DE4126501C2 - Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung eines Kraft­ fahrzeugs, enthaltend einen unteren Querlenker sowie ein rad­ führendes Federbein der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus den Fig. 3ff der DE 18 01 676 A bekannt ist.

Radaufhängungen, bei denen das Fahrzeugrad mittels eines aus einem Teleskop-Stoßdämpfer und einer diesen umhüllenden Schrau­ bendruckfeder bestehenden radführenden Federbeins sowie eines unteren Querlenkers geführt wird, finden, zunehmend Anwendung, insbesondere zur Aufhängung von Vorderrädern.

Zunächst wurde die Schraubendruckfeder bei derartigen Anordnun­ gen konzentrisch zur Stoßdämpferachse angeordnet. Bei solchen Anordnungen mußte dann die gesamte am aufbauseitigen Abstütz­ punkt des Federbeins auftretende Querkraft von der Kolbenstange des Stoßdämpfers aufgenommen werden. Infolge der dabei auf den Stoßdämpfer einwirkenden Biegemomente traten im Bereich des Stoßdämpferkolbens sowie der Kolbenstangenführung erhöhte Rei­ bungs- und Klemmkräfte auf, die - insbesondere auf guten Fahr­ bahnen mit relativ geringen Fahrbahnunebenheiten - sogenannte "Slip-and-Stick-Effekte" hervorriefen, d. h. ein jeweils ruckelndes Einsetzen des Ein- und Ausfederns.

Um diese Slip-and-Stick-Effekte zu beseitigen oder zumindest zu verringern, ist es allgemein üblich geworden, von der konzen­ trischen Anordnung der Schraubendruckfeder abzugehen und diese statt dessen versetzt zur Längsachse des Teleskop-Stoßdämpfers einzubauen, vorzugsweise schräg, so daß ihre Federkraftwir­ kungslinie mit der Längsachse des Teleskop-Stoßdämpfers einen spitzen Winkel bildet. Wenn hierbei im Idealfall der Winkel zwischen der Federkraftwirkungslinie der Schraubendruckfeder und der Längsachse des Stoßdämpfers gerade dem Winkel zwischen der sogenannten Abstützwirkungslinie und der Längsachse des Stoßdämpfers entspricht, dann wäre die Kolbenstange des Stoß­ dämpfers im normal belasteten Zustand, d. h. in der Konstruk­ tionslage des Kraftfahrzeugs querkraftfrei und nur beim Ein- oder Ausfedern würden vergleichsweise geringe, nicht weiter störende Querkräfte auftreten. Eine derartige bekannte Feder­ bein-Achse ist beispielsweise in Fig. 2 der EP 319 651 A2 dar­ gestellt.

Dem Schrägstellen der Schraubendruckfeder sind durch die beeng­ ten baulichen Gegebenheiten im Bereich der Radaufhängung jedoch häufig Grenzen gesetzt, insbesondere bei modernen Fahrzeugen mit vergleichsweise breiten Reifen.

Für diese Fälle ist es bekannt (z. B. EP 319 651 A1, Fig. 4 bis 6), die Schraubendruckfeder nur so weit wie räumlich mög­ lich schräg zur Längsachse des Teleskop-Stoßdämpfers zu stellen und die Schraubendruckfeder selbst derart auszubilden, daß sie im unbelasteten, d. h. nicht eingebauten Zustand eine gekrümmte Federmittellinie aufweist. Durch die dadurch erzielte gerichte­ te Federvorspannung der eingebauten Schraubendruckfeder werden den radaufstandsbedingten Kolben-Querkräften entgegenwirkende Querkräfte erzeugt. Die Herstellung solcher Schraubendruckfe­ dern ist jedoch vergleichsweise aufwendig.

Es sind auch bereits Radaufhängungen mit einem unteren Querlen­ ker und einem radführenden Federbein bekannt (z. B. DE 18 01 676 A, Fig. 3aff), bei denen mit dem Ziel der Verringerung der auf die Kolbenstange einwirkenden Querkräfte die Schraubendruckfeder mit ihrem aufbauseitigen Ende unter Umgehung der Kolbenstange des Teleskop-Stoßdämpfers direkt am Fahrzeugaufbau oder Teilen davon angelenkt ist und mit ihrem radseitigen Ende auf einem unteren Federteller abgestützt ist, welcher seiner­ seits um eine außenseitige, d. h. auf der Radseite liegende Ge­ lenkstelle dreh- und kippbar am Dämpferrohr des Teleskop-Stoß­ dämpfers befestigt ist, wobei die Schraubendruckfeder bezüglich der Längsachse des Teleskop-Stoßdämpfers derart nach außen ver­ setzt angeordnet ist, daß - in der Konstruktionslage des Fahr­ zeugs - zumindest annähernd keine radaufstandsbedingten Quer­ kräfte auf die Kolbenstange ausgeübt werden.

Bei einer Version einer solchen bekannten lenkbaren vorderen Federbeinachse (DE 18 01 676 A, Fig. 3a, Fig. 3a') mit einer bei Normallast etwa geradliniger Federmittellinie wird die Schraubendruckfeder bei hohen Radaufstandskräften derart ver­ formt, daß die Federwindungen teilweise in gegenseitige Berüh­ rung kommen, so daß in den sich berührenden Bereichen Span­ nungskonzentrationen entstehen, wodurch die Lebensdauer der Schraubendruckfeder sowie der Fahrkomfort beeinträchtigt wer­ den.

Bei einer anderen Version einer solchen bekannten lenkbaren vorderen Federbeinachse (DE 18 01 676 A, Fig. 3b, Fig. 3b') ist aus diesem Grunde der unmittelbar am Fahrzeugaufbau befe­ stigte obere Federteller der Schraubendruckfeder weiter nach innen in Richtung auf die Längsachse des Fahrzeugs versetzt an­ geordnet und erheblich schräger - von außen nach innen abfal­ lend - gestellt, so daß die Schraubendruckfeder bei Normallast, d. h. in der Konstruktionslage des Fahrzeugs eine gekrümmte Fe­ dermittellinie besitzt; bei hohen Radaufstandskräften, d. h. bei starker Einfederung, wird die Schraubendruckfeder dann ge­ radegestellt.

Ein derartiger gekrümmter Einbau der Schraubendruckfeder ist nur beschränkt möglich. Im übrigen dürfte sich die Endmontage eines solchen Federbeins in der Praxis recht schwierig gestal­ ten.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, eine Kfz.-Radaufhängung mit einem radführenden Federbein und einem unteren Querlenker zu schaffen, die sich durch ein besonders gutes und komfortables Ansprechverhalten auszeichnet und auch bei vergleichsweise beengten Einbauverhältnissen ein­ setzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Anhand eines in der Zeichnung prinzipienhaft dargestellten Aus­ führungsbeispiels wird die. Erfindung nachstehend näher erläu­ tert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine z. T. geschnittene Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Radaufhängung mit einem radführenden Federbein und einem unteren Querlenker.

Bei der beispielhaft dargestellten Radaufhängung handelt es sich um die Aufhängung eines gelenkten Vorderrades 1, dessen Radträger bzw. Achsschenkel 10 in üblicher Weise einerseits mittels eines starr an ihm befestigten Federbeins 3 und ande­ rerseits mittels eines gelenkig mit ihm verbundenen üblichen unteren Querlenkers 2 schwenkbar am nur angedeuteten Fahrzeug­ aufbau 4 angelenkt ist. Spurstangenhebel und Spurstange der Lenkeinrichtung sowie ein gegebenenfalls vorhandener Stabilisa­ tor oder zur Abstützung von Längskräften dienende Zug- oder Druckstangen sind genausowenig dargestellt wie eine gegebenen­ falls vorhandene Antriebshalbwelle.

Das radführende Federbein 3 enthält einen üblichen Teleskop- Stoßdämpfer 5, dessen beim Ein- und Ausfedern des Rades ein- und ausfahrende Kolbenstange mit 7 beziffert ist, sowie eine Schraubendruckfeder 6, die den Teleskop-Stoßdämpfer im Bereich seiner Kolbenstange 7 umschließt.

Die Kolbenstange 7 des Teleskopstoßdämpfers ist am Fahrzeugauf­ bau 4 mittels eines üblichen gummielastischen Lagers 11 ange­ lenkt.

Das aufbauseitige Ende der Schraubendruckfeder 6 stützt sich mit seinem Federsitz bzw. seinem oberen Federteller 9 am Fahr­ zeugaufbau unter Umgehung der Kolbenstange 7 ab, und zwar unter Zwischenschaltung eines Lenkeinschläge des Rades ermöglichenden Kugellagers 12.

Das radseitige Ende der Schraubenfeder 6 ist mit seinem Feder­ sitz bzw. seinem unteren Federteller 8 am Dämpferrohr des Te­ leskop-Stoßdämpfers 5 abgestützt. Unter Dämpferrohr ist hierbei das äußere Zylinderrohr des Federbeins 3 zu verstehen.

Erfindungsgemäß sind beide Federteller 8 und 9 der Schrauben­ druckfeder 6 jeweils nicht starr am Teleskopstoßdämpfer 5 bzw. am Kugellager 12 befestigt, sondern an diesen Elementen jeweils über im Abstand zur Längsachse 16 des Teleskop-Stoßdämpfers 5 liegende Gelenkstellen 13, 14 kippbar gelagert, wobei - jeweils auf die Längsachse 16 des Teleskop-Stoßdämpfers bezogen - die Gelenkstelle 13 des unteren Federtellers 8 nach außen, d. h. zum Rad 1 hin, und die Gelenkstelle 14 des oberen Federtellers 9 nach innen, d. h. zur Fahrzeugmittellängsebene hin versetzt angeordnet ist. Der gegensinnige Versatz (nach außen/nach in­ nen) der beiden Gelenkstellen 13, 14 führt beim Ein- und Ausfe­ dern des Rades 1 zu einem gleichsinnigen Auflagemoment beider Federteller 8, 9 (in der Zeichnung im Uhrzeigersinn drehend), welches von der Schraubendruckfeder 6 ohne spürbare Schrägver­ zwängung, also ohne relevante Zusatzbelastung aufgenommen wird; die Schraubendruckfeder erfährt lediglich einen leichten Sinus­ schlag.

Die Federkraftwirkungslinie der beidendig kippbar gelagerten Schraubendruckfeder 6 wird durch die räumliche Lage der beiden Gelenkstellen 13, 14 bestimmt; sie ist in der Zeichnung mit 15 beziffert. Wenn die beiden Gelenkstellen 13, 14 nun erfindungs­ gemäß räumlich derart angeordnet sind, daß eine durch sie hin­ durchgelegte fiktive Gerade AB die mit 17 bezifferte Radmittenebene des Vorderrades 1 - in der gezeigten Konstruktionslage des Fahrzeugs - zumindest annähernd in Höhe des mit M beziffer­ ten Schnittpunkts der Kraftwirkungslinie Q der Querlenkerkraft mit der Radmittenebene 17 bzw. der Kraftwirkungslinie der Rad­ aufstandskraft R schneidet, dann bleibt die Kolbenstange 7 des Teleskop-Stoßdämpfers 5 bei Geradeausfahrt in idealer Weise frei von radaufstandskraftbedingten Biegemomenten, wodurch sich ein gutes komfortables Ansprechverhalten des Federbeins ergibt und darüber hinaus Verschleißerscheinungen am Teleskop-Stoß­ dämpfer minimiert werden.

Es versteht sich, daß beim Ein- und Ausfedern des Rades 1 ge­ ringe Verschiebungen des neutralen Punktes 14 auftreten, wodurch natürlich auch gewisse Biegemomente wirksam werden. Diese sind jedoch so gering, daß sie keine spürbaren Auswirkungen auf das Ansprechverhalten des Federbeins besitzen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Radaufhängung werden die Lagerbelastungen im Federbeinrohr, d. h. am Stoßdämpferkol­ ben sowie an der Kolbenstangenführung zumindest für die ja ge­ nerell vorherrschende Geradeausfahrt auf vergleichsweise unbe­ deutende Werte gesenkt, so daß sich sowohl bezüglich des An­ sprechverhaltens als auch bezüglich des Verschleißverhaltens des Federbeins wesentliche Fortschritte ergeben.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Enden der Schraubendruckfeder 6 auf einen an sich bekannten unteren sowie an sich bekannten oberen Federteller 8, 9 abgestützt, die ih­ rerseits jeweils - in den Gelenkstellen 13, 14 - um eine bei Geradeausfahrt in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Achse kippbar am Dämpferrohr des Teleskopstoßdämpfers 5 bzw. - vor­ zugsweise unter Zwischenschaltung eines Lenkeinschläge ermögli­ chenden Kugellagers 12 - am Fahrzeugaufbau 4 angelenkt sind. Hierbei sind die Gelenkstellen, z. B. mit Hilfe bekannter Gum­ mimetallager scharnierartig ausgebildet.

Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die beiden Federteller 8, 9 ähnlich der DE 18 01 676 A, Fig. 3ff auf Kugelgelenkköpfen oder damit vergleichbaren linearen Kippkanten kippbar zu lagern.

Auch ist es denkbar, die Windungsenden der beiden Schrauben­ druckfederenden selbst als Kippachsen bzw. Gelenkstellen auszu­ bilden, z. B. indem sie derart abgebogen werden, daß sie bei Geradeausfahrt jeweils in Fahrzeuglängsrichtung weisen und z. B. unter Zwischenschaltung geeigneter Gummielemente in entspre­ chende Lageraugen des Dämpferrohrs bzw. des Fahrzeugaufbaus oder des Kugelgelenks 12 eingreifen.

Claims (5)

1. Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, enthaltend einen unteren Querlenker (2) sowie ein radführendes Federbein (3), dessen seinen Teleskop-Stoßdämpfer (5) umschließende Schrauben­ druckfeder (6) einenends unter Umgehung der Kolbenstange (7) des Stoßdämpfers (5) am Fahrzeugaufbau (4) oder Teilen davon angelenkt ist, und anderenends am Dämpferrohr des Teleskop- Stoßdämpfers (5) um eine bei Geradeausfahrt in Fahrzeug­ längsrichtung ausgerichtete Achse (Gelenkstelle 13) kippbar abgestützt ist, wobei die Federkraftwirkungslinie (15) der Schraubendruckfeder (6) derart gegenüber der Längsachse (16) des Teleskop-Stoßdämpfers (5) versetzt angeordnet ist, daß in der Konstruktionslage des Fahrzeugs zumindest annähernd keine radaufstandskraftbedingte Querkraft auf die Kolben­ stange (7) ausgeübt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß auch das aufbauseitige Ende der Schraubendruckfeder (6) um eine bei Geradeausfahrt in Fahr­ zeuglängsrichtung ausgerichtete Achse (Gelenkstelle 14) kippbar abgestützt ist,
daß diese Achse (Gelenkstelle 14) in die entgegengesetzte Richtung wie die Achse (Gelenkstelle 13) zur kippbaren Ab­ stützung des radseitigen Endes der Schraubendruckfeder (6) gegen die Längsachse (16) des Stoßdämpfers (5) versetzt ist,
und daß beide Achsen (Gelenkstellen 13, 14) derart angeord­ net sind, daß eine durch sie hindurchgeführte fiktive Gerade (AB) die Radmittenebene (17) - in der Konstruktionslage des Fahrzeugs - zumindest annähernd in Höhe des Schnittpunkts (M) der Kraftwirkungslinie (Q) der Querlenkerkraft mit der Radmittenebene (17) schneidet.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden der Schrauben­ druckfeder (6) auf an sich bekannte untere und obere Feder­ teller (8, 9) abgestützt sind, die ihrerseits mittels Ge­ lenkstellen (13, 14) jeweils um eine bei Geradeausfahrt in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Achse kippbar am Dämp­ ferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers (5) sowie, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Lenkeinschläge ermöglichenden Kugellagers 12, am Fahrzeugaufbau (4) angelenkt sind.

3. Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstellen (13, 14) scharnierartig ausgebildet sind.

4. Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstellen (13, 14) mit Hilfe von Kugelgelenkköpfen oder damit vergleichbaren Kipp­ kanten gebildet sind.

5. Radaufhängung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsenden der beiden Schraubendruckfederenden derart abgebogen und angeordnet sind, daß sie bei Geradeausfahrt in Fahrzeuglängsrichtung weisen
und daß die so abgewinkelten Windungsenden selbst als Kipp­ achsen dienen, indem sie, vorzugsweise unter Zwischenschal­ tung gummielastischer Elemente in augenförmigen Lageraufnah­ men am Dämpferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers (5) bzw. des Kugellagers (12) oder des Fahrzeugaufbaus (4) gelagert sind.