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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hinterradaufhängung für hinterradgetriebene Kraftfahrzeuge
und insbesondere auf eine solche zur Verbesserung des Fahrkomforts,
die zudem eine Vergrößerung des
Innnenraumes des Kraftfahrzeugs erlaubt und darüber hinaus zu einer besseren
Steuerbarkeit und Stabilität
des Kurvenverhaltens führt,
und zwar duch Vorsehen zweier Absorptionselemente jeweils an einem
Hilfs- bzw. Teilrahmen in vorderen und hinteren Bereichen einer
Achse.
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Üblicherweise
verbindet ein Radaufhängungssystem
eine Achse mit einem Fahrzeugrahmen und absorbiert Stöße und Vibrationen,
die beim Fahren auf der Straße
auftreten, um den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit zu erhöhen.
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Die
vertikale Verbindung des Aufhängungssystems
muß flexibel
genug sein, um beim Fahren auftretende Stöße und Vibrationen reduzieren
zu können,
während
andererseits die Horizontalverbindung des Aufhängungssystems stark genug sein muß, um auf
das Rad wirkende Fahrkräfte,
Bremskräfte
und solche Kräfte
aufnehmen zu können,
die bei Kurvenfahrten auftreten.
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Zu
den Aufhängungssystemen
zählen
Starrachsen-Aufhängungen
und sogenannte unabhängige
Aufhängungen.
In neuerer Zeit werden darüber
hinaus Kraftfahrzeuge mit unabhängigen
Aufhängungen
vom Mehrlenkertyp ausgestattet, die einen noch besseren Fahrkomfort
ermöglichen.
Die unabhängigen
Aufhängungen
vom Mehrlenkertyp (Multi-Link-Typ) enthalten wenigstens vier Lenker
und besitzen darüber
hinaus einen hohen Freiheitsgrad des Layouts.
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Eine
unabhängige
Aufhängung
vom Mehrlenkertyp ist in 4 gezeigt. Sie enthält einen
Radträger 100,
der ein Rad drehbar trägt,
einen oberen Lenker 102 zur Verbindung des oberen Teils
des Radträgers 100 mit
einer Fahrzeugkarosserie, einen unteren Lenker 104 zur
Verbindung des unteren Teils des Radträgers 100 mit der Fahrzeugkarosserie
und ein Federbein (strut arm) 110, bestehend aus einem Stoßdämpfer 106 und
einer Feder 108, wobei das untere Ende des Federbeins 110 mit
dem unteren Lenker 104 verbunden ist, während das obere Ende des Federbeins 110 an
der Fahrzeugkarosserie aufgehängt
ist und diese trägt.
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Die
oben beschriebene konventionelle Radaufhängung weist unterschiedliche
mechanische Eigenschaften auf, die abhängen von der Anordnung oder
der Länge
eines jeden Lenkers bzw. einer jeden Verbindung, wodurch der hohe
Freiheitsgrad des Layouts erreicht wird.
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Die
auf das Rad wirkende Kraft wird auf jeden Lenker verteilt, so daß es möglich ist,
sowohl zu einer verbesserten Steuerbarkeit als auch zu einem erhöhten Fahrkomfort
zu kommen.
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Allerdings
gibt es bei der obigen konventionellen Radaufhängung ein Problem, wenn sie
als Hinterradaufhängung
für hinterradgetriebene
Fahrzeuge verwendet wird, weil es dann zu Störungen zwischen einer Antriebsachse
und einer Feder oder einer Federbeinanordnung kommt. Dagegen ist
es unproblematisch, wenn die herkömmliche Hinterradaufhängung bei
einem frontgetriebenen bzw. vorderradgetriebenen Kraftfahrzeug zum
Einsatz kommt.
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Um
das obige Problem zu überwinden,
wurde bereits vorgeschlagen, den unteren Teil des Dämpfungselements
des konventionellen Aufhängungssystems
nach vorn und hinten aufzuteilen, derart, daß dann die Antriebswelle durch
den dann infolge der Aufteilung erhaltenen Raum hindurch treten kann.
Mit anderen Worten werden jetzt Bereiche des Federbeins beidseitig
um die Antriebswelle herumgeführt.
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In
diesem Fall sollte jedoch der obere Teil des Dämpfungselements angehowerden,
derart, dass die Antriebswelle bei Vibration des Rades frei schwingen
kann, ohne daß die
Gefahr besteht, daß sie
in Kontakt mit dem Federbein im Bereich der Aufteilung kommt. Diese
Maßnahme
würde aber
dazu führen,
daß sich
dann der Innenraum des Kraftfahrzeugs verkleinern würde.
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Die
US 4,966,385 betrifft eine
Hinterradaufhängung
für ein
Kraftfahrzeug, mit
- – einem Radträger zur
drehbaren Lagerung eines Rades, der eine Verlängerung aufweist, die sich an
der Innenseite des Rades so weit nach oben erstreckt bis sie höher liegt
als das Rad selbst;
- – einem
oberen Lenker zur Verbindung eines oberen Endes der Verlängerung
des Radträgers
mit einem Fahrzeugchassis;
- – einem
unteren Lenker zur Verbindung eines unteren Endes des Radträgers mit
einem Teilrahmen, der unter dem Fahrzeugchassis angeordnet und mit
diesem elastisch verbunden ist;
- – einem
in Längsrichtung
des Kraftfahrzeugs liegenden Längslenker
zur Verbindung einer Vorderseite des Radträgers mit dem Fahrzeugchassis;
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Die
US 4,848,789 betrifft ein
Fahrzeugchassis, insbesondere einen Chassis-Querträger für ein Schwerlastfahrzeug.
Ein Chassis-Querträger
zeigt dabei u.a. eine Hinterradaufhängung für ein hinterradgetriebenes
Kraftfahrzeug mit
- – einem Radträger zur
drehbaren Lagerung eines Rades, der einen Zentralteil mit einer
Durchgangsöffnung
zur Aufnahme einer Antriebswelle aufweist.
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Der
Radträger
ist mit seinem unteren Abschnitt über ein Kugelgelenk mit einem
gabelförmigen
Querlenker verbunden, dessen andere Enden an einem Traggehäuse angelenkt
sind. Ein oberer Abschnitt des Radträgers ist mittels eines weiteren
Kugelgelenks an einem Ende eines oberen Querlenkers gehalten, dessen
anderes Ende mittels eines Pins schwenkbar am Traggehäuse gehalten
ist. Zwei Federn sind so zwischen dem unteren Querlenker und einem
Widerlager angeordnet, dass die Antriebswelle und der obere Querlenker
zwischen ihnen hindurch verlaufen.
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Die
US 4,813,704 beschreibt
eine weitere Radaufhängung
für ein
angetriebenes Vorderrad, bei der ein Achsschenkel mit seinem unteren
Abschnitt an einem unteren Querarm und mit seinem oberen Abschnitt
an einem oberen Querarm gelagert ist. Der untere Querarm, der zwei
V-förmig
angeordete Abschnitte aufweist, ist an einem Längsträger eines Teilrahmens angelenkt.
An den Abschnitten des unteren Querarms sind Stoßdämpfer mit ihren zylinderseitigen
Enden abgestützt,
während
ihre oben liegenden kolbenseitigen Enden an einem Widerlager abgestützt sind,
das auf dem Längsträger des
Teilrahmens angebracht ist. Der obere Querarm ist mit seinem vom
Achsschenkel abgewandten Ende schwenkbar an den Zylinderabschnitten
der Stoßdämpfer befestigt.
Zur Abfederung von Stößen ist
eine Blattfeder vorgesehen. Der Teilrahmen ist über eine elastische Isoliermontierung
mit dem Fahrzeugrahmen verbunden.
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Die
JP 63-31 807 A zeigt eine Radaufhängung für ein lenkbares Rad, die einen
Radträger
mit einer Achse aufweist, der über
einen oberen gabelförmigen
Lenker und einen unteren V-förmigen Lenker
mit einem Hauptrahmen verbunden ist, der einen Teilrahmen aufweist,
mit
- – zwei
jeweils einen Stoßdämpfer und
eine Feder aufweisenden Dämpfungselementen,
die jeweils zwischen dem Teilrahmen und dem unteren Steuerarm vor
und hinter der Achse angeordnet sind.
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Die
DE 19 07 841 A zeigt
eine Radaufhängung
für ein
angetriebenes, lenkbares Vorderrad, die einen Achsschenkel mit einer
unteren Verlängerung und
einer nach oben gerichteten Verlängerung
umfaßt.
Die untere Verlängerung
des Achsschenkels ist über
ein Kugelgelenk mit einem quer verlaufenden Arm verbunden, dessen
anderes Ende über
ein Gelenk mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden ist. Das obere
Ende der nach oben gerichteten Verlängerung ist über ein
weiteres Kugelgelenk mit einem Ende eines Dreipunktarms verbunden,
dessen anderes Ende durch zwei Gelenke ebenfalls an der Karosserie
gehalten ist. Zwischen der Karosserie und dem unteren Arm ist ein
Federbein vorgesehen, das sich unterhalb des oberen Dreieckarms
an der Karosserie abstützt.
Das untere Ende des Federbeins besteht dabei aus zwei parallel zueinander
verlaufenden Schienen, zwischen denen ein Freiraum zur Durchführung einer
das Rad antreibendenden Antriebswelle vorgesehen ist.
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Die
JP 4-183 619 A beschreibt eine Radaufbängung für ein angetriebenes Fahrzeugrad,
enthaltend einen Achsschenkel mit einer sich nach oben bis über die
Oberseite des Rades erstreckenden sichelförmigen Verlängerung. Ein unterer Querarm,
der mit seinem einen Ende an einem Fahrzeugchasssis anlenkbar ist
und der an seinem anderen Ende mit dem Achsschenkel verbunden ist,
stützt
eine Stoßdämpferanordnung,
die einen unteren gabelförmigen
Abschnitt aufweist, zwischen dessen Gabelarmen eine Antriebswelle
hindurchgeführt
ist. Das obere Ende der sich nach oben erstreckenden Verlängerung
des Achsschenkels ist über
einen gabelförmigen
oberen Querarm, der die Stoßdämpferanordnung
umgreift, ebenfalls am Fahrzeugchassis festlegbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinterradaufhängung für ein hinterradgetriebenes
Kraftfahrzeug zu schaffen, die einerseits den Fahrkomfort verbessert
und andererseits die Ausbildung eines größeren Kraftfahrzeuginnenraums
ermöglicht.
Darüber
hinaus soll sich sowohl eine bessere Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs
einstellen als auch ein stabileres Kurvenverhalten.
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Die
Lösung
der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Eine
Hinterradaufhängung
nach der Erfindung weist folgende Einrichtungen auf: einen Radträger zur
drehbaren Lagerung eines Rades, wobei ein Zentralteil des Radträgers eine
Durchgangsöffnung hat,
durch die eine Antriebswelle des Rades hindurchläuft. Ferner ist der Radträger mit
einer nach oben weisenden Verlängerung
einstückig
verbunden, die sich an der Innenseite des Rades so weit nach oben
erstreckt, bis sie höher
liegt als das Rad selbst. Dabei ist die Verlängerung sichelartig im Abstand
um das Rad herumgeführt,
so daß ihr
oberes Ende auch im Abstand oberhalb der Lauffläche des Rades zu liegen kommen
kann. Ein oberer Lenker ist vorgesehen zur Verbindung des oberen
Endes der Verlängerung des
Radträgers
mit dem Fahrzeugchassis.
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Ferner
ist ein unterer Lenker vorgesehen zur Verbindung des unteren Teils
des Radträgers
mit dem Fahrzeugchassis. Ein in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs
liegender Längslenker
verbindet die Vorderseite des Radträgers mit dem Fahrzeugchassis.
Ferner sind zwei Dämpfungselemente
vorhanden, die jeweils aus einem Stoßdämpfer und einer Feder bestehen,
und die jeweils zwischen einem Teilrahmen des Kraftfahrzeugs und
dem unteren Lenker angeordnet sind, und zwar vor und hinter der
Antriebswelle. Für
die Dämpfungselemente
gilt Kf < Kr und
Cf > Cr. Hierin sind
die Federkonstante und ein Dämpfungskoeffizient
des vorderen Dämpfungselements
mit Kf und Cf bezeichnet, während
die Federkonstante und ein Dämpfungskoeffizient
des hinteren Dämpfungselements
mit Kr und Cr bezeichnet sind.
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Die
Verlängerung
des Radträgers
ist, wie bereits erwähnt,
sichelartig gekrümmt,
wobei die konvexe Seite nach innen weist bzw. die konkave Seite
in Richtung zum Rad. Dabei ist die Verlängerung im Abstand um das Rad
herumgeführt,
wobei das obere Ende der Verlängerung
im Abstand zur oberen Seite des Rades bzw. oberhalb des Rades zu
liegen kommt.
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Der
radseitige Verbindungsbereich des oberen Lenkers ist mit dem oberen
Ende der Verlängerung
des Radträgers
gelenkig verbunden, beispielsweise über ein Kugelgelenk. Dagegen
ist der obere Lenker in Richtung zur Chassisseite hin in einen vorderen
und einen hinteren Arm verzweigt, wobei diese beiden Arme mit dem
Fahrzeugchassis über
jeweils eine elastische Buchse bzw. Hülse verbunden sind.
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Der
untere Lenker weist einen vorderen unteren Arm und einen hinteren
unteren Arm auf. Dazwischen liegt die Antriebswelle. Die radseitigen
Bereiche eines jeden dieser Arme kommen in derselben Ebene zu liegen
und sind mit dem unteren Teil des Radträgers verbunden, und zwar gelenkig,
z.B. über Kugelgelenke.
Dagegen sind die zum Chassis weisenden Bereiche dieser beiden Arme
mit dem Teilrahmen verbunden, und zwar elastisch, beispielsweise über elastische
Buchsen bzw. Hülsen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Hinterradaufhängungssystems nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Rückansicht
des Hinterradaufhängungssystems
nach 1;
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3 eine
Seitenansicht des Hinterradaufhängungssystems
nach 1; und
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4 ein
konventionelles Aufhängungssystem.
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Das
bevorzugte Ausführungsführungsbeispiel
der Erfindung wird nach folgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 im
einzelnen erläutert.
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Ein
Rad 1 ist drehbar an einem Radträger 2 gelagert. Ein
Zentralteil des Radträgers 2 weist
dazu eine Durchgangsöffnung 20 auf,
durch die eine Achse 21 (3) bzw.
Radachse hindurchtreten kann.
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Eine
nicht dargestellte Spindel ist am Ende dieser Achse bzw. Radachse
vorgesehen, so daß über diese
Spindel das Rad angetrieben werden kann. Der obere Teil des Radträgers 2 weist
eine Verlängerung 22 auf,
mit der er einstückig
verbunden ist. Diese Verlängerung 22 ist
sichelförmig
nach oben gebogen, wobei die konvexe Seite nach innen weist und ihre
konkave Seite zum Rad. Die sichelförmig gebogene Verlängerung 22 ist
dabei innen im Abstand um den Reifen des Rades 1 herumgeführt. Dabei
kommt ihr oberes Ende im Abstand zur Oberseite des Rades 1 zu
liegen. Sie kann so weit um das Rad herumgeführt sein, daß sie im
Abstand oberhalb der Lauffläche
des Rades liegt. Infolge der gebogenen Form der Verlängerung 22 wird
verhindert, daß es
aufgrund von Berührungen
mit dem Rad 1 zu Störungen kommt.
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Ein
oberer Steuerarm 3 verbindet das obere Ende der Verlängerung 22 mit
einem Fahrzeugchassis 6.
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Ein
radseitiges Verbindungselement 30 des oberen Steuerarms 3 ist
mit dem oberen Ende der Verlängerung 22 des
Radträgers 2 über ein
Kugelgelenk verbunden. Dagegen ist der zum Fahrzeugchassis weisende
Bereich des Steuerarms 3 in eine vordere und eine hintere
Verbindung 31 aufgeteilt, wobei jede dieser Verbindungen 31 mit
dem Fahrzeugchassis 6 über
eine elastische Hülse
verbunden ist, beispielsweise über
eine Gummihülse.
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Ein
unterer Steuerarm 4 verbindet das untere Ende des Radträgers 2 mit
dem Fahrzeugchassis 6 und weist einen vorderen Arm 40 und
einen hinteren Arm 41 auf.
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Radseitige
Verbindungselemente 42, 43 der jeweiligen Arme 40, 41 sind
mit dem unteren Teil des Radträgers 2 jeweils über ein
Kugelgelenk verbunden oder über
Gummihülsen
mit geeigneter Stärke bzw.
Festigkeit. Dagegen sind chassisseitige Verbindungselemente 44, 45 an
den Armen 40, 41 vorhanden, um diese mit einem
Sub- bzw. Teilrahmen 8 des Kraftfahrzeugchassis 6 zu
verbinden, wobei die Verbindungselemente 44, 45 in
Form elastischer Hülsen bzw.
Gummihülsen
vorliegen können.
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Die
bei den obigen Verbindungen verwendeten Gummihülsen sind hinreichend elastisch
ausgebildet und können
ausreichend nach oben und unten auftretende Vibrationen der Steuerarme 3 und 4 aufnehmen
bzw. steuern oder dämpfen.
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Eine
Dämpfungseinrichtung 5 enthält zwei Dämpfungselemente 50 und 51.
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Das
Dämpfungselement 50 weist
einen Stoßdämpfer 500 und
eine Feder 501 auf und liegt vor einer Achse 21,
während
das Dämpfungselement 51 einen
Stoßdämpfer 510 und
eine Feder 511 aufweist und hinter der Achse 21 liegt.
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Die
unteren Enden der Dämpfungselemente 50, 51 sind
jeweils mit der oberen Seite der vorderen und hinteren unteren Arme 40, 41 verbunden,
während
die oberen Enden der Dämpfungelemente 50, 51 jeweils
mit Trägerbereichen 80, 81 des
Sub- bzw. Teilrahmens 8 verbunden sind.
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Die
Träger-
bzw. Abstützbereiche 80, 81 des Sub-
bzw. Teilrahmens 8 besitzen eine nach oben weisende konvexe
Form und sind becherartig am Sub- bzw. Teilrahmen 8 ausgebildet.
In diese becherartigen Trägerbereiche 80, 81 sind
von unten die oberen Enden der Dämpfungselemente 50, 51 entsprechend
eingesetzt, wobei die Dämpfungselemente 50, 51 selbst
in Richtung zur Chassisseite geneigt verlaufen.
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Die
Dämpfungselemente
dienen dazu, von der Straße
kommende vertikale Stöße zu absorbieren.
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Ein
Steuer- bzw. Längsarm 7 ist
in Longitudinalrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Ein vorderseitiger
Verbindungsbereich 70 des Längsarms 7 ist mit
dem Fahrzeugchassis verbunden oder mit einem Seitenelement, und
zwar über
eine elastische Hülse bzw.
Buchse. Dagegen ist ein hinterer Verbindungsbereich 71 des
Längsarms 7 mit
der Vorderseite des Radträgers 2 verbunden,
und zwar ebenfalls über eine
elastische Buchse bzw. Hülse.
Durch den Längsarm
wird die Steifigkeit des Radaufhängungssystems
vergrößert.
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Da
die Dämpfungseinrichtung 5 in
eine vordere und eine hintere Dämpfungseinrichtung 50, 51 aufgeteilt
ist und zwischen dem Sub- bzw. Teilrahmen 8 und dem unteren
Steuerarm 4 liegt, werden in Vertikalrichtung nach oben
oder unten wirkende Stöße bzw.
auftretende Bewegungen des Rades 1 entsprechend aufgeteilt
und abgebaut, so daß die
jeweiligen Stöße erst
dann über
den Sub- bzw. Teilrahmen 8 zum Fahrzeugchassis 6 gelangen.
Hierdurch wird der Fahrkomfort erheblich verbessert.
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Da
andererseits die Dämpfungseinrichtung 5 nicht
das Fahrzeugchassis 6 trägt, dieses also nicht an der
Dämpfungseinrichtung 5 aufgehängt ist,
kann in Übereinstimmung
mit der Erfindung der Innenraum des Kraftfahrzeugs vergrößert werden,
und zwar um soviel, wie durch die gestrichelte Linie 60 in 2 gezeigt
ist, da in diesem Bereich kein Dämpfungselement
mehr vorhanden zu sein braucht, wie das noch beim konventionellen
Radaufhängungssystem
der Fall war. Der Teilrahmen 8 kann z.B. das Chassis 6 elastisch
tragen.
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Gilt
andererseits Kf < Kr
und Cf > Cr, wobei Kf
und Cf jeweils eine Federkonstante und ein Dämpfungskoeffizient des vorderen
Dämpfungselements 50 sind,
während
Kr und Cr jeweils eine Federkonstante und ein Dämpfungskoeffizient des hinteren Dämpfungselements 51 sind,
so neigt das Kraftfahrzeug zu Übersteuerung
bei plötzlichen
Kurvenfahrten oder sofort nach Beendigung plötzlicher Kurvenfahrten, während das
Kraft fahrzeug zu Untersteuerung neigt bei langsamen Kurvenfahrten
oder beim Ausrollen sofort nach Beendigung langsamer Kurvenfahrten.
Das bedeutet aber, daß sich
mit der erfindungsgemäßen Radaufhängungsvorrichtung
auch die Steuerbarkeit und die Stabilität des Kraftfahrzeugs verbessern
lassen.