in gleicher Weise wie bei der zweiten Ausführungs form angeordnet und das Elastikelement 17 weist den Auf bau gemäß Fig. 2 auf. Demzufolge wird nachfolgend nur die Wirkungsweise der Hinterradaufhängung gemäß dieser Ausführungsform erläutert.

Zu Fig. 19 sei wieder angenommen, daß aufgrund einer Rechtsdrehung des Lenkrades während niedriger Fahrge schwindigkeit oder aufgrund eines ähnlichen Verhaltens auf die Hinterräder 11 a, 11 b eine Seitenkraft G 1 wirkt, die durch eine relativ kleine Zentripetal-Beschleunigung erzeugt wird. Da die Längslenker 15 a, 15 b zueinander in Richtung auf ihre hinteren Enden divergieren, kann an genommen werden, daß der Momentanpol für die Schwenk versetzung des Querrohres 13 und der Hinterräder 11 a, 11 b, die als einheitlicher starrer Körper angenommen werden können und von den Längslenkern 15 a, 15 b abge stützt sind, auf dem Schnittpunkt P der Verlängerungen der Längslenker-Längsachsen nach vorne liegt. Da das Elastikelement 17 in dem Bereich f 1, in dem gemäß Fig. 3 nur eine relativ kleine Seitenkraft wirksam ist, weich ist und die Federkonstante k 1 aufweist, wird der Panhardstab 18 augenblicklich in Richtung des Pfeiles X 1 in Fig. 19 versetzt, so daß sein Einfluß auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b (der eine Verschwenkung der Hinterräder im Uhrzeigersinn in Fig. 19, d.h. eine Beauf schlagung des äußeren Hinterrades 11 a in Richtung Vor spur bedeutet) in dieser Situation vernachlässigbar ist. Demzufolge werden die Hinterräder 11 a, 11 b durch das Schwenkmoment um den Momentanpol P versetzt, wie das ge strichelt in Fig. 19 gezeichnet ist. Das bedeutet, daß das äußere Hinterrad 11 a gegenüber seiner Ausgangslage eine Nachspur δ ₁ erhält.

In dem Bereich f 2 (Fig. 3), in welchem eine größere Seiten kraft G 2 auf die Hinterräder 11 a, 11 b wirkt, verhält sich das Elastikelement 17 entsprechend der Federkonstante k 2 hart. Demzufolge ist der Einfluß des Panhardstabes 18 auf die Spur der Hinterräder 11 a, 11 b in dem Sinne, daß die Hinterräder im Uhrzeigersinn verschwenkt werden, aus geprägt. Dabei wird die die Hinterräder 11 a, 11 b im Uhrzeigersinn beaufschlagende Kraft durch ein im Uhr zeigersinn gerichtetes Schwenkmoment erzeugt, das auf grund des Umstandes entsteht, daß die Verbindungsstelle des Panhardstabes 18 am Fahrzeugkörper 14 gegenüber der Wirkungslinie der Seitenkraft G 2 um den Betrag e nach hinten versetzt ist. Dementsprechend werden die Hinter räder 11 a, 11 b verlagert, d.h. das äußere Hinterrad 11 a erhält eine Vorspur δ ₂, wie dies gestrichelt in Fig. 20 gezeichnet ist. Somit erfährt das äußere Hinterrad 11 a eine Vorspur-Verstellung um δ ₂-δ ₁ gegenüber der in Fig. 20 ausgezogen gezeichneten Ausgangsstellung.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Spurcharakteristik des äußeren Hinterrades 11 a, bezogen auf eine Zentripetal Beschleunigung bzw. eine Seitenkraft G, entsprechend der Darstellung in Fig. 16 sein.

Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der ersten bis vierten Ausführungsform ist man davon ausgegangen, daß lediglich das Elastikelement 17, welches den Panhardstab 18 mit dem Fahrzeugkörper 14 verbindet, verformt wird. Jedoch versteht sich, daß sich an der prinzipiellen Wirkungsweise und dem dadurch erzielten Effekt nichts ändert, wenn beide Elastikelemente 17 verformt werden.

Claims

1. Hinterradaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit an den Enden einer Starrachse befestigten Radzapfen zur Lagerung der Hinterräder, mit schräg angeordneten Längslenkern (15 a, 15 b), die über ihre hinteren Enden mit dem Querträger (13) und über ihre vorderen Enden mittels Elastikelementen (16 a, 16 b) mit dem Fahrzeugkörper (14) so verbunden sind, daß sie vertikale Schwenkbewegungen und eine Längsverschiebung ausführen können und mit einem Panhardstab (18), der mit einem Ende an dem Achskörper (13) und mit dem anderen Ende am Fahrzeugkörper (14) befestigt ist, wobei mindestens ein Ende des Panhardstabes (18) mittels eines Elastikelementes (17) befestigt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Längslenker (15 a, 15 b) sind derart schräg angeordnet, daß sie an ihren vorderen Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an ihren hinteren Enden;
b) der Panhardstab (18) ist auf der Vorderseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren der Hinterräder mit dem Fahrzeugkörper (14) verbunden;
c) das Elastikelement (17) des Panhard-Stabes (18) hat eine Federeigenschaft, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine kleine Federsteifigkeit (k 1) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine große Federsteifigkeit (k 2) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Vorspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.

2. Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
mit derart schräg angeordneten Längslenkern (15 a, 15 b), daß sie an ihren hinteren Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an ihren vorderen Enden und wobei der
Panhardstab (18) auf der Rückseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren der Hinterräder mit dem Fahrzeugkörper (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Elastikelement (17) des Panhardstabes (18) eine Federeigenschaft hat, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper eine große Federsteifigkeit (k 1′) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine kleine Federsteifigkeit (k 2′) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Vorspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.

3. Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Längslenker (15 a, 15 b) sind derart schräg angeordnet, daß sie an ihren vorderen Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an ihren hinteren Enden;
b) der Panhardstab (18) ist auf der Vorderseite der Verbindungslinie zwischen den Radzentren der Hinterräder mit dem Fahrzeugkörper (14) verbunden;
c) das Elastikelement (17) des Panhardstabes (18) hat eine Federeigenschaft, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine große Federsteifigkeit (k 1′) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper eine kleine Federsteifigkeit (k 2′) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Nachspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.

4. Hinterradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastikelement (17) des Panhardstabes (18) eine Federeigenschaft hat, die in einem kleinen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper (14) eine kleine Federsteifigkeit (k 1) und in einem großen Verstellbereich quer zum Fahrzeugkörper eine große Federsteifigkeit (k 2) ergibt, um bei kleiner Seitenkraft eine Nachspurtendenz an dem äußeren Hinterrad zu erzeugen, die mit zunehmender Seitenkraft abgeschwächt wird.

5. Hinterradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastikelement (17) zur Befestigung des Panhardstabes (18) eine innere Buchse (22), die mit dem zugehörigen Teil (13 oder 14) verbunden ist, eine äußere Muffe (21), die an dem zugehörigen Ende des Panhardstabes (18) befestigt ist und in der die innere Buchse (22) aufgenommen ist, und einen Gummikörper aufweist, der zwischen der inneren Buchse (22) und der äußeren Muffe (21) angeordnet ist.

6. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1 oder 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper ein Loch oder einen Durchbruch (23) aufweist.

7. Hinterradaufhängung nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper ein Loch oder einen Durchbruch (23) aufweist und in das Loch oder den Durchbruch (23) ein Distanzstück (24) eingepreßt ist.