DE3821414A1 - Verbesserungen in einer oder bezueglich einer hinterrad-aufhaengung mit doppelquerlenker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinterrad-Aufhängung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Aufhängung in Doppelquerlenker-Ausführung.

Ein Beispiel einer bekannten HinterradAufhängung mit Doppelquerlenker ist in den japanischen Patentschriften Nr. 51-20 765 und 52-9 889 gezeigt.

Ein Problem der bekannten Hinterrad-Aufhängung mit Doppelquerlenkern besteht darin, daß ihr oberer Lenkerarm keinen ausreichenden Widerstand gegenüber Reifenbewegungen ausüben kann, die durch Kräfte hervorgerufen sind, welche in der Reifenkontaktfläche in deren Längs- und Querrichtung wirken .

Ein anderes Problem besteht darin, daß ihre Sturz-Unver­ änderlichkeit unzureichend ist, d.h. sie kann keinen ausreichenden Widerstand gegenüber Sturzänderungen aus­ üben, da die Kugelgelenke für die Verbindung ihres obe­ ren und unteren Lenkerarms mit einem Achsgehäuse relativ eng beeinander angeordnet sind.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung mit einem oberen Lenkerarm in Form eines A-förmigen Rahmens, der gegabelte Drehgelenk-Enden zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie und ein schwingungsfähiges Ende zur Halterung eines Reifens aufweist, und mit einem unteren Lenkerarm in Form eines A-förmigen Rahmens, der gegabelte Drehgelenkenden zur Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie und ein schwingungsfähiges Ende zur Halterung des Reifens aufweist. Die Drehgelenk-Enden des unteren Lenkerarms schwenken um Achsen, die koaxial und Teil einer geraden Linie (L ₁) sind. Die gerade Linie (L ₁) verläuft nach vorwärts und seitlich nach außen und gleichzeitig nach vorwärts und nach aufwärts gegenüber der Fahrzeugkarosserie. Das rückwärtige Drehgelenk-Ende des unteren Lenkerarms ist im wesentlichen auf einer geraden Linie angeordnet, die vom schwingungsfähigen Ende des unteren Lenkerarms nach einwärts der Fahrzeugkarosserie verläuft, um eine Längsachse der Fahrzeugkarosserie unter einem rechten Winkel zu schneiden. Die DrehgelenkEnden des oberen Lenkerarms schwenken um Achsen, die koaxial und Teil einer geraden Linie (L ₃) sind. Die gerade Linie (L ₃) verläuft parallel zu einer Längsachse der Fahrzeugkarosserie und ist in einer horizontalen Ebene angeorndnet. Das schwingungsfähige Ende des oberen Lenkerarms ist rückwärts des schwingungsfähigen Endes des unteren Lenkerarms und einwärts des oberen Endabschnitts des Reifens, diesem benachbart, angeordnet.

Die vorstehende Konstruktion überwindet die vorstehend beschriebenen Probleme der bekannten Vorrichtung in erfolgreicher Weise.

Es ist dementsprechend ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung zu schaffen, die es ermöglicht, mit einem oberen Lenker­ arm einen verstärkten Widerstand gegenüber Reifenbe­ wegungen auszuüben, die durch Kräfte hervorgerufen sind, welche in einer Reifen-Aufstandsfläche in deren Längs- und Querrichtung wirken.

Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, eine verbesserte Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung der vorbeschriebenen Art zu schaffen, mit welcher die Sturz- Unveränderlichkeit verbessert werden kann.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine verbesserte Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung der vorbeschriebe­ nen Art zu schaffen, welche einen ausreichenden Nachlauf aufweist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine verbesserte Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung der vorbeschriebe­ nen Art zu schaffen, die eine verbesserte Fahrstabilität des Fahrzeugs bewirkt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Doppelquerlenker-Hinter­ radaufhängung,

Fig. 2 eine Rückansicht der Doppelquerlenker- Hinterradaufhängung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt einer Verbindung zwischen einem Ende eines oberen oder eines unteren Lenkerarms der Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung nach Fig. 1 sowie eines Stützrahmens der Hinterradaufhängung, und

Fig. 4 bis 6 schematische Darstellungen zur Er­ läuterung von Kräften, die am Gestänge der Doppelquer­ lenker-Hinterradaufhängung nach Fig. 1 während einer Be­ schleunigung oder Verzögerung, einer Motorverzögerung bzw. eines Zustandes, in welchem ein Reifen einer seit­ lichen Kraft ausgesetzt ist, angreifen.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten Stützrahmen der Hinterradaufhängung. Dieser Stützrahmen ist an einer Fahrzeugkarosserie, einen Teil derselben bildend, befestigt. Die Fahrzeugkarosserie ist zur Verwendung mit einem Hinterachs-Antriebssystem ausgebildet und weist in ihrem rückwärtigen Teil eine Kardanwelle 2, ein Differentialgetriebe 3, eine Hinterachswelle 4 (siehe Fig. 2), eine Hinterachse 5 und ein Hinterrad 6 auf. Die Hinterachse 5 ist drehbar durch ein Achsgehäuse 7 gehalten. Eine Bremsbefestigungsplatte 8 (siehe Fig. 2) ist am Achsgehäuse 7 befestigt.

Die Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung gemäß der Erfindung umfaßt einen oberen Lenkerarm 9 und einen unteren Lenkerarm 10, die von der sogenannten A-förmigen Rahmen-Ausführung (frame type) sind.

Der untere Lenkerarm 10 umfaßt gegabelte Drehgelenk-Enden 10 a und 10 a zur Verbindung mit dem Stützrahmen 1 der Hinterradaufhägung und ein schwingungsfähiges Ende 10 b zur Verbindung mittels eines Kugelgelenkes 10 c am Achsgehäuse 7. Die Drehgelenk-Enden 10 a und 10 a sind jeweils mittels einer elastischen rohrförmigen Buchse 11, einem Drehgelenk 12 und einer Halterung 13, wie in Fig. 3 gezeigt, am Stützrahmen 1 befestigt. Die Drehgelenk-Enden 10 a und 10 a schwenken um Achsen, die koaxial sind und Teil einer geraden Linie L ₁ sind, d.h. die Achsen L ₂ der Buchsen 11 und 11 zwischen dem Stützrahmen 1 und den Drehgelenk-Enden 10 a und 10 a sind koaxial und übereinstimmend mit der geraden Linie L ₁. Die Linie L ₁ verläuft nach vorwärts und seitlich nach außen und gleichzeitig nach vorwärts und nach aufwärts gegenüber der Fahrzeugkarosserie. Das rückwärtige der Drehgelenk-Enden 10 a und 10 a, d.h. die rückwärtige Verbindung P 1 zwischen dem rückwärtigen Drehgelenk-Ende 10 a und dem Stützrahmen 1 ist im wesentlichen auf derjenigen Linie angeordnet, die die Kugelgelenke 10 c für den linken und den rechten unteren Lenkerarm 10 verbindet (obwohl das rechte Drehgelenk und der rechte untere Lenkerarm nicht gezeigt sind).

Der obere Lenkerarm 9 umfaßt gegabelte Drehgelenk-Enden 9 a und 9 a zur Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie in ähnlicher Weise wie die in Fig. 3 gezeigten Drehgelenk-Enden 10 a und 10 a sowie ein schwingungsfähiges Ende 9 b zur Verbindung mit dem Achsgehäuse 7 mittels eines Kugelgelenkes 9 c. Die Drehgelenk-Enden 9 a und 9 a schwenken um Achsen, die koaxial sind und Teil einer geraden Linie L ₃ darstellen, welche parallel zur Längsachse der Fahrzeugkarosserie verläuft und in einer horizontalen Ebene angeordnet ist. Das Kugelgelenk 9 c für den oberen Lenkerarm 9 ist hinter dem Kugelgelenk 10 c für den unteren Lenkerarm 10 und einwärts des oberen Endabschnittes des Reifens 6, diesem benachbart, angeordnet, wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist.

Das schwingungsfähige Ende 10 b des unteren Lenkerarms 10 ist über das Kugelgelenk 10 c mit dem unteren Ende eines Armes 14 (siehe Fig. 2) verbunden. Der Arm 14 ist am Achsgehäuse 7 so befestigt, daß er von diesem aus gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach unten vorspringt. Eine Staubabdeckung ist mit dem Bezugszeichen 15 und ein Torsionsstab mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet.

Ein anderer Arm 22 ist am Achsgehäuse 7 so befestigt, daß er von diesem aus der Fahrzeugkarosserie gegenüber nach oben vorspringt. Der Arm 22 umfaßt ein oberes Ende 22 a, das hinter dem Kugelgelenk 10 c und einwärts des oberen Endabschnitts des Reifens 6, diesem benachbart, angeordnet ist. Das obere Ende 22 a des Arms 22 ist über das Kugelgelenk 9 c mit dem schwingungsfähigen Ende 9 b des oberen Lenkerarms 9 verbunden.

Ein weiterer Arm 18 ist am Achsgehäuse 7 so befestigt, daß er von diesem aus gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach rückwärts und nach einwärts vorspringt. Ein Querstab 19 umfaßt ein inneren Ende 19 a, welches in einer zu Fig. 3 ähnlichen Weise, d.h. über eine elastische Buchse, ein Drehgelenk und eine Halterung, am Stützrahmen 1 an einer Stelle hinter dem Differentialgetriebe 3 befestigt ist. Das äußere Ende 19 b des Querstabs 19 ist mittels eines Kugelgelenks 19 c mit dem rückwärtigen Ende des Arms 18 verbunden.

Ein Federarm 20 und eine daran befestigte Schraubenfeder 24 sind zwischen dem Stützrahmen 1 und dem Achsgehäuse 7 angeordnet.

In Fig. 4 ist eine obere Reifenabstützstelle der Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung mit "U", einen untere Reifenabstützstelle mit "L" und der Mittelpunkt des Reifens 6 mit "C" bezeichnet. Fig. 4 zeigt, daß die Abstützstelle "U" und "L" bzw. die Reifenaufstandsfläche (oder -kontaktfläche) während der Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs (der dargestellte Zustand ist der Verzögerungszustand beim Bremsen) den Wirkungen von Kräften F ₁, F ₂ und F _B ausgesetzt sind. Für diesen Fall ist die folgende Gleichung gegeben:

Aus dieser Gleichung entnimmt man, daß F₁ um × F₂ größer als F₂ ist.

Während der Motorbremsung sind die Abstützstellen "U" und "F _B " und der Reifenmittelpunkt "C" Kräften F ₃, F ₄ und F _C ausgesetzt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Für diesen Fall ist die folgende Gleichung gegeben:

Wenn das Fahrzeug der Wirkung einer Seitenkraft ausgesetzt ist, sind die Abstützstellen "U" und "L" sowie die Reifenkontaktfläche den Wirkungen von Kräften F ₅, F ₆ und F _S ausgesetzt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist (der Reifen ist in Betrachtung von der Rückseite des Fahrzeuges her dargestellt). Für diesen Fall ist die folgende Gleichung gegeben:

Um die Stabilitität des Fahrzeuges beim Bremsen zu erhöhen, ist es erforderlich, daß die in der Reifenkontaktfläche wirkende Längskraft F _B einen komplementären Lenkeinfluß (compliance steer) ausübt, der die Spureinstellung des Reifens 6 auf Vorspur ändert. Zum gleichen Zweck ist es während der Motorbremsung erforderlich, daß die im Reifenmittelpunkt angreifende Längskraft F _C , wie in Fig. 5 gezeigt ist, einen komplementären Lenkeinfluß ausübt, der die Spureinstellung des Reifens 6 auf Vorspur ändert.

Zur Verbesserung des Kurvenverhaltens des Fahrzeuges ist es weiterhin erforderlich, daß die in der Reifenkontaktfläche angreifende Seitenkraft F _S , wie in Fig. 6 gezeigt, einen komplementären Lenkeinfluß ausübt, der die Spureinstellung des Reifens 6 auf Vorspur ändert.

Wie in den Fig. 4 und 5 zu erkennen ist, wirken die Kräfte an dem oberen Aufhängungsgestänge beim Bremsen jedoch in einer anderen Richtung als beim Motorbremsen. In der erfindungsgemäßen Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung ist das obere Aufhängungsgestänge so ausgebildet, daß es einen geringen komplementären Lenkeinfluß (compliance steer) ausübt, während im Gegensatz dazu das untere Aufhängungsgestänge so eingerichtet ist, daß es in Reaktion auf die Kräfte F ₁, F ₂ und F _S einen solchen gewünschten komplementären Lenkeinfluß ausübt, wie er oben beschrieben ist.

Um eine gewünschte Sturz-Unveränderlichkeit zu erzielen, ist l ₂ mit einer ausreichenden Länge ausgelegt, wenn die verwendeten elastischen Buchsen die gleiche Federkonstante aufweisen.

Andererseits kann die Größe des in der erfindungsgemäßen Doppelquerlenker-Hinterachsaufhängung bewirkten komplementären Lenkeinflusses im wesentlichen gleich demjenigen in einer Aufhängung in Längslenkerausführung mit einem unteren Lenkerarm durch Einstellung l ₂ < l ₁ und l ₄ < l ₃ gemacht werden. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung Sturzänderungen im Vergleich zur Aufhängung in Längslenker-Ausführung (strut-type suspension) innerhalb eines engeren Bereichs halten und ist somit dieser gegenüber bezüglich Reifen-Kontaktfähigkeit überlegen.

Nachlaufwinkel und Nachlauf sind so auslegt, daß sie die Spureinstellung des Reifens 6 auf Vorspur ändern, wenn das Fahrzeug der Wirkung einer Seitenkraft ausgesetzt ist. Zu diesem Zweck ist das Kugelgelenk 9 c für den oberen Lenkerarm 9 hinter dem Kugelgelenk 10 c für den unteren Lenkerarm 10 angeordnet.

Durch Ausbildung des oberen Gestänges der Doppelquerlenker-Hinterachsaufhängung gemäß der Erfindung kann erreicht werden, daß das obere Kugelgelenk 9 c geringe Bewegungen in der Querrichtung der Fahrzeugkarosserie und somit einen geringen komplementären Lenkeinfluß in Reaktion auf eine in der Reifenaufstandsfläche in deren Längs- oder Querrichtung wirkende Kraft verursacht.

Aus dem vorstehenden entnimmt man, daß der obere Lenkerarm in der erfindungsgemäßen Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung einen größeren Widerstand als die vergleichbaren, aus dem Stand der Technik bekannten Aufhängungen gegenüber Reifenbewegungen ausüben kann, die durch die Kräfte hervorgerufen sind, welche in der Reifenkontaktfläche in deren Längs- und Querrichtung wirken.

Es ist weiter zu entnehmen, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Kugelgelenks für den oberen Lenkerarm hinter dem Kugelgelenk für den unteren Lenkerarm und einwärts des oberen Endabschnitts des Reifens, diesem benachbart, die Sturz-Unveränderlichkeit größer als diejenige der vergleichbaren, aus dem Stand der Technik bekannten Aufhängungen gemacht und gleichzeitig ausreichender Nachlauf erzielt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Fahrstabilität des Fahrzeuges zu verbessern.

Claims (5)

1. Doppelquerlenker-Hinterachsaufhängung für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Lenkerarm (9) in Form eines A-förmigen Rahmens mit gegabelten Drehgelenk-Enden (9 a, 9 a) zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie und mit einem schwingungsfähigen Ende (9 b) zur Halterung eines Reifens (6) vorgesehen ist, daß ein unterer Lenkerarm (10) in Form eines A-förmigen Rahmens mit gegabelten Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie und mit einem schwingungsfähigen Ende (10 b) zur Halterung des Reifens (6) vorgesehen ist, daß die Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) des unteren Lenkerarms (10) um Achsen schwenken, die koaxial sind und Teil einer geraden Linie (L ₁) darstellen, die gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach vorwärts und seitlich nach außen und gleichzeitig nach vorwärts und nach oben verläuft, daß ein rückwärtiges (10 a) der Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) des unteren Lenkerarms (10) im wesentlichen auf einer geraden Linie angeordnet ist, die vom schwingungsfähigen Ende (10 b) des unteren Lenkerarms (10) nach einwärts der Fahrzeugkarosserie verläuft, bis sie die Längsachse der Fahrzeugkarosserie unter einem rechten Winkel schneidet, daß die Drehgelenk-Enden (9 a, 9 a) des oberen Lenkerarms (9) um Achsen schwenken, die koaxial sind und Teil einer geraden Linie (l ₃) darstellen, die parallel zur Längsachse der Fahrzeugkarosserie verläuft und in einer horizontalen Ebene angeordnet ist, und daß das schwingungsfähige Ende (9 b) des oberen Lenkerarms (9) rückwärts des schwingungsfähigen Endes (10 b) des unteren Lenkerarms (10) und einwärts des oberen Endabschnitts des Reifens (6), diesem benachbart, angeordnet ist.

2.Doppelquerlenker-Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei elastische rohrförmige Buchsen (11), die zwischen den Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) des unteren Lenkerarms (10) und der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind und koaxiale und mit der geraden Linie (l ₁) übereinstimmende Achsen (L ₂) aufweisen.

3. Doppelquerlenker-Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Achsgehäuse (7) zur drehbaren Aufnahme und Halterung einer Achse (5) für den Reifen (6), durch einen ersten Arm (22), der mit einem Ende am Achsgehäuse (7) befestigt ist und von diesem aus gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach oben und nach rückwärts verläuft und dessen anderes Ende (22 a) einwärts des oberen Endabschnitts des Reifens (6), diesem benachbart, angeordnet ist, durch ein erstes Kugelgelenk (9 c), das zwischen dem anderen Ende (22 a) des ersten Arms (22) und dem schwingungsfähigen Ende (9 b) des oberen Lenkerarms (9) zur Verbindung derselben angeordnet ist, durch einen zweiten Arm (14), der mit einem Ende am Achsgehäuse (7) befestigt ist und von diesem aus gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach unten bis zu einem anderen Ende vorspringt, und durch ein zweites Kugelgelenk (10 c), das zwischen dem anderen Ende des zweiten Arms (14) und dem schwingungsfähigen Ende (10 b) des unteren Lenkerarms (10) zur Verbindung derselben angeordnet ist, wobei das erste Kugelgelenk (9 c) hinter dem zweiten Kugelgelenk (10 c) und einwärts des oberen Endabschnitts des Reifens (6), diesem benachbart, angeordnet ist, und wobei ferner ein rückwärtiges (10 a) der Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) des unteren Lenkerarms (10) im wesentlichen auf einer geraden Linie angeordnet ist, die vom zweiten Kugelgelenk (10 c) aus gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach einwärts verläuft, um die Längsachse der Fahrzeugkarosserie rechtwinklig zu schneiden.

4. Doppelquerlenker-Hinterachsaufhängung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen dritten Arm (18), der mit einem Ende am Achsgehäuse (7) befestigt ist und gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach rückwärts und nach einwärts bis zu seinem anderen Ende vorspringt, durch einen Querstab (19) mit einem inneren Ende (19 a) zur Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie und mit einem äußeren Ende (19 b), und durch ein drittes Kugelgelenk (19 c), welches zwischen dem äußeren Ende (19 b) des Querstabes (19) und dem anderen Ende des dritten Arms (18) zur Verbindung derselben angeordnet ist.

5. Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Achsgehäuse (7) zum Abstützen einer Achse (5) für ein Rad (6) und einen Reifen, durch einen oberen Lenkerarm (9) in Form eines A-förmigen Rahmens mit gegabelten Drehgelenk-Enden (9 a, 9 a) zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie und mit einem schwingungsfähigen Ende (9 b) zur Verbindung mit dem Achsgehäuse (7), durch einen unteren Lenkerarm (10) in Form eines A-förmigen Rahmens mit gegabelten Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) zur Verbindung mit eine Fahrzeugkarosserie und mit einem schwingungsfähigen Ende (10 b) zur Verbindung mit dem Achsgehäuse (7), durch zwei rohrförmige elastische Buchsen (11), die zwischen den Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) des unteren Lenkerarms (10) und der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind, wobei die Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) des unteren Lenkerarms (10) um Achsen schwenken, die koaxial sind und Teil einer geraden Linie (L ₁) darstellen, welche gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach vorwärts und seitlich nach außen und gleichzeitig nach vorwärts und nach oben verläuft, wobei ferner die Buchsen (11) Achsen (L ₂) aufweisen, die koaxial und übereinstimmend mit der geraden Linie (L ₁) sind, und wobei die Drehgelenk-Enden (9 a, 9 a) des oberen Lenkerarms (9) um Achsen schwenken, die koaxial sind und Teil einer geraden Linie (L ₃) darstellen, die parallel zur Längsachse der Fahrzeugkarosserie verläuft und in einer horizontalen Ebene angeordnet ist, durch ein erstes Kugelgelenk (9 c), das zwischen dem schwingungsfähigen Ende (9 b) des oberen Lenkerarms (9) und dem Achsgehäuse (7) angeordnet ist, und durch ein zweites Kugelgelenk (10 c), das zwischen dem schwingungsfähigen Ende (10 b) des unteren Lenkerarms (10) und dem Achsgehäuse (7) angeordnet ist, wobei das erste Kugelgelenk (9 c) hinter dem zweiten Kugelgelenk (10 c) und einwärts des oberen Endes des Reifens, diesem benachbart, angeordnet ist, und wobei das rückwärtige (10 a) der Drehgelenk-Enden (10 a, 10 a) des unteren Lenkerarms (10) im wesentlichen auf einer geraden Linie angeordnet ist, die von dem zweiten Kugelgelenk (10 c) gegenüber der Fahrzeugkarosserie nach innen verläuft, um die Längsachse der Fahrzeugkarosserie unter einem rechten Winkel zu schneiden.