DE3243434C2 - Unabhängige Radaufhängung für die Hinterräder eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine unabhängige Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit je Seite einem Radträger, einer oberen Radführung und einer unteren Radführung, wobei die untere Radführung jeweils mit einem Längslenker und einem Querlenker gebildet ist, welche mittel- oder unmittelbar am Radträger und am Aufbau befestigt sind. Zur Vermeidung einer unerwünschten Eigenlenkung der Räder und Schaffung einer leicht adaptierbaren und montierbaren Radaufhängung sind die Querlenker über eine horizontale, in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufende Schwenkachse oder Biegeachse an einem gemeinsamen Achsträger befestigt, wobei der Achsträger in Fahrzeug-Längsrichtung nachgiebig am Aufbau angelenkt ist. Der Achsträger ist über zwei in Fahrzeug-Querrichtung ausgerichtete elastische Lager am Aufbau schwenkbar befestigt.

Description

sätzlich verbessern.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher beschriebea Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Radaufhängung in perspektivischer Darstellung mit einem unteren Querlenker und einer Teleskopführung;

F i g. 2 eine Radaufhängung wie in F i g. 1, jedoch mit unteren und oberen Querlenkern:

Fig.3 eine erfindungsgemäße Radaufhängung in perspektivischer Darstellung mit einer Querblattfeder;

F i g. 4 eine aus faserverstärktem Kunststoff gebildete Einheit aus Achsträger und als Biegefeder ausgeführten oberen und unteren Querlenkern in perspektivischer Darstellung, z. T. aufgebrochen.

Die F i g. 1 zeigt eine Seite einer Radaufhängung für ungelenkte Räder 2 einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges. Die nicht dargestellte Seite ist sich spiegelbildlich gleich vorzustellen. Die Radaufhängung setzt sich im wesentlichen aus einem U-förmigen Achsträger 4, je einem unteren Querlenker 6, einem Radträger 8, einem Teleskopfederbein 10 und einem Längslenker 12 zusammen.

Der Achsträger 4 ist aus einem horizontal verlaufenden Basisteil 14 mit zwei nach oben, außen ragenden Armen 16 gebildet Die sich nach oben verjüngenden Arme 16 sind über in Fahrzeuglängsrichtung (Linie 18) ausgerichtete Gummi-Metallhülsen-Lager 20 an nicht näherdargestellten Längsträgern 22 des Fahrzeug-Aufbaus angelenkL Die Lager 20 sind in ihrer Elastizität so ausgelegt, daß sie keine Querverschiebung des Achsträgers 4, aber eine ausreichende Längs- und Schwenkbewegung des Basisteiles 14 in den Lagern 20 bzw. um die durch die Lager 20 quer zur Längsrichtung 18 verlaufende Schwenkachse 24 zulassen. Der Achsträger 4 ist aus einem im Querschnitt U-förmigen Blechpreßteil hergestellt.

Der untere Querlenker 6 ist über eine in Längsrichtung 18 ausgerichtete Schwenkachse 26 mit dem Basisteil 14 und über eine weitere Schwenkachse 28 mit dem Radträger 8 verbunden und bildet somit die Seitenführung des Rades 2. Ferner ist am Querlenker 6 oder alternativ am Radträger 8 über ein Gelenk 30 der Längslenker 12 befestigt, welcher sich nach vorne in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und über ein Gelenk 32 am Aufbau 34 angelenkt ist

Die vertikale Führung des Rades 2 erfolgt über den Radträger 8, welcher fest mit dem Teleskop-Federbein 10 verbunden ist Das Federbein 10 ist an seinem oberen Ende über ein Gelenk 36 am Aufbau 34 befestigt Um das Federbein 10 ist eine Schraubenfeder 38 angeordnet, welche die Abstützung des Auf baus 34 bewirkt.

Bei einem gleichseitigen Einfedern der Räder 2 bewegen sich die Gelenkpunkte 30 des Längslenker 12 auf Kreisbahnen 40, deren Mittelpunkt im jeweiligen Gelenkpunkt 32 liegt Dadurch verkürzt sich die relative Distanz zwischen den Gelenkpunkten 32 der Längslenker 12 und dem Basisteil 14 des Achsträgers 4. Dementsprechend wird das Basisteil 14 um die Schwenkachse 24 um das Maß dieser Längenänderung geschwenkt, so daß keine Eigenlenkung der Räder 2 auftreten kann. Die Räder 2 bleiben beim gleichseitigen Einfedern spurkonstant.

Bei einem einseitigen Einfedern eines Rades 2, entsprechend einer Rollneigung des Aufbaus beim Durchfahren einer Kurve, wird der Achsträger 4 durch den nicht einfedernden Längslenker 12 in seiner Stellung gehalten, während der seine Winkellage ändernde Längslenker 12 durch elastische Verformung der Lager 20 eine Schrägstellung des Achsträgers 4 und der Querlenker 6 um die Schwenkachse 24 erzwingt Diese Schrägstellung bewirkt je nach der konstruktiv festgelegten Lage des Längslenkers 12 ein Eigenlenkverhalten in der Kurve im Sinne eines übersteuerns oder eines Untersteuerns des Fahrzeuges.

In F i g. 2 ist eine weitere Hinterachse dargestellt von der jedoch nur die von der F i g. 1 abweichenden Merkmale erläutert werden. Dies gilt auch für die noch zu beschreibenden Radaufhängungen in den F i g. 3 bis 4.

Gemäß F i g. 2 ist jeder Radträger 42 mit einem weiteren, oberen Querlenker 44 über ein Kugelgelenk 46 verbunden. Ferner ist der Querlenker 44 über eine weitere in Fahrzeuglängsrichtung liegende Schwenkachse 48 iß Nähe des Lagers 20 schwenkbar am Arm 16' des Achsträgers 4' befestigt Die Vertikal- sowie die Seitenführung der Räder 2' ist hier durch die oberen und unteren Querlenker 44 bzw. 6' und die Längslenker 12' bestimmt Die Abfederung des Aufbaus 34' könnte beispielsweise mittels einer Schraubenfeder erfolgen, welche sich bei entsprechender Schrägstellung am unteren Querlenker 6' und am Arm 16' des Achsträgers 4' abstützt

In der F i g. 3 ist an dem Basisteil 14" des Achsträgers 4" eine durchgehende Querblattfeder 50 mittels Schrauben 52 befstigt Die frei abragenden Abschnitte 54 der Querblattfeder 50 wirken als untere Querlenker mit in Fahrzeuglängsrichtung liegender imagineren Biegeachse 56. An den Enden 58 ist die Querblattfeder 50 hülsenförmig eingerollt und nimmt ein nicht dargestelltes Gummi-Metallhülsen-Lager auf, über welches der Radträger 60 schwenkbar angelenkt ist An dem Radträger 60, welcher wiederum mit einem Federbein 10' fest verbunden ist, greift der in Fahrzeuglängsrichtung liegende Längslenker 12" an. Durch die Querblattfeder 50 wird ein einfacher, raumsparenderAufbau erzielt; zudem kann durch an den Armen 16" ausgebildete, hintereinander zur Anlage kommende elastische Anschläge 62, 64 eine, progressiv wirkende Federung erzielt werden.

Die Anlenkung und Funktion des Achsträgers 4" sowie der Radaufhängung im Allgemeinen entspricht der in der F i g. 1 beschriebenen.

Abweichend von der Beschreibung kann die Querblattfeder 50 als aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Biegefeder ausgeführt sein.

Die Fig.4 stellt einen aus Kohlenstoffasern und Glasfasern verstärktem Kunststoff hergestellten Achsträger 72 mit angeformten, als obere und untere Querlenker wirkende, Biegefedern 74, 76 dar. Die nach oben abragenden Arme 78 des Achsträgers 72, dessen Basisteil 80 und eine die Arme 78 zur Versteifung verbindende Querstrebe 73 sind aus übereinandergeschichteten, verpreßten Fasermatten 82 mit sich überkreuzenden Glasfasern gebildet, welche in einer Matrix aus Epoxydharz eingebettet sind. Der Achsträger 72 ist somit als ein geschlossener, biegesteifer Rahmen ausgebildet

Entlang dem Basisteil 80 verlaufen von einer unteren Biegefeder 74 zur entgegengesetzten Biegefeder Kohlenstoffasern 84, die das Traggerüst dieser Biegefedern bilden und ebenfalls in Epoxydharz eingebettet sind. Der gleiche Faserverlauf ist auch an den oberen Biegefedern 76 gegeben. Ferner erstrecken sich Kohlenstoffasern 86 von den oberen Biegefedern 76 entlang den Armen 78 nach unten in die unteren Biegefedern 74 sowie z. T. am Basisteil 80 entlang. An den Enden der Biegefedern 74,76 sind Metallbüchsen 88 zur Aufnahme von Gummi-Metallbüchsen-Lagern durch Umwickeln

mit den Kohlenstoffasern 84,86 eingebunden. Weitere Faserlagen 90 binden die Lager 20 aufnehmende Metallhülsen 92 in die Arme 78 ein.

Schließlich ist der gesamte Körper mit die Arme 78. die Kohlenstoffaserlagen 84,86. die Querstrebe 73 und das Basisteil 80 umgreifenden Umfangsfasern 94 zu einer kompakten und robusten, z. T. die Radaufhängung bildenden Einheit verbunden. Es versteht sich, daß anstelle der zur Veranschaulichung dargestellten Fasern eine Vielzahl von Faserlagen verwendet werden muß, ίο um die geforderten Festigkeits- und Federungseigenschäften zu erzielen. Die dargestellte Einheit kann beispielsweise ohne Änderungen durch Anbindung an die Radträger 4Z die Längslenker 12 und die Lager 20 gemaß F i g. 2 anstelle der dort gezeigten Ausführung ein- gesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

40

45

60

65

Claims (5)

1 2 cherweise durch die Längslenker erzwungenen Eigen- Patentansprüehe: lenkbewegungen beim Durchfedern der Räder vermie den oder zumindest gezielt beeinflußt werden. Da die

1. Unabhängige Radaufhängung für die Hinterrä- Kinematik des Parallelogramms sowohl bei beidseitider eines Kraftfahrzeuges, mit je Seite einem Rad- 5 gern Einfedern als auch bei einseitigem Einfedern der träger, einer oberen Radführung und einer unteren Räder gleich ist, kann eine Optimierung der Radste.Mun-Radführung, wobei die untere Radführung jeweils gen beim Durchfedern nur für die Geradeausfahrt (keieinen Längslenker und einen Querlenker aufweist ne Eigenlenkung) oder für Kurvenfahrt (gezielte Eigen- und die Querlenker um horizontale, in Fahrzeug- lenkung) vorgenommen werdea

Längsrichtung liegende Achsen schwenkbar an ei- 10 Um das Fahrzeuggewicht und insbesondere die ungenem gemeinsamen Achsträger angelenkt sind, wel- federten Massen zu verringern, sind zudem bereits mehcher Achsträger mit nach oben ragenden Armen bei- rere Vorschläge gemacht worden (vgL z.B. DE-OS derseits der Längsmittelebene des Kraftfahrzeuges 30 04 194, DF-AS 12 31967, DE-AS 12 84 691, Zeitam Aufbau befestigt ist, dadurch gekenn- schrift »mot« 5/1981, Seite 102), Radaufhängungen oder zeichnet, daß 15 Teile davon aus Faserverstärktem Kunststoff herzustel

len. Ausreichende Festigkeitseigenschaften dieser Teile

a) die Querlenker (6; 54; 66; 74) abgesehen von werden vornehmlich durch die Ausrichtung der Fasern der Schwenkbarkeit um Horizontale Schwenk- (aus Glas, Bor, Aramid, Kohlenstoff etc.) in Kraftflußoder Biegeachsen (26; 56) einen steifen Verband richtung erzeugt

mit dem Achsträger (4; 4'; 4"; 72) bilden und 20 Aufgabe der Erfindung ist es, eine relativ einfache,

b) der Achsträger über in Fahrzeug-Querrichtung gegebenenfalls für eine Fertigung in Faserverbundausgerichtete, elastische Lager (20) schwenkbar werkstoff besonders geeignete Radaufhängung der gatist. tungsgemäßen Art zu schaffen, weiche ein verbessertes

Fahrverhalten bei Kurven- und Geradeausfahrt des

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Fahrzeuges aufweist.

kennzeichnet, daß zumindest der Achsträger (72) Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kenn-

und die unteren Querlenker in einem Verbund aus zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst,

faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind, wobei Durch die· Schwenkbarkeit des Achsträgers und den

die Querlenker unmittelbar als Biegefedern (74) wir- steifen Verband Achsträger-Querlenker werden bei

ken. 30 beidseitigem Einfedern der Räder auch bei großen Fe-

3. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, derwegen die Längenänderungen der Längslenker dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Radführun- kompensiert; es tritt keine Eigenlenkung der Räder auf. gen ebenfalls Querlenker (44; 76) sind, welche eintei- Beim Durchfahren von Kurven mit entsprechender Hg aus Faserverbundwerkstoff mit dem Achsträger Rollneigung des Aufbaus und einseitigem Einfedern ei-(72) hergestellt sind und als Biegefedern (76) wirken. 35 nes Rades hingegen stellt sich der gesamte Verband

4. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 3, Achsträger-Querträger durch die nun unterschiedlichen dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Querlen- Winkelstellungen der Längslenker und aufgrund der ker bzw. Biegefedern (74) überwiegend durch längs elastischen Aufhängung des Achsträgers leicht schräg, von einer Biegefeder (74) über das Basisteil (80) zur so daß die Räder in einem definierten Maße eine Eigenanderen Biegefeder (74) verlaufende, c\ eine Kunst- 40 lenkbewegung erfahren. Selbstverständlich kann diese stoff matrix eingebettete Fasern (Kohlenstof fasern Eigenlenkung durch eine geeignete Gestaltung und An-84) gebildet sind und durch um das Basisteil (80) und Ordnung der Längslenker (untersteuernd oder übersteuum die Biegefedern (74) gewickelte Umfangsfasern ernd) eingestellt werden.

(94) mit dem Achsträger (72) verbunden sind. Der steife Verband Achsträger-Querlenker läßt sich

5. Radaufhängung nach den vorhergehenden An- 45 ferner besonders zweckmäßig und einfach mittels einer Sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsträ- ein- oder zweiteiligen Querblattfeder verwirklichen, ger (72) durch eine die beiden Lager (20) bzw. Arme wobei diese Querblattfeder wie bekannt aus Faserver-(78) verbindende Querstrebe (73) als geschlossener bundwerkstoff hergestellt sein kann.

Rahmen ausgebildet ist. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,

50 den Achsträger und die unteren Querlenker gemäß Pa-

tentanspmch 2 in einem Verbund aus faserverstärktem

Kunststoff herzustellen. Durch diese einteilige Ausbildung werden Lager und Befestigungen eingespart; zu-

Die Erfindung betrifft eine unabhängige Radaufhän- dem wird eine gleichmäßige Spannungsverteilung zwigung für die Hinterräder eines Kraftfahrzeuges gemäß 55 sehen Querlenkern und Achsträger sowie eine optimale dem Oberbegriff des Patenanspruches 1. Kräfteeinleitung in den Achsträger und über diesen in

Eine derartige Radaufhängung ist der Zeitschrift " den Aufbau verwirklicht. Der Achsträger kann ab- »Motor« (vom 22. November 1980, Seite 41, Bild unten) schnittsweise gleichzeitig Führungs- und Federungsentnehmbar. Als untere Radführung dienen jeweils zwei funktion übernehmen.

zu einem Querlenker vereinte Streben, welche in meh- 60 Besonders vorteilhaft kann gemäß Patentanspruch 3 ii

beweglich 2!?? Rsdtrs^er und «*· süc·· die obere Rsdiuhrun" ζϊτι integriertes Osutei!

einem U-förmigen Achsträger angelenkt und über dem Achsträger bilden, wodurch der Fertigungs- und

Längslenker in Längsrichtung abgestützt sind. Der Montageaufwand der Radaufhängung weiter wesent-

Achsträger ist über je zwei Befestigungen auf einer rela- lieh verringert wird.

tiv breiten Abstützbasis steif mit dem Aufbau ver- 65 Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin-

schraubt. dung sind den Merkmalen der Patentansprüche 4 und 5

I)J Da die beiden Streben aufgrund ihrer elastischen An- entnehmbar, die die Festigkeitseigenschaften der in Fa-

™ lenkung ein Parallelogramm bilden, können die übli- serverbundwerkstoff ausgeführten Radaufhängung zu-