DE4129376C2 - Einzelradaufhängung für Kraftfahrzeug-Hinterräder - Google Patents
Einzelradaufhängung für Kraftfahrzeug-HinterräderInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzelradaufhängung für Kfz-Hinterräder der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.
Sogenannte Drei-Lenker-Achsen sind beispielsweise aus der DE 29 18 605 A1 und der
EP 0 141 092 A2 bekannt.
Diese bekannten Drei-Lenker-Achsen enthalten im wesentlichen zwei übereinander
angeordnete, am Radträger angelenkte Querlenker sowie einen etwa in
Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten, ebenfalls am Radträger angelenkten
Längslenker.
Bei der aus der DE 29 18 605 A1 bekannten Achse sind die beiden Querlenker als
Dreieckslenker ausgebildet. Hingegen sind bei der aus der EP 0 141 092 A2 bekannten
Achse die beiden Querlenker als stabförmige Querlenker ausgebildet, wobei zusätzlich
eine Stützstrebe vorgesehen ist, die einenends gelenkig an einem oberen Querlenker
und anderenends gelenkig an einem Längslenker angreift, und zwar jeweils im Abstand
zu den Lenkerenden. Solche Drei-Lenker-Achsen bieten wegen dar lediglich drei
erforderlichen, aufbauseitigen Anlenkpunkte je Rad den allgemeinen Vorteil einer
verhältnismäßig einfachen Bauweise und leichten Montage.
Eine Einzelradaufhängung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus der DE
27 48 715 C2 bekannt, die eine Weiterentwicklung der DE-OS 22 63 356 darstellt. Die DE
27 48 715 C2 offenbart ein Wattgestänge für die Längslenker. Bei der DE-OS 22 63 356
sind hingegen die im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Stäbe in
bezug auf die Vertikalrichtung überkreuzt. Die erstgenannte Lösung beansprucht
Bauraum sowohl vor als auch hinter der Radachse, wohingegen die zweite Lösung
aufgrund der Überkreuzung der Längslenker räumlich komplex ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einzelradaufhängung für die Hinterräder
eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die sich bei kompakter Bauweise durch ein
weitgehend lastunabhängiges, gutes Eigenlenkverhalten, und zwar sowohl beim Fahren
als auch beim Bremsen, auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Einzelradaufhängung mit den Merkmalen des
Patentanspruches gelöst.
Erfindungsgemäß ist einer der drei Lenker als starr mit dem Radträger verbundener und
schräg zur Fahrzeuglängsachse ausgerichteter Lenkerarm ausgebildet, während die
beiden übereinander verlaufenden Lenker als im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
ausgerichtete und am Radträger selbst gelenkig angelenkte Zug- und Druckstäbe
ausgebildet sind, von denen der obere, erste kürzer ist als der untere, zweite und welche
derart geneigt zueinander angeordnet sind, daß sich die Verlängerungen ihrer
Längsachsen in einem im Abstand zur Radachse liegenden, einfederungsabhängigen
Momentanpol schneiden, dessen Lage mit zunehmender Einfederung des jeweiligen
Rades in Richtung Radachse wandert. Dabei sind die drei Lenker derart bemessen und
zueinander ausgerichtet, daß eine durch das aufbauseitige Lager des schräg
ausgerichteten Lenkerarms sowie durch den einfederungsabhängigen Momentanpol der
beiden Zug- und Druckstäbe gelegte Gerade bei Vollast in Fahrzeugdraufsicht zumindest
annähernd in Fahrzeugquerrichtung verläuft.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird eine Drei-Lenker-Achse mit variabler
Lenkerdrehachse geschaffen, die ein weitgehend lastunabhängiges Fahrverhalten besitzt
und insbesondere auch beim Bremsen in der Kurve gute Eigenschaften aufweist. Bei
Vollast bzw. maximaler Last besitzt die Einzelradaufhängung damit im wesentlichen die
Eigenschaften eines klassischen Längslenkers, wohingegen bei Leerlast die
Eigenschaften eines Schräglenkers dominieren.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
In der prinzipienhaften Darstellung der Zeichnung zeigen
Fig. 1 die Draufsicht einer Einzelradaufhängung ge
mäß der Erfindung,
Fig. 2 unter Fortlassung des Rades die Seitenansicht
dieser Radaufhängung bei einer mittleren
Last bzw. einer mittleren Einfederung des Ra
des,
Fig. 3 die gleiche Ansicht bei Vollast bzw. voll
eingefedertem Rad,
Fig. 4 die entsprechende Ansicht bei Leerlast bzw.
ausgefedertem Rad und
Fig. 5 die Rückansicht eines Kraftfahrzeugs mit er
findungsgemäßer Einzelradaufhängung bei Kur
venfahrt.
In der prinzipienhaften Zeichnung sind lediglich die für das
Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelheiten der erfin
dungsgemäßen Einzelradaufhängung dargestellt und beziffert.
Nicht weiter dargestellt sind unter anderem Einzelheiten der
Fahrzeugabfederung und der Schwingungsdämpfung sowie Stabilisa
toren o. ä..
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Einzelradaufhängung
dient der Aufhängung eines linken Hinterrades des Kraftfahr
zeugs, im Ausführungsbeispiel eines nicht angetriebenen Hinter
rades, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
Der das Rad 1 tragende Radträger 2 ist am nur angedeuteten
Fahrzeugaufbau 3 mittels eines drei einzelne Lenker enthalten
den Achslenkers 4 schwenkbar angelenkt, wobei der eine Lenker
als starr mit dem Radträger 2 verbundener und schräg zur Fahr
zeuglängsachse ausgerichteter Lenkerarm 41 ausgebildet ist,
welcher aufbauseitig in einem z. B. Gummielemente enthaltenden
Lager 5, das kardanische Bewegungen des Lenkerarms ermöglicht,
schräg nachgiebig angelenkt ist.
Die beiden anderen Lenker des Achslenkers 4 sind als im wesent
lichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Zug- und Druck
stäbe 42, 43 ausgebildet, die übereinander verlaufen und mit
einem horizontalen Abstand zueinander gelenkig am Radträger 2
angelenkt sind. Genausogut könnten beide Zug- und Druckstäbe,
oder auch nur einer von beiden, auch am starr mit dem Radträger
2 verbundenen Lenkerarm 41 angreifen.
Der obere erste Zug- und Druckstab 42 ist kürzer bemessen als
der untere zweite Zug- und Druckstab 43. Beide sind dabei der
art geneigt zueinander angeordnet, daß sich die Verlängerungen
ihrer Längsachsen in einem einfederungsabhängigen Abstand zur
Radachse 6 schneiden, und zwar derart, daß dieser Schnittpunkt,
der Momentanpol M, mit zunehmender Einfederung des jeweiligen
Rades 1 zunehmend in Richtung der Radachse 6 wandert.
Bei Leerlast bzw. bei ausgefedertem Rad liegt dieser Momentan
pol somit vergleichsweise weit von der Radachse 6 entfernt.
Dieser Fall ist prinzipienhaft in Fig. 4 dargestellt, wobei der
hier nicht konkret eingezeichnete Momentanpol mit MI angedeutet
und dessen Abstand von der Radachse 6 mit a bezeichnet ist.
Bei Vollast bzw. bei voll eingefedertem Rad liegt dieser Momen
tanpol dagegen vergleichsweise nahe an der Radachse 6. Dieser
Fall ist prinzipienhaft in Fig. 3 dargestellt, wobei der Momen
tanpol mit MIII und dessen Abstand von der Radachse mit b be
zeichnet sind.
In Fig. 2 sind die Verhältnisse bei einem zwischen diesen bei
den Extremfällen liegenden mittleren Betriebsfall, d. h. mitt
lerer Last bzw. teilweise eingefedertes Rad, dargestellt, wobei
hier der Momentanpol mit MII und sein Abstand von der Radachse
mit c bezeichnet sind. Nur zufällig fällt in dieser Ansicht die
Lage des Momentanpols MII mit dem aufbauseitigen Lager des un
teren zweiten Zug- und Druckstabes 43 zusammen.
Die last- bzw. einfederungsabhängige Lage des Momentanpols M
führt dazu, daß sich die räumliche Lage der Schwenk- bzw. Dreh
achse des Achslenkers 4 ebenfalls in ganz bestimmter Weise
last- und einfederungsabhängig verändert, und zwar in einer
Weise, die dem angestrebten guten Eigenlenkverhalten des Fahr
zeuges förderlich ist.
Die Schwenk- bzw. Drehachse des Achslenkers 4 wird durch die
Verbindungsgerade zwischen dem ortsfesten aufbauseitigen Lager
5 des Lenkerarms 41 und dem last- bzw. einfederungsabhängigen.
Momentanpol M der beiden Zug- und Druckstäbe 42, 43 bestimmt.
In der die Draufsicht des Achslenkers 4 zeigenden Fig. 4 ist
die Lage dieser Schwenk- und Drehachse für die in den Fig. 2
bis 4 angenommenen drei Last- bzw. Einfederungsfälle jeweils
strichpunktiert eingetragen und für Leerlast/maximale Ausfede
rung mit I, für einen mittleren Lastfall bzw. für eine mittlere
Einfederung mit II und für Vollast/maximale Einfederung mit III
beziffert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elemente des
Achslenkers 4 derart bemessen und angeordnet, daß die Schwenk-
bzw. Drehachse des Achslenkers 4 bei Vollast bzw. maximaler
Einfederung zumindest annähernd in Fahrzeugquerrichtung ver
läuft, was bedeutet, daß der Achslenker in dieser Betriebssi
tuation in vorteilhafter Weise die Eigenschaften eines klassi
schen Längslenkers besitzt. Bei Leerlast ist dagegen eine stark
schräg gestellte Schwenk- bzw. Drehachse 1 wirksam, so daß hier
der Typ eines ausgeprägten Schräglenkers vorliegt.
Die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung stellt somit eine
3-Lenker-Achse mit last- bzw. einfederungsabhängig variabler
Lenkerdrehachse dar.
Ein Kraftfahrzeug, welches eine Hinterachse mit einer erfin
dungsgemäßen Einzelradaufhängung aufweist, besitzt in vorteil
hafter Weise ein weitgehend lastunabhängiges Fahrverhalten. Bei
gering beladenem Fahrzeug, z. B. bei Leerlast, besitzen die
Achslenker 4 jeweils eine stark schräg gestellte Schwenk- bzw.
Drehachse I. Eine solche stark schräg gestellte Drehachse führt
bekanntlich zu einem hohen Rollzentrum der Hinterachse. Ein ho
hes Rollzentrum der Hinterachse führt aber - bei gleichzeitiger
Entlastung der Vorderachse - zu einer großen Rollmomentabstüt
zung an der Hinterachse bei Seitenkrafteinfluß, z. B. bei Kur
venfahrt, und folglich zu einem vergrößerten Reifenschräglauf
winkel der Hinterachse, wodurch gegebenenfalls vorhandene Un
tersteuertendenzen des Fahrzeugs bei geringer Hinterachslast
vermindert werden, das Fahrzeug selbst also lenkwilliger wird.
Bei hoher Fahrzeugbeladung, also z. B. bei Vollast, wenn also
die wirksame Achslenkerdrehachse III nur vergleichsweise wenig
schräg gestellt oder aber sogar in Fahrzeugquerrichtung ausge
richtet ist, wie Fig. 1, 3 zeigen, ergibt sich ein sehr niedri
ges Rollzentrum in Fahrbahnnähe; für den beispielhaft darge
stellten Fall, daß die Lenkerdrehachse in Fahrzeugquerrichtung
ausgerichtet ist, liegt das Rollzentrum direkt in Fahrbahnhöhe.
Ein niedriges Rollzentrum führt im Gegensatz zum vorerwähnten
Fall des bei Leerlast vergleichsweise hoch gelegenen Rollzen
trums zu einer entsprechend geringen Rollmomentabstützung an
der Hinterachse und demzufolge zu einem im Vergleich zu konven
tionellen Schräglenkeranordnungen erheblich kleineren Reifen
schräglaufwinkel. Dadurch werden Übersteuertendenzen des Fahr
zeugs bei Vollast vermieden, wie sie sonst bei Fahrzeugen mit
konventionellen Schräglenkerachsen üblicherweise auftreten.
Alles in allem ergibt sich somit ein weitgehend lastunabhängi
ges Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs.
Zur Lage des Rollzentrums sei im übrigen noch in Erinnerung ge
rufen, daß dieses sich durch den Schnitt der jeweils wirksamen
Achslenkerdrehachse I bis III mit einer durch die Radachse 6
gelegten Vertikalquerebene (= Radpol) und durch den Schnitt der
diesen ermittelten Radpol mit dem Radaufstandspunkt des Rades
verbindenden Geraden mit einer achsmittigen Vertikallängsebene
ergibt. Es versteht sich, daß die Lage des Rollzentrums im ge
wissen Umfange auch von der jeweils wirksamen Höhenlage des Mo
mentanpols M abhängt; von dominierender Bedeutung ist jedoch
die in Fig. 1 dargestellte mehr oder weniger große Schrägstel
lung der Lenkerdrehachse I bis III.
Durch die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung wird auch das
Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs beim Bremsen in der Kurve ver
bessert. Betrachtet man die beim Ein- und Ausfedern des Rades 1
jeweils wirksamen Abstände a bis c des Momentanpols MI bis
MIII, dann erkennt man, daß bei Kurvenfahrten am jeweils kurven
inneren, d. h. ausgefederten Rad 1 der Abstand des Momentanpols
MI vergleichsweise groß ist - a (Fig. 4) -, am kurvenäußeren,
eingefederten Rad dagegen vergleichsweise klein - b (Fig. 3) -.
Die Abstände a bis c des Momentanpols M sind aber beim Bremsen
in der Kurve von besonderer Bedeutung, weil sie die für die
Abstützung der Bremsmomente wirksamen Hebelarme darstellen. We
gen der bei Kurvenfahrt und Rollneigung unterschiedlich großen
wirksamen Hebelarme a bzw. b am kurveninneren bzw. am kurven
äußeren Rad erzeugen die Bremsmomente der beiden Räder jeweils
unterschiedlich große Reaktionskräfte zur Fahrbahn. Wegen des
vergleichsweise kleinen wirksamen Hebelarms b am kurvenäußeren
Rad wird dessen Radlast somit beim Bremsen stark verkleinert,
die Radlast des kurveninneren Rades dagegen wegen des ver
gleichsweise großen wirksamen Hebelarms a nur wenig. Im Ver
gleich dazu wird bei Hinterachsen mit konventionellen Schräg
lenkern wegen der dort herrschenden Hebelarmverhältnisse das
kurvenäußere Rad beim Bremsen weniger stark und das kurvenin
nere Rad stärker entlastet.
Bei einer Hinterachse mit erfindungsgemäßer Einzelradaufhängung
wird daher beim Bremsen in der Kurve im Vergleich zu Hinterach
sen mit konventionellen Schräglenkern eine Verkleinerung des
Radlastunterschiedes der beiden Hinterräder erzielt und damit
des Reifenschräglaufs (zu Lasten der Vorderachse).
Im Ergebnis ist - im Vergleich zu konventionellen Schräglenker
achsen - ein Abbau der Übersteuerneigung des Fahrzeugs beim
Bremsen in der Kurve festzustellen.
Gleichzeitig wird bei Kurvenfahrt auch eine Verbesserung der
Bremswirkung an der Hinterachse erzielt.
Wegen der oben erwähnten im Vergleich zu konventionellen
Schräglenkerachsen geringeren Entlastung des kurveninneren Ra
des beim Bremsen in der Kurve wird dieses stärker an der Ab
bremsung der Hinterachse beteiligt als sonst üblich. Das kur
veninnere Rad gerät wegen seiner nunmehr geringeren Entlastung
beim Kurvenbremsen somit auch später in die Gefahr, überbremst
zu werden, d. h. zu blockieren. Dieser Umstand ist für solche
Fahrzeuge von besonderem Vorteil, deren Bremsanlagen mit einem
Antiblockierregelsystem ausgerüstet sind, bei dem die Abbrem
sung der Hinterräder nach dem Rad mit der geringsten Radlast
(select low) ausgeregelt wird. Da das kurveninnere Rad der er
findungsgemäßen Einzelradaufhängung beim Kurvenbremsen eine hö
here Radlast als sonst üblich beibehält und somit erst später
zum Blockieren neigt, setzt auch die Antiblockierregelung der
Hinterachse erst bei entsprechend höheren Bremsdrücken ein, so
daß sich die Hinterachse stärker als sonst üblich an der Ab
bremsung des Fahrzeuges beteiligen kann.
Bei einer Kfz-Hinterachse mit erfindungsgemäßer Einzelradauf
hängung findet beim Rollen (Wanken) des Fahrzeugs im wesentli
chen keine Seitenverschiebung des Rollzentrums statt; dieses
behält seine Lage in Wagenmitte vielmehr auch bei Rollneigung
weitgehend bei, was darauf zurückzuführen ist, daß bei Kurven
fahrt - von der Wirkung her - quasi zwei verschiedene 3-Lenker-
Systeme an der Hinterachse wirksam sind, nämlich am eingefeder
ten kurvenäußeren Rad eine Art Längslenker mit einer Lenkerdreh
achse nach Art der Lenkerdrehachse III in Fig. 1 und am ausge
federten kurveninneren Rad eine Art ausgeprägter Schräglenker
mit einer Lenkerdrehachse nach Art der Lenkerdrehachse I.
In Fig. 5 sind diese Verhältnisse im Vergleich zu denen bei ei
ner konventionellen Schräglenkerachse prinzipienhaft darge
stellt. Gezeigt ist die Rückansicht eines Kraftfahrzeugs beim
Durchfahren einer Linkskurve, wobei davon ausgegangen wurde,
daß das kurvenäußere Rad 1 und das kurveninnere Rad 1' dabei
etwa gleichstark geneigt sind. Das Rollzentrum einer Achse er
gibt sich bekanntlich durch den Schnittpunkt der die Normalen
der Bewegungsrichtung der Radaufstandspunkte darstellenden
Stützgeraden der beiden Räder 1, 1' der Achse, wobei die Rich
tung der Stützgeraden (die übrigens den jeweiligen Verbin
dungslinien zwischen dem Radaufstandpunkt und dem jeweils wirk
samen Radpol des Rades entsprechen) bei einer Längslenkerachse
mit einer Lenkerdrehachse entsprechend der Drehachse III etwa
in Richtung der Radaufstandfläche des Rades verläuft, während
sie bei einer Schräglenkerachse einen Winkel α dazu ein
schließt, dessen Größe von der Schrägstellung der Lenkerdreh
achse abhängt.
In Fig. 5 sind die Stützgeraden für eine Hinterachse mit erfin
dungsgemäßer Einzelradaufhängung mit durchgezogenen Linien
prinzipienhaft eingezeichnet, wobei die Stützgerade für das
stark eingefederte kurvenäußere Rad 1, bei dem sich der Achs
lenker 4 gerade wie ein Längslenker verhält, mit 7 und die
Stützgerade für das ausgefederte kurvenäußere Rad 1', bei dem
sich der Achslenker 4 gerade wie ein ausgeprägter Schräglenker
verhält, mit 7' beziffert ist. Beide Stützgeraden schneiden
sich etwa achsmittig im Punkt B, der das Rollzentrum der Hin
terachse darstellt.
Im Vergleich dazu sind prinzipienhaft strichpunktiert die
Stützgeraden eingezeichnet, die sich bei einer Hinterachse mit
konventionellen Schräglenkern ergeben würden, wobei die Stütz
gerade des kurvenäußeren Rades mit 8 und die des kurveninneren
Rades mit 8' beziffert ist. Bei konventionellen Schräglenker
achsen verliefe die Stützgerade 8' um den Winkel β weniger
steil als bei der erfindungsgemäßen Hinterachse, weil bei der
erfindungsgemäßen Achse der Schräglenkeffekt des Achslenkers 4
am ausgefederten kurveninneren Rad größer ist. Am eingefederten
kurvenäußeren Rad der konventionellen Schräglenkerachse verlie
fe die Stützachse 8 dagegen um den Winkel γ steiler als bei der
erfindungsgemäßen Achse, weil bei der erfindungsgemäßen Hinter
achse am eingefederten kurvenäußeren Rad der Schräglenkeffekt
gegenüber der konventionellen Ausführung verkleinert bzw. sogar
etwa Null ist (als Längslenker).
Bei einer Hinterachse mit konventionellen Schräglenkern ergäbe
sich also ein in Richtung kurvenäußeres Rad 1 verschobenes
Rollzentrum A, was eine entsprechend verschobene bzw. ver
schwenkte Rollachse des Fahrzeugs, um die sich der Fahrzeug
aufbau 3 beim Rollen bewegt, zur Folge hat. Mit der seitlichen
Verschiebung des Rollzentrums A ist eine Schwerpunktanhebung
des Fahrzeugaufbaus 3 verbunden, was unerwünscht ist.
Claims (1)
1. Einzelradaufhängung für Kfz-Hinterräder, mit einem das Rad (1) tragenden
Radträger (2), der mit dem Fahrzeugaufbau (3) oder dergleichen über drei
voneinander unabhängige Lenker schwenkbar verbunden ist, wobei zwei der drei
Lenker horizontal beabstandet und als im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
ausgerichtete und am Radträger (2) selbst oder am dritten Lenker gelenkig
angelenkte Zug- und Druckstäbe (42, 43) ausgebildet sind, von denen der obere
erste (42) kürzer ist als der untere zweite (43) und die beiden Zug- und Druckstäbe
(42, 43) derart geneigt zueinander angeordnet sind, daß sich die Verlängerungen
ihrer Längsachsen in einem im Abstand zur Radachse (6) liegenden,
einfederungsabhängigen Momentanpol (MI bis MIII) schneiden, dessen Lage mit
zunehmender Einfederung des jeweiligen Rades zunehmend in Richtung Radachse
(6) wandert, und daß der dritte Lenker als starr mit dem Radträger (2) verbundener
und schräg zur Fahrzeuglängsachse ausgerichteter Lenkerarm (41) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden horizontal beabstandeten Lenker (42, 43)
übereinander verlaufen, daß der starr mit dem Radträger (2) verbundene dritte
Lenker (41) aufbauseitig in einem kardanische Bewegungen ermöglichenden Lager
(5) schräg nachgiebig angelenkt ist, und daß die drei Lenker (41, 42, 43) derart
bemessen und zueinander ausgerichtet sind, daß bei Vollast eine durch das
aufbauseitige Lager (5) des schräg ausgerichteten Lenkerarms (41) sowie durch den
Momentanpol (MIII) der beiden Zug- und Druckstäbe (42, 43) gelegte Gerade (III) in
Fahrzeugdraufsicht zumindest annähernd in Fahrzeugquerrichtung verläuft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=6414149
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DE (1) | DE4129376C2 (de) |
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-
1991
- 1991-09-04 DE DE4129376A patent/DE4129376C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |