DE3144399C2 - Karosserieseitige Lagerung eines unter einem Spreizwinkel angeordneten Dämpfer- oder Federbeines einer Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine karosserieseitige Lagerung einer Dämpfer- oder Federbeinachse. Bei einem unter einem Spreizwinkel angeordneten Dämpfer- oder Federbein einer Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, ist dessen Kolbenstange mit ihrem oberen Ende an einem am Fahrzeugaufbau festgelegten elastischen Stützlager winkelbeweglich und elastisch abgestützt. Dabei ist das Stützlager, bezogen auf den Beweglichkeitsbereich um seine Konstruktionslage, so ausgelegt, daß sich für den oberen Anlenkpunkt ein nahezu im Unendlichen liegender Drehpol ergibt. Es wird dadurch erreicht, daß bei kleinen, einen geringen Energiegehalt aufweisenden vertikalen Ein- und Ausfederungsbewegungen des Rades, bei denen der Hauptdämpfer von Dämpfer- oder Federbeinen gar nicht anspricht und diese Bewegungen deshalb voll auf das Stützlager übertragen werden, dennoch eine solche Radaufhängung in ihrem kinematischen Verhalten derjenigen einer Doppelquerlenkerachse nahekommt, bei der eine Spur- und Sturzänderung des Rades erheblich geringer ausfällt als bei üblichen Dämpfer- oder Federbeinachsen. Die erfindungsgemäße Lagerung ermöglicht somit eine entscheidende Verringerung von Lenkungsunruhe bei solchen Achsen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lagerung eines unter einem Spreizwinkel angeordneten Dämpfer- oder Federbeines einer Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
• Lenkunruhe in ihrer für den Kraftfahrer unangenehmsten Form tritt auf vollkommen glatten Fahrbahnen bzw. dann auf, wenn die Komponenten der Radaufhängung keine merkbaren bzw. nur sehr kleine Schwingungen ausführen.
• Es konnte festgestellt werden, daß als hauptsächlich anregende Ursachen für Lenkunruhe, Unwuchten, Reifenlängskraftschwankungen sowie Reifenvertikalkraftschwankungen wirksam sein können. Zur Beseitigung von durch solche Störfaktoren hervorgerufener Lenkunruhe sind jeweils unterschiedliche Maßnahmen zu ergreifen.
• So ist bereits eine karosserieseitige Federbeinlagerung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1 bekannt (DE-OS 24 33 583), mit deren Hilfe durch Unwuchtanregungen induzierte Lenkbewegungen durch diesen entgegengerichtete Kreiselmomente kompensiert werden sollen. Zu diesem Zweck ist das karosseriefeste Stützlager der Federbein- Kolbenstange zur Erzielung geringer Sturzwinkelsteifigkeit seitenkraftweich ausgebildet. Eine solche Bauart des Stützlagers hat jedoch keinen Einfluß auf die Lenkunruhe, die durch Vertikalkraftschwankungen ausgelöst wird.
• Bei einer weiteren bekannten, karosserieseitigen Federbeinlagerung gemäß DE-AS 20 09 857 bewirkt deren karosseriefestes Stützlager lediglich eine Verbesserung der Lenkungsrückstellung durch Anheben des Fahrzeugaufbaues. Hierzu ist das die Kolbenstange des Federbeines haltende Verbindungsglied des Stützlagers in einem Innengewinde einer in einem ringförmigen, zur Kolbenstange koaxialen Gummikörper gehaltenen Gewindemutter geführt.
• Aus der GB-PS 10 05 633 ist eine Radaufhängung bekannt, deren Konstruktion darauf abzielt, die Belastung der Lagerstelle des Dämpferbeinkolbens und derjenigen der Kolbenstange im Dämpferbeinrohr gering zu halten. Dies ist durch eine zur Kolbenstange schräg angestellte Schraubenfeder bewerkstelligt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine karosserieseitige Dämpfer- oder Federbeinlagerung der gattungsbestimmenden Art anzugeben, durch die Lenkunruhe vermieden wird, die speziell aus Reifenvertikalkraftschwankungen auf ebener Fahrbahn resultiert, bei denen wegen zu geringen Energiegehaltes der Stoßdämpfer von Dämpfer- oder Federbeinen gar nicht anspricht bzw. eine Relativbewegung zwischen Dämpferkolben und -zylinder nicht stattfindet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
• Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der größten Nachgiebigkeit des Stützlagers wird erreicht, daß bei vertikalen Achsschwingungen mit entsprechend kleiner Amplitude der Lagerpunkt des Stützlagers in einer Richtung verlagert wird, die zu einer Verlegung des Momentanpols der Radaufhängung annähernd ins Unendliche führt. Infolgedessen treten nur sehr kleine Sturzänderungen auf, aus denen wiederum nur geringe Kreiselmomente um die Lenkachse resultieren. Dementsprechend ergeben sich auch kleine Lenkunruheamplituden, die bis zum Lenkrad - beispielsweise im Lenkgetriebe - leicht wegzudämpfen sind.
• Dabei läßt die Erfindung bei der Auslegung der Radaufhängung konstruktive Freiheiten zu, so daß beispielsweise Spreizung und Nachlauf für gutes Rückstellverhalten und Geradeauslauf optimal wählbar sind.
• Die erfindungsgemäße Lagerung läßt sich auf einfachem Wege gemäß Anspruch 2 oder 3 vorteilhaft verwirklichen.
• In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß bereits eine Radaufhängung gemäß US-PS 26 60 449 bekannt ist, die bei Höhenschlag des Rades nur geringe Sturzänderungen aufweist, indem das Federbein im wesentlichen senkrecht eingebaut ist. Diese Maßnahme schränkt jedoch die konstruktiven Möglichkeiten hinsichtlich der Auslegung der Radaufhängung stark ein.
• In der Zeichnung sind in schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Lagerungen veranschaulicht. Es zeigt
• Fig. 1 eine Vorderansicht einer Dämpferbein-Radaufhängung, insbesondere für die lenkbaren Vorderräder eines Kraftfahrzeuges, zur Veranschaulichung der durch die Erfindung erzielbaren Verlagerung des Momentanpols der Radaufhängung,
• Fig. 2 und 3 Ausführungsbeispiele des oberen Stützlagers erfindungsgemäßer Lagerungen.
• In Fig. 1 bezeichnet 10 einen unteren, zur Radführung dienenden Lenker der Radaufhängung, der karosserieseitig in üblicher Weise an einer Anlenkstelle 12 über ein elastisches Gelenk gehalten ist, wobei aus der Schemadarstellung nicht ersichtlich ist, daß der untere Lenker 10 bevorzugt aus einem Querlenker und einer diesen abstützenden, schräg nach hinten verlaufenden Zug-Druckstrebe besteht, so daß der untere Lenker 10 insgesamt gesehen als Dreieckslenker betrachtet werden kann.
• Dieser Lenker 10 ist an seinem äußeren Ende über eine weitere Anlenkstelle 14 in Form eines Kugelgelenkes mit einem Radträger 16 verbunden, der seinerseits einen ein Fahrzeugrad 18 lagernden, nicht dargestellten Radzapfen trägt und der starr an einem zylindrischen Außenrohr 22 eines als Ganzes mit 20 bezeichneten Dämpferbeines befestigt ist. Im Außenrohr 22 läuft ein Kolben, über dessen mit 24 bezeichnete, aus dem Außenrohr 22 herausgeführte Kolbenstange das Dämpferbein 20 winkelbeweglich und elastich mit der Karosserie 26 des Fahrzeuges verbunden ist.
• Die elastisch gelenkige Anlenkung des Dämpferbeines 20 an der Karosserie 26 ist mit Hilfe eines als Ganzes mit 28 bezeichneten Stützlagers bewerkstelligt, das in einer Ausnehmung 30 der Karosserie 26 gehalten ist.
• Bei der beschriebenen Radaufhängung ist mit 32 eine Lenkachse bezeichnet, die definiert ist durch die Verbindungslinie zwischen der Anlenkstelle 14 und dem Gelenkpunkt 34 des Stützlagers 28.
• Die Lenkachse 32 hat zur Radmittenebene 36 einen Spreizwinkel von etwa neun bis fünfzehn Grad, vorzugsweise elf Grad.
• Mit 38 ist die Längsachse des Dämpferbeines 20 bezeichnet, die gegenüber der Radmittenebene 36 eine stärkere Neigung aufweist, was dadurch bedingt ist, daß die durch die Anlenkstelle 14 gebildete Verbindung zwischen unterem Lenker 10 und Radträger 16 in die Radschüssel entsprechend hinein verlegt ist.
• 40 bezeichnet eine zwischen unterem Lenker 10 und einem Karosserieteil 26&min; angeordnete und sich an diesen Teilen abstützende, als Schraubenfeder ausgebildete Radfeder, so daß das Dämpferbein 20 bei dieser Konstruktion kaum Momente aufzunehmen hat.
• Das elastische Stützlager 28 weist eine solche Anordnung und/oder Ausbildung auf, daß bei kleinen vertikalen Einfederwegen des Dämpferbeines 20 der Gelenkpunkt 34 eine Orientierung im Raum erfährt, durch die eine vertikale Radbewegung ähnlich einer Doppelquerlenkerachse zustandekommt.
• Dies wird beim gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines vorzugsweise aus Gummi bestehenden, federnd elastischen Körpers 42 erreicht, der bei einer durch kleine, einen geringen Energiegehalt aufweisende, vertikale Einfederungsbewegungen des Fahrzeugrades 18 veranlaßten schrägen, axialen Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 24 dieser eine Bewegung überlagert, durch die der Gelenkpunkt 34 mindestens annähernd lotrecht verschoben wird. Dadurch wird der mit 44 bezeichnete Momentanpol der Radaufhängung nahezu ins Unendliche verlegt, was durch eine obere, durch den Gelenkpunkt 34 hindurchgehende, strichpunktierte horizontale Linie angedeutet ist.
• Bei dem in Fig. 2 gezeigten Stützlager wird die erläuterte Verlagerung des Momentanpols 44 auf folgende Weise erreicht. Das Stützlager besitzt einen zylindrischen Tragring 46, der mittels eines Außenflansches 48 in der Ausnehmung 30 der Karosserie 26 gehalten ist, indem dieser mit der Karosserie beispielsweise verschraubt ist. In den zylindrischen Tragring 46 ist ein elastischer Ringkörper 50 aus Gummi einvulkanisiert, in dessen zentrale Öffnung eine Büchse 52 eingesetzt, insbesondere einvulkanisiert ist, deren Boden 53 zur Verankerung der Kolbenstange 24 eines Dämpferbeines 20 dient. Die Kolbenstange 24 durchdringt hierzu eine Bodenöffnung 54 unter einem Winkel α von vorzugsweise 11° zur Längsachse des zylindrischen Tragringes 46.
• Bei Einfederbewegungen der Kolbenstange 24 bzw. des gesamten Dämpferbeines 20 wird am Ringkörper 50 eine schräg zur Längsachse 38 des Dämpferbeines 20 gerichtete Kraft wirksam, welcher ein durch den Ringkörper 50 erzeugter Widerstand entgegengerichtet wird, der eine die gewünschte Polverlagerung herbeiführende Auslenkung der Kolbenstange 24 bzw. des Dämpferbeines 20 gemäß Fig. 2 nach rechts bewirkt.
• Das Stützlager gemäß Fig. 3 besitzt die gleichen Komponenten wie das Stützlager gemäß Fig. 2, die demgemäß auch mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind.
• Der konstruktive Unterschied zwischen beiden Bauarten besteht darin, daß die den Boden 53 aufweisende Büchse 52 zur Verankerung der Kolbenstange 24 im Ringkörper 50 derart aufgenommen ist, daß sie koaxial zur Kolbenstange 24 des Dämpferbeines 20 gehalten ist. Der mit 46&min; bezeichnete Wandteil des Tragringes 46, der sich auf der Seite der Kolbenstange 24 befindet, auf welcher der Tragring 50 beim Einfedern auf Druck beansprucht wird, ist zusammen mit einem Teil des Bodens 53 der die Kolbenstange 24 haltenden Büchse 52 so geformt, daß durch den inkompressiblen Tragringgummi gleichfalls eine in die gleiche Richtung wirkende Seitenkraft erzielt wird, wie beim Stützlager gemäß Fig. 2.

Claims (3)

1. Karosserieseitige Lagerung eines unter einem Spreizwinkel angeordneten Dämpfer- oder Federbeines einer Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, das mit seinem Außenrohr an einem durch Lenker in Längs- und Querrichtung geführten Radträger starr befestigt und mit dem freien Ende seiner Kolbenstange an einem oberen, am Fahrzeugaufbau festgelegten und sowohl in der Bewegungsrichtung der Kolbenstange als auch in einer hierzu senkrechten Ebene elastisch nachgiebigen Stützlager gehalten ist, dadurch gekennzichnet, daß das Stützlager (28) seine größte Nachgiebigkeit unter einem solchen Winkel zur Längsachse des Dämpfer- oder Federbeines (20) hat, daß die Richtung der größten Nachgiebigkeit in der Konstruktionslage auf der durch die Anlenkstellen (12 und 14) der Lenker (10) am Radträger (16) und an der Karosserie (26) verlaufenden Ebene senkrecht steht.

2. Lagerung nach Anspruch 1, daduch gekennzeichnet, daß das elastische Stützlager (28) in bekannter Weise eine Gummifeder aufweist, deren federnd elastischer Körper (42; 50) in bekannter Weise einen in einem an der Karosserie (26) befestigten Tragring (46) gehaltenen Ringkörper (50) bildet, in dessen zentralem Bereich die Kolbenstange (24) unter einem spitzen Winkel (α) zur Ringkörperachse befestigt ist.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (24) des Dämpfer- oder Federbeins (20) dem als Ringkörper (50) ausgebildeten, federnd elastischen Körper des elastischen Stützlagers (28) koaxial zugeordnet und der Ringkörper (50) in einem Tragring (46) derart gehaltert ist, daß sich die Kolbenstange (24) bei ihrer Längsbewegung in Einfederrichtung dem durch die Ringwand des Tragringes (46) definierten Zylinder nähert.