DE69320325T2

DE69320325T2 - Fahrzeugaufhängungssystem

Info

Publication number: DE69320325T2
Application number: DE69320325T
Authority: DE
Inventors: Un Koo Anyang-Si Kyungki-Do 430-052 Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2013-12-03
Also published as: JPH07503435A; DE69320325D1; EP0623077A1; EP0623077B1; US5560637A; JP3100636B2; WO1994012359A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, und insbesondere eine Radaufhängung zur Verbesserung der Fahrsicherheit, des Kurvenverhaltens sowie des Fahrkomforts durch optimales Steuern der Veränderung eines Radsturzes in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs.
Allgemein verbindet eine Aufhängung beim Kraftfahrzeug eine Antriebswelle der Räder mit einer Karosserie des Fahrzeugs und nimmt zur Verbesserung von Fahrkomfort und Fahrsicherheit Stöße und Schwingungen von der Fahrbahn auf. Für das Aufnehmen von Fahrbahnstößen sollte eine Verbindung zwischen oberem und unterem Aufhängungsteil elastisch sein. Eine Verbindung in horizontaler Richtung der Aufhängung sollte robust und langlebig sein, damit der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug behält, wenn eine Bremskraft auf ein Rad aufgebracht wird und bei Fahrtrichtungsänderung eine Zentrifugalkraft wirkt.
Nach ihrem Aufbau werden Aufhängungen in wellenintegrierte und Einzelaufhängungen unterteilt. Die erfindungsgemäße Aufhängung betrifft eine Einzelaufhängung. Einzelaufhängungen werden weiter in McPherson-Federbeinaufhängungen und Dreieckslenker-Aufhängungen unterteilt.
Die McPherson-Federbeinaufhängung weist wie in Fig. 9a gezeigt eine Federbein-Baugruppe 105 mit einem Stoßdämpfer 101 und einer Feder 102 als Stoßdämpferelemente auf, weiter ein unteres Ende befestigt an einem Achsschenkel 103, wobei auf dem Achsschenkel 103 ein Rad 100 schwenkbar gelagert ist, ein oberes Ende zum Tragen einer Fahrzeugkarosserie 104 sowie einen unteren Lenker 106 zum Verbinden einer unteren Seite des Achsschenkels 103 mit einer unteren Seite der Karosserie 104.
Beim Auf- und Abschwingen des Rads wird der Bereich der Auf- und Abbewegung vom unteren Lenker 106 bestimmt. Die Schwingungen werden von einer federnden Buchse eines karosserieseitigen Verbindungsabschnitts aufgenommen.
Fahrbahnstöße werden vom Stoßdämpfer 101 und der Feder 102 der Federbein-Baugruppe 105 aufgenommen.
Die Funktion der beschriebenen Aufhängung basiert auf folgendem Bewegungsablauf: Das Rad 100 hebt und senkt sich während seiner Auf- und Abschwingung entsprechend der Fahrbedingungen in einem von der Länge des unteren Lenkers 106 vorbestimmten Bereich. Das Rad 100 führt demnach eine Auf- und Abbewegung entlang einer Bahn M aus, die über die Länge des unteren Lenkers 106 gebildet wird. Ein Radsturz wird entsprechend der Auf- und Abbewegung des Rads geändert und beeinflußt Fahrkomfort, Kurvenverhalten und Fahrstabilität erheblich.
Da der Verbindungsabschnitt am radseitigen Ende des unteren Lenkers 106 auslegungsbedingt unterhalb des Radmittelpunkts angeordnet ist, wird der untere Radabschnitt bei Bewegung des Rads entlang der Bahn M in einem normalen Aufwärts-Bewegungsbereich bzw. Hebebereich in Abhängigkeit von einer Krümmung der Bewegungsbahn M nach außen geschoben, was zu einem negativen (-) Radsturz führt. In einem Bereich oberhalb des normalen Hebebereichs hebt sich jedoch der untere Lenker 106 und übt eine Zugkraft auf die untere Radseite aus, wodurch der Radsturz wieder positiv (+) wird (siehe gestrichelte Linie in Fig. 4A).
Diese von der gestrichelten Linie in Fig. 4A gezeigte Veränderung des Radsturzes wird später noch ausführlicher beschrieben. Von der Veränderung des Radsturzes wird ferner eine anhand der gestrichelten Linie in Fig. 4B gezeigte Änderung der Spurweite bewirkt. Derartige Veränderungen des Radsturzes und der Spurweite wirken sich negativ auf Spurhaltigkeit und Geradeauslaufeigenschaften aus.
Die Dreieckslenker-Aufhängung läßt sich in zwei Typen unterteilen: einen Typ mit kurzem und langem Lenker (SLA) und einen Parallelogramm-Typ. Die Parallelogramm-Aufhängung weist wie aus Fig. 9B ersichtlich einen oberen Lenker 111 und einen unteren Lenker 112 von jeweils gleicher Länge auf. Dieser Typ hat jedoch den Nachteil, daß bei der Auf- und Abbewegung des Rads 113 keine Änderung des Radsturzes, dafür aber eine erhebliche Spurweitenänderung erfolgt, da sich der Verbindungspunkt des oberen und des unteren Lenkers mit einem Achsschenkelträger jeweils parallel zueinander bewegen, wie anhand einer Strichpunktlinie ersichtlich ist.
Beim aus Fig. 9C ersichtlichen Aufhängungstyp mit kurzem und langem Lenker ist ein unterer Lenker 122 länger als ein oberer Lenker 121. Dieser Typ hat den Nachteil, daß sich bei der Auf- und Abbewegung des Rads 123 zwar nicht die Spurweite ändert, dafür jedoch in erheblichem Maße der Radsturz, da sich der obere Lenker 121 entlang einer stark und der untere Lenker 122 entlang einer wenig gekrümmten Bahn bewegt.
In der EP 0258103 ist eine Aufhängung offenbart, die einen negativen Radsturz nicht durch Auswärtsbewegen des unteren Lenkers, sondern durch Ändern des Drehpunkts des unteren Lenkers aufrechterhält. Die Aufhängung weist ein Geometrieelement mit einem gewölbten Nocken und einem Elastomerelement auf. Der gewölbte Nocken weist Endabschnitte auf, die in Abhängigkeit von Radaufprall und Rückfederung nach einer vorbestimmten Bewegung mit entsprechenden Punkten des Elastomerelements in Kontakt kommen. Beim Aufprall des Rads verlagert sich der Drehpunkt des unteren Lenkers von der Drehachse O auf einen ersten Drehpunkt, und beim Zurückfedern des Rads verlagert er sich von der Drehachse O auf einen zweiten Drehpunkt.
Die EP-A-0378028 beschreibt nach dem einleitenden Teil von Anspruch 1 eine Aufhängung mit einem aktiven Radsturz- Steuerelement, das eine Baugruppe aus Hydraulikkolben und - zylinder aufweist, die auf den unteren Lenker wirkt und dessen Drehpunkt zum Konstanthalten des Radsturzes aktiv verlagert.
Mit der Erfindung sollen die oben genannten Probleme durch das Bereitstellen einer Aufhängung gelöst werden, mit der ein negativer (-) Radsturz in einem Bereich oberhalb des normalen Hebebereichs aufrechterhaltbar ist.
Mittels der Erfindung soll weiter eine Aufhängung geschaffen werden, die eine Verbesserung des Kurvenverhaltens und der Fahrsicherheit ermöglicht.
Die Erfindung stellt dazu ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug mit einer Vorder-, einer Hinter-, einer Links-, einer Rechts- und einer Längsachse bereit; wobei eine hintere Aufhängung einen Achsschenkel aufweist, auf dem ein Rad gelagert ist und der mit einer Fahrzeugkarosserie beweglich in Bezug auf diese verbunden ist; ferner einen unteren Lenker, der eine untere Seite des Achsschenkels mit der Karosserie zum Führen der Auf- und Abbewegung des Rads verbindet; außerdem ein Radsturz-Steuerelement zum Aufrechterhalten eines negativen (-) Radsturzes und dadurch gekennzeichnet, daß dieses Radsturz- Steuerelement einen drehbaren Arm aufweist, der in einem Gelenkabschnitt schwenkbar mit der Karosserie verbunden ist und ein von dem Gelenkabschnitt horizontal nach außen verlaufendes horizontales Armstück aufweist, das mit dem unteren Lenker in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Gelenkabschnitt oberhalb des karosserieseitigen Verbindungsabschnitts des unteren Lenkers an der Karosserie befestigt ist, und wobei in dem Gelenkabschnitt ein Verbindungselement vorgesehen ist, das eine Radbewegung auf das horizontale Armstück überträgt und das den drehbaren Arm in Drehung versetzt, wodurch das vertikale Armstück den unteren Lenker entsprechend einer Aufwärtsbewegung des Achsschenkels nach außen auslenkt, wenn das Rad infolge von fahrbahnbedingten Schwingungen über einen normalen Bereich hinaus von der Fahrbahn abhebt.
Das Verbindungselement weist eine Verbindungsstange auf, die an einem unteren Ende schwenkbar mit einem Vorderende des horizontalen Armstücks und an einem oberen Ende schwenkbar mit einer Halterung verbunden ist, die an der unteren Innenseite der Federbeinbaugruppe ausgebildet ist. Eine Gummibuchse ist außermittig in einen karosserieseitigen Verbindungsabschnitt des unteren Lenkers eingesetzt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung stellt eine Aufhängung für ein Kraftfahrzeug bereit, die außerdem einen oberen Lenker aufweist, der den Achsschenkel zur Führung der Auf- und Abbewegung des Rads mit der Karosserie verbindet; wobei das Radsturz-Steuerelement außerdem ein Element aufweist, das den oberen Lenker in Abhängigkeit von einer Aufwärtsbewegung des unteren Lenkers nach außen drückt, wenn sich dieser mit dem Rad infolge von fahrbahnbedingten Vibrationen hebt.
In dieser Ausführungsform weist das Radsturz-Steuerelement für den oberen Lenker einen zweiten drehbaren Arm auf; wobei jeder der beiden drehbaren Arme einen Gelenkabschnitt aufweist, der jeweils oberhalb des karosserieseitigen Verbindungsabschnitts des oberen bzw. des unteren Lenkers an der Karosserie befestigt ist; ein vom Gelenkabschnitt nach außen verlaufendes horizontales Armstück sowie ein vom Gelenkabschnitt nach unten verlaufendes vertikales Armstück; eine Verbindungsstange mit einem oberen und einem unteren Ende, die jeweils schwenkbar mit einem Vorderende der horizontalen Armstücke verbunden sind, wobei das untere Ende außerdem schwenkbar mit dem unteren Lenker verbunden ist; sowie eine jeweils außermittig in einen karosserieseitigen Verbindungsabschnitt des unteren bzw. oberen Lenkers eingesetzte Gummibuchse.
Weitere Aufgaben und Vorzüge der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung deutlich. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Aufhängung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht der Aufhängung nach Fig. 1 während des Betriebs,
Fig. 3A eine Teilansicht der Aufhängung nach Fig. 1 während des Betriebs bei Aufwärtsbewegung eines Rads,
Fig. 3B eine Teilansicht der Aufhängung nach Fig. 1 während des Betriebs bei Abwärtsbewegung eines Rads,
Fig. 4A eine Kurve zum Veranschaulichen einer Veränderung eines Radsturzes bei einer Aufhängung nach Fig. 1,
Fig. 4B eine Kurve zum Veranschaulichen einer Veränderung einer Spurbreite bei einer Aufhängung nach Fig. 1,
Fig. 5 eine Ansicht einer Aufhängung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine Ansicht der Aufhängung nach Fig. 5 während des Betriebs,
Fig. 7A eine Teilansicht der Aufhängung nach Fig. 5 während des Betriebs bei Aufwärtsbewegung eines Rads,
Fig. 7B eine Teilansicht der Aufhängung nach Fig. 5 während des Betriebs bei Abwärtsbewegung eines Rads,
Fig. 8 eine Ansicht zum Veranschaulichen einer Wirkungsweise einer Aufhängung nach Fig. 5,
Fig. 9A eine Ansicht einer herkömmlichen McPherson- Federbeinaufhängung, und
Fig. 9C eine Ansicht einer ebenfalls herkömmlichen Dreieckslenker-Aufhängung.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen Ansichten einer Aufhängung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aufhängung eine Federbein-Baugruppe 1 mit einem Stoßdämpfer 11 und einer Feder 12 als Dämpferelemente aufweist; weiter einen unteren Lenker 2 zum Führen einer Auf- und Abbewegung eines Rads 10; sowie ein Radsturz-Steuerelement 3 mit einem drehbaren Arm 30 und einer Verbindungsstange 31.
Die Federbein-Baugruppe bist an ihrem unteren Ende fest mit einem Achsschenkel 13 verbunden, auf dem das Rad 10 drehbar gelagert ist, und an ihrem oberen Ende mittels eines Isolatorelements 14 mit einer Fahrzeugkarosserie 15.
Der untere Lenker 2 verbindet die untere Seite der Karosserie 15 mit der unteren Seite des Achsschenkels 13, so daß sich das Rad 10 bezüglich der Karosserie 15 auf und ab bewegen kann, und weist an seinen entgegengesetzten Enden Verbindungsabschnitte 20 und 21 auf.
Die Befestigung der Verbindungsabschnitte 20 und 21 an der Karosserie 15 bzw. dem Achsschenkel 13 kann mittels einer Gummibuchse oder eines Kugelgelenks erfolgen, in der Erfindung wird beim karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 eine Gummibuchse und beim radseitigen Verbindungsabschnitt 21 ein Kugelgelenk verwendet.
Da die beschriebene Aufhängung Teil einer McPherson- Aufhängung ist, schiebt das Radsturz-Steuerelement 3 den unteren Lenker 2 entsprechend einer Aufwärtsbewegung der sich mit dem Rad nach oben bewegenden Federbein-Baugruppe 1 nach außen, wenn das Rad infolge von fahrbahnbedingten Vibrationen über einen normalen Bereich hinaus von der Fahrbahn abhebt, so daß ein negativer (-) Radsturz erhalten bleibt.
Im einzelnen weist das Radsturz-Steuerelement 3 einen drehbaren Arm 30 mit einem Gelenkabschnitt 301, einem vom Gelenkabschnitt 301 nach außen verlaufenden horizontalen Armstück 303 und einem vom Gelenkabschnitt 301 nach unten verlaufenden vertikalen Armstück 302 auf; ferner eine Verbindungsstange 31, die an ihrem unteren Ende mit dem Vorderende des horizontalen Armstücks 303 und an ihrem oberen Ende schwenkbar mit einer an der unteren Innenseite der Federbein-Baugruppe ausgebildeten Halterung 311 verbunden ist; sowie eine außermittig in den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 des unteren Lenkers 2 eingesetzte Gummibuchse 32.
Der Gelenkabschnitt 301 ist oberhalb des Verbindungsabschnitts 20 in einem vorbestimmten Abstand von diesem ausgebildet und mittels eines Gelenkbolzens 305 unter Bildung eines feststehenden Gelenkpunkts H1 an der Karosserie festgelegt.
Ein beweglicher Gelenkpunkt H2 ist am Verbindungsabschnitt des vorderen Endes des horizontalen Armstücks 303 mit dem unteren Ende der Verbindungsstange 31 ausgebildet.
Das vertikale Armstück ist bogenförmig und mit einer vorbestimmten Krümmung ausgebildet, wobei sein mittlerer Abschnitt zur Karosserieseite hin gekrümmt ist. Das unterste Ende des vertikalen Armstücks berührt das Vorderende des Verbindungsabschnitts 20 des unteren Lenkers 2.
Hebt sich die Federbein-Baugruppe 1 dieser Aufhängung entsprechend der Aufwärtsbewegung des Rads, hebt sich auch die Verbindungsstange 31. Nun bewegt sich das an der Verbindungsstange befestigte Vorderende des horizontalen Armstücks 303 entgegen dem Uhrzeigersinn nach oben, so daß das vertikale Armstück 301 den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 und damit auch den unteren Lenker 2 nach außen schiebt.
Wie bereits beschrieben soll eine Gummibuchse 32 außermittig in den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 eingesetzt werden, die mittels eines geeigneten Federverhaltens die Auf- und Abbewegung des unteren Lenkers 2 begrenzt und die Schubkraft des unteren Lenkers aufnimmt, damit dieser von der sich nach oben bewegenden Federbein-Baugruppe nach außen geschoben wird.
Wie aus Fig. 3A und 3B ersichtlich, bildet die Gummibuchse 32 eine außermittige Achsbolzenöffnung 321. Die Gummibuchse 32 ist durch die Achsbolzenöffnung 321 über einen Bolzen mit einem feststehenden Element 322 verbunden, wodurch der karosserieseitige Verbindungsabschnitt 20 des unteren Lenkers 2 mit der Karosserie 15 verbunden ist.
Die Gummibuchse 32 ist außerdem so angeordnet, daß die Achsbolzenöffnung 321 auf einer Verbindungslinie vom Mittelpunkt C der Gummibuchse 32 zu einer Achse des unteren Lenkers 2 liegt.
Wenn sich das Rad 10 im normalen Bereich entsprechend der Fahrbahnbeschaffenheit auf und ab bewegt, bewegt sich der untere Lenker 2 ausgehend vom karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 auf die gleiche Weise wie bei der herkömmlichen Aufhängung. Hebt sich das Rad über den normalen Bereich hinaus, wird der Radsturz vom Steuerelement 3 eingestellt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hebt sich demnach bei Aufwärtsbewegung der Federbeinbaugruppe 1 entsprechend einer Aufwärtsbewegung des Rads auch die Verbindungsstange 31. Das mit der Verbindungsstange 31 verbundene Vorderende des horizontalen Armstücks 30 hebt sich nun entgegen dem Uhrzeigersinn. Gleichzeitig wird, wie mit der Strichpunktlinie in Fig. 3A gezeigt, der drehbare Arm 30 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so daß das vertikale Armstück 30 den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 nach außen schiebt, wenn sich das Rad über den normalen Bereich hinaus hebt, wodurch der untere Lenker 2 nach außen geschoben wird.
Nun wird ein von der außermittigen Achsbolzenöffnung 321 begrenzter karosserieseitiger großflächiger Gummiabschnitt der außermittig in den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 eingesetzten Gummibuchse 32 von der Schubkraft des drehbaren Arms 30 zusammengedrückt. Gleichzeitig wirkt die Schubkraft auf den unteren Lenker 2, der dadurch wie mit der Strichpunktlinie in Fig. 3A gezeigt nach oben gedreht wird und sich um den Betrag "b" nach außen bewegt.
Wenn sich der untere Lenker 2 wie eben beschrieben um den Betrag "b" nach außen bewegt, wird auch die jeweils mit dem radseitigen Verbindungsabschnitt des unteren Lenkers 2 verbundene untere Seite des Rads 10 nach außen geschoben, so daß sich der Sturz des Rads 10 in negativer Richtung (-) vergrößert.
Die Änderung des Radsturzes entsprechend der erfindungsgemäßen Aufhängung ist in Fig. 4A mit einer durchgehenden Linie dargestellt. Im normalen Hebebereich, d. h. bevor sich das Rad über den vorbestimmten Winkel hinaus hebt, ändert sich der Radsturz auf gleiche Weise wie der Radsturz in der herkömmlichen Aufhängung, dargestellt mit einer gestrichelten Linie in Fig. 4A. Hebt sich das Rad jedoch über den normalen Bereich hinaus, wird mit Hilfe des Radsturzsteuerelements 3 der Radsturz auf einen negativen (-) Wert geändert und beim Durchfahren einer Kurve die Spreizung Null (0), wodurch sich die Kurvenlage verbessert.
Entsprechend der beschriebenen und von der durchgehenden Linie in Fig. 4A gezeigten Radsturzänderung nimmt auch die Änderung der Spurweite zu, was ebenfalls zu einer verbesserten Kurvenlage führt.
Der Betrag, um den der untere Lenker ausgelenkt wird, ist vom Längenverhältnis der horizontalen und vertikalen Armstücke 303 und 302 des drehbaren Arms 30 festgelegt. Bei der Konstruktion der Aufhängung ist somit eine Anpassung des Längenverhältnisses von horizontalem und vertikalem Armstück an den jeweiligen Fahrzeugtyp möglich, wodurch eine optimale Radsturz- und Spurweitenänderung realisierbar ist.
Diese einfache Einstellbarkeit von Radsturz und Spurweite ermöglicht einen höheren Freiheitsgrad der Auslegung.
Wenn sich das Rad senkt, bewegen sich auch die Federbeinbaugruppe 1 und der untere Lenker 2 mit dem Rad nach unten. Nun wird die Verbindungsstange von der Federbeinbaugruppe 1 nach unten geschoben.
Das vordere Ende des horizontalen Armstücks 303 des drehbaren Arms 30 wird jetzt von der Verbindungsstange 31 nach unten geschoben. Der drehbare Arm 30 wird wie aus Fig. 3B ersichtlich im Uhrzeigersinn gedreht, so daß sich das vertikale Armstück 302 vom karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 20 entfernt und das Radsturzsteuerelement somit keinen Einfluß mehr auf die Radsturzsteuerung hat.
Fig. 5 bis 8 zeigen eine Aufhängung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aufhängung einen Achsschenkel 4 aufweist, auf dem ein Rad 41 drehbar gelagert ist; sowie einen unteren und einen oberen Lenker 5 und 6 zum Verbinden des Achsschenkels mit der Karosserie 15.
Der untere Lenker 6 weist an seinen entgegengesetzten Enden jeweils einen Verbindungsabschnitt 61 und 62 auf. Der obere Lenker 5 weist je einen Verbindungsabschnitt 51 und 52 an seinen entgegengesetzten Enden auf. Bei den radseitigen Verbindungsabschnitten 51 und 61 ist das verwendete Verbindungselement ein Kugelgelenk, bei den karosserieseitigen Verbindungsabschnitten 52 und 62 wird eine Gummibuchse verwendet.
Der obere Lenker 5 ist kürzer als der untere Lenker 6. Oberer Lenker 5 und unterer Lenker 6 sind im Abstand voneinander angeordnet.
Ähnlich wie bei der herkömmlichen SLA-Aufhängung ändert sich der Radsturz, wenn sich das Rad hebt, da sich der obere Lenker 5 entlang einer Bewegungsbahn mit relativ kleinem Kreisbogen und der untere Lenker 6 entlang einer Bewegungsbahn mit relativ großem Kreisbogen bewegt.
Als eine Dreieckslenker-Aufhängung weist die Aufhängung dieser Ausführungsform weiter ein Radsturzsteuerelement 7 auf, von dem ein Radsturz und eine Spurweite steuerbar sind, indem der untere und der obere Lenker 6 und 5 entsprechend der Aufwärtsbewegung des sich gemeinsam mit dem Rad 41 nach oben bewegenden unteren Lenkers 6 nach außen geschoben werden.
Das Radsturzsteuerelement 7 weist einen oberen drehbaren Arm 71 mit einem Gelenkabschnitt 711, einem vom Gelenkabschnitt aus nach unten verlaufenden vertikalen Armstück 712 sowie einem vom Gelenkabschnitt aus nach außen verlaufenden horizontalen Armstück 713 auf; weiter einen unteren drehbaren Arm 72 mit einem Gelenkabschnitt 721, einem vom Gelenkabschnitt aus nach unten verlaufenden vertikalen Armstück 722 sowie einem vom Gelenkabschnitt aus nach außen verlaufenden horizontalen Armstück 723 auf; eine Verbindungsstange 73 zum Verbinden der Vorderenden der horizontalen Armstücke 713 und 723 miteinander und mit einem unteren Ende, das mit einer oberen Seite des unteren Lenkers 6 verbunden ist; sowie außermittige Gummibuchsen 74 bzw. 75, die jeweils in die karosserieseitigen Verbindungsabschnitte 52 und 62 des oberen und unteren Lenkers 5 und 6 eingesetzt sind.
Die Gelenkabschnitte 711 und 721 sind jeweils oberhalb der Verbindungsabschnitte 52 und 56 in einem vorbestimmten Abstand von diesen ausgebildet und mittels eines Gelenkbolzens 714 bzw. 724 unter Bildung der feststehenden Gelenkpunkte H3 und H4 festgelegt.
Bewegliche Gelenkpunkte sind jeweils am Verbindungsabschnitt des Vorderendes der beiden horizontalen Armstücke 713 und 723 mit dem unteren und oberen Ende der Verbindungsstange 73 ausgebildet.
Jedes der beiden vertikalen Armstücke ist mit einer vorbestimmten Krümmung bogenförmig ausgebildet, wobei der Mittelabschnitt zur Karosserie hin gekrümmt ist. Das unterste Ende jedes der beiden vertikalen Armstücke ist in einem vorbestimmten Abstand vom Vorderende des Verbindungsabschnitts 52 bzw. 62 des oberen bzw. unteren Lenkers 5 bzw. 6 angeordnet.
Wenn sich bei der beschriebenen Aufhängung der untere Lenker 6 mit der Aufwärtsbewegung eines Rads hebt, hebt sich auch die Verbindungsstange 73. Jetzt bewegt sich jeweils das mit der Verbindungsstange 73 verbundene Vorderende der horizontalen Armstücke 713 und 723 entgegen dem Uhrzeigersinn nach oben, und gleichzeitig werden die beiden drehbaren Arme 71 und 72 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so daß die beiden vertikalen Armstücke 711 und 713 jeweils den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 52 bzw. 62 und damit den unteren bzw. oberen Lenker 6 bzw. 5 nach außen schieben.
Wie bereits beschrieben sind die Gummibuchsen 74 und 75 außermittig in die karosserieseitigen Verbindungsabschnitte 52 und 62 eingesetzt, um mittels eines geeigneten Federverhaltens die Auf- und Abbewegung des unteren Lenkers 6 zu begrenzen und die Schubkraft des unteren Lenkers in einem normalen Auf- und Ab-Schwingungsbereich aufzunehmen, damit der untere und der obere Lenker 6 und 5 durch die Aufwärtsbewegung des unteren Lenkers 6 nach außen geschoben werden.
Wie aus Fig. 7A und 7B ersichtlich, bilden die Gummibuchsen 74 und 75 außermittige Achsbolzenöffnungen 741 bzw. 751. Die Gummibuchsen 74 und 75 sind jeweils durch die Achsbolzenöffnungen 741 und 751 über einen Bolzen mit einem feststehenden Element 76 verbunden, wodurch der karosserieseitige Verbindungsabschnitt 52 bzw. 62 des unteren bzw. oberen Lenkers 5 und 6 mit der Karosserie 15 verbunden ist.
Die Gummibuchsen 74 und 75 sind außerdem so angeordnet, daß die Achsbolzenöffnungen 741 und 751 jeweils auf einer Verbindungslinie vom Mittelpunkt C der Gummibuchse 74 bzw. 75 zu einer Achse des unteren bzw. oberen Lenkers S bzw. 6 liegen.
Bewegt sich das Rad 41 in dieser Aufhängung innerhalb des normalen Schwingungsbereichs entsprechend der Fahrbahnbeschaffenheit auf und ab, bewegen sich sowohl der obere als auch der untere Lenker 5 und 6 in gleicher Weise wie bei der herkömmlichen Aufhängung ausgehend vom karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 52 bzw. 62 auf und ab. Geht die Aufwärtsbewegung des Rads 41 über den normalen Bereich hinaus, wird der Radsturz vom Radsturzsteuerelement 7 gesteuert.
Wenn sich der obere und der untere Lenker 5 und 6 also wie aus Fig. 6 ersichtlich entsprechend der Aufwärtsbewegung eines Rads heben, wird auch die Verbindungsstange 73 angehoben. Jetzt hebt sich das mit jeweils einem der beiden Enden der Verbindungsstange 73 verbundene Vorderende der horizontalen Armstücke 713 und 723 entgegen dem Uhrzeigersinn. Gleichzeitig wird jeder der beiden drehbaren Arme 71 und 72 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wie von der Strichpunktlinie in Fig. 7A dargestellt, so daß jeweils das vertikale Armstück 712 bzw. 722 den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt 52 bzw. 62 nach außen drückt, wenn sich das Rad über den normalen Bereich hinaus hebt, wodurch der untere Lenker 6 nach außen geschoben wird.
Nun werden die von den außermittigen Achsbolzenöffnungen 741 und 751 karosserieseitig gebildeten großflächigen Gummiabschnitte der außermittig in die karosserieseitigen Verbindungsabschnitte 52 und 62 eingesetzten Gummibuchsen 74 und 75 jeweils von der Druckkraft des drehbaren Arms 71 bzw. 72 zusammengedrückt. Gleichzeitig werden dadurch der obere und der untere Lenker 5 und 6 nach außen geschoben und wie von der Strichpunktlinie in Fig. 3A gezeigt nach oben gedreht, wodurch sie sich um den Betrag "b" nach außen bewegen.
Wenn sich der untere Lenker 6 wie eben beschrieben um den Betrag "b" nach außen bewegt, wird auch die mit dem radseitigen Verbindungsabschnitt des unteren Lenkers 6 verbundene untere Seite des Rads 41 nach außen geschoben. Der obere Lenker 5 verhindert dabei eine zu große Änderung des Sturzes in den negativen Bereich (-), der untere Lenker 6 verhindert eine große Spurweitenänderung.
Aufgrund der wie aus Fig. 8 ersichtlich nur in einem kleinen Bereich erfolgenden Änderungen des Radsturzes α und der Spurweite β werden Fahrkomfort und Bediensicherheit durch das Verbessern der Geradeauslaufeigenschaften und des Kurvenverhaltens erhöht.
Der Betrag, um den der untere Lenker 5 und der obere Lenker 6 ausgelenkt werden, ist vom Längenverhältnis der beiden horizontalen Armstücke 713 und 723 festgelegt. Bei der Konstruktion der Aufhängung ist somit eine Anpassung des Längenverhältnisses der horizontalen und vertikalen Armstücke an den jeweiligen Fahrzeugtyp möglich, wodurch Radsturz- und Spurweitenänderung optimal einstellbar sind.
Diese einfache Einstellbarkeit von Radsturz und Spurweite ermöglicht einen höheren Freiheitsgrad der Auslegung.
Wenn sich das Rad 41 senkt, bewegt sich auch der untere Lenker 6 mit dem Rad nach unten. Die Verbindungsstange senkt sich ebenfalls und drückt jeweils das Vorderende der horizontalen Arme 713 und 723 der drehbaren Arme 71 und 72 nach unten. Die drehbaren Arme 71 und 72 werden wie aus Fig. 7B anhand der Strichpunktlinie ersichtlich im Uhrzeigersinn gedreht.
Die vertikalen Armstücke 712 und 722 werden somit von den karosserieseitigen Verbindungsabschnitten 52 und 62 des unteren und oberen Lenkers 5 und 6 wegbewegt, und es erfolgt keine Radsturzsteuerung durch das Radsturzsteuerelement 7.
Wie bereits erläutert, werden durch die Erfindung Aufhängungen für Kraftfahrzeuge geschaffen, mit denen eine Verbesserung der Fahrsicherheit, des Kurvenverhaltens und des Fahrkomforts durch optimales Steuern der Veränderung eines Radsturzes in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Fahrzeugs erzielbar ist.

Claims

1. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Vorder-, einer Hinter-, einer Links-, einer Rechts- und einer Längsachse bereit; wobei eine hintere Aufhängung einen Achsschenkel (13, 4) aufweist, auf dem ein Rad gelagert ist und der mit einer Fahrzeugkarosserie (15) beweglich in Bezug auf diese verbunden ist; ferner einen unteren Lenker (2, 6), der eine untere Seite des Achsschenkels (13, 4) mit der Karosserie (15) zum Führen der Auf- und Abbewegung des Rads verbindet; außerdem ein Radsturz-Steuerelement (3, 7) zum Aufrechterhalten eines negativen (-) Radsturzes und dadurch gekennzeichnet, daß dieses Radsturz-Steuerelement (3, 7) einen drehbaren Arm (30, 70) aufweist, der an einem Gelenkabschnitt (301) schwenkbar mit der Karosserie (15) verbunden ist und ein von dem Gelenkabschnitt (301) aus nach außen verlaufendes horizontales Armstück (303) sowie ein von dem Gelenkabschnitt (301) aus nach unten verlaufendes vertikales Armstück (302) aufweist, wobei das vertikale Armstück (302) mit dem unteren Lenker (2) in Eingriff gebracht werden kann, und der Gelenkabschnitt (301) oberhalb des karosserieseitigen Verbindungsabschnitts des unteren Lenkers (2) an der Karosserie (15) festgelegt ist, und wobei ein Verbindungselement (31, 73) zum Übertragen einer Radbewegung auf das horizontale Armstück (303) vorgesehen ist, von dem der drehbare Arm (30) in Drehung versetzt wird, so daß das vertikale Armstück (302) den unteren Lenker (2) entsprechend einer Aufwärtsbewegung des Achsschenkels (13) nach außen auslenkt, wenn das Rad infolge von fahrbahnbedingten Vibrationen über einen normalen Bereich hinaus von der Fahrbahn abhebt.

2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei die hintere Aufhängung ferner eine Federbeinbaugruppe (1) mit einem Schwingungsdämpfer (11) und einer Feder (12) aufweist, wobei ein unteres Ende der Federbeinbaugruppe (1) mit dem Achsschenkel (13) und ein oberes Ende der Federbeinbaugruppe (1) mit der Karosserie (15) verbunden ist.

3. Aufhängungssystem nach Anspruch 2, wobei das Verbindungselement eine Verbindungsstange (31) aufweist mit einem oberen Ende, das schwenkbar an einem Vorderende des horizontalen Armstücks (303) befestigt ist, sowie einem unteren Ende, das schwenkbar an einer Halterung (311) befestigt ist, die an einer unteren Innenseite der Federbeinbaugruppe (1) ausgebildet ist; weiterhin eine außermittige Gummibuchse (32), die in einen karosserieseitigen Verbindungsabschnitt des unteren Lenkers (2) eingesetzt ist.

4. Aufhängungssystem nach Anspruch 3, wobei das vertikale Armstück (302) bogenförmig mit einer vorbestimmten Krümmung ausgebildet ist, wobei ein Mittelabschnitt des vertikalen Armstücks (302) zur Karosserie (15) hin gekrümmt ist.

5. Aufhängungssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei von der außermittigen Gummibuchse (32) eine außermittige Achsbolzenöffnung (321) gebildet wird, um die Auf- und Abbewegung des unteren Lenkers (2) mittels einer geeigneten Federungseigenschaft in einem normalen Schwingungsbereich des Rads zu begrenzen und um eine Schubkraft aufzunehmen, wenn der untere Lenker (2) nach außen geschoben wird.

6. Aufhängungssystem nach Anspruch 5, wobei die Gummibuchse (32) so angeordnet ist, daß die Achsbolzenöffnung (321) auf einer Verbindungslinie von einem Mittelpunkt der Gummibuchse (32) mit einer Achse des unteren Lenkers (2) liegt.

7. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei dieses ferner einen oberen Lenker (5) aufweist, der zum Führen der Auf- und Abbewegung des Rads den Achsschenkel (4) mit der Karosserie (15) verbindet; und wobei das Steuerelement (7) weiter ein Element (712) aufweist, das den oberen Lenker (5) nach außen schiebt in Abhängigkeit von einer Aufwärtsbewegung des unteren Lenkers (6), der sich zusammen mit dem Rad bei fahrbahnbedingten Vibrationen nach oben bewegt.

8. Aufhängungssystem nach Anspruch 7, wobei das Steuerelement für den oberen Lenker (5) einen zweiten drehbaren Arm (71) aufweist, der schwenkbar mit der Karosserie (15) verbunden ist und einen Arm (712) aufweist, der in den oberen Lenker (5) eingreift; und wobei das Verbindungselement (73) zum Übertragen der vertikalen Radbewegung auf den drehbaren Arm (71) vorgesehen ist, um diesen in Drehung zu versetzen und dadurch den oberen Lenker (5) nach außen auszulenken in Abhängigkeit von einer Aufwärtsbewegung des unteren Lenkers (6); wobei jeder der beiden drehbaren Arme (71, 72) einen Gelenkabschnitt (711, 721) aufweist, der jeweils oberhalb des karosserieseitigen Verbindungsabschnitts des oberen und des unteren Lenkers (5, 6) an der Karosserie festgelegt ist, wobei jeweils ein horizontales Armstück (713, 723) vom Gelenkabschnitt (711, 721) nach außen verläuft, und jeweils ein vertikales Armstück (712, 722) vom Gelenkabschnitt (711, 721) nach unten verläuft; und wobei die Verbindungsstange (73) ein oberes und ein unteres Ende aufweist, das jeweils schwenkbar mit dem Vorderende des horizontalen Armstücks (713, 723) verbunden ist, und das untere Ende schwenkbar mit dem unteren Lenker (6) verbunden ist; und wobei eine außermittige Gummibuchse (52, 62) in den karosserieseitigen Verbindungsabschnitt des oberen bzw. des unteren Lenkers (5, 6) eingesetzt ist.

9. Aufhängungssystem nach Anspruch 8, wobei jedes der beiden vertikalen Armstücke (712, 722) bogenförmig mit einer vorbestimmten Krümmung ausgebildet ist, wobei ein Mittelabschnitt des vertikalen Armstücks (712, 722) zur Karosserie hin gewölbt ist.

10. Aufhängungssystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die außermittige Gummibuchse (52, 62) eine außermittige Achsbolzenöffnung (741, 751) bildet, die die Auf- und Abbewegung des oberen bzw. des unteren Lenkers (5, 6) mittels einer geeigneten Federungseigenschaft in einem normalen Schwingungsbereich des Rads begrenzt und die Schubkraft aufnimmt, wenn der untere Lenker (6) nach außen geschoben wird.

11. Aufhängungssystem nach Anspruch 10, wobei jede der beiden Gummibuchsen (52, 62) so angeordnet ist, daß die Achsbolzenöffnung (741, 751) jeweils auf einer Verbindungslinie von einem Mittelpunkt der Gummibuchse (52, 62) mit einer Achse des oberen bzw. unteren Lenkers (5, 6) liegt.