DE102008024978B4 - Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Lenkbare Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs mit einer Doppelquerlenker-Achse, deren beide durch ein Lenksystem mit Spurstangen um eine Spreizachse verschwenkbare Schwenklager unten durch einen Lenkerverbund mit einem Querlenker und einem Längslenker geführt sind und wobei der Fahrzeug-Aufbau anteilig über eine auf dem jeweiligen Querlenker abgestützte Schrauben-Tragfeder am Schwenklager abgestützt ist und eine durch eine Längsachse der Schrauben-Tragfeder beschriebene Kraftwirkungslinie zumindest einer der Schrauben-Tragfedern dieser Achse gegenüber der von der Spreizachse des zugehörigen Schwenklagers sowie dem Anlenkpunkt des Querlenkers am Aufbau aufgespannten Ebene geneigt ist, womit die Tragkraft dieser Schrauben-Tragfeder unter einem aus dieser Neigung resultierenden Hebelarm ein das Schwenklager um die Spreizachse verdrehendes Moment in die Radaufhängung einbringt, und wobei die beiden Schrauben-Tragfedern der Achse mit gleichem Wickelsinn ohne einen Drehfreiheitsgrad verbaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme für das in Fahrtrichtung linke und das in Fahrtrichtung rechte Schwenklager des Fahrzeugs durch unterschiedliche Neigungen der Schrauben-Tragfedern unterschiedlich sind und damit bei einer Normalbelastung der Schrauben-Tragfedern aus deren Tragkraft linksseitig und rechtsseitig ein unterschiedliches in die Radaufhängung eingebrachtes Moment entsteht, woraus sich ein Differenz-Moment ergibt, das ein Schiefziehen des Fahrzeugs kompensiert.

Description

• Die Erfindung betrifft eine lenkbare Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Radaufhängung ist beispielsweise in der DE 43 31 366 A1 gezeigt. Weiterhin wird zum Stand der Technik auf die DE 601 09 094 T2 verwiesen.
• Es ist bekannt, dass zweispurige Fahrzeuge bei Geradeausfahrt einen mehr oder weniger starken Konstantverzug zur Seite aufweisen können, der gemeinhin auch als Schiefziehen des Fahrzeugs bezeichnet wird, und der auf ein auf die lenkbaren Räder einwirkendes geringes Lenkmoment zurückzuführen ist, welches diese zu einem geringen Lenk- oder Einschlagwinkel veranlassen würde, wenn nicht der Fahrer mit seinem Lenkrad ein geeignetes Gegenmoment in das Lenksystem des Fahrzeugs einbringen würde. Ein solches Schiefziehen des Fahrzeugs bei vom Fahrer eigentlich gewünschter Geradeausfahrt bzw. ein solcher Konstantverzug kann vielfältige Ursachen haben; neben Toleranzeffekten spielen hierbei insbesondere sog. Unsymmetrien im Fahrzeug eine erhebliche Rolle. Wirken solche Unsymmetrien stets in eine Richtung (nämlich gegenüber Fahrtrichtung nach links oder nach rechts), so werden die Fahrzeuge im Durchschnitt in diese Richtung schief ziehen.
• Als Beispiele für solche sog. Unsymmetrien kann eine außermittige Schwerpunktslage des Fahrzeugs genannt werden, daneben kann die Ursache in speziellen Reifeneigenschaften liegen. Aktuelle Reifen besitzen nämlich durch ihre Stahlgürtelkonstruktion eine konstante Seitenkraft (auch Winkeleffekt oder ”Plysteer” genannt), die bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs nach rechts zeigt. Nachdem sämtliche (vier) Reifen eines zweispurigen Fahrzeugs solche Winkeleffektseitenkräfte nach rechts entwickeln, zieht das Fahrzeug in seiner Gesamtheit leicht nach rechts. Weiterhin kann allgemein eine unsymmetrische Konstruktion oder eine unsymmetrische Verteilung von Toleranzen im Fahrwerksbereich ein(en) Schiefziehen/Konstantverzug im Geradeauslauf des Fahrzeugs hervorrufen.
• In der eingangs genannten DE 601 09 094 T2 ist für eine Radaufhängung vom Mc-Pherson-Typ eine Maßnahme zur Behebung der vorstehend geschilderten Problematik bekannt, nämlich dass mittels einer auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs bezüglich einer Medianebene desselben unterschiedlichen (und somit unsymmetrischen) Position des unteren Federtellers der Schrauben-Tragfedern links und rechts ein unterschiedliches Drehmoment um die Lenkachse der jeweiligen Aufhängung erzeugt wird.
• Bei einer Doppelquerlenkerachse mit sog. aufgelöstem unteren Lenkerverbund und Schrauben-Tragfedern erzeugen diese links und rechts des Fahrzeugs gleichsinnig gewickelten, und daher bezüglich der Längsachse unsymmetrischen (d. h. nicht spiegelsymmetrischen) Schrauben-Tragfedern im eingebauten Zustand bei Nichtvorhandensein eines Drehfreiheitsgrads jeweils ein Torsionsmoment, wobei die Torsionsmomente der beiden Schrauben-Tragfedern gleichsinnig (und daher ebenfalls nicht spiegelsymmetrisch) sind. Bei einer solchen Achse mit lenkbaren Rädern erzeugt dieses Torsionsmoment der üblicherweise auf einem Querlenker des jeweiligen Lenkerverbunds abgestützten Schraubentragfeder ein Moment um die Spreizachse und somit eine Spurstangenkraft. Da die linksseitige Schraubentragfeder gleichsinnig wie die rechtsseitige Schraubentragfeder gewickelt ist, heben sich die jeweiligen durch das besagte Torsionsmoment erzeugten Spurstangenkräfte nicht auf, sondern addieren sich zu einer resultierenden Kraft bzw. einem resultierenden Moment im Lenksystem des Fahrzeugs. Dieses Lenkmoment bewirkt im Falle von wie üblich rechts gewickelten Schraubentragfedern einen Konstantverzug nach rechts.
• Da ein – aus welchen Gründen auch immer hervorgerufenes – Schiefziehen des Fahrzeugs grundsätzlich unerwünscht und teilweise sogar vom Fahrer des Fahrzeugs an seinem Lenkrad störend spürbar ist, soll hiermit eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
• Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Allgemein vorgeschlagen wird, die unerwünschten Effekte von unvermeidbarerweise vorliegenden Unsymmetrien durch eine gezielte zusätzlich eingebrachte konstruktive Unsymmetrie, deren Einfluss der bereits vorliegenden Unsymmetrie(en) entgegengerichtet ist, zu kompensieren. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass die im wesentlichen in Axialrichtung der Tragfedern (bspw. Schraubentragfedern) wirkende Tragkraft einen Hebelarm um die Spreizachse aufweist, wenn die Kraftwirkungslinien der Tragfedern gegenüber der jeweiligen Spreizachse bzw. einer diese enthaltenden und sich im wesentlichen in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Ebene geneigt angeordnet sind. Über diesen Hebelarm erzeugt die Feder-Tragkraft sodann ein Moment um die Spreizachse und somit auch eine entsprechende Spurstangenkraft. Wenn – wie bislang üblich – die Tragfedern auf beiden Seiten des Fahrzeugs (d. h. links und rechts) gleich geneigt sind, so heben sich ohne Berücksichtigung von Toleranzeffekten die letztgenannten Spurstangenkräfte auf der rechten und linken Seite im Lenksystem auf und erzeugen somit kein Lenkmoment, da hier eine spiegelbildliche Anordnung vorliegt. Werden hingegen – wie nun hier vorgeschlagen wird – die besagten Hebelarme der jeweiligen Kraftwirkungslinie bezüglich der zugehörigen Spreizachse für die linksseitige Tragfeder und die rechtsseitigen Tragfeder ungleich groß gestaltet, so wird (über sich dann nicht aufhebende Spurstangenkräfte) ein Differenz-Moment im Lenksystem einer erfindungsgemäßen Achse bzw. Radaufhängung erzeugt, welches zur Kompensation des aus den oben genannten Unsymmetrien und insbesondere vom Torsionsmoment der linken und rechten Schrauben-Tragfedern resultierenden und das besagte Schiefziehen des Fahrzeugs hervorrufenden Moments herangezogen werden kann. Selbstverständlich spielt dabei der Betrag der Kraft in den Tragfedern eine wesentliche Rolle, weshalb die besagte Auslegung unter einer Normalbelastung dieser Tragfedern erfolgen soll, d. h. wenn das Fahrzeug mit einem Normgewicht beladen ist.
• In anderen Worten beschrieben wird vorgeschlagen, die linksseitige und die rechtsseitige Radaufhängung und insbesondere die Federbeine bzw. Tragfedern derselben insofern unsymmetrisch, d. h. nicht spiegelsymmetrisch anzuordnen bzw. zu gestalten, dass bezüglich der Tragkraft oder Kraftwirkungslinie der Tragfedern ungleich große Hebelarme um die jeweilige Spreizachse entstehen, und zwar in einem solchen Maße, dass das hieraus resultierende auf die Räder der Achse einwirkende Lenkmoment den Konstantverzug bzw. das Schiefziehen des Fahrzeugs kompensiert. Insbesondere kann hiermit ein Rechts-Verzug bzw. Schiefziehen nach rechts aufgrund der aktuellen Reifen und/oder ein bereits erläuterter Rechts-Verzug aufgrund der Torsionsmomente von Schrauben-Tragfedern kompensiert werden.
• Für ein Federbein mit einer Schraubentragfeder ist deren Achse bzw. allgemein die Wirkungslinie der Tragfederkraft gegenüber der Spreizachse geneigt, was bspw. durch eine Neigung der Tragfeder-Achse bzw. von deren Kraftwirkungslinie gegenüber dem Stoßdämpfer des Federbeins realisiert sein kann. Dabei kann zur Erzielung ungleicher Hebelarme auf der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs alleine die Neigung der Tragfedern bzw. von deren Kraftwirkungslinien links und rechts unterschiedlich sein. Alternativ kann bei gleicher (oder auch unterschiedlicher) Neigung linksseitig und rechtsseitig eine der beiden Tragfedern gegenüber der anderen bspw. im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung versetzt angeordnet sein, wodurch sich ebenfalls ein unterschiedlicher Hebelarm linksseitig bzw. rechtsseitig im Fahrzeug ergibt. Damit kann bei einer Doppelquerlenkerachse mit Schraubentragfedern und konzentrisch zu diesen angeordneten Stoßdämpfern die Achse der jeweiligen Schraubentragfeder von der Achse des zugehörigen Stoßdämpfers aus gesehen im wesentlichen vertikal zu einer Ebene, welche durch die Drehachse des Querlenkers, auf dem die Schraubentragfeder abgestützt ist, und durch die besagte Spreizachse gebildet ist, versetzt sein, da sich hiermit die größte mögliche Änderung zwischen dem linksseitigen und dem rechtsseitigen besagten Hebelarm ergibt. Es kann aber auch ausreichend sein, die besagten unterschiedlichen Hebelarme durch unterschiedliche Neigungs-Winkel der Kraftwirkungslinie jeder Tragfeder in einer Richtung senkrecht zur bzw. gegenüber der genannten Ebene, nämlich zu der von der Spreizachse sowie dem Anlenkpunkt des die Abstützung für die Tragfeder bildenden Querlenkers am Fahrzeug-Aufbau aufgespannten Ebene zu realisieren. Um konstruktiv die für eine Kompensation eines bekannten Konstantverzugs bzw. Schiefziehens benötigte Differenz der Größe dieses Winkels für die linksseitige und die rechtsseitige Rad-Aufhängung des Fahrzeugs zu bestimmen, ist bei einer sog. Normalbelastung der Tragfedern dabei das aus diesem Unterschied resultierende Moment im Lenksystem zu bestimmen.

Claims (2)

1. Lenkbare Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs mit einer Doppelquerlenker-Achse, deren beide durch ein Lenksystem mit Spurstangen um eine Spreizachse verschwenkbare Schwenklager unten durch einen Lenkerverbund mit einem Querlenker und einem Längslenker geführt sind und wobei der Fahrzeug-Aufbau anteilig über eine auf dem jeweiligen Querlenker abgestützte Schrauben-Tragfeder am Schwenklager abgestützt ist und eine durch eine Längsachse der Schrauben-Tragfeder beschriebene Kraftwirkungslinie zumindest einer der Schrauben-Tragfedern dieser Achse gegenüber der von der Spreizachse des zugehörigen Schwenklagers sowie dem Anlenkpunkt des Querlenkers am Aufbau aufgespannten Ebene geneigt ist, womit die Tragkraft dieser Schrauben-Tragfeder unter einem aus dieser Neigung resultierenden Hebelarm ein das Schwenklager um die Spreizachse verdrehendes Moment in die Radaufhängung einbringt, und wobei die beiden Schrauben-Tragfedern der Achse mit gleichem Wickelsinn ohne einen Drehfreiheitsgrad verbaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme für das in Fahrtrichtung linke und das in Fahrtrichtung rechte Schwenklager des Fahrzeugs durch unterschiedliche Neigungen der Schrauben-Tragfedern unterschiedlich sind und damit bei einer Normalbelastung der Schrauben-Tragfedern aus deren Tragkraft linksseitig und rechtsseitig ein unterschiedliches in die Radaufhängung eingebrachtes Moment entsteht, woraus sich ein Differenz-Moment ergibt, das ein Schiefziehen des Fahrzeugs kompensiert.
2. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei die Kraftwirkungslinie der Tragfeder zusätzlich in vertikaler Richtung zur genannten Ebene versetzt ist.