UNABHäNGIGE RADAUFHäNGUNG FüR KRAFTFAHRZEUGE

Die Erfindung betrifft eine unabhängige Radaufhängung für die Räder einer Achse eines Kraftfahrzeuges, die für jedes der Räder besteht aus: einem Längslenker, der einerseits gelenkig mit dem Kraftfahrzeug beziehungsweise mit einem Fahrschemel oder Hilfsrahmen verbunden und andererseits mit ei- nem Radträger fest verbunden ist, einem Querlenker, der einerseits gelenkig mit dem Kraftfahrzeug und andererseits gelenkig mit dem Radträger verbunden ist, und aus einer weiteren Verbindung zwischen Radträger/Längslenker und dem Kraftfahrzeug, deren Anlenkpunkt am Radträger/Längslenker bezüg- lieh des Anlenkpunktes des Querlenkers versetzt ist.

Es kann sich um eine Vorderachse oder eine Hinterachse, angetrieben oder nicht angetrieben, handeln. Im folgenden werden für die Richtungsachsen die im Kraftfahrzeugbau üblichen Bezeichnungen verwendet: x- Achse = Längsachse, y- Achse = Querachse, z- Achse = Höhenachse. Entsprechend werden die Begriffe x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung gebraucht.

Eine gattungsgemäße Radaufhängung ist zum Beispiel aus der Patentschrift GB 310 391 bekannt. Sie besteht aus einem oberen Querlenker, einer mittig eingespannten Blattfeder als unteren Querlenker und einem Längslenker zur Aufnahme von Längskräften. Die Anlenkpunkte am Radträger können elastische Elemente oder Kugelgelenke sein. Sie sind übereinander (somit mit glei- eher x-Koordinate) angeordnet, sodass die Vorspur unveränderlich ist. Zur Verbesserung der Kurvengängigkeit ist aber eine sich in Abhängigkeit von der Einfederung einstellende Vorspur erwünscht. Ausserdem wäre es von Vorteil, wenn dieses „Eigenlenkverhalten" bei einseitigem Einfedern (Neigung bei Kurvenfahrt) stärker ist.

üblicherweise werden Radaufhängungen mit von der Einfederung abhängig veränderlicher Vorspur als sogenannte Raumlenkerachsen ausgeführt, die eine große Anzahl beweglicher Teile haben und deren Kinematik unübersichtlich ist. Sie sind teuer und brauchen viel Bauraum, auch für die zugehörigen Fe- dem und Stabilisatoren.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfache und billige Radaufhängung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet und trotzdem eine von der Einfederung abhängige Verstellung von Vorspur (und auch Sturz) bietet, kurzum, die bei allen Fahrzuständen optimales Fahrverhalten sichert.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass die weitere Verbindung eine im Wesentlichen ungefähr in Fahrzeugquerrichtung angeordnete Blattfeder ist, deren ein Ende am Kraftfahrzeug fest eingespannt und deren anderes Ende gelenkig mit dem Radträger/Längslenker verbunden ist. und dass der Anlenk- punkt der Blattfeder am Radträger/Längslenker (beide sind ja fest miteinander

verbunden) näher dem Anlenkpunkt des Längslenkers am Fahrzeug liegt als der Anlenkpunkt des Querlenkers.

Durch die einerseits feste und andererseits gelenkige, aber in Fahrzeugquerrichtung unverschiebbare, Anbindung ist die Blattfeder zugleich ein weiterer Querlenker und das Federelement, sodass keine sperrige Schraubenfeder mehr erforderlich ist. Zudem hat eine mit einem Ende fest eingespannte und gekrümmte Blattfeder den Vorteil, dass sich ihr anderes Ende nicht auf einem Kreisbogen bewegt, weil sich die wirksame Länge der Blattfeder bei abnehmender Krümmung vergrößert.

Dank der in z-Richtung gegeneinander versetzten Anlenkpunkte des Querlenkers und der Blattfeder wird bei entsprechend unterschiedlich gewählten Bahnkurven der Anlenkpunkte deren unterschiedliche Verlagerung in y-Richtung und damit zunächst eine Verstellung des Sturzes in Abhängigkeit von der Einfederung erreicht. Damit wird aber auch eine Verlagerung des Radträgers in y-Richtung erreicht, die wegen der gelenkigen Verbindung des Längslenkers mit dem Fahrzeug die gewünschte Veränderung der Vorspur bewirkt. Dadurch, dass der Anlenkpunkt der Blattfeder an dem Radträger/ Längslenker näher dem Anlenkungspunkt des Längslenkers am Fahrzeug zu legen als den Anlenkpunkt des Querlenkers (Anspruch 3), wird der Einfluss der Blattfeder auf die änderung der Vorspur beim Einfedern verstärkt. Insgesamt wird so eine Konstruktion mit wenigen billigen Bauteilen und geringem Raumbedarf erreicht, deren Kinematik aber ein von der Einfederung abhängiges Eigenlenkverhalten bewirkt.

Für die Wahl der Anlenkpunkte der Blattfeder und des Querlenkers am Radträger gibt es verschiedene Möglichkeiten: Der Anlenkpunkt der Blattfeder kann in z-Richtung höher oder tiefer als der des Querlenkers, also entweder

die Blattfeder unten und der Querlenker oben, oder umgekehrt sein. Die Lage des Anlenkpunktes in y-Richtung ist durch geeignete Gestaltung des Radträgers/Längslenkers auch in gewissen Grenzen wählbar. Weil eine variable Vorspur das Eigenlenkverhalten eines Fahrzeuges beeinflusst. ist bei der Wahl der Anlenkpunkte auch zu berücksichtigen, ob es sich um eine Vorderachse oder Hinterachse handelt, und ob angetrieben oder nicht. Die erfindungsgemäße Achskonstruktion kann unverändert für angetriebene und nicht angetriebene Achsen eingesetzt werden, was für wahlweise mit oder ohne Allradantrieb ausgestattete Fahrzeuge ein großer Vorteil ist.

Vorzugsweise ist der Anlenkpunkt der Blattfeder an dem Radträger/Längslenker tiefer als der Anlenkpunkt des Querlenkers (Anspruch 2). Das ist kinematisch und raumökonomisch günstiger als umgekehrt. Letzteres, weil sowohl der Querlenker als auch die in der Regel konvex gekrümmte Blattfeder relativ weit oben am Fahrzeug beziehungsweise Hilfsrahmen angelenkt beziehungs- weise eingespannt sein können. Dadurch große Bodenfreiheit und die Möglichkeit, im Falle einer angetriebenen Achse das Achsdifferential unterzubringen.

Obwohl die Blattfeder sich durch geringfügige Torsion um ihre Längsachse einem Verschwenken des Längslenkers anpassen kann, ist es vorteilhaft, wenn die um die Querachse verschwenkbare Verbindung des Längslenkers mit dem Kraftfahrzeug und die gelenkige Verbindung zwischen der Blattfeder und dem Radträger/Längslenker begrenzt winkelbewegliche erste elastische Buchsen sind (Anspruch 3). Die Elastiziät der Buchsen ist nur bezüglich des Win- kels erwünscht, nicht bezüglich einer Distanz.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Blattfeder länger als die halbe Spurweite der Achse und in der Längsmittenebene des Kraftfahrzeuges mit der Blatt-

feder des anderen Rades derselben Achse in z-Richtung verbunden (Anspruch 4). Dadurch steht bei gleichsinnigem Einfedern die ganze Länge beider Blattfedern zur Verfugung, bei ungleichsinnigem Einfedern (bei Kurvenfahrt) aber nur der Teil der Blattfeder bis zur Stelle ihrer Verbindung mit der anderen Blattfeder, sodass sie in diesem zweiten Fall kürzer und somit „härter" ist. Damit wird die Wirkung eines Stabilisators erreicht, es ist kein separater Stabilisator nötig.

Diese Stabilisatorwirkung allein ist zwar bereits in der JP 09-076715 Al beschrieben, jedoch ist dort eine Veränderung der Vorspur weder angestrebt noch erreichbar, weil die Blattfeder mit dem Radträger fest verbunden ist. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen ist die Vorspur nicht hur variabel, sondern sie ist es darüber hinaus auch noch in Abhängigkeit von der Art des Ein- federns: Bei einseitigem Einfedern (bei Kurvenfahrt) ist der kinematisch wirksame Teil der Blattfeder nur halb so lang, sodass die änderung der Vorspur stärker ist als bei gleichsinnigem Einfedern.

Besonders praktisch und raumsparend ist das Zusammenwirken der beiden Blattfedern umzusetzen, wenn beide Blattfedern mit der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) in Draufsicht einen spitzen Winkel einschließen (Anspruch 5). Dann kreuzen sie sich in der Längsmittenebene des Kraftfahrzeuges und sie und ihre Anbindungen an den Radträger/Längslenker können baugleich sein.

Dadurch ist auch eine besonders einfache Verbindung der beiden Blattfedern in der Längsmittenebene des Kraftfahrzeuges möglich. Sie erfolgt vorzugs- weise durch einen Schäkel (Anspruch 7). Unter einem Schäkel ist ein Ring oder eine Klammer zu verstehen, der/die beiden Blattfedern an der Stelle um- fasst und zusammendrückt und zu Montage- und Reparaturzwecken lösbar ist. Der Schäkel braucht ja nur die beiden Blattfedern miteinander zu verbinden,

bei gleichsinnigem Einfedern bewegt er sich mit den Blattfedern mit. Die Blattfedern bestehen aus Kunststoff (Anspruch 8), sie sind am besten als ein einziges Blatt und aus einem geeigneten, meist faserverstärkten Kunststoff ausgeführt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:

- Fig. 1 : Eine axonometrische Ansicht einer Achse mit der erfindungsgemäßen Radaufhängung,

- Fig. 2: Eine Draufsicht zur Fig. 1, - Fig. 3: Eine Seitenachsicht zur Fig. 1,

- Fig. 4: Detail IV in Fig. 3, vergrößert,

- Fig. 5: Eine Frontansicht zu Fig. 1 in neutraler Stellung, - Fig. 6: Wie Fig. 6, in einseitig eingefederter Stellung.

In den Fig. 1, 2, 3 handelt es sich um eine Hinterachse, deren Fahrtrichtung mit 1 bezeichnet ist. Das Fahrzeug selbst ist nicht dargestellt. Die Aufhängung des rechten Rades 2 und des linken Rades 3 mit ihren Radträgern 4, 5 ist naturgemäß symmetrisch. Die Radträger 4, 5 sind fest mit einem Längslenker 6 (rechts), 7 (links) verbunden oder einstückig. Die Längslenker 6,7 sind hier Hohlkörper in der Form gebogener Rohre, die in von ersten elastischen Buchsen 8,9 gebildeten Anlenkpunkten schwenkbar am Fahrzeug angelenkt sind. Die ersten elastischen Buchsen lassen eine Verdrehung um Stifte 8' in einer x- z-Ebene und ein geringfügiges Verschwenken der Längslenker 6, 7 in einer x- y-Ebene und - bei der Veränderung des Sturzes - eine Verdrehung in der y-z - Ebene zu. An Stelle der Buchsen könnten auch Kugelgelenke eingesetzt sein. Weiters sind Querlenker 12, 13 vorgesehen. Der rechte Querlenker 12 ist mittels eines Kugelgelenkes in einem Anlenkpunkt 14 am Radträger 4 beziehungsweise am Längslenker 6 angelenkt. Der Anlenkpunkt 14 ist relativ hoch

und daher an einem Fortsatz 24 des Längslenkers 6 angeordnet. Das innere

Ende des Querlenkers 12 ist ebenfalls mittels eines Kugelgelenkes 15 am nicht dargestellten Fahrzeugkörper angelenkt. Ebenso verhält es sich, mit dem linken Querlenker 13, seinem äußeren Anlenkpunkt 16 (Fig. 2) und seinem inneren Anlenkpunkt 17.

Als weitere Verbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Längslenker 6 beziehungsweise Radträger 4 ist eine Blattfeder 20 erfindungsgemäß angeordnet. Sie ist mit einem Ende mittels einer festen Einspannung 21 mit dem Fahrzeug verbunden und mit ihrem anderen Ende mittels einer winkelelastischen zwei- ten Buchse 22 an einer tiefliegenden Konsole 23 des Längslenkers 6 angelenkt. Die Blattfeder 20 ist länger als die halbe Spurweite der Achse, das heißt, sie reicht über die Längsmittelebene 50 des Fahrzeuges hinaus auf dessen andere Seite bis in die Nähe der elastischen Buchse 9 des Längslenkers 7 auf der anderen Seite des Fahrzeuges. Eine linke Blattfeder 25 ist in einer festen Ein- Spannung 26 mit dem Fahrzeug und mit ihrem anderen Ende über eine zweite elastische Buchse 27 (Fig. 2) und eine Konsole 28 (Fig. 5) mit dem linken Längslenker 7 verbunden.

Die Blattfedern 20,25 sind konvex gekrümmt und von jeweils einem Blatt aus einem geeigneten und gegebenenfalls verstärkten Kunststoff gebildet. Beide Blattfedern 20, 25 sind ungefähr in Fahrzeugquerrichtung angeordnet, vorzugsweise um einen spitzen Winkel 29 (Fig. 2) gegenüber dieser in einer x-y- Ebene nach vorne gerichtet. Dadurch kreuzen sie einander in Draufsicht in der Längsmittelebene. Dort sind sie mit einem Schäkel 30 miteinander verbunden. Diese Verbindung bewirkt, dass sich die Blattfedern 20, 25 bei gleichsinnigem Einfedern der beiden Räder 2, 3 über ihre ganze Länge verformen können, wobei sich die mit dem Schäkel 30 verbundenen Teile der Blattfedern gemeinsam heben und senken können. Federn die beiden Räder 2, 3 jedoch gegensin-

nig ein, so können sich die Blattfedern 20, 25 nur bis zu dem Schäkel 30 verformen. Es steht somit nur etwas mehr als die halbe Länge der Federn zur Verfügung, sie sind steifer. Dadurch wird die Wirkung eines Stabilisators erzielt.

Fig. 4 zeigt vergrößert den Schäkel 30, um deutlich zu machen, dass dieser nur in der Längsmittelebene die beiden Blattfedern 20, 25 miteinander verbindet. Er besteht aus einem Oberteil 37 und einem Unterteil 38, die mit nur angedeuteten Gewindebolzen 39 zusammengehalten sind.

Im Folgenden wird die Kinematik der erfindungsgemäßen Radfuhrung anhand der Fig. 5 und Fig. 6 erläutert. In Fig. 5 befindet sich die Achse in Grundstellung. Der Anlenkpunkt 16 des Querlenkers 13 hat als Bahnkurve den Kreis 52 mit dem Radius 51 und dem Mittelpunkt 17. Der Anlenkpunkt 27 der Blattfeder 25 beschreibt beim gleichsinnigen Einfedern beider Räder 2, 3 eine Bahnkurve 54, die wegen der Bogenform der Blattfeder 25 kein Kreisbogen ist. Der Krümmungsradius 53 der Bahn 54 hat sein Zentrum ungefähr in der Einspannung 26 der Blattfeder 25. Bei gegensinnigem oder einseitigem Einfedern des Rades 3 beschreibt der Anlenkpunkt 27 der Blattfeder 25 eine Bahn 56 mit dem Krümmungsradius 55, der sein Zentrum ungefähr in der Längsmittenebene 50 des Fahrzeuges hat. Aus den Bahnkurven ist zu erkennen, dass sich beim Einfedern die y-Koordinate der Anlenkpunkte 16, 27, dargestellt durch die Punkte 58, 59 auf der y- Achse ändern. Der Abstand zwischen den Punkten 58 und 59 in y-Richtung bestimmt den Sturz (61 in Fig. 6) des betreffenden Rades 3.

Fig. 6 zeigt auf der rechten Bildhälfte die Aufhängung des Rades 3 in eingefederter Stellung, was durch einen Stern (*) ausgedrückt ist. Der Anlenkpunkt 16* des Querlenkers 13* hat die y-Koordinate 59*, die sich hier durch das Einfedern nur wenig geändert hat und ungefähr mit dem Punkt 59 zusammen-

5 fällt. Der Anlenkpunkt 27* der Blattfeder 25* hat sich in y-Richtung so verlagert, dass seine y-Koordinate vom Punkt 58 zum Punkt 58* gewandert ist. Dadurch hat sich der Sturzwinkel 61 des Rades 3 verändert.

Dank der Kinematik hat sich aber auch die Vorspur (sie ist in Fig. 2 am rech- 10 ten Rad 2 angedeutet und dort mit 62 bezeichnet) verändert. Das ist in Fig. 6 direkt nur daran erkennbar, dass vom Rad 3* jetzt eine Radseitenfläche als dünner Streifen 63 zu sehen ist. Anhand der auf der y- Achse eingetragenen Punkte ist es aber nachvollziehbar. Durch das Einfedern hat sich der Anlenkpunkt 16* geringfügig von 59 auf 59* und der Anlenkpunkt 27* erheblich von 15 58 auf 58* nach außen verschoben. Dadurch ist auch das Rad 3* geringfügig nach außen verschoben worden. Da sich die Koordinate 60 des weit davor liegenden Anlenkpunktes des Längsträgers 6 am Fahrzeug in y-Richtung nicht verschoben hat, hat sich die Vorspur des Rades 3* verändert.

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