DE4110142C2 - Doppelquerlenker-Radaufhängung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Doppelquerlenker-Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Radaufhängung ist aus der DE 39 24 950 A1 bekannt. Bei dieser herkömmlichen Radaufhängung wird der Verlauf einer Achsschenkelachse durch die Gelenkpunkte definiert, an welchen ein oberer und zwei untere Querlenker mit einem Radträger verbunden sind. Die Achsschenkelachse verläuft geneigt zu einer Fahrbahn-Normalen und schneidet die Fahrbahn außerhalb eines Bodenkontaktzentrums zwischen der Rollebene und dem entsprechenden Fahrzeugrad.

Aus der DE 33 31 247 A1 ist eine weitere Radaufhängung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welcher die Achsschenkelachse bzw. die Momentan-Drehachse eines Radträgers durch Verbindungsgelenke zwischen Querlenkern und dem Radträger festgelegt ist. Ähnlich der aus der vorangehend genannten DE 39 24 950 A1 bekannten Radaufhängung ist bei dieser herkömmlichen Konstruktion ein unterer Längslenker vorgesehen, welcher mit dem Radträger über ein Gelenk verbunden ist, wobei an diesen Längslenker ein zweiter Längslenker angelenkt ist, welcher den oberen Querlenker mit dem unteren Längslenker verbindet. Die durch dieses Lenkersystem festgelegte Achsschenkelachse läuft durch den Gelenkpunkt zwischen dem oberen Querlenker und dem Radträger und durch einen Dreh-Pol, welcher durch die unteren Querlenker festgelegt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelquerlen­ ker-Radaufhängung zu schaffen, bei welcher die räumliche Lage der Achsschenkelachse in günstiger Weise relativ freizügig festgelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird erreicht, daß man im Vergleich zu den herkömmlichen Konstruktionen bei der erfindungsgemäßen Radaufhängung eine relativ große Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Auslegung des Radträgers sowie der Festlegung der räumlichen Position der Achsschenkelachse erhält. Insbesondere ist bei der Erfindung der Verbindungspunkt zwischen der Diagonalstrebe und dem Radträger als Gelenkstelle ausgebildet, welche ermöglicht, daß der Radträger sich zum Zwecke einer Spurwinkeländerung drehen kann. Dieser Verbindungspunkt wird als ein Achsschenkelachs-Einstellpunkt genutzt und liegt auf dem Radträger, wobei eine relativ große Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Auslegung hierbei gegeben ist. Daher ermöglicht die Erfindung eine relativ freizügige Gestaltung der Radaufhängung hinsichtlich der Festlegung der räumlichen Lage der Achsschenkelachse entsprechend verschiedener Anforderungen, welchen man bei der Aufhängung der vorstehend beschriebenen Art gerecht werden muß.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Aufhängung für ein Hinterrad vorgesehen und der Verbindungspunkt zwischen dem Verwindungslenkerelement und dem Radträger derart angeordnet, daß eine durch den Verbindungspunkt und einen durch die unteren Querlenker und die entsprechenden Buchsen definierter Pol der unteren Lenkeranordnung gehende Linie die Aufstandsfläche des Rades auf der Außenseite des Aufstandsmittelpunktes des Rades, in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie gesehen, schneidet. Eine solche Auslegung ermöglicht eine Achsschenkelversetzung in negativer Richtung, so daß die Brems-Reaktionskraft dazu dient, eine Schwenk-Tendenz in Vorspurrichtung zu erzeugen, was insbesondere bei einer Hinterradaufhängung zweckmäßig ist, um eine verbesserte Stabilität während eines Bremsvorganges zu haben.

Bei einem Verlauf der Achsschenkelachse gemäß Anspruch 3 ist es möglich, einen negativen Nachlauf einzustellen, so daß eine Querkraft für eine Schwenktendenz in Vorspurrichtung bereitgestellt wird, wodurch man in zweckmäßiger Weise bei einer Hin­ terrad-Aufhängung eine verbesserte Stabilität mit einem Untersteuerungsverhalten bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs realisieren kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 5 wird durch eine derartige Auslegung soweit als möglich die Achsschenkelversetzung verringert, was insbesondere bei einer Vor­ derrad-Aufhängung zweckmäßig ist, um die Veränderung der Lenkreaktionskraft möglichst gering zu halten, die beim Bremsen oder beim Antreiben des Rades auftreten kann, wodurch man eine verbesserte Lenkstabilität erhält.

Bei einer Ausführungsform gemäß Anspruch 7 ist es möglich, einen positiven Nachlauf einzustellen, so daß eine Querkraft in Nachspurrichtung bereitgestellt wird, was zweckmäßig bei einer Vorderrad-Aufhängung ist, um eine verbesserte Stabilität mit einer Untersteuerungstendenz während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs bereitzustellen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 8 kann die elastische Buchse am vorderen Ende des schrägliegenden Längslenkers relativ elastisch bezüglich der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie ausgelegt werden, um harte Fahrfederungseigenschaften zu verbessern, während sie relativ steif in vertikaler Richtung ausgelegt sein kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 bis 4 jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht zur Verdeutlichung einer Hinterrad- Aufhängung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 5 bis 8 jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht ähnlich zu den Fig. 1 bis 4 zur Verdeutlichung einer Vorderradaufhängung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend näher anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert, die in der Zeichnung gezeigt sind.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, die für eine Hinterradaufhängung eines Kraftfahrzeugs bestimmt ist, das ein Hinterrad 1 hat. Die Auf­ hängung umfaßt einen Radträger 2 zum drehbaren Lagern des Rads 1, der ein oberes Ende A hat, das über ein Kugelgelenk mit einer oberen Lenkeranordnung in Form eines Querlenkers 3 verbunden ist. Der obere Querlenker 3 hat ein Ba­ sisende B, das seinerseits mit einer Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt) über ein weiteres Kugelgelenk verbunden ist. Der Nabenträger 2 ist somit mit der Fahrzeugkarosserie über den oberen Querlenker 3 am oberen Ende A entlang einer Kugelfläche bewegbar verbunden.

Das untere Ende des Nabenträgers 2 ist an den Punkten C, D mit den unteren Querlenkern 4, 5 über jeweilige Kugel­ gelenke verbunden, und die unteren Querlenker 4, 5 haben Basisenden E, F, die schwenkbeweglich mit der Fahrzeugkaros­ serie über jeweilige elastische Buchsen derart verbunden sind, daß die unteren Querlenker 4, 5 in vertikaler Rich­ tung eine Oszillationsbewegung ausführen können. Eine untere Lenkeranordnung 6 umfaßt diese Querlenker 4, 5 und ei­ nen schrägliegenden Längslenker 7, der mit dem Mittelab­ schnitt des unteren Querlenkers 5 bei einem Punkt G über ein Kugelgelenk verbunden ist. Der schrägliegende Längslenker 7 erstreckt sich vom hinteren Ende an dem Punkt G in Längs­ richtung der Fahrzeugkarosserie nach vorne und endet am vor­ deren Ende H, das schwenkbeweglich mit der Fahrzeugkarosse­ rie über eine elastische Buchse derart verbunden ist, daß der schrägliegende Längslenker 7 in vertikaler Richtung eine Oszillationsbewegung ausführen kann. Auf die beschriebene Weise dient der schrägliegende Längslenker 7 zur Abstützung der unteren Querlenker 4, 5 in Längsrichtung der Fahr­ zeugkarosserie. In diesem Zusammenhang ist die elastische Buchse am vorderen Ende H relativ elastisch bezüglich der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie ausgelegt, um eine har­ te Federungscharakteristik zu verbessern, und sie ist rela­ tiv steif in vertikaler Richtung ausgelegt.

Um eine ausreichende Verwindungssteifigkeit durch den oberen Querlenker 3 in Längsrichtung sicherzustellen, ist eine Diagonalstrebe 8 diagonal bezüglich der Längsrich­ tung der Fahrzeugkarosserie angeordnet und zwischen einem Mittelpunkt I des Radträgers 2 und einem Mittelpunkt J des schrägliegenden Längslenkers 7 angeordnet. Die beiden Enden der Diagonalstrebe 8 sind drehbeweglich mit dem Radträger 2 und dem schrägliegenden Längslenker 7 an den Verbindungspunkten I und J jeweils über Kugelgelenke verbun­ den. Durch das Vorsehen des Kugelgelenks an dem Verbindungs­ punkt I zwischen dem Radträger 2 und der Diagonalstrebe 8 und dem oberen Querlenker 3, welcher in allen Rich­ tungen eine Oszillationsbewegung ausführen kann, bildet der Verbindungsabschnitt I eine Lenkerkonstruktion, die ermög­ licht, daß der Radträger 2 sich um den Verbindungspunkt I ebenfalls in Spurrichtung drehen kann.

Bei der vorstehend beschriebenen Auslegungsform ist der Ver­ bindungspunkt I vorgesehen, der als ein Achsschenkelachs- Einstellpunkt genutzt werden kann. Es ist noch zu erwähnen, daß ein Pol X durch die Anordnung der unteren Querlenker und die elastischen Buchsen an den Endpunkten E, F und H der unteren Lenkeranordnung 6 bestimmt wird, wobei eine Linie, die durch den Punkt I und den Pol X der unteren Lenkeranordnung 6 geht, die Achs­ schenkelachse K₁ wird. Der Radträger 2 kann hinsichtlich seiner Auslegung relativ willkürlich gestaltet werden, so daß es möglich ist, daß man die Lage des Achsschenkelachs- Einstellpunktes I in einem großen Bereich frei wählen kann.

Bei einer Hinterradaufhängung gemäß dieser bevorzugten Aus­ führungsform kann die Achsschenkelachse K₁ derart eingestellt werden, daß man eine negative Versetzung erhält, wie dies bei α₁ in Fig. 2 verdeutlicht ist. In anderen Worten ausge­ drückt bedeutet dies, daß die Achsschenkelachse K₁ derart ein­ gestellt werden kann, daß der Schnittpunkt der Achsschenkel­ achse K₁ und der Umfangsfläche des Hinterrads 1 außerhalb der Untergrundkontaktmitte Y des Hinterrads in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie gesehen liegen kann. In diesem Fall ändert eine Hinterradbremskraft, die auf die Untergrundkontaktmitte Y vertikal zur Zeichenebene in Fig. 2 wirkt, den Spurwinkel um die Achsschenkelachse K₁ in Vorspurrichtung, um ein stabi­ les Verhalten des Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang zu ermög­ lichen.

Wie ferner in Fig. 3 dargestellt ist, kann die Achsschenkel­ achse K₁ so eingestellt werden, daß man einen negativen Nach­ lauf erhält, wie dies bei β₁ gezeigt ist. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Achsschenkelachse K₁ derart eingestellt werden kann, daß sie die Untergrundfläche auf der hinteren Seite der Fahrzeugkarosserie bezogen auf die Untergrundkon­ taktmitte Y des Hinterrads 1 schneidet. In diesem Fall ist noch zu erwähnen, daß eine Querkraft auf die Untergrundkon­ taktmitte Y vertikal zur Zeichenebene von Fig. 3 während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs einwirkt. Diese Querkraft ändert den Spurwinkel des Hinterrads 1 in Vorspurrichtung um die Achsschenkelachse K₁. Daher läßt sich die Kurvenfahrstabilität des Fahrzeugs infolge einer Untersteuerungstendenz verbessern. Die Untersteuerungstendenz kann weiter dadurch verbessert werden, daß der Elastizitätsmodul der elastischen Buchse an dem Punkt E bezüglich der Querrichtung der Fahrzeugkarosserie im Vergleich zu jenem der elastischen Buchse an dem Punkt F erhöht wird.

Ferner kann bei der dargestellten Hinterradaufhängung der obere Querlenker 3 bei einem Einfedern des Hinterrads 1 eine Oszillationsbewegung um das Basisende B nicht nur in verti­ kaler Richtung, sondern auch in Längsrichtung nach vorne ge­ sehen ausführen, so daß das obere Ende A des Radträgers 2 von der Fahrzeugkarosserie nach innen gezogen werden kann. Daher ist es möglich, den negativen Sturz des Hinterrads zu vergrößern, so daß dieser bezüglich des Drehmittelpunkts weiter außen liegt, um ein verbessertes Kurvenfahrverhalten des Fahrzeugs zu erzielen.

In den Fig. 5 bis 8 ist eine weitere bevorzugte Ausführungs­ form für eine Radaufhängung nach der Erfindung für ein Vorder­ rad 9 gezeigt, das mit Hilfe einer Lenkkraft S gelenkt wird, die an den unteren Querlenker 4 an der Rückseite angelegt wird. Diese bevorzugte Ausführungsform stimmt hinsichtlich der Auslegung im wesentlichen mit der hinteren Aufhängung über­ ein, die zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erläutert wurde. Sie unterscheidet sich aber durch das Einwirken einer Vorderrad-Lenkkraft S auf den unteren Querlenker 4, wobei die Achsschenkelachse K₂ durch eine Linie ausgedrückt werden kann, die durch den Verbindungspunkt I zwischen der Diagonalstrebe 8 und dem Mittelabschnitt des Radträgers 2 geht und auch durch einen Lenkmittelpunkt D der unteren Lenkeranordnung geht, wie dies in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Verbindungspunkt I derart bestimmt, daß die Achsschenkelachse K₂ die Außenum­ fangsfläche des Vorderrades in einer Ebene M schneidet, die senkrecht zur Drehachse des Vorderrads 9 ist und durch die Un­ tergrundkontaktmitte Z des Vorderrads 9 geht, um eine Achs­ schenkelversetzung von Null zu erhalten. Selbst wenn in diesem Fall auf das Vorderrad 9 eine Brems- oder Antriebskraft an dem Untergrundkontaktmittelpunkt Z vertikal zur Zeichenebene in Fig. 6 einwirkt, wird kein Moment erzeugt, welches versucht, den Spurwinkel des Vorderrades 9 um die Achsschenkelachse K₂ zu ändern. Daher ist es möglich, eine Veränderung der Lenk­ reaktionskraft beim Bremsen oder im Fahrzustand des Fahr­ zeugs zu verhindern.

Der Verbindungspunkt I ist derart bestimmt, daß die Achsschen­ kelachse K₂ derart liegen kann, daß ein positiver Nachlauf erhalten wird, wie dies mit B₂ in Fig. 7 gezeigt ist. In ande­ ren Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Achsschenkel­ achse K₂ die Untergrundfläche auf der Vorderseite der Fahrzeug­ karosserie, bezogen auf den Untergrundkontaktmittelpunkt Z des Vorderrades 9, schneidet. In diesem Fall wird eine Querkraft erzeugt, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, und diese wirkt auf den Untergrundkontaktpunkt Z in Fig. 7 vertikal zur Zeichen­ ebene ein, um den Spurwinkel des Vorderrades 9 um die Achs­ schenkelachse K₂ in Nachspurrichtung zu ändern, wodurch man ei­ ne verbesserte Kurvenfahrstabilität infolge einer Untersteu­ erungstendenz erhält.

Ferner ermöglicht die Vorderradaufhängung gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform, daß sich der nega­ tive Sturz des Vorderrads vergrößern läßt und dieser außensei­ tig bezüglich des Kurvenmittelpunkts während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs liegt, wodurch man ein verbessertes Kurvenfahr­ verhalten ähnlich wie bei der Hinterradaufhängung erhält, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist.

Wie voranstehend erläutert wurde, ist die Aufhängung nach der Erfindung derart ausgelegt, daß der Mittelabschnitt des Rad­ trägers und die untere Lenkeranordnung über eine Diagonalstrebe verbunden sind, welche diagonal bezüglich der Längs­ richtung der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Die Diagonalstrebe und der Radträger sind miteinander verbun­ den, um eine Lenkerkonstruktion zu bilden, welche ermöglicht, daß der Radträger in Spurrichtung sich drehen kann. Der Ver­ bindungspunkt der Diagonalstrebe mit dem Rad­ träger wird als Achsschenkelachs-Einstellpunkt genutzt. Der Radträger und auch die Lage der Achsschenkelachse können relativ freizügig gestaltet bzw. festgelegt werden.

Claims (8)

1. Doppelquerlenker-Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, bestehend aus
einem Radträger (2),
einem oberen Querlenker (3),
einer unteren Querlenkeranordnung (6),
einem Längslenker (7), der radträgerseitig mit einem unteren Querlenker (5) gelenkig verbunden ist,
und der über eine Diagonalstrebe (8) mit dem Radträger (2) gelenkig verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalstrebe (8) mit dem Radträger (2) an einem Verbindungspunkt (I) zur Definition einer durch diesen Verbindungspunkt (I) und einen durch die unteren Querlenker (4, 5) definierten Pol (X) verlaufenden Achsschenkelachse (K₁; K₂) verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt (I) in einem Mittelabschnitt zwischen den oberen und unteren Querlenkerverbindungspunkten (A, D, C) des Radträgers (2) angeordnet ist.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Hinterrad-Radaufhängung vorgesehen ist, und daß die Achsschenkelachse (K1) eine Außenumfangsfläche eines Rades (1) bezüglich der Querrichtung der Fahrzeugkarosserie auf der Außenseite eines Aufstandsmittelpunktes (Y) des Rades (1) schneidet.

3. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsschenkelachse (K1) den Außenumfang des Rades (1) bezüglich der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie auf der hinteren Seite des Aufstandsmittelpunktes (Y) des Rades (1) schneidet.

4. Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung für ein Hinterrad bestimmt ist.

5. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese für ein Vorderrad bestimmt ist, und daß die durch den Verbindungspunkt (I) und den radträgerseitigen Anlenkpunkt (D) der unteren Querlenkeranordnung (6) verlaufende Achsschenkelachse (K2) die Außenumfangsfläche des Rades (9) in einem Radaufstandpunkt (Z) schneidet, welcher auf einer radialen Mittelebene (M) des Rades liegt.

6. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Verbindungspunkt (I) und den radträgerseitigen Anlenkpunkt (D) der unteren Querlenkeranordnung (6) verlaufende Achsschenkelachse (K2) die Aufstandsfläche des Rades (9) bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeuges vor dem Radaufstandspunkt (Z) schneidet.

7. Radaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt der Achsschenkelachse (K2) mit der Aufstandsfläche des Rades (9) bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeuges vor dem Radaufstandspunkt (Z) liegt.

8. Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (7) der unteren Lenkeranordnung (6) schräg zur Längsrichtung des Fahrzeuges verläuft.