-
Dämpferbeinachse für Personenkraftwagen
-
Die Erfindung betrifft eine Dämpferbeinachse gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Bei Dämpferbeinachsen, und zwar bei solchen mit auf das Dämpferbein
abgestützter Radfeder wie auch bei solchen mit auf den unteren Führungslenker abgestützter
Radfeder ergeben sich häufig in Verbindung mit den Federbewegungen große Spurwinkeländerungen,
und zwar beim Einfedern in Richtung üer oberen Nachspur, da die Führung/des Dämpferbeins
in seinem/Anlenkpunkt gegenüber dem Fahrzeugaufbau einer Führung entspricht, wie
sie über einen unendlich langen Querlenker erreichbar wäre, so daß, um Spurwinkeländerungen
bei Federbewegungen auszuschließen, auch sehr lange Spurstangen Verwendung finden
müßten. Diese sind aus Platzgründen, insbesondere bei Vorderachsen von Fahrzeugen
aber kaum zu realisieren. Entsprechende Spurwinkeländerungen müssen deshalb bislang
dort in Kauf genommen werden
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Dämpferbeinachse der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß
diese Spurwinkeländerungen auch bei kurzer Spurstangenlänge zumindest teilsweise
kompensiert oder sogar überkompensiert werden können.
-
Erreicht wird dies bei einer Dämpferbeinachse der im Oberbegriff des
Anspruches 1 genannten Art dadurch, daß der Anlenkpunkt des Dämpferbeins am Fahrzeugaufbau
über die elastische Abstützung radial zur Dämpferbeinachse verschiebbar geführt
ist.
-
Bekannte und in der Praxis ausgeführte Dämpferbeinachsen sind in ihrem
oberen Anlenkpunkt war elastisch abgestützt, diese elastische Abstützung dient aber
nur dazu, das Dämpferbein gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelenkig zu führen und gleichzeitig
die Übertragung von Geräuschen auf den Fahrzeugaufbau zu vermindern. Demgegenüber
wird bei der erfindungsgemäßen Lösung nunmehr gezielt über die elastische Abstützung
eine radiale Verschiebbarkeit des oberen Anlenkpunktes des Dämpferbeines vorgesehen,
wobei verhältnismäßig große Verschiebewege, nämlich solche von etwa lo bis 15 mm
vorgesehen erden.
-
Die Verschiebung, die sich beim Einfedern in Abhängigkeit von der
zunehmenden Radlast aufgrund des Momentes ergibt, das durch den Versatz des Radgelenkes
gegenüber der Radmittenebene bedingt ist, bedingt eine Verlagerung des Anlenkpunktes
des Dämpferbeines gegenüber dem Fahrzeugaufbau in Fahrzeugquerrichtung nach innen.
Hierdurch ergibt sich eine stärkere Neigung der Lenkachse, und damit auch eine Vergrößerung
des Spreizwinkels sowie eine entsprechende Kippbewegung des mit dem Radträger starr
verbundenen
Lenkspurhebels. Diese Kippbewegung des Lenkspurhebels würde an sich eine Verlagerung
des Anlenkpunktes zwischen Lenkspurhebel und Spurstange in Fahrzeugquerrichtung
nach innen bedingen. Die Spurstange läßt eine solche Bewegung aber nicht zu, so
daß eine entsprechende Verschwenkung des Rades in Richtung Vorspur zustande kommt,
durch die die in Verbindung mit der Einfederbewegung bei kurzen Spurstangen sich
ergebende Tendenz zur Spurwinkeländerung in Richtung Nachspur zumindest teilweise
kompensiert wird.
-
Neben dieser Spurwinkeländerung ergibt sich, analog zur stärkeren
Neigung der Lenkachse auch eine Radsturzänderung. Die Anderung erfolgt dabei tendenziell
mit zunehmender Last in Richtung auf negativen Sturz, was im Hinblick auf das Fahrverhalten
allgemein erwünscht ist.
-
Weiter ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch die Eigensteuerungstendenz
des Fahrzeuges bei Kurvenfahrt wie auch beim Bremsen zu beeinflussen, was nachfolgend
noch näher erläutert wird.
-
Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, wenn das
Radgelenk im Bereich des Tiefstpunktes der Radschüssel und weiter auch nahe der
Radmittenlängsebene liegt. Im besonderen ist dies vorteilhaft in Verbindung mit
Dämpferbeinachsen, bei denen sich die Feder nicht auf dem Dämpferbein, sondern auf
dem Führungslenker abstützt.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert,
die eine Dämpferbein-Vorderachse für Personenkraftwagen in stark schematisierter
Darstellung zeigen.
-
Fig. 1 eine Rückansicht einer Dämpferbeinachse mit den Umrissen der
benachbarten Teile des Fahrzeugaufbaus sowie unter Weglassung vieler Details, Fig.
2 eine Seitenansicht der Dämpferbeinachse gemäß Fig. 1, jedoch ohne benachbarte
Fahrzeugaufbauteile, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Dämpferbeinachse gemäß Fig.
1, wiederum vereinfacht dargestellt, Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung,
aus der in Verbindung mit Fig. 2 das Verhalten der erfindungsgemäßen Dämpferbeinachse
- bei Längszug, also beim Bremsen ersichtlich ist, sowie Fig. 5 + 6, die mögliche
Ausgestaltungsformen der elastischen Anlenkung für das Dämpferbein.
-
In den Fig. 1 bis 4 ist eine Dämpferbeinachse gemäß der Erfindung
dargestellt, wobei mit 1 das Rad bezeichnet ist, das über den Radträger 2 geführt
ist. Der Radträger 2 ist starr mit dem Dämpferbein 3 verbunden und nahe dem Tief~stpunkt
der Radschüssel 4 des Rades 1 über ein Radgelenk 5 am Führungslenker 6 angelenkt.
Der Führungslenker 6 ist hier, wie Fig. X erkennen läßt, dreieckslenkerartig ausgestaltet
und in nicht näher gezeigter Weise bevorzugt elastisch am Fahrzeugaufbau angelenkt.
Im einzelnen weist der Führungslenker
im wesentlichen einen vorderen,
in Querrichtung verlaufenden Arm 7 sowie einen von diesem schräg nach hinten verlaufenden,
rückwärtigen Arm 8 auf. Auf dem Führungslenker 6 ist die Radfeder 9 abgestützt,
die bevorzugt als Miniblockfeder ausgebildet ist und der am Fahrzeugaufbau ein Gegenlager
1o zugeordnet ist.
-
Mit dem Radträger 2 ist ein Lenkspurhebel 11 starr verbunden, der
sich, von der Radquermittenebene aus gesehen nach hinten erstreckt und an dem im
Anlenkpunkt 12 eine Spurstange 13 angreift. Die Spurstange 13 verläuft im wesentlichen
in Fahrzeugquerrichtung und ist in nicht näher gezeigter Weise über einen Lenkhebel
14 mit einem Lenkgetriebe verbunden. Der Anlenkpunkt 12 der Spurstange 13 am Lenkspurhebel
11 liegt somit, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung, hinter der Quermittenebene
des Rades 1. In Höhenrichtung ist er gegenüber dem Radgelenk 5 nach oben versetzt
und liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel nahezu auf Höhe der Radachse 15.
-
Das Dämpferbein 3 ist an seinem oberen Ende über eine elastische Abstützung
16 im Bereich des Radausschnittes mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Die elastische
Abstützung 16 kann dabei beispielsweise gemäß Fig. 5 und 6 ausgestaltet sein.
-
Die Verbindung des Dämpferbeins 3 zur elastischen Abstützung 16 erfolgt
im Bereich der Kolbenstange 17 des Dämpferbeines, während der Führungszylinder 18
des Dämpferbeines X gegenüber dem Radträger gehalten ist.
-
Von den Fig. 5 und 6 -eigt Fig. 5 eine Ausgestaltung der elastischen
Abstützung 16, bei der diese über zwei Gummielemente 19 und 20 aufgebaut ist, welche
als Ringkörper gestaltet sind
und welche bei untereinander gleicher
Ausgestaltung beiderseits eines aufbaufesten Tragringes 21 liegen, der eine Durchtrittsöffnung
22 für die Kolbenstange 17 begrenzt.
-
Diese Durchtrittsöffnung 22 ist im Durchmesser wesentlich größer als
der Durchmesser der Kolbenstange 17 im entsprechenden Bereich. Die Gummielemente
19 und 20 sind axial gegenüber dem Tragring über Teller 23 und 24 verspannt, von
denen der Teller 24 gegen eine Schulter der Kolbenstange 17 abgestützt ist und von
denen der Teller 23 über eine Mutter 25, die auf das freie Ende der Kolbenstange
17 aufgeschraubt ist, belastbar ist. Zwischen den Tellern 23 und 24 liegt eine die
Kolbenstange umschließende Abstandshülse 26. Sowohl die Teller 23 und 24 als auch
der Tragring 21 weisen die Gummielemente 19, 20 axial übergreifende und damit zumindest
teilweise führende Bunde 27 auf.
-
Die Gummielemente 19 und 20 stützen sich jeweils an ihren den Tellern
23 und 24 benachbarten Stirnseiten gegen die Abstandshülse 26 radial ab und weisen
in diesem Bereich auch ihre größte radiale Stärke auf, während sie dem Tragring
21 benachbart in ihrem radialen Volumen verringert ausgebildet sind und zur Abstandshülse
26 einen Freiraum lassen. Im wesentlichen sind die Gummielemente 19 und 20 so aufgebaut,
als bestünden sie jeweils aus zwei Gummiringen gleichen Aussendurchmessers, die
axial fest miteinander verbunden sind, von denen aber der eweils dem Teller 23 bzw.
24 benachbarte einen kleineren Innendurchmesser als der dem Tragring 21 benachbarte
aufweist, so daß sich eine im Querschnitt wellenförmige und gegen den Tragring 21
aufweitende Innenkontur ergibt. Hierdurch ist unter dem Einfluß von Querkräften,
also
quer zur Kolbenstange 17 gerichteten Kräften eine Verlagerung
der Kolbenstange 17 gegenüber dem aufbaufesten Tragring 21 möglich, wobei die maximale
radiale Verschiebung der Kolbenstange gegenüber dem Tragring durch die Größe der
Durchtrittsöffnung 22 bestimmt ist.
-
Die elastische Abstützung gemäß Fig. 6 ist mit 16' bezeichnet und
besteht im einzelnen aus einem Ringgummielement 28, das zwischen einer auf der Kolbenstange
17 sitzenden Innenhülse 29 und einer Außenhülse 30 liegt, wobei die Hülsen 29 und
30 zur Kolbenstange axiale Elstreckung aufweisen. Die Hülse 30 ist, prinzipiell
gesehen, mit einem radialen Bund 31 versehen, zwischen dem und einem radialen Befestigungsflansch
52 ein Gummiring 33 liegt. Ober den Befestigungsflansch 32 ist die elastische Abstützung
16' in nicht näher gezeigter Weise gegenüber dem Fahrzeugaufbau befestigt, wobei
das entsprechende Befestigungsteil hier mit 34 bezeichnet ist und einen Ausschnitt
35 aufweist, der zur teilweisen Aufnahme der elastischen Abstützung 16' dient.
-
Der Gummiring 33 bildet ein Schubgummielement und liegt mit radialem
Abstand zur Außenhülse 30, so daß die Kolbenstange 17 und der innere, durch Innenhülse
29, Außenhülse 30 und Ringgummi 28 gebildete Teil der elastischen Abstützung radial
gegenüber dem Befestigungsflansch 32 elastisch nachgiebig geführt sind. Die elastische
Nachgiebigkeit in radialer Richtung ist dabei durch die Größe des Innenausschnittes
des radialen Befestigungsflansches 32 begrenzt.
-
In Verbindung mit derartigen elastischen Abstützungen in der Anlenkung
des Dämpferbeins gegenüber dem Fahrzeugaufbau ergeben sich bei der vorgeschilderten
Dämpferbeinachse folgende Wirkungen: Geht man von einer Radaufstandskraft P aus
(Fig. 1), so wird diese über den Radträger 2 im Radgelenk 5 als Kraft P' wirksam,
wobei sich aufgrund des Querversatzes zwischen der in der Radlängsmittelebene wirksam
werdenden Radaufstandskraft P zum Radgelenk 5 zusätzlich ein Moment M ergibt.
-
Dieses Moment M wird in der elastischen Abstützung 16 abgefangen und
hat hier eine Kraft K zur Folge. Aufgrund dieser in Fahrzeugquerrichtung, und damit
auch radial zur Dämpferbeinachse wirkenden Kraft K ergibt sich, entsprechend der
Nachgiebigkeit der elastischen Abstützung 16 ein Querversatz, durch den der über
die elastische Abstützung bestimmte Anlenkpunkt 36 in die Lage 36' auswandert. Die
Folge ist, in den Figuren übertrieben dargestellt, eine Vergrösserung des Spreizwinkels
um den Winkel dU , und damit auch eine entsprechende, theoretische Verlagerung des
Anlenkpunktes 12 zwischen Lenkspurhebel 11 und Spurstange 13 in eine Lage 12'. Diese
Verlagerung in Querrichtung, in der Zeichnung mit dS s angegeben, kann aber nicht
stattfinden, da die Spurstange 13 in sich unnachgibig ist und zusätzlich auch weitgehend
starr abgestützt ist. Dementsprechend muß, da die Spurstange nicht nachgibt, der
Radträger mit dem Rad aussieichen, was durch eine entsprechende Verschwenkung von
Radträger uni Rad um die Lenkachse in Richtung Vorspur geschieht.
-
Geht man von einer der Konstruktionslage entsprechenden Belastung
aus, so hat dementsprechend jede Einfederbewegung tendenziell eine Verschwenkung
des Rades in Richtung Vorspur zur Folge, und zwar in Abhängigkeit von der Einfederungstiefe,
und damit mit zunehmender Radaufstandskraft P zunehmend.
-
Da eine stärkere Neigung der Spreizachse eine entsprechende Sturzänderung
zur Folge hat, ergibt sich in Verbindung mit der vorgeschilderten Spurwinkeländerung
in Richtung Vorspur zugleich eine Sturzänderung in Richtung auf negativen Sturz,
was im Hinblick auf das Fahrverhalten grundsätzlich ebenfalls erwünscht ist.
-
Bei Kurvenfahrt überlagert sich der Radaufstandskraft P eine Seitenkraft
S. Diese Seitenkraft S bedingt im Anlenkpunkt 36 eine der Kraft K entgegengerichtete
Kraft K . Die 5 Folge ist tendenziell, entsprechend dem Vorgeschilderten, eine Spurwinkeländerung
in Richtung Nachspur. Für das Kurvenfahren bedeutet dies bei einer Vorderachse,
daß das Rad versucht, das Fahrzeug aus der Kurve herauszulenken (Untersteuerungstendenz)
. Da Fahrzeuge mit großer Vorderachslast zum Obersteuern neigen (Frontmotor) und
dieses Verhalten sonst nur durch größere Stabilisatoren beseitigt werden kann, ist
diese Untersteuerungstenden eine an sich erwünscht Eigenschaft.
-
Ist dieser Effekt, z. B. für Hinterachsen, unerwünscht, so ist er
ohne Verlassen des erfindungsgemäßen Prinzipes dadurch auszuschalten, daß die elastische
Abstützung in den unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich hart ausgeführt wird,
also beispielsweise lediglich radial nach innen zu - gegen die Fahrzeugmitte - nachgiebiger
als in Gegenrichtung.
-
Die radiale Nachgiebigkeit der elastischen Abstützung wirkt sich des
weiteren, wie insbesondere anhand der Fig. 2 und 4 ersichtlich, auch im Hinblick
auf die Beherrschung des Fahrzeuges beim Bremsen vorteilhaft aus. Ausgehend von
einer theoretischen Achskonstruktion, bei der unter Längszug im Radaufstandspunkt
(Bremsen) keine Anderungen des Spurvinkelverhaltens auftreten würden, bietet die
erfindungsgemäße Lösung nämlich die Möglichkeit, unter diesen Gegebenheiten ohne
zusätzlichen Aufwand eine Anderung des Spurwinkels in Richtung orspur zu erzielen.
-
Eine im Radaufstandspunkt angreifende Bremskraft B (Fig. 2) hat in
Verbindung mit der radialen Nachgiebigkeit der elastischen Abstützung 16 nämlich
eine Nachlaufänderung zur Folge, da, wie Fig. 4 zeigt, eineRerschwenkung von Radträger
und Dämpferbein um eine Drehachse x-x eintritt, die senkrecht zur Spreizachse durch
das Radgelenk 5 verläuft.
-
Diese Schwenkbewegung der Spreizachse um den Winkel (Fig. 2) führt
zu einer Verlagerung des Anlenkpunktes 36 nach 36" (übertrieben dargestellt), wobei
gleichzeitig eine entsprechende Verlagerung des Anlenkpunktes 12 zwischen Lenkspurhebel
11 und Spurstange 13 nach 12" eintritt.
-
Diese Schwenkbewegung führt, wie Fig. 4 zeigt, aufgrund der Neigung
der Drehachse x-x nach innen und unten gleichzeitig zu einer theoretischen Querverlagerung
des Anlenkpunktes 12 um einen Betrag A1. Diese Qusrerlagerung kann aber aus den
vorgeschilderten Gründen - in Querrichtung starre Abstützung über die Spurstange
- nicht stattfinden, so daß sie über eine entsprechende Verschwenkung des Rades
um die
Spreizachse in Richtung Vorspur aufgenommen werden muß.
Diese Tendenz ist insbesondere im Hinblick auf ein neutrales Fahrverhalten des Fahrzeuges
beim einseitigen Bremsen erwünscht.
-
Durch unterschiedliche Härten der elastischen Abstützung in den vorstehend
jeweils angesprochenen, radialen Richtungen lassen sich die angesprochenen Effekte
beeinflussen und damit unterschiedlich stark zur Geltung bringen.
-
Insbesondere vorteilhaft ist die Erfindung bei Dämpferbeinachsen mit
am Führungslenker 6 abgestützter Feder 9, da hier die Radialsteifigkeit der elastischen
Abstützung 16 nicht über die Feder beeinflußt wird. Bei Dämpferbeinachsen mit auf
das Dämpferbein wirkender Feder sind dementsprechend auch zusätzliche Maßnahmen,
wie z. B. eine radial entsprechend nachgiebige Abstützung der Feder gegenüber dem
Dämpferbei und/oder dem Fahrzeugaufbau vorzusehen, um die jeweiligen Momente auf
die elastische Abstützung wirksam werden zu lassen und nicht über die Feder abzufangen.
-
St Leerseite