DE4021569C2 - Radaufhängung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Radaufhängungen sind als Verbundlenkerachsen (z. B. Buch "Fahrwerktechnik: Grundlagen", J. Reimpell, Vogel-Verlag Würzburg 1986, Seiten 59 ff.) bekannt und haben sich bei Fahrzeugen vielfach bewährt; sie zeichnen sich durch eine einfache robuste Kon­ struktion bei günstigen kinematischen Eigenschaften aus.

Zur Verringerung der Rollneigung insbesondere bei sportlich ausgelegten Fahrwerken ist es zudem bekannt, die Stabilisatorwirkung an den Ver­ bundlenkerachsen durch Einsetzen einer zusätzlichen Drehstabfeder zu verstärken (vgl. o. a. Buch, Seite 19). Die Drehstabfeder liegt dabei innerhalb des Querschnittsprofiles der Querstrebe.

Um das Eigenlenkverhalten beim Durchfahren von Kurven gezielt zu beein­ flussen, wurden auch spurkorrigierende Lager vorgeschlagen (vgl. o. g. Buch, Seite 61), die bei Seitenkräften an den Rädern insbesondere einem Übersteuern entgegenwirken.

Durch die nicht vorveröffentlichte DE 41 10 571 A1 ist ferner eine Ver­ bundlenkerachse angemeldet, mit einer Stabvorrichtung, die zumindest annähernd parallel zur Querstrebe und in einem gewissen Abstand a davor oder dahinter angeordnet ist und die kraftübertragend mit den beiden Längslenkern in Verbindung steht. Durch diese Stabvorrichtung wird den beiden Längslenkern eine mehr parallele Stellung aufgezwungen, wodurch die Spurwinkeländerung des kurvenäußeren Rades stark verringert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Radaufhängung bei baulich günstiger Konstruktion hinsichtlich deren elastokinematischen Verhaltens insbesondere beim Durchfahren von Kurven weiter zu verbes­ sern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiter­ bildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird wie bei der älteres Recht darstellenden DE 41 10 571 A1 eine Art Lenkerparallelogramm geschaffen, gebildet aus Abschnitten der Längslenker, der Querstrebe und der zwei­ ten Strebe, welches die kinematischen Eigenschaften der Radaufhängung so beeinflußt, daß beispielsweise eine Übersteuertendenz beim Durch­ fahren von Kurven verringert ist. Erreicht wird dies einerseits durch die aussteifende Wirkung des "Parallelogramms", weil dessen Knotenpunk­ te feste Verbindungen sind, die rahmenartig den Achsverbund aussteifen. Hinzu kommt eine gegensinnige Schrägstellung zwischen Querstrebe und Strebe, die das elastokinematische Verhalten bzw. das Eigenlenkverhal­ ten der Achse günstig beeinflußt und insbesondere dem "in Nachspur gehen" des jeweils kurvenäußeren Rades verstärkt entgegenwirkt. Das korrigierende Spurverhalten wird dabei vorteilhaft durch das Verhältnis der Abstände Lenkerlager zu Querstrebe und Lenkerlager zu zweiter Strebe eingestellt.

Die zweite Strebe kann bei entsprechender Auslegung vorteilhaft auch als zusätzlicher Stabilisator wirken, so daß ausgehend von einer Rad­ aufhängung mit zusätzlichem Stabilisator entweder dieser entfallen und durch die zweite Strebe ersetzt werden kann, wodurch die Erfindung nahezu ohne Mehraufwand zu verwirklichen wäre, oder aber ein zweiter zusätzlicher Stabilisator geschaffen ist.

Die zweite Strebe ist bevorzugt gemäß Anspruch 2 in Nähe der elasti­ schen Lager der Längslenker angeordnet, so daß sie sich in Kurven in einem geringerem Maße schrägstellt als die Querstrebe. Dadurch kann die zweite Strebe neben der auftretenden Torsion problemlos und im Rahmen deren elastischer Verformung die Biegemomente aufnehmen, die dieser aufgrund der Schrägstellung der biegesteifen Querstrebe aufgeprägt werden.

Obwohl die Strebe im Rahmen der Vorgaben des Anspruches 1 ein beliebi­ ges Querschnittsprofil aufweisen kann, z. B. C-, V- oder U-förmig, oder ein bevorzugt flachliegendes Federblatt sein kann (hohe Quersteifigkeit bei relativ geringem Biegemoment bei deren Schrägstellung in Kurven) wird gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 ein Drehstab vorgeschlagen, der durch Verschweißen oder bevorzugt durch Verschrauben montageeinfach und in dieser Form als Stabilisator vielfach bewährt ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weite­ ren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug mit Längslenker, die durch eine Querstrebe und eine zweite Strebe miteinander verbunden sind,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Pfeil X der Fig. 1 auf die Radaufhängung, und

Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Radaufhängung nach Fig. 1;

Fig. 4 eine weitere Draufsicht auf eine Radaufhängung ähnlich Fig. 1, jedoch mit einem größerem Abstand zwischen Lenkerlagern und zweiter Strebe,

Fig. 5 wiederum eine Ansicht X der Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Radaufhängung nach Fig. 4;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die konstruktive Ausbildung einer teil­ weise dargestellten Radaufhängung nach Fig. 1 mit ange­ schraubter zweiter Strebe und

Die Fig. 1 zeigt skizzenhaft eine Radaufhängung 10 für die hinteren, nicht angetriebenen Rädern 12, 14 eines nicht dargestellten Kraftfahr­ zeuges, mit einem linken und einem rechten Längslenker 16, 18 die bei L₁ und L₂ über elastische Lager 20, 22 am Aufbau schwenkbar angelenkt sind.

Die von ihrer Konstruktion her starren Längslenker 16, 18 sind über eine verdrehweiche, biegesteife Querstrebe 24 fest miteinander verbunden, wobei Knotenbleche 26, 28 für eine ecksteife Anbindung sorgen. Die Quer­ strebe 24 kann ein C-, V- oder U-förmiges Querschnittsprofil aufweisen; sie ist konstruktiv so ausgelegt, daß sie die von den Längslenkern aus­ geübten Biegekräfte und -momente ohne schädliche Verformung aufnehmen kann. Die Verbindungspunkte zwischen den Längslenkern 16, 18 und der Querstrebe 24 sind mit A₁ und A₂ bezeichnet.

An den freien Enden der Längslenker 16, 18 sind bei C₁ und C₂ Achszapfen 30, 32 befestigt, die die Räder über entsprechende Wälzlager tragen.

In Fahrtrichtung (Pfeil X) vor den Lenkerlagern L₁ und L₂ ist eine zweite Strebe 34 angeordnet, die mit über die Lenkerlager L₁, L₂ hin­ ausragenden Abschnitten der Längslenker fest verbunden ist. Die Strebe 34 ist durch einen im Querschnitt runden, vollen Drehstab aus Feder­ stahl gebildet. Die Verbindungspunkte zwischen der zweiten Strebe 34 und den Längslenkern 16, 18 sind mit S₁ und S₂ bezeichnet.

Die beschriebene Radaufhängung 10 wirkt beim gleichseitigen Einfedern der Räder 12, 14 wie eine Starrachse, deren Schwenkachse 36 durch die Lagerpunkte L₁, L₂ verläuft. Spur- und Sturzänderungen treten dabei nicht auf.

Beim wechselseitigen Einfedern der Räder 12, 14 wirkt die Radaufhängung 10 wie eine Schräglenkerachse, wobei deren Schwenkachse jeweils etwa durch einen Lagerpunkt L₁ oder L₂ und durch den Schubmittelpunkt (vgl. gestrichelte Linie 38) der Querstrebe 24 verläuft.

Durchfährt das Kraftfahrzeug beispielsweise eine Rechtskurve, so ver­ lagern sich die Längslenker 16, 18 wie etwa in den Fig. 2 und 3 ge­ zeigt; der besseren Darstellung halber ist jedoch nicht die Rollneigung des Aufbaues gezeichnet, sondern die Fahrbahnlinie 40 schräg angelegt.

Beim Durchfahren dieser Rechtskurve treten an den Rädern 12, 14 Seiten­ kräfte (Pfeile 42) auf, die die Radaufhängung 10 aufgrund der Elastizi­ tät der Lagerpunkte L₁, L₂ und aufgrund der unvermeidlichen Elastizität im Achsverbund (Längslenker 16, 18, Querstrebe 24) im Sinne einer Über­ steuertendenz verspannen bzw. eine entsprechende Eigenlenkbewegung der Räder 12, 14 erzeugen.

Dieser Tendenz wirkt die zweite Strebe 34, die zugleich als Stabilisa­ tor wirkt, entgegen. Neben der aussteifenden Wirkung, wobei die zweite Strebe 34 zusammen mit der Querstrebe 24 und den dazwischenliegenden Abschnitten der Längslenker 16, 18 eine Art steifes Lenkerparallelogramm bildet, erfährt die Strebe 34 eine geringere Schrägstellung als die Querstrebe 24 (vgl. Fig. 2 bzw. in der Fig. 3 den Abstand zwischen den Punkten A₁, A₂ zu den Punkten S₁, S₂). Diese unterschiedliche Schräg­ stellung der beiden Streben 24, 34 bewirkt eine gezielte Eigenlenkung an den Längslenkern 16, 18 bzw. ein in Nachspur gehen der Radaufhängung 10. Dabei übt insbesondere das kurveninnere Rad 14 nunmehr eine Unter­ steuertendenz aus, während das kurvenäußere Rad 12 zwar geringfügig im übersteuernden Sinne ausgelenkt wird, jedoch ist diese Eigenlenkbewe­ gung weit geringer als bei einer vergleichbaren Radaufhängung 10 ohne der zweiten Strebe 34.

Die Eigenlenkbewegungen sind in der Fig. 1 im Vergleich zu den stri­ chpunktierten Linien 44, 46 zu sehen, die die Konstruktionslage der Räder 12, 14 in unbelasteten Zustand wiedergeben. Die Rollneigung des Aufbaues des Kraftfahrzeuges wird durch die Stabilisatorwirkung der Querstrebe 24 und durch die Stabilisatorwirkung der zweiten Strebe 34 bestimmt. Die zwischen dem Aufbau und den Rädern vorgesehene Federung ist im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt. Während die Querstrebe 24 biegesteif ausgebildet ist, weist die Strebe 34 bzw. der Drehstab ein gegenüber der Strebe 24 vermindertes Biegemoment auf, so daß bei wech­ selseitigem Federn der Räder 12, 14 der Sturz der Räder 12, 14 allein durch die Querstrebe 24 definiert ist.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine im wesentlichen gleiche Radaufhängung 10' (gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen), bei der im Vergleich zu den Fig. 1 bis 3 die Abstände zwischen den La­ gerpunkten L₁, L₂ der Längslenker 16', 18' zu den Befestigungspunkten S₁, S₂ der zweiten Strebe 34' und die Abstände zwischen den Lagerpunk­ ten L₁ und L₂ und den Befestigungspunkten A₁, A₂ der Querstrebe 24' verändert sind. So sind die Abschnitte der Längslenker 16', 18' in Fahrtrichtung (Pfeil X) vor den Lagerpunkten L₁, L₂ verlängert, so daß die Abstände zwischen L₁ und S₁ bzw. L₂ und S₂ vergrößert sind, während die Abstände zwischen L₁ und A₁ bzw. L₂ und A₂ verkürzt sind.

Dies bewirkt beim Durchfahren wiederum einer Rechtskurve mit entspre­ chenden Seitenkräften (Pfeile 42) an den Rädern 12, 14 und einer ent­ sprechenden Rollneigung des Aufbaues des Kraftfahrzeuges eine größere Schrägstellung der zweiten Strebe 34' (vgl. Fig. 2 und 5) und eine ver­ ringerte Schrägstellung der Querstrebe 34'. Daraus resultiert eine in Fahrtrichtung konvergierende Stellung der Längslenker 16', 18' bzw. ein in Vorspur gehen der Räder 12, 14, so daß nunmehr das kurvenäußere Rad 12 eine deutliche Untersteuertendenz der Radaufhängung 10' bewirkt. Dies ist in der Fig. 1 wiederum im Vergleich mit den die Konstruktions­ lage darstellenden strichpunktierten Linien 44,46 gezeigt.

Die Fig. 7 zeigt eine mehr detailliert ausgeführte, jedoch nur teilwei­ se dargestellte Radaufhängung 10", die von der grundsätzlichen Bauart her der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Radaufhängung entspricht. Dabei ist die Querstrebe 24" mit dem nur teilweise dargestellten, linken Längslenker 16" verschweißt, wobei das Knotenblech 26" eine ecksteife Anbindung sicherstellt. Der Längslenker 16" ist über das elastische Lager 20" in einer Konsole 50 schwenkbar gehalten, wobei die Konsole 50 mit dem nicht dargestellten Aufbau des Kraftfahrzeuges verschweißt ist. Das Lager 20" ist ein Gummi-Metall-Lager, daß sich aus einer In­ nenbüchse 52, einer Außenhülse 54 und einem dazwischenliegenden, gummi­ elastischen Ring 56 zusammensetzt. Das Lager 20" ist als ein sogenann­ tes spurkorrigierendes Lager ausgebildet, wie es beispielsweise in dem eingangs erwähnten Buch, Seite 61, beschrieben ist. Das in den Längs­ lenkern 16" eingesetzte Lager 20" ist mittels einer Befestigungs­ schraube 58 in der Konsole 50 gehalten.

An der in Fahrtrichtung vorne liegenden Stirnseite 60 des Längslenkers 16" ist der Drehstab 34" als zweite Strebe mittels einer oder mehre­ rer Schrauben 62 befestigt. Die Schraube 62 ist, ein abgeflachtes Ende der Strebe 34" durchdringend, in ein Innengewinde an der Stirnseite 60 eingeschraubt. Die nicht dargestellte rechte Seite der Radaufhängung 10" ist sich spiegelbildlich gleich vorzustellen.

Claims (5)

1. Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit zwei elastisch am Aufbau angelenkten starren Längslenkern, die an ihren freien Enden Achs­ zapfen für die Räder tragen, und mit einer torsionsweichen, biege­ steifen Querstrebe, die zwischen den Lagerstellen der Längslenker am Aufbau und den Achszapfen ecksteif fest mit den Längslenkern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Fahrtrichtung vor der Querstrebe (24) und vor den Lagerstellen (20,22) der Längslenker (16, 18) eine zweite, torsionsweiche und ein geringeres Biegemoment aufweisende Strebe (34) angeordnet ist, die mit der ersten Quer­ strebe (24) und den Längslenkern (16, 18) ein Parallelogramm bildend fest mit den Längslenker (16, 18) verbunden ist.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strebe (34) nahe bei den Lagerstellen der Längslenker (16, 18) am Aufbau angeordnet ist.

3. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strebe (34) durch einen Drehstab gebildet ist.

4. Radaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strebe (34) an ihren Enden mit den Längslenkern (16, 18) verschraubt ist.

5. Radaufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strebe (34) an die in Fahrrichtung des Kraftfahrzeuges liegenden freien Stirnseiten (60) der Längs­ lenker (16, 18) angeschraubt ist.