-
Diese
Erfindung betrifft eine Aufhängungsanordnung
für ein
Kraftfahrzeug und insbesondere eine Aufhängungsanordnung für ein lenkbares
Rad eines Kraftfahrzeugs.
-
Die
Bereitstellung einer Aufhängung
für ein lenkbares
Laufrad eines Fahrzeugs ist bekannt, die einen um eine Lenkachse
drehbaren Achsschenkel, um ein Lenken des Rads zuzulassen, einen
Aufhängungslenker,
der Verbindungsmittel an zwei voneinander beabstandeten Positionen
an einem inneren Ende davon hat, um den Aufhängungslenker mit einem gefederten
Teil des Fahrzeugs schwenkbar so zu verbinden, dass er um eine Schwenkachse,
die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs
verläuft,
drehbar und an einem äußeren Ende davon
mit einem unteren Ende des Achsschenkels schwenkbar verbunden ist,
sowie ein im Wesentlichen vertikales Federbein umfasst, das an einem
unteren Ende davon schwenkbar mit dem Achsschenkel und an einem
oberen Ende davon elastisch nachgebend mit dem gefederten Teil verbunden
ist. Derartige Aufhängungsanordnungen
werden oft als McPherson-Federbeinaufhängungen bezeichnet, und ein
Beispiel eines solchen Systems ist in
1 der
EP 0 572 041 dargestellt.
Ein Kugelgelenk in einer Aufhängung
ist auch in
1 der
GB 814666 dargestellt.
-
Bei
einer solchen Aufhängungsanordnung nach
dem Stand der Technik besteht ein Problem darin, dass es schwierig
ist, eine Positionierung des Lenkungsbetätigers in der Nähe der Schwenkachse des
Aufhängungslenkers
vorzusehen, ohne dass sich der Aufhängungslenker und die Spurstange
gegenseitig beeinträchtigen.
Wenn ein ausreichendes Spiel verbleibt, um diese gegenseitige Beeinträchtigung
zu vermeiden, können
als Folge davon Spuränderungen
beim Einfedern in unerwünschtem
Ausmaß auftreten.
-
Obwohl
es möglich
ist, den Lenkungsbetätiger
in der Nähe
der Schwenkachse des Aufhängungslenkers
vorzusehen, indem ein Aufhängungslenker
mit einer nichtplanaren Konfiguration verwendet wird, hat dies zur
Folge, dass der Lenker schwächer
als ein planarer Lenker ist, und ein solcher nichtplanarer Aufhängungslenker
ist teurer und schwieriger herzustellen.
-
Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Aufhängungsanordnung für ein Kraftfahrzeug
bereitzustellen, in der ein im Wesentlichen planarer Aufhängungslenker
zum Einsatz kommt, bei dem Spuränderungen
beim Einfedern in gewünschtem Ausmaß erzeugt
werden.
-
Gemäß der Erfindung
wird eine Aufhängung für ein lenkbares
Laufrad eines Fahrzeugs bereitgestellt, die einen um eine Lenkachse
drehbaren Achsschenkel, um ein Lenken des Rads zuzulassen, einen
Aufhängungslenker,
der Verbindungsmittel an zwei voneinander beabstandeten Positionen
an einem inneren Ende davon hat, um den Aufhängungslenker mit einem gefederten
Teil des Fahrzeugs schwenkbar so zu verbinden, dass er um eine Schwenkachse,
die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrzeugs verläuft, drehbar
und an einem äußeren Ende
davon mit dem unteren Ende des Achsschenkels schwenkbar verbunden
ist, sowie ein im Wesentlichen vertikales Federbein umfasst, das
an einem unteren Ende davon schwenkbar mit dem Achsschenkel und
an einem oberen Ende davon mit dem gefederten Teil verbunden ist,
wobei der Aufhängungslenker
ein im Wesentlichen planares Element ist und seine Schwenkachse
außerhalb
seiner Ebene liegt.
-
Die
Ebene des Aufhängungslenkers
ist vorzugsweise zur Schwenkachse des Aufhängungslenkers geneigt.
-
Eines
der Verbindungsmittel kann ein Kugelgelenk umfassen, das einen teilkugelförmigen Kopfabschnitt,
der in schwenkbarem Eingriff mit einer von der Karosseriekon struktion
abgestützten
Schale steht, und einen Schaftabschnitt haben kann, der den teilkugelförmigen Abschnitt
außerhalb
der Ebene des Aufhängungslenkers
abstützt.
In diesem Fall bestimmt die Länge
des Schaftabschnitts die Versetzung an dieser Position zwischen
der Schwenkachse des Aufhängungslenkers
und der Ebene des Aufhängungslenkers.
Die Länge
des Schaftabschnitts bestimmt auch die Neigung der Schwenkachse
des Aufhängungslenkers
im Verhältnis
zur Ebene des Aufhängungslenkers,
insbesondere wenn das andere der Verbindungsmittel so angeordnet
ist, dass es eine Schwenkachse hat, die im Wesentlichen in der Ebene
des Aufhängungslenkers
liegt.
-
Das
Federbein ist vorzugsweise ein McPherson-Federbein.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Aufhängung sowie
einen Lenkungsbetätiger
bereit, mit dem ein Lenkdrehmoment auf den Achsschenkel ausgeübt werden
kann, wobei der Lenkungsbetätiger
eine im Wesentlichen horizontale Längsachse hat, die quer über das
Kraftfahrzeug verläuft.
-
Der
Lenkungsbetätiger
erstreckt sich vorzugsweise über
die Ebene des Aufhängungslenkers, und
die Schwenkachse des Aufhängungslenkers liegt
vorzugsweise oberhalb der Ebene des Aufhängungslenkers.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
liegt die Längsachse
des Lenkungsbetätigers
näher an der
Schwenkachse des Aufhängungslenkers
als an der Ebene des Aufhängungslenkers.
-
Die
Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben; dabei sind:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Aufhängungsanordnung nach dem Stand
der Technik;
-
2 eine
Draufsicht eines Teil der in 1 dargestellten
Aufhängungsanordnung
bildenden Aufhängungslenkers;
-
3 eine
perspektivische Ansicht einer Aufhängungsanordnung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 eine
Draufsicht eines Teil der in 3 dargestellten
Aufhängungsanordnung
bildenden Aufhängungslenkers;
-
5 eine
Seitenansicht einer Aufhängungsanordnung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung; und
-
6 eine
Draufsicht der in 5 dargestellten Aufhängungsanordnung.
-
In
den 1 und 2 ist eine Fahrzeugaufhängungsanordnung
für ein
lenkbares Laufrad 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt.
Das Kraftfahrzeug hat eine (nicht dargestellte) Karosseriekonstruktion, die
sich entlang einer Längsachse
C-C von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs
erstreckt.
-
Die
Aufhängungsanordnung
beinhaltet einen Achsschenkel 11, der das Laufrad 10 drehbar
abstützt,
einen Aufhängungslenker 12,
der schwenkbar den Achsschenkel 11 mit einem Teil der Karosseriekonstruktion
verbindet, ein im Wesentlichen vertikales McPherson-Federbein 15,
das schwenkbar an einem unteren Ende davon mittels eines Schwenkgelenks 8 mit
dem Achsschenkel 11 verbunden ist, sowie einen Lenkungsbetätiger in
der Form einer Lenkungszahnstange 13, um für den Achsschenkel 11 eine
Lenkwinkeleingabe bereitzustellen, so dass eine Drehbewegung des
Achsschenkels 11 um eine Lenkachse des Kraftfahrzeugs erzeugt
wird.
-
Die
Lenkungszahnstange 13 hat eine horizontale Längsachse
L-L, die im Verhältnis
zum Kraftfahrzeug quer angeordnet ist und im Wesentlichen in rechten
Winkeln zur Längsachse
C-C des Kraftfahrzeugs verläuft.
-
Die
Lenkungszahnstange 13 ist durch eine Spurstange 14 mit
dem Achsschenkel 11 verbunden. Die Spurstange 14 ist
an ihrem äußeren Ende
mittels eines Kugelgelenks 16 mit dem Achsschenkel 11 verbunden.
-
Der
Aufhängungslenker 12 ist
an zwei voneinander beabstandeten Positionen 18, 19 schwenkbar
an einem inneren Ende davon verbunden, um eine Drehung um eine Schwenkachse
P'-P zuzulassen,
die im Wesentlichen parallel zur Längsachse C-C des Fahrzeugs
verläuft.
Der Aufhängungslenker 12 ist
an einem äußeren Ende
davon mittels eines Kugelgelenks 17 schwenkbar mit einem
unteren Ende des Achsschenkels 11 verbunden.
-
Eine
erste der zwei voneinander beabstandeten Positionen ist durch eine
Buchse 18 und eine zweite der voneinander beabstandeten
Positionen durch einen Zapfen 20 definiert, der mit einer
Buchse 19 zusammenwirkt, die von einem Teil der Karosseriekonstruktion
des Kraftfahrzeugs abgestützt
wird.
-
Das äußere Ende
des Aufhängungslenkers 12 hat
einen darin ausgebildeten schalenförmigen Hohlraum, um einen teilkugelförmigen Kopf
des Kugelgelenks 17 abzustützen.
-
Das
Federbein 15 hat eine Feder- 15a und Dämpfereinheit 15b und
ist an einem oberen Ende davon elastisch nachgebend mittels einer
oberen Federabstützung 7 mit
einem Teil der Karosseriekonstruktion verbunden.
-
Der
Aufhängungslenker 12 ist
ein planares Element und hat eine Schwenkachse P'-P, die auf der Ebene des Aufhängungslenkers 12 liegt.
Das heißt, die
Schwenkachse P'-P
verläuft
durch das Zentrum der Buchse 18 und des Zapfens 20.
-
Es
versteht sich, dass, wenn die vertikale Verschiebung zwischen der
Schwenkachse P'-P
und der Längsachse
L-L unter ein bestimmtes Ausmaß reduziert
wird, die Zugstange 14 mit der oberen Oberfläche des
Aufhängungslenkers 12 zusammenstößt.
-
Die 3 und 4 zeigen
eine Fahrzeugaufhängungsanordnung
für ein
lenkbares Laufrad 110 eines Kraftfahrzeugs gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
-
Das
Kraftfahrzeug hat eine (nicht dargestellte) Karosseriekonstruktion,
die sich entlang einer Längsachse
C-C von einem vorderen
Ende zu einem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs erstreckt.
-
Die
Aufhängungsanordnung
beinhaltet einen Achsschenkel 111 zur drehbaren Abstützung des Laufrads 110,
einen Aufhängungslenker 112 zur schwenkbaren
Verbindung des Achsschenkels 111 mit einem Teil der Karosseriekonstruktion,
ein im Wesentlichen vertikales Federbein 115, das an einem unteren
Ende davon mittels zweier Schwenkgelenke 108, 109 schwenkbar
mit dem Achsschenkel 111 verbunden ist, sowie einen Lenkungsbetätiger in
der Form einer Lenkungszahnstange 113, um für den Achsschenkel 111 eine
Lenkwinkeleingabe bereitzustellen, so dass eine Drehbewegung des
Achsschenkels 111 um die Lenkachse des Kraftfahrzeugs erzeugt
wird.
-
Die
Lenkungszahnstange 113 hat eine im Wesentlichen horizontale
Längsachse
L-L, die im Verhältnis
zum Kraftfahrzeug quer angeordnet ist und im Wesentlichen in rechten
Winkeln zur Längsachse
C-C des Kraftfahrzeugs verläuft.
-
Die
Lenkungszahnstange 113 ist durch eine Spurstange 114 mit
dem Achsschenkel 111 verbunden. Die Spurstange 114 ist
an ihrem äußeren Ende mittels
eines Kugelgelenks 116 mit dem Achsschenkel 111 verbunden.
-
Der
Aufhängungslenker 112 ist
an zwei voneinander beabstandeten Positionen 118, 119 an
einem inneren Ende davon schwenkbar verbunden, um eine Drehung um
eine Schwenkachse P'-P
zu ermöglichen,
die im Wesentlichen parallel zur Längsachse C-C des Kraftfahrzeugs
verläuft.
Der Aufhängungslenker
ist an einem äußeren Ende
davon mittels eines Kugelgelenks 117 schwenkbar mit einem unteren
Ende des Achsschenkels 111 verbunden.
-
Eine
erste der zwei voneinander beabstandeten Positionen, die näher zur
Front des Fahrzeugs liegt, ist durch ein Kugelgelenk 50 und
eine zweite der voneinander beabstandeten Positionen, d.h. die hintere,
ist durch einen Zapfen 120 definiert, der mit einer Buchse 19 zusammenwirkt,
die von einem Teil der Karosseriekonstruktion 78 des Kraftfahrzeugs abgestützt wird.
-
Das äußere Ende
des Aufhängungslenkers 112 hat
einen darin ausgebildeten schalenförmigen Hohlraum 121,
um einen teilkugelförmigen
Kopf des Kugelgelenks 117 abzustützen.
-
Das
Kugelgelenk 50 hat einen teilkugelförmigen Kopfabschnitt 51,
der schwenkbar in eine (nicht dargestellte) Schale eingreift, die
von der Karosseriekonstruktion 78 abgestützt wird,
sowie einen Schaftabschnitt 52, der an einem Ende in einer
konischen Öffnung 100 im
Aufhängungslenker 112 gesichert
ist. Der Schaft 52 ist konisch ausgebildet, um in die Öffnung 100 zu
passen und wird an seinem Platz von einer Mutter 53 gehalten.
-
Die
Länge des
Schaftabschnitts 52 bestimmt die Versetzung an dieser Position
zwischen der Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 112 und
der Ebene P-T-S des Aufhängungslenkers 112.
-
Daher
liegt die Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 112 außerhalb
der Ebene P-T-S und ist, mindestens über die Fläche des Aufhängungslenkers,
von dort aus nach oben versetzt, so dass sie näher an der Längsachse
L-L der Lenkungszahnstange 113 liegt. Die Schwenkachse
P'-P des Aufhängungslenkers 112 schneidet
auch die Ebene P-T-S an der Position 119 der hinteren Aufhängungslenkerbefestigung 120.
-
Wie
am besten aus 3 ersichtlich, ist die Schwenkachse
P'-P im Verhältnis zur
Ebene P-T-S des Aufhängungslenkers 112 geneigt.
Die Neigung der Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 112 zur
Ebene P-T-S ist von der Länge
des Schaftabschnitts 52 des Kugelgelenks 50 und
vom Abstand zwischen den zwei voneinander beabstandeten Positionen
abhängig.
-
Der
Abstand zwischen der Schwenkachse P'-P und der Längsachse L-L ist durch den
Pfeil X in 3 und der Abstand zwischen der
Ebene P-T-S und der Längsachse
L-L durch den Pfeil Y in 3 angegeben.
-
Es
versteht sich, dass es durch die so vorgenommene Versetzung der
Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 112 zur
Ebene P-T-S des Aufhängungslenkers 112 möglich ist,
die Lenkungszahnstange 113 näher an der Schwenkachse P'-P des Aufhängungslenkers
zu positionieren, ohne dass sich die Spurstange 114 und
der Aufhängungslenker 112 gegenseitig
beeinträchtigen.
-
Es
versteht sich, dass 3 lediglich eine Aufhängungsanordnung
zeigt und dass eine ähnliche Aufhängungsanordnung
für das
lenkbare Rad an der anderen Seite des Kraftfahrzeugs vorgesehen
werden kann.
-
Die 5 und 6 zeigen
eine Fahrzeugaufhängungsanordnung
für ein
lenkbares Laufrad 210 eines Kraftfahrzeugs gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Das Kraftfahrzeug hat eine (nicht dargestellte) Karosseriekonstruktion,
die sich entlang einer Längsachse
C-C von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs erstreckt.
-
Die
Aufhängungsanordnung
beinhaltet einen Achsschenkel 211, um das Laufrad 210 drehbar
abzustützen,
sowie einen Aufhängungslenker 212,
um den Achsschenkel 211 mit einem Teil der Karosseriekonstruktion 218 schwenkbar
zu verbinden. Ein im Wesentlichen vertikales Federbein 215 ist
an einem unteren Ende davon schwenkbar mit dem Achsschenkel 211 und
einem Lenkungsbetätiger
in der Form einer Lenkungszahnstange 213 verbunden, um für den Achsschenkel 211 eine
Lenkwinkeleingabe bereitzustellen, so dass eine Drehung des Achsschenkels 211 um
eine Lenkachse des Kraftfahrzeugs erzeugt werden kann.
-
Die
Lenkungszahnstange 213 hat eine Längsachse L-L, die im Verhältnis zum
Kraftfahrzeug quer vorgesehen ist und im Wesentlichen in rechten Winkeln
zur Längsachse
C-C des Kraftfahrzeugs verläuft.
-
Die
Lenkungszahnstange 213 ist durch eine Spurstange 214 mit
dem Achsschenkel 211 verbunden. Die Spurstange 214 ist
an ihrem äußeren Ende mittels
eines Kugelgelenks 216 mit dem Achsschenkel 211 verbunden.
-
Der
Aufhängungslenker 212 ist
an zwei voneinander beabstandeten Positionen 218, 219 schwenkbar
an einem inneren Ende davon verbunden, um eine Drehung um eine Schwenkachse
P'-P zuzulassen,
die im Wesentlichen parallel zur Längsachse C-C des Kraftfahrzeugs
verläuft.
Der Aufhängungslenker 212 ist
an einem äußeren Ende
davon mittels eines Kugelgelenks 217 schwenkbar mit einem
unteren Ende des Achsschenkels 211 verbunden.
-
Eine
erste der zwei voneinander beabstandeten Positionen ist durch ein
Kugelgelenk 250 und eine zweite der voneinander beabstandeten
Positionen durch einen Zapfen 220 definiert, der mit einer normgerechten
Buchse 230 zusammenwirkt, die von einem Teil der Karosseriekonstruktion 278 des
Kraftfahrzeugs abgestützt
wird.
-
Das äußere Ende
des Aufhängungslenkers 212 hat
eine daran ausgebildete Ringfassung 221, um einen Schaft 222 des
Kugelgelenks 217 abzustützen.
Eine Mutter 223 wird verwendet, um das Kugelgelenk 217 an
seinem Platz zu halten.
-
Das
Kugelgelenk 250 hat einen teilkugelförmigen Kopfabschnitt, der in
einen schalenförmigen Hohlraum 254 in
der Karosseriekonstruktion 278 schwenkbar eingreift, sowie
einen Schaftabschnitt 252, der an einem Ende in einer konischen Öffnung 200 im
Aufhängungslenker 212 gesichert
ist. Der Schaftabschnitt 252 ist konisch ausgebildet, um
in die Öffnung 200 zu
passen, und wird durch eine Mutter 253 an seinem Platz
gehalten.
-
Die
Länge des
Schaftabschnitts 252 des Kugelgelenks 250 bestimmt
die Versetzung „0" an dieser Position
zwischen der Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 112 und
der Ebene P-Y des Aufhängungslenkers 212.
-
Die
Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 112 liegt
daher außerhalb
der Ebene P-Y und ist von dort aus nach oben versetzt, um näher an der Längsachse
L-L der Lenkungszahnstange 213 zu liegen.
-
Der
Abstand der Schwenkachse P'-P
von der Längsachse
L-L ist durch die
Pfeile Z1 in 5 angegeben, und der Abstand
der Ebene P-Y von der Längsachse
L-L stellt einen weiteren Abstand Z2 von dieser Achse dar.
-
Wie
am besten aus 5 ersichtlich, ist die Schwenkachse
P'-P im Verhältnis zur
Ebene P-Y des Aufhängungslenkers 212 geneigt.
Die Neigung der Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers
zur Ebene P-Y des Aufhängungslenkers
hängt von
der Länge
des Schaftabschnitts 252 des Kugelgelenks 250 und
vom Abstand zwischen den zwei voneinander beabstandeten Positionen
ab.
-
Es
versteht sich, dass es durch die so vorgenommene Versetzung der
Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 212 zur
Ebene P-Y des Aufhängungslenkers 212 möglich ist,
die Schwenkachse P'-P
des Aufhängungslenkers 212 näher an der Längsachse
L-L zu positionieren, ohne dass es durch die Spurstange 214 zu
einer Beeinträchtigung kommt.
-
Es
versteht sich, dass die 5 und 6 lediglich
eine Aufhängungsanordnung
zeigen und dass eine ähnliche
Aufhängungsanordnung
für das lenkbare
Rad an der anderen Seite des Kraftfahrzeugs vorgesehen werden kann.