DE19646975B4

DE19646975B4 - Aufhängungssystem für gelenkte Räder bei einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE19646975B4
Application number: DE19646975A
Authority: DE
Inventors: Hajime Wako Kajiwara; Yasuji Wako Shibahata
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: DE19646975A1; US5896941A; JPH09136520A; JP3082133B2

Abstract

Aufhängungssystem für gelenkte linke und rechte Räder (W_FL, W_FR) in einer Fahrzeugkarosserie, in welchem verschiedene Antriebskräfte (T_L, T_R) oder Bremskräfte jeweils auf die linken oder rechten gelenkten Räder (W_FL, W_FR) verteilt werden können, wobei das Aufhängungssystem Mittel zum Aufhängen jedes Rads umfasst, umfassend:
– einen Achsschenkel (31 ), an dem das Rad zur Drehung angebracht ist,
– wenigstens zwei unabhängige Aufhängungsarme (46, 49), von welchen jeder mit einem Ende schwenkbar mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist und mit seinem anderen Ende schwenkbar mit dem Achsschenkel (31) verbunden ist,
– wobei die Aufhängungsarme (46, 49) winkelmäßig zueinander versetzt sind, wobei imaginäre Verlängerungen der Aufhängungsarme (46, 49) einen Schnittpunkt definieren,
– eine imaginäre Achsschenkelbolzenachse (VK), welche durch den Schnittpunkt der imaginären Verlängerungen der Aufhängungsarme (46, 49) hindurchläuft, wobei bei Betrachtung in einer Längsrichtung des Fahrzeugs ein Grundpunkt (b) des Rads auf einer Straßenoberfläche bezüglich eines Schnittpunkts (c) der...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem für gelenkte Räder bei einem Fahrzeug, insbesondere ein Lenk-Rad-Aufhängungssystem, welches in der Lage ist, auf linke und rechte gelenkte Räder verschiedene Antriebskräfte oder Bremskräfte zu verteilen, welche Räder durch linke und rechte Aufhängungen aufgehängt sind.
Die 11 zeigt diagrammatisch ein Vorderradantriebsfahrzeug mit vorne liegender Maschine, welches gelenkt wird. Achselschenkelbolzenachsen K_L und K_R, welche Lenkzentren von linken und rechten gelenkten Rädern W_FL und W_FR sind, welche die angetriebenen Räder sind, sind bezüglich Grundpunkten G_L und G_R der linken und rechten gelenkten Räder W_FL und W_FR an einer Fahrzeugkarosserie nach einwärts versetzt. Daher bestehen Zentrum-Versätze OS_L und OS_R zwischen den Achsschenkelbolzenachsen K_L und K_R und den Grundpunkten G_L und G_R. Wenn Antriebskräfte T_L und T_R der Maschine auf die linken und rechten Vorderräder W_FL und W_FR ausgeübt werden, dann wird ein Moment M_L (M_L = T_L × OS_L), welches versucht das linke Vorderrad W_FL in Uhrzeigerrichtung (einer Kurvenrichtung) um die Achsschenkelbolzenachse K_L zu lenken, auf das linke Vorderrad W_FL ausgeübt, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs ein Außenrad ist, und ein Moment M_R (M_R = T_R × OS_R) welches versucht, das rechte Vorderrad W_FR in einer Gegenuhrzeigerrichtung (einer Richtung entgegengesetzt zur Lenkrichtung) um die Achsschenkelbolzenachse K_R zu lenken, wird auf das rechte Vorderrad W_FR ausgeübt, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs ein Innenrad ist.
Bei einem herkömmlichen Vorderradantriebsfahrzeug mit vorne liegender Maschine wird die Antriebskraft der Maschine gleichmäßig auf die linken und rechten Vorderräder W_FL, W_FR durch ein Differential übertragen. Ferner sind die linken und rechten Zentrum-Versätze OS_L und OS_R zueinander gleich gesetzt, und daher ist das Lenkmoment M_L des linken Vorderrads W_FL, das während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Außenrad ist, durch das Lenkmoment M_R für das rechte Vorderrad W_FR, welches während des Kurvenfahrens das Innenrad ist, ausgeglichen. Daher besteht kein Problem darin, daß ein Lenkrad während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs in unbeabsichtigter Weise aufgrund der Lenkmomente M_L und M_R nach innen oder außen gelenkt wird.
Bei einem Fahrzeug, bei dem beispielsweise beim Lenken des Fahrzeugs im Uhrzeigersinn eine größere Antriebskraft T_L auf ein linkes Vorderrad W_FL übertragen wird, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs ein Außenrad ist, und eine kleinere Antriebskraft T_R auf ein rechtes Vorderrad W_FR übertragen wird, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs ein Innenrad ist, um das Kurvenverhalten des Fahrzeugs zu verbessern, ist das Lenkmoment (M_L = T_L × OS_L) für das Außenrad größer als das Lenkmoment (M_R = T_R × OS_R) für das Innenrad, was zu dem Problem der Erzeugung eines sogenannten Gegenwirkungsphänomens eines Lenkrads führt, bei welchem das Lenk-Rad in unbeabsichtigter Weise aufgrund der Differenz zwischen den Lenkmomenten M_L und M_R in der Kurvenrichtung des Fahrzeugs nach innen gedreht wird.

Die EP 0 457 296 A2 offenbart ein Aufhängungssystem für gelenkte und angetriebene Fahrzeugräder, bei welchem durch die Ausgestaltung bzw. Anbindung zweier Aufhängungsarme an einen Achsschenkel dafür gesorgt ist, dass der seitliche Abstand einer in der Radmitte liegenden Ebene zu einem durch Verlängerung der beiden Aufhängungsarme generierten imaginären Achsschenkelpunkt beim Lenken variiert. Diese Variation ist bei einem kurveninneren und bei einem kurvenäußeren Rad zueinander gegenläufig, so dass auf Grund der Änderung eines effektiven Hebelarms an den beiden gelenkten Rädern unterschiedliche Lenkmomente auftreten. Dies kompensiert bei diesem bekannten Aufhängungssystem einen beim Lenken sich ebenfalls ändernden Nachlauf der gelenkten Räder, so dass in der Summe ein neutrales Lenkverhalten erlangt werden kann.

Die DE 31 47 787 A1 offenbart ein Fahrzeug mit mehr als zwei Achsen, bei welchem beim Lenken nur ein Teil der Räder in der jeweiligen Lenkrichtung eingeschlagen wird, um Kurven mit großem Radius durchfahren zu können. Bei Kurven mit kleinem Radius erfolgt das Lenken nicht durch Einschlagen, sondern durch Vorgeben unterschiedlicher Raddrehzahlen an den beiden Fahrzeugseiten.

Die FR 857 359 offenbart ein Differenzialgetriebe, bei welchem die beiden Wellen voneinander unabhängig abbremsbar sind, um somit an beiden Antriebsseiten unterschiedliches Antriebsverhalten zu erlangen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufhängungssystem für die gelenkten Räder in einer Fahrzeugkarosserie vorzusehen, mit welchem beim Durchfahren einer Kurve eine Selbstlenkungsproblematik vermieden und somit ein stabiles Fahrverhalten erlangt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 definierte Aufhängungssystem definiert.

Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung also grundsätzlich ein Aufhängungssystem für gelenkte Räder in einem Fahrzeug vorgesehen, in welchem verschiedene Antriebskräfte oder Bremskräfte auf linke und rechte gelenkte Räder verteilt werden können, die durch linke und rechte Aufhängungen aufgehängt sind, worin jede der Aufhängungen wenigstens zwei unabhängige Aufhängungsarme umfaßt, von welchen jeder schwenkbar an seinem einen Ende an einer Fahrzeugkarosserie gehalten ist und an seinem anderen Ende an einem Achsschenkel gehalten ist, und worin jedes der gelenkten Räder um eine imaginäre Achsschenkelbolzenachse (Phantom-Achsschenkelbolzenachse) gelenkt werden kann, welche durch einen Schnittpunkt der Verlängerungen der beiden unabhängigen Aufhängungsarme hindurchgeht.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufhängungssystem können Zentrum-Versätze auf kleine Werte gesetzt werden, während ein gegenseitiges Stören der Aufhängungsarme mit Radfelgen der gelenkten Räder vermieden wird, wodurch die Erzeugung eines Lenkmoments aufgrund von Antriebskräften oder Bremskräften für die gelenkten Räder minimiert wird. Zusätzlich können die Zentrum-Versätze durch das Lenken der gelenkten Räder variiert werden, um dadurch in freier Art und Weise den Betrag des aufgrund der Antriebskräfte oder Bremskräfte des gelenkten Rads erzeugten Lenkmoments zu steuern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind dann, wenn die Abstände zwischen Grundpunkten der gelenkten Räder und Verlängerungspunkten auf einer Straßenoberfläche von Schnittpunkten der imaginären Achsschenkelbolzenachsen der gelenkten Räder mit Achsen bei Betrachtung in einer Längsrichtung als Zentrum-Versätze definiert sind, die Zentrum-Versätze derart gesetzt, daß der Zentrum-Versatz eines während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs äußeren Rads kleiner ist als der Zentrum-Versatz eines während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs inneren Rads, wenn die gelenkten Räder gelenkt werden.

Gemäß diesem Merkmal werden dann, wenn eine größere Antriebskraft oder Bremskraft auf das Außenrad während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs und eine kleinere Antriebskraft oder Bremskraft auf das Innenrad während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs verteilt werden, um das Kurvenverhalten zu verbessern, Lenkmomente des äußeren und des inneren Rads während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs aufgrund der Antriebs- oder Bremskräfte effektiv gegeneinander ausgeglichen werden, wodurch die Erzeugung von Lenkmomenten vollständig vermieden werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufhängungssystem kann ferner vorgesehen sein, dass ein Verbindungspunkt zwischen einem Achsschenkel und einem der beiden unabhängigen Aufhängungsarme, welcher einen größeren Neigungswinkel (θ₂) bezüglich der Mittenlinie einer Fahrzeugkarosserie aufweist, an der Fahrzeugkarosserie an einem weiter innen gelegenen Ort angeordnet als ein Verbindungspunkt zwischen dem Achsschenkel und dem anderen Aufhängungsarm, welcher einen kleineren Neigungswinkel (θ₁) bezüglich der Mittenlinie der Fahrzezugkarosserie aufweist.

Gemäß diesem Merkmal der vorliegenden Erfindung kann durch einen einfachen Aufbau der Zentrum-Versatz des Außenrads während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs auf einen kleineren Wert gesetzt werden als der Zentrum-Versatz des Innenrads während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs.

Die vorangehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform augenscheinlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.
1 ist eine Skelettdarstellung eines Kraftübertragungssystems eines Vorderantriebfahrzeugs mit vorne liegender Maschine;
2A bis 2C sind Diagramme, welche die Beziehung zwischen der Anzahl an Zähnen jedes Ritzels und eines Sonnenrads darstellen;
3 ist eine Rückansicht einer Aufhängung für ein linkes Vorderrad;
4 ist eine Draufsicht der Aufhängung für das linke Vorderrad;
5 ist eine diagrammatische Darstellung entsprechend der 3;
6 ist eine diagrammatische Darstellung entsprechend der 4;
7 ist eine Darstellung zum Erklären des Betriebs des Kraftübertragungssystems der 1 während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs im Uhrzeigersinn;
8 ist eine Darstellung zum Erklären des Betriebs des Kraftübertragungssystems der 1 während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs im Gegenuhrzeigersinn;
9 ist eine Darstellung zum Erklären der Änderungen der Zentrum-Versätze der äußeren und inneren Räder während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs;
10 ist ein Graph, welcher eine Variation des Zentrum-Versatzes darstellt; und
11 ist eine Darstellung zum Erklären eines Lenkmoments, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs auf gelenkte Räder ausgeübt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wenn man sich der 1 zuwendet, so ist ein Getriebe M mit dem rechten Ende einer Maschine E verbunden, welche horizontal an einem vorderen Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und ein Drehmomentübertragungsmittel T ist hinter der Maschine E und dem Getriebe M angeordnet. Ein linkes Vorderrad W_FL und ein rechtes Vorderrad W_FR, welche angetriebene Räder und gelenkte Räder sind, sind mit einer linken Antriebsachse A_L bzw. einer rechten Antriebsachse A_R verbunden, welche sich von einem linken bzw. einem rechten Ende des Drehmomentübertragungsmittels T nach links bzw. nach rechts erstrecken.
Das Drehmomentübertragungsmittel T umfaßt ein Differential D, auf welches eine Antriebskraft von einem externen Zahnrad 3 übertragen wird, das mit einem Eingangszahnrad 2 in Kämmeingriff steht, das an einer Eingangswelle 1 angebracht ist, welche sich von dem Getriebe M erstreckt. Das Differential D umfaßt ein Hohlrad 4, umfassend einen Planetenradmechanismus des Doppelritzeltyps, integral mit dem externen Zahnrad 3, ein Sonnenrad 5, welches koaxial zu dem Hohlrad 4 angeordnet ist, und einen Planetenträger 8, welcher ein äußeres Planetenrad 6 trägt, das in Kämmeingriff mit dem Hohlrad 4 steht, und ein inneres Planetenrad 7 trägt, das in Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 5 steht, in einem Zustand, in dem die inneren und äußeren Planetenräder 6, 7 miteinander in Kämmeingriff stehen. In dem Differential D dient das Hohlrad 4 als ein Eingangselement, und das Sonnenrad 5, das als eines der Ausgangselemente dient, ist mit dem linken Vorderrad W_FL durch ein linkes Ausgangselement 9_L verbunden. Zusätzlich ist der als das andere Ausgangselement dienende Planetenradträger 8 mit dem rechten Vorderrad W_FR durch eine rechte Ausgangswelle 9_R verbunden.
Ein Trägerelement 11 ist drehbar um einen Außenumfang der linken Ausgangswelle 9_L getragen und umfaßt vier Ritzelwellen 12, welche in Umfangsrichtung mit Abständen von 90° angeordnet sind. Dreifach-Ritzelelemente 16, welche jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Ritzel 13, 14 und 15 integral daran ausgebildet aufweisen, sind jeweils drehbar auf Ritzelwellen 12 getragen. Die Anzahl N der Dreifach-Ritzelelemente 16 ist vier, ist jedoch nicht auf vier beschränkt und kann zwei oder mehr sein (N = 2, 3, 4, 5, 6, ...).
Ein erstes Sonnenrad 17 ist drehbar um den Außenumfang der linken Ausgangswelle 9_L getragen und steht in Kämmeingriff mit dem ersten Ritzel 13. Das erste Sonnenrad 17 ist mit dem Planetenträger 8 des Differentials D verbunden. Ein zweites Sonnenrad 18 ist an dem Außenumfang der linken Ausgangswelle 9_L festgelegt und steht in Kämmeingriff mit dem zweiten Ritzel 14. Ferner ist ein drittes Sonnenrad 19 drehbar auf dem Außenumfang der linken Ausgangswelle 9_L getragen und steht in Kämmeingriff mit dem dritten Ritzel 15.
Die Anzahlen der Zähne der ersten, zweiten und dritten Ritzel 13, 14 und 15 und der ersten, zweiten und dritten Sonnenräder 17, 18 und 19 sind wie folgt:

Anzahl Z₂ der Zähne des ersten Ritzels 13 = 17
Anzahl Z₄ der Zähne des zweiten Ritzels 14 = 17
Anzahl Z₆ der Zähne des dritten Ritzels 15 = 34
Anzahl Z₁ der Zähne des ersten Sonnenrads 17 = 32
Anzahl Z₃ der Zähne des zweiten Sonnenrads 18 = 28
Anzahl Z₅ der Zähne des dritten Sonnenrads 19 = 32.

Wenn Module des ersten Ritzels 12 und des ersten Sonnenrads 17, die miteinander in Kämmeingriff stehen, zueinander identisch sind, Module des zweiten Ritzels 14 und des zweiten Sonnenrads 18 zueinander identisch sind und Module des dritten Ritzels 15 und des dritten Sonnenrads 18 zueinander identisch sind; es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Module der ersten, zweiten und dritten Ritzel 13, 14 und 15 und der ersten, zweiten und dritten Sonnenräder 17, 18 oder 19 identisch zueinander sind.
Wie man aus den 2A bis 2C erkennen kann, können die Anzahlen der Zähne der ersten, zweiten und dritten Ritzel 13, 14 und 15 auf irgendeinen Wert von M, 2M, 3M, 4M, 5M, ... gesetzt werden, worin M die minimale Anzahl an Zähnen derselben ist. In der Ausführungsform sind die minimalen Anzahlen der Zähne derart gesetzt, daß die minimalen Anzahlen M der ersten und zweiten Ritzel 13 und 14 gleich 17 sind und die minimale Anzahl des dritten Ritzels 15 2M = 34 ist.
Die Anzahlen der Zähne der ersten, zweiten und dritten Sonnenräder 17, 18 und 19 sind, beruhend auf der Anzahl N der Dreifach-Ritzelelemente 16, auf irgendeinen Wert von N, 2N, 3N, 4N, 5N, --- gesetzt, was vielfache von N sind. In der Ausführungsform gilt: N = 4, und die Anzahl der Zähne der ersten und dritten Sonnenräder 17 und 19 ist auf 8N = 32 gesetzt, und die Anzahl der Zähne des zweiten Sonnenrads 18 ist auf 7N = 28 gesetzt.
Das dritten Sonnenrad 19 kann mit einem Gehäuse 20 durch eine Drehzahlübersetzungs-(erhöhungs)-kupplung Ca gekoppelt werden, und die Anzahl an Umdrehungen des Trägerelements 11 wird durch das Einrücken der Drehzahlübersetzungskupplung Ca erhöht. Das Trägerelement 11 kann mit dem Gehäuse 20 durch eine Drehzahluntersetzungs-(verringerungs)-kupplung Cd gekoppelt werden, und die Anzahl an Umdrehungen des Trägerelements 11 wird durch das Einrücken der Drehzahluntersetzungskupplung Cd verringert.
Die Drehzahluntersetzungshydraulikkupplung Cd und die Drehzahlübersetzungsshydraulikkupplung Ca werden über eine Hydraulikschaltung 24 durch eine elektronische Steuer/Regeleinheit 23 gesteuert/geregelt, in welche eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und ein Lenkwinkel θ eingegeben werden.
Die Struktur einer Aufhängung S für das linke Vorderrad W_FL wird nachfolgend mit Bezug auf die 3 bis 6 beschrie ben. Die Struktur einer Aufhängung S für das rechte Vorderrad W_FR ist spiegelsymmetrisch zu derjenigen des linken Vorderrads W_FL und daher wird eine wiederholte Beschreibung derselben hier weggelassen.
Eine Nabe 33 ist drehbar an einem Achsschenkel 31 durch ein Kugellager 32 getragen. Eine Achse 34 ist an der Mitte der Nabe 33 durch eine Mutter 35 festgelegt, und eine Bremsscheibe 36 und ein Rad 37 sind gemeinsam an einem Außenumfang der Nabe 33 durch Bolzen 38 gehalten. Ein seitlich äußeres Ende der linken Antriebsachse A_L ist mit einem seitlich inneren Ende der Achse 34 durch eine Universalverbindung 39 verbunden, so daß die Drehung der linken Antriebsachse A_L durch die Universalverbindung 39 (Universalgelenk 39), die Achse 34, die Nabe 33, die Bremsscheibe 36 und das Rad 37 auf einen Reifen 40 übertragen wird.
Ein oberer Arm 41, der mit gabelartiger Form ausgebildet ist, ist an seinem freien Ende an einem oberen Ende eines Arms 31₁ gehalten, welcher sich von dem Achsschenkel 31 nach oben erstreckt, vermittels einer Kugelverbindung (Kugelgelenk) 42 für den oberen Arm. Die gegabelten Basisenden des oberen Arms 41 sind schwenkbar durch zwei Gummibuchsenverbindungen (Gelenke) 43 und 44 an der Fahrzeugkarosserie gehalten.
Ein unterer Arm 46 ist an seinem Basisende schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie durch eine Gummibuchsenverbindung 45 gehalten und ist an seinem freien Ende mit einem unteren Abschnitt des Achsschenkels 31 durch eine Kugelverbindung 47 für den unteren Arm verbunden. Eine Schubstrebe (Radiusstange) 49 ist an ihrem Basisende schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie durch eine Gummibuchsenverbindung 48 gehalten und ist an ihrem freien Ende an dem unteren Ende des Achsschenkels 31 durch eine Kugelverbindung 50 für die Schubstrebe gehalten. Der untere Arm 46 ist im wesentlichen horizontal angeordnet, und die Schubstrebe 49 ist in einer geneigten Lage angeordnet, derart, daß ihr Basisende an einem Vorderabschnitt der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist und daß ihr freies Ende in einer Richtung der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. D.h. die Schubstrebe 49 weist einen Neigungswinkel θ₁ bezüglich der Mittenlinie der Fahrzeugkarosserie auf. Die Kugelverbindung 47 für den unteren Arm, welche den unteren Arm 46 mit dem Achsschenkel 31 verbindet, ist an demjenigen Punkt der Fahrzeugkarosserie angeordnet, welcher um einen Abstand L weiter innen liegt (näher an der Mittenlinie der Fahrzeugkarosserie) als die Kugelverbindung 50 für die Schubstrebe, welche die Schubstrebe 49 mit dem Achsschenkel 31 verbindet (siehe 6).
Ferner ist eine Spurstange 51 (Zugstange 51), welche mit einem Lenkrad verbunden ist, durch eine Kugelverbindung 52 mit einem freien Ende eines Arms 31₂ verbunden, welcher sich von dem Achsschenkel 31 nach hinten erstreckt, und ein Zwischenabschnitt des unteren Arms 46 und die Fahrzeugkarosserie sind durch einen Dämpfer 53 miteinander verbunden.
Wie man in 5 erkennen kann, ist in einem Zustand, in welchem das linke Vorderrad W_FL in einer Längsrichtung betrachtet wird, eine imaginäre oder Phantom-Achsschenkelbolzenachse VK derart ausgebildet, daß sie durch die Kugelverbindung 42 des oberen Arms am freien Ende des oberen Arms 41 und einen Schnittpunkt a einer Verlängerung des unteren Arms 46 mit einer Verlängerung der Schubstrebe 49 hindurchläuft, und das linke Vorderrad W_FL wird um die imaginäre Achsschenkelbolzenachse VK gelenkt. Wenn ein Grundpunkt des Reifens 40 durch b wiedergegeben ist, ein Schnittpunkt der imagiären Achsschenkelbolzenachse VK und der Achse 34 durch c wiedergegeben ist und ein Verlängerungspunkt des Punkts c auf die Straßenoberfläche durch c' wiedergegeben ist, dann ist ein Abstand zwischen dem Punkt b und dem Punkt c' als ein Zentrum-Versatz OS_L definiert. Wenn eine Antriebskraft T_L auf den Grundpunkt b des Reifens 40 ausgeübt wird, dann wird ein Lenkmoment M_L (M_L = T_L × OS_L) um die imaginäre Achsschenkelbolzenachse VK auf das linke Vorderrad W_FL ausgeübt. In gleicher Weise wird ein Lenkmoment M_R (M_R = T_R × OS_R) um die imaginäre Achsschenkelbolzenachse VK auf das rechte Vorderrad W_FR ausgeübt.
Der Betrieb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau wird nachfolgend beschrieben.
Während einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs sind sowohl die Drehzahluntersetzungshydraulikkupplung Cd als auch die Drehzahlübersetzungshydraulikkupplung Ca in einen ausgerückten Zustand gebracht. Somit ist die Beschränkung des Trägerelements 11 und des dritten Sonnenrads 19 freigegeben, wodurch ermöglicht wird, daß die linke Achse 9_L , die rechte Achse 9_R , der Planetenträger 8 des Differentials D und das Trägerelement 11 zusammen gedreht werden. Während dieser Zeit wird ein Drehmoment der Maschine E von dem Differential D gleichmäßig auf die linken und rechten Vorderräder W_FL und W_FR übertragen, wie in 1 durch einen schräg gestrichelten Pfeil gezeigt.
Während des Lenkens des Fahrzeugs im Uhrzeigersinn wird die Drehzahluntersetzungshydraulikkupplung Cd vermittels der elektronischen Steuer/Regeleinheit 23 und der Hydraulikschaltung 24 in den eingerückten Zustand gebracht, wie in 7 gezeigt, wodurch das Trägerelement 11 mit dem Gehäuse 20 gekoppelt wird, um das Trägerelement 11 anzuhalten. Zu dieser Zeit sind die linke Ausgangswelle 9_L , welche mit dem rechten Vorderrad W_FL integral verbunden ist, und die rechte Ausgangswelle 9_R , welche mit dem rechten Vorderrad W_FR verbunden ist (und somit dem Planetenträger 8 des Differentials D) in Zuständen, in welchen sie miteinander durch das zweite Sonnenrad 18, das zweite Ritzel 14, das erste Ritzel 13 und das erste Sonnenrad 17 verbunden sind, und daher ist die Anzahl N_L der Umdrehungen des linken Vorderrads W_FL in einem Verhältnis, das durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist, bezüglich der Anzahl an Umdrehungen des rechten Vorderrads W_FR erhöht. NL/NR = (Z4/Z3) × (Z1/Z2) = 1, 143 ... (1)
Wenn die Anzahl N_L an Umdrehungen des linken Vorderrads W_FL in der vorangehend beschriebenen Art und Weise bezüglich der Anzahl an Umdrehungen des rechten Vorderrads W_FL erhöht wird, dann kann ein Teil des Drehmoments des rechten Vorderrads W_FR, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs ein Innenrad ist, auf das linke Vorderrad W_FL übertragen werden, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs ein Außenrad ist, wie in 7 mit einem schräg gestrichelten Pfeil gezeigt.
Wenn die Eingriffskraft der Drehzahluntersetzungshydaulikkupplung Cd in geeigneter Art und Weise reguliert wird, um die Anzahl an Umdrehungen des Trägerelements 11 zu verringern, anstelle das Trägerelement 11 durch die Drehzahluntersetzungshydraulikkupplung Cd vollständig anzuhalten, dann kann die Anzahl N_L an Umdrehungen des linken Vorderrads W_FL bezüglich der Anzahl N_R an Umdrehungen des rechten Vorderrads W_FR in Antwort auf eine derartige Verringerung der Anzahl an Umdrehungen des Trägerelements 11 erhöht werden, wodurch irgendein beliebiges Drehmoment von dem rechten Vorderrad W_FR, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das innere Rad ist, auf das linke Vorderrad W_FL übertragen wird, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das äußere Rad ist.
Andererseits wird während des Lenkens des Fahrzeugs im Gegenuhrzeigersinn die Drehzahlübersetzungshydraulikkupplung Ca vermittels der elektronischen Steuer/Regeleinheit 23 und der Hydraulikschaltung 24 in den eingerückten Zustand gebracht, wie in 8 gezeigt, und das dritte Ritzel 15 wird mit dem Gehäuse 20 durch das dritte Sonnenrad 19 gekoppelt. Als Ergeb nis daraus wird die Anzahl an Umdrehungen des Trägerelements 11 bezüglich der Anzahl an Umdrehungen der linken Ausgangswelle 9_L erhöht, und die Anzahl N_R an Umdrehungen des rechten Vorderrads W_FR wird gemäß einer durch die folgende Gleichung wiedergegebenen Beziehung bezüglich der Anzahl N_L an Umdrehungen des linken Vorderrads W_FL erhöht. NR/NL = {1 – (Z5/Z6) × (Z2/Z1)}/{1 – (Z5/Z6) × (Z4/Z3)} = 1,167 ... (2)
Wenn die Anzahl N_R an Umdrehungen des rechten Vorderrads W_FR bezüglich der Anzahl an Umdrehungen N_L des linken Vorderrads W_FL in der vorangehend beschriebenen Art und Weise erhöht wird, dann kann ein Teil des Drehmoments des linken Vorderrads W_FL, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Innenrad ist, auf das rechte Vorderrad W_FR übertragen werden, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Außenrad ist, wie in 8 durch einen schräg gestrichelten Pfeil gezeigt. Selbst in diesem Falle kann, wenn die Eingriffskraft der Drehzahlübersetzungshydraulikkupplung Ca in geeigneter Weise reguliert wird, um die Anzahl an Umdrehungen des Trägerelements 11 zu erhöhen, die Anzahl N_R an Umdrehungen des rechten Vorderrads W_FR bezüglich der Anzahl N_L an Umdrehungen des linken Vorderrads W_FL, in Antwort auf ein derartiges Erhöhen der Anzahl an Umdrehungen des Trägerelements 11 erhöht werden, wodurch irgendein beliebiges Drehmoment von dem linken Vorderrad W_FL, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Innenrad ist, auf das rechte Vorderrad W_FR übertragen werden kann, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Außenrad ist.
Wie aus dem Vergleich der Gleichungen (1) und (2) miteinander hervorgeht, können die Zunahmerate (ungefähr 1,143) von dem rechten Vorderrad W_FR zu dem linken Vorderrad W_FL und die Zunahmerate (ungefähr 1,167) von dem linken Vorderrad W_FL auf das rechte Vorderrad W_FR im wesentlichen gleich zueinander gemacht werden, indem die Anzahlen an Zähnen der ersten, zweiten und dritten Ritzel 13, 14 und 15 und der ersten, zweiten und dritten Sonnenräder 17, 18 und 19 so wie vorangehend beschrieben gesetzt werden.
Wenn die durch die Gleichungen (1) und (2) wiedergegebenen Zunahmeraten zusätzlich zum Setzen der Anzahlen an Zähnen der ersten, zweiten und dritten Ritzel 13, 14 und 15 und der ersten, zweiten und dritten Sonnenräder 17, 18 und 19 derart gesetzt werden, daß sie die vorangehend beschriebenen Bedingungen erfüllen, dann kann jegliche Drehmomentverteilung zwischen den linken und rechten Vorderrädern W_FL und W_FR bei herkömmlichen Fahrzuständen des Fahrzeugs durch Regulieren der Eingriffskräfte der Drehzahluntersetzungshydraulikkupplung Cd und der Drehzahlübersetzungshydraulikkupplung Ca erhalten werden. Somit kann während des Fahrens des Fahrzeugs mit einer mittleren oder einer niederen Geschwindigkeit auf ein während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs äußeres Rad ein größeres Moment übertragen werden als auf ein während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs inneres Rad, um dadurch das Kurvenverhalten zu verbessern.
Die Aufhängung S gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dazu ausgebildet, die vorderen Räder W_FR und W_FL um die imaginäre Achsschenkelbolzenachse VK zu lenken, welche durch den Schnittpunkt a der Verlängerungen des unteren Arms 46 und der Schubstrebe 49 hindurchgeht. Daher ist es möglich, die imaginäre Achsschenkelbolzenachse VK nahe an dem Reifen 40 auszubilden, um die Zentrum-Versätze OS_L und OS_R möglicherweise zu reduzieren, während ein gegenseitiges Stören des freien Endes des unteren Arms 46 und der Schubstrebe 49 mit den Bremsscheiben und den Rädern (Felgen) 37 der Vorderräder W_FL und W_FR vermieden wird. Somit ist es möglich, die Erzeugung eines Lenkmoments aufgrund einer Differenz zwischen Antriebskräften für linke und rechte Vorderräder W_FR und W_FL zu minimieren.
Ferner werden, wenn das Fahrzeug eine Kurve im Uhrzeigersinn fährt, wie in 9 gezeigt, der linke unter Arm 46 und die Schubstrebe 49 in Richtungen von Pfeilen A₁ bzw. A₂ verschwenkt, wenn das linke Vorderrad W_FL, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das äußere Rad ist, nach rechts gelenkt wird. Zu dieser Zeit wird der Schnittpunkt a (der Punkt, durch welchen die imaginäre Achsschenkelbolzenachse VK hindurchläuft) der Verlängerungen des unteren Arms 46 und der Schubstrebe 49 bezüglich der Fahrzeugkarosserie nach hinten zu einem Punkt a' bewegt, wird jedoch nur geringfügig bezüglich der Fahrzeugkarosserie seitlich bewegt und wird bezüglich der Fahrzeugkarosserie um einen kleinen Abstand α_L nach innen bewegt. Andererseits werden der rechte untere Arm 46 und die Schubstrebe 49 in Richtungen von Pfeilen A₃ bzw. A₄ verschwenkt, wobei das rechte Vorderrad W_FR, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Innenrad ist, nach rechts gelenkt wird. Zu dieser Zeit wird der Schnittpunkt a der Verlängerungen des unteren Arms 46 und der Schubstrebe 49 bezüglich der Fahrzeugkarosserie zu einem Punkt a' nach vorne bewegt und wird bezüglich der Fahrzeugkarosserie um einen relativ großen Abstand α_R nach einwärts bewegt.
Wenn die Position des Punkts a bezüglich der Fahrzeugkarosserie in der vorangehend beschriebenen Art und Weise nach einwärts bewegt wird, wie in 5 zu erkennen, dann wird die Position des Punkts c, nämlich die Position des Punkts c', ebenso bezüglich der Fahrzeugkarosserie nach einwärts bewegt, und daher werden die Zentrum-Versätze OS_L und OS_R erhöht. In diesem Falle wird bei dem während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs äußeren Rad der Zentrum-Versatz OS_L nur geringfügig erhöht, da der Betrag α_L des Punkts a, welcher bezüglich der Fahrzeugkarosserie nach einwärts bewegt wird, äußerst klein ist. Bei dem während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs inneren Rad wird jedoch der Zentrum-Versatz OS_R in großem Ausmaß erhöht, da der Betrag α_R des bezüglich der Fahrzeugkarosserie einwärts bewegten Punkts a relativ groß ist. Somit sind die Zentrum-Versätze OS_L und OS_R der linken und rechten Räder W_FL und W_FR nicht ausgeglichen.
Dies wird nachfolgend mit Bezug auf einen Graphen in 10 beschrieben. Der Zentrum-Versatz OS_L des während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs äußeren Rads wird mit einer Zunahme des Lenkwinkels geringfügig verkleinert und wird dann erhöht. Wenn beispielsweise der Lenkwinkel 20° ist, dann wird der Zentrum-Versatz OS_L von 24 mm bei dem Lenkwinkel von 0° auf 26 mm erhöht. Andererseits wird der Zentrum-Versatz OS_R des während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs inneren Rads beim Lenken unmittelbar erhöht. Wenn beispielsweise der Lenkwinkel -20° ist, dann wird der Zentrum-Versatz OS_R von 24 mm bei dem Lenkwinkel von 0° auf 38 mm erhöht. In dem Graphen der 10 ist der Lenkwinkel in der Einwärtsrichtung bezüglich der Fahrzeugkarosserie als ein negativer Wert genommen, und der Lenkwinkel in der Auswärtsrichtung bezüglich der Fahrzeugkarosserie ist als ein positiver Wert genommen.
In 11 ist das Lenkmoment M_L in der Kurvenrichtung, welches durch die Antriebskraft T_L, welche auf das äußere Rad W_FL während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs ausgeübt wird, gemäß M_L = T_L × OS_L vorgesehen und das Lenkmoment M_R in einer zur Kurvenrichtung entgegengesetzten Richtung, welches durch die Antriebskraft T_R, die auf das während des Kurvenfahren des Fahrzeugs innere, Rad W_FR ausgeübt wird, ist gemäß M_R = T_R × OS_R vorgesehen. Selbst wenn die Antriebskraft T_L für das äußere Rad W_FL erhöht wird und die Antriebskraft für das während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs innere Rad verringert wird, um das Kurvenverhalten während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs zu verbessern, wird der Zentrum-Versatz OS_L während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs äußeren Rads W_FL geringfügig erhöht, wogegen der Zentrum-Versatz OS_R des während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs inneren Rads W_FR stark erhöht wird. Daher sind das Lenkmoment M_L in der Kurvenrichtung und das Lenkmoment M_R in der zur Kurvenrichtung entgegengesetzten Richtung zueinander im wesentlichen gleich und in effektiver Weise ausgeglichen. Somit kann, selbst wenn die Antriebskraft während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs auf das linke und rechte Vorderrad W_FL und W_FR verteilt wird, die Gesamtsumme der Lenkmomente M_L und M_R der Vorderräder W_FR und W_FL durch eine derartige Verteilung unverändert bleiben, wodurch die Erzeugung eines Lenkmitnahmephänomens, welches vorangehend beschrieben worden ist, vermieden wird.
Vorangehend ist der Fall beschrieben worden, in dem das Fahrzeug im Uhrzeigersinn gelenkt wird, doch selbst wenn das Fahrzeug im Gegenuhrzeigersinn gelenkt wird, werden gleiche Funktionen und Effekte, wie die vorangehend beschriebenen, erhalten.
Die imaginäre oder Phantom-Achsschenkelbolzenachse VK ist durch die zwei Arme (den unteren Arm 46 und die Schubstrebe 49) gebildet, die in der Ausführungsform unter dem Achsschenkel 31 angeordnet sind, der obere Arm 41 kann jedoch in zwei Arme aufgeteilt sein, um eine imaginäre Achsschenkelbolzenachse VK zu bilden. Selbst in diesem Fall werden, wenn ein Schnittpunkt a von Verlängerungen der beiden Arme bezüglich der Fahrzeugkarosserie nach innen bewegt wird, die Zentrum-Versätze OS_L und OS_R erhöht, und wenn der Schnittpunkt a bezüglich der Fahrzeugkarosserie nach außen bewegt wird, dann werden die Zentrum-Versätze OS_L und OS_R verringert (siehe 5). Aus diesem Grund ist es erforderlich, den Verbindungspunkt zwischen dem Arm mit dem größeren Neigungswinkel bezüglich der Mittenlinie der Fahrzeugkarosserie mit dem Achsschenkel 31 weiter innen bezüglich der Fahrzeugkarosserie anzuordnen als den Verbindungspunkt zwischen dem Arm mit dem kleineren Nei gungswinkel bezüglich der Mittenlinie der Fahrzeugkarosserie und dem Achsschenkel 31.
Obgleich vorangehend die Ausführungsform der Erfindung detailliert beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und verschiedene Modifikationen in der Ausgestaltung können durchgeführt werden, ohne vom Gegenstand und vom Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise ist in der Ausführungsform der Fall beschrieben worden, in dem die gelenkten Räder die angetriebenen Räder sind; die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenso bei einem Fahrzeug anwendbar, in welchem die gelenkten Räder Mitlaufräder sind, und eine Antriebskraft auf eines der Mitlaufräder übertragen wird, während eine Bremskraft auf das andere Mitlaufrad übertragen wird. Zusätzlich können selbst dann gleiche Funktionen und Effekte erhalten werden, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Arm mit dem größeren Neigungswinkel bezüglich der Mittenlinie der Fahrzeugkarosserie und dem Arm mit dem kleineren Neigungswinkel bezüglich der Mittenlinie der Fahrzeugkarosserie in Längsrichtung vertauscht bzw. ersetzt ist.
Ein Aufhängungssystem für die gelenkten Räder (W_FL, W_FR) eines Fahrzeugs umfaßt Achsschenkel (31), deren unterer Abschnitt schwenkbar an freien Enden eines unteren Arms (46) und einer Schubstrebe (49) durch zwei Kugelverbindungen (47, 50) gehalten ist. Jedes der gelenkten Räder (W_FL, W_FR) ist um eine imaginäre Achsschenkelbolzenachse (VK) gelenkt, welche durch einen Schnittpunkt a von Verlängerungen des unteren Arms (46) und der Schubstrebe (49) hindurchläuft, so daß während es Lenkens des Fahrzeugs im Uhrzeigersinn der Punkt a eines während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs äußeren Rads nur geringfügig bewegt wird, während ein Punkt a eines während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs inneren Rads bezüglich einer Fahrzeugkarosserie um einen Abstand (α_R) einwärts bewegt wird, wodurch ein Abstand zwischen einem Grundpunkt b des inneren Rads und der imaginären Achsschenkelbolzenachse (VK) größer als ein Abstand zwischen einem Grundpunkt b des äußeren Rads und der imaginären Achsschenkelbolzenachse (VK) und daher werden linke und rechte Lenkmomente, welche durch Antriebskräfte der linken und rechten gelenkten Räder (W_FL, W_FR) erzeugt werden, gegeneinander ausgeglichen, wodurch die Erzeugung unnötiger Lenkmomente insgesamt vermieden wird.

Claims

Aufhängungssystem für gelenkte linke und rechte Räder (W_FL, W_FR) in einer Fahrzeugkarosserie, in welchem verschiedene Antriebskräfte (T_L, T_R) oder Bremskräfte jeweils auf die linken oder rechten gelenkten Räder (W_FL, W_FR) verteilt werden können, wobei das Aufhängungssystem Mittel zum Aufhängen jedes Rads umfasst, umfassend: – einen Achsschenkel (31 ), an dem das Rad zur Drehung angebracht ist, – wenigstens zwei unabhängige Aufhängungsarme (46, 49), von welchen jeder mit einem Ende schwenkbar mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist und mit seinem anderen Ende schwenkbar mit dem Achsschenkel (31) verbunden ist, – wobei die Aufhängungsarme (46, 49) winkelmäßig zueinander versetzt sind, wobei imaginäre Verlängerungen der Aufhängungsarme (46, 49) einen Schnittpunkt definieren, – eine imaginäre Achsschenkelbolzenachse (VK), welche durch den Schnittpunkt der imaginären Verlängerungen der Aufhängungsarme (46, 49) hindurchläuft, wobei bei Betrachtung in einer Längsrichtung des Fahrzeugs ein Grundpunkt (b) des Rads auf einer Straßenoberfläche bezüglich eines Schnittpunkts (c) der imaginären Achsschenkelbolzenachse (VK) mit einer Achse (34) des Rads, bei Projektion des Schnittpunkts (c) auf die Straßenoberfläche, seitlich versetzt ist, um einen Zentrum-Versatz (OS_L, OS_R) zu definieren, wobei der Zentrum-Versatz (OS_L, OS_R) eines während der Kurvenfahrt äußeren gelenkten Rads kleiner ist als der Zentrum-Versatz (OS_L, OS_R) eines während der Kurvenfahrt inneren gelenkten Rads, – Mittel zum Lenken jedes Rads um die imaginäre Achsschenkel bolzenachse (VK), – eine Vorrichtung zum Erhöhen der Drehzahl eines bei der Kurvenfahrt äußeren gelenkten Rads und zum Erhöhen der auf dieses Rad übertragenen Antriebskraft bezüglich des bei der Kurvenfahrt inneren gelenkten Rads, so dass ein Lenkmoment (M_R, M_L) des bei der Kurvenfahrt äußeren gelenkten Rads und ein Lenkmoment (M_R, M_L) des bei der Kurvenfahrt inneren gelenkten Rads einander im Wesentlichen ausgleichen.
Aufhängungssystem für gelenkte Räder (W_FL, W_FR) in einem Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungspunkt (47) zwischen dem Achsschenkel (31) und einem der beiden unabhängigen Aufhängungsarme (46, 49), welcher einen größeren Neigungswinkel (θ₂) bezüglich der Längs-Mittenlinie der Fahrzeugkarosserie aufweist, an der Fahrzeugkarosserie an einem weiter innen gelegenen Ort angeordnet ist als ein Verbindungspunkt (50) zwischen dem Achsschenkel (31) und dem anderen Aufhängungsarm (49), welcher einen kleineren Neigungswinkel (θ₁) bezüglich der Längs-Mittenlinie des Fahrzeugs aufweist.
Aufhängungssystem für gelenkte Räder (W_FL, W_FR) in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden unabhängigen Aufhängungsarme (46, 49) an unteren Abschnitten des Achsschenkels (31) angebracht sind.