DE3934238A1 - Radaufhaengung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Radaufhängung ist beispielsweise der EP-A 2 21 547 ent­ nehmbar. Dabei ist bei einem als Radführungselement dienenden Querlen­ ker, der über zwei elastische Lager am Aufbau des Kraftfahrzeuges ange­ lenkt ist, ein Lager mit zwei volumenveränderlichen Kammern versehen, die über eine hydraulische Einheit mit einer Pumpe und mehreren Steuer­ ventilen beaufschlagbar sind. Über dieses somit hydraulisch verstell­ bare Lager soll ein definiertes Eigenlenkverhalten der Radaufhängung bewirkt werden. Es ist ein elektronisches Steuergerät vorhanden, mit­ tels dem bei bestimmten Fahrzuständen die Steuerventile angesteuert werden.

Ferner ist durch die DE-OS 37 32 088 eine Radaufhängung mit einer Ver­ bundlenkerachse als Radführungselement bekannt, bei der die beiden zwi­ schen den Längslenkern und dem Aufbau vorgesehenen elastischen Lager je eine volumenveränderliche Kammer aufweisen, die über eine Leitung mit­ einander verbunden sind. In der Leitung ist ein Sperrventil angeordnet, welches an das Bremssystem des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist und die beiden Kammern nur bei angelegter Bremse miteinander verbindet. Durch die Anordnung der beiden volumenveränderlichen Kammern in den elastischen Lagern soll ein Eigenlenkverhalten dann bewirkt werden, wenn beim Bremsen unterschiedliche Reibwerte zwischen Räder und Fahr­ bahn auftreten. Im übrigen Fahrbetrieb, insbesondere in Kurven, ist das Steuerventil geschlossen, so daß keine Beeinflussung im Fahrverhalten bzw. ein gezieltes Eigenlenken auftritt. In baulich einfacher Weise wird das beim Bremsen bewirkte Eigenlenken nicht mittels einer hydrau­ lischen Vorrichtung mit einer Pumpe, mit Ventilen und einem elektroni­ schen Steuergerät mit den entsprechenden Sensoren, sondern über die beim Bremsen auftretenden Reaktionskräfte durch Volumenverdrängung in der einen Kammer bewirkt.

Bekannt ist durch die DE-OS 27 48 193 zudem ein Gummimetall-Lager mit einer derart asymmetrischen Gestaltung, daß die innere und äußere Me­ tallbüchse des Lagers beim Einleiten von Axialkräften gezielt in eine vorbestimmte Richtung radial gegeneinander verschoben werden. Beim Ein­ bau derartiger Gummimetall-Lager beispielsweise bei einer Verbundlen­ kerachse kann beim Durchfahren von Kurven eine Eigenlenkung in Richtung Vorspur bzw. Untersteuern bewirkt werden. Der Wirkung derartiger Lager sind aber Grenzen gesetzt durch bauliche und konstruktive Vorgaben wie Verdrehsteifigkeit, Elastizitätsgrad, zur Verfügung stehender Bauraum, etc.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radaufhängung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß ohne externe Druckmittelquelle ein ge­ zieltes, wirkungsvolles Eigenlenkverhalten insbesondere beim Durch­ fahren von Kurven (bei Seitenkräften), erzielbar ist und/oder daß bei Verwendung von den Federungs- und Abrollkomfort verbessernden, längs­ elastischen Lagern unerwünschte Eigenlenkbewegungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbil­ dungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine durch Seitenkräfte am Rad be­ tätigte volumenveränderliche Kammer vorzusehen, die ständig mit der druckbeaufschlagbaren Kammer innerhalb des elastischen Lagers verbunden ist. Dadurch werden in überraschend einfacher Weise mehrere Vorteile erzielt. Zunächst ist es möglich, das Eigenlenkverhalten ohne externe Druckmittelquelle, insbesondere eine hydraulische Pumpe, zu bewirken, indem bei auf das Rad wirkenden Seitenkräften diese in der einen volu­ menveränderlichen Kammer einen Druckanstieg erzeugen, der auf die andere volumenveränderliche Kammer sich im Sinne eines Eigenlenkverhal­ tens auswirkt, indem das Radführungselement entsprechend verlagert wird. Der Grad der Eigenlenkung kann durch die Dimensionierung der volumenveränderlichen Kammern (hydraulische Übersetzung) im gewünschten Maße bestimmt werden. Darüberhinaus bewirkt die ständige Verbindung zwischen den beiden volumenveränderlichen Kammern eine höhere Lager­ elastizität, verbunden mit einer verbesserten hydraulischen Dämpfung. Die Dämpfung kann gegebenenfalls durch eine geeignete Auslegung der die Verbindung zwischen den Kammern bewirkenden Überströmöffnungen oder Leitungen und/oder durch eine Drossel gezielt eingestellt werden.

Gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 2 und 3 können die volumenve­ ränderlichen Kammern insgesamt in dem elastischen Lager ausgebildet sein und durch Überströmöffnungen erfindungsgemäß zusammenwirken. Bei auf das Radführungselement wirkenden Seitenkräften, insbesondere beim Durchfahren von Kurven, wird dabei die eine volumenveränderliche Kammer komprimiert und das Hydraulikfluid in die andere, eine Eigenlenkung be­ wirkende Kammer verdrängt. Besonders vorteilhaft können dabei ent­ sprechend Patentanspruch 3 vier volumenveränderliche Kammern in den elastischen Lagern vorgesehen sein, so daß bei Seitenkräften mit unterschiedlichen Vorzeichen auch entsprechende Eigenlenkbewegungen initiiert werden.

Gemäß Patentanspruch 4 kann die durch die Seitenkräfte betätigte volu­ menveränderliche Kammer auch in Form eines Stellelementes mit einer Koppelstange zwischen Radträger und Aufbau des Kraftfahrzeuges ange­ ordnet und über eine entsprechende Leitung an die andere Kammer ange­ schlossen sein. Dadurch werden die Seitenkräfte bzw. die damit verbun­ denen elastokinematischen Verlagerungen des Radführungselementes unmit­ telbar abgenommen und in eine entsprechende Eigenlenkung umgewandelt. Durch die räumliche Trennung der beiden volumenveränderlichen Kammern wird ferner der Aufbau des elastischen Lagers vereinfacht bzw. dessen erforderlicher Einbauraum verringert. Bei Radführungselementen mit zwei elastischen Lagern, beispielsweise einer Verbundlenkerachse, können diese gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 5 ausgeführt und mit­ einander verbunden sein. Durch das entsprechende Ansprechen der jeweils beiden Lager wird ein besonders gutes, wirkungsvolles Eigenlenkverhal­ ten verwirklicht. Das gleiche trifft gemäß Patentanspruch 6 auch für Radaufhängungen mit elastischen Lagern zu, in denen die volumenver­ änderlichen Kammern insgesamt integriert sind.

Eine baulich besonders vorteilhafte Ausgestaltung des elastischen La­ gers ist den Merkmalen der Patentansprüche 7 und 8 entnehmbar. Ferner kann gemäß Patentanspruch 9 in besonders kostengünstiger und betriebs­ sicherer Weise das Stellelement durch einen gummielastischen Balg ge­ bildet sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Radaufhängung mit einer Verbundlenker­ achse, die mit zwei elastischen Lagern am Aufbau des Kraft­ fahrzeuges angelenkt ist;

Fig. 2 ein elastisches Lager nach Fig. 1 im Horizontalschnitt, mit in­ tegrierten volumenveränderlichen Kammern;

Fig. 3 eine Radaufhängung mit einer Verbundlenkerachse mit zwei ela­ stischen Lagern und zwei mit den Radträgern über Koppelstangen verbundenen Stellelementen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Radaufhängung für die hinteren Räder eines Kraftfahrzeuges mit einer Verbundlenkerachse 10, die über zwei elastische Lager 12, 14 spiegelbildlich identischer Bauart mit dem Auf­ bau 16 des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die Verbundlenkerachse 10 setzt sich im wesentlichen zusammen aus zwei Längslenkern 18, 20, die über eine verdrehweiche, biegesteife Querstrebe 22 ecksteif miteinander verbunden sind. An den Längslenkern an deren freien Enden befestigt sind je ein Radträger 24, 26 auf denen über Achszapfen 28, 30 die hinte­ ren Räder 32, 34 des Kraftfahrzeuges gelagert sind.

Durchfährt das Kraftfahrzeug, dessen Vorwärts-Fahrrichtung durch den Pfeil 36 angezeigt ist, eine Rechtskurve, so wirkt auf das Radführungs­ element bzw. die Verbundlenkerachse 10 eine Seitenkraft F_S, die in den elastischen Lagern 12, 14 Längskräfte erzeugt, welche die Radaufhängung im elastokinematischen Bereich zu einer unerwünschten Eigenlenkbewegung im Sinne eines Übersteuerns verspannen.

Um dem entgegenzuwirken, sind die elastischen Lager 12, 14 wie in der Fig. 2 dargestellt ausgeführt. So besteht das elastische Lager 12 aus einer inneren Büchse 37 mit zwei stirnseitigen Flanschen 38, 40, an der der Längslenker 18 mittels eines Schraubbolzens 42 und einer Gewinde­ mutter 44 befestigt ist. Auf die Büchse 37 aufvulkanisiert sind zwei ringförmige, gummielastische Trennwände 46, 48, die an ihrem Außenumfang fest mit einem metallischen Lagerring 50 verbunden sind. Der Lagerring 50 ist mit einer nicht näher dargestellten Konsole 52 verschweißt, die am Aufbau des Kraftfahrzeuges angeschraubt ist.

Zwischen den ringförmigen Trennwänden 46, 48 ist ein Ringraum gebildet, der durch zwei parallel zu dem Schraubbolzen 42 verlaufende Trennwände 54 (auf der Querschnittszeichnung Fig. 2 ist nur eine Trennwand 54 er­ sichtlich) in zwei volumenveränderliche Kammern 56, 58 unterteilt ist. Eine jede Kammer 56, 58 verläuft über einen Umfangsabschnitt von ca. 170°. Die Trennwände 54 sind unmittelbar an die ringförmigen Trennwände 46, 48 angeformt und mit dem Lagerring 50 bzw. der inneren Büchse 37 flüssigkeitsdicht verbunden.

Zwischen den Trennwänden 46, 48 und deren benachbartem stirnseitigen Flansch 38, 40 ist je eine weitere volumenveränderliche Kammer 60, 62 gebildet, die jeweils durch einen gewebeverstärkten Membranring 64, 66 begrenzt ist. Die Membranringe 64, 66 sind flüssigkeitsdicht an den Flanschen 38, 40 sowie an Ringkragen 68, 70 des Lagerringes 50 befestigt.

Die in Fahrzeuglängsrichtung vorne liegende Kammer 58 ist über eine Überströmöffnung 72 mit der volumenveränderlichen, in Fahrzeugquerrich­ tung innen liegenden, Kammer 62 verbunden, während die in Fahrzeug­ längsrichtung hinten liegende Kammer 56 über eine Überströmöffnung 74 mit der in Fahrzeugquerrichtung außen liegenden Kammer 60 ständig ver­ bunden ist. Die Kammern 56, 58, 60, 62 sind mit einem Hydraulikfluid ge­ füllt.

Beim Durchfahren einer Rechtskurve, wie eingangs vorbeschrieben, er­ zeugt die Seitenkraft F_S eine Kraftkomponente, die auf das elastische Lager 12 in Richtung des Pfeiles 76 entgegen der Fahrtrichtung 36 wirkt. Dabei wird durch die Elastizität des Lagers die volumenveränder­ liche Kammer 58 komprimiert und ein Teil des darin enthaltenen Hydrau­ likfluids über die Überströmöffnung 72 in die Kammer 62 verdrängt. Dies bewirkt eine Verlagerung des Längslenkers 18 im Bereich dessen Anlenk­ punktes in Richtung des Pfeiles 78, was einem Gegenlenken bzw. einer Untersteuertendenz entspricht. Dieser Gegenlenkeffekt wird dadurch unterstützt, daß zugleich die in Fahrtrichtung hinten liegende Kammer 56 sich im Volumen vergrößert, wobei Hydraulikfluid aus der der Kammer 62 gegenüberliegenden Kammer 60 abgezogen wird.

Der gleiche Gegenlenkeffekt in Richtung des Pfeiles 78 entsteht auch an dem spiegelbildlich gleich ausgebildeten elastischen Lager 14, bei dem eine in Fahrtrichtung wirkende Kraftkomponente in der Kammer 56 einen Druckanstieg bewirkt, welcher jedoch aufgrund der spiegelbildlichen An­ ordnung über die Überströmöffnung 74 einen Druckanstieg in der volumen­ veränderlichen Kammer 60 bewirkt. Auch hier wird also bei der einge­ zeichneten Seitenkraft F_S der Lagerpunkt des Längslenkers 20 in Rich­ tung des Pfeiles 78 verlagert. Dies entspricht insgesamt einer Eigen­ lenkung in Richtung untersteuern. Beim Durchfahren einer Linkskurve wirken die Kräfte mit umgekehrten Vorzeichen (entgegengesetzt den eingezeichneten Kraftrichtungen) wodurch eine Eigenlenkbewegung in der entgegengesetzten Richtung bewirkt wird.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Verbund­ lenkerachse 80 entsprechend der in Fig. 1 beschriebenen Konstruktion, mit elastischen Lagern 82, 84, die mit dem nicht dargestellten Aufbau über horizontal und quer verlaufende Schrauben 86, 88 verbunden sind. Die elastischen Lager 82, 84 weisen je eine in Fahrzeuglängsrichtung vorne liegende volumenveränderliche Kammer 90, 92 und je eine hinten liegende volumenveränderliche Kammer 94, 96 auf, die von seitlichen gummielastischen Ringwänden begrenzt sind. Die jeweiligen Kammern 90, 94 bzw. 92, 96 sind durch nicht dargestellte, axial verlaufende Trennwände voneinander getrennt.

An den an den Längslenkern der Verbundlenkerachse befestigten Rad­ trägern 98, 100 ist je eine im wesentlichen in Querrichtung verlaufende Koppelstange 102, 104 angelenkt, die mit je einem volumensteifen Balg 106, 108 verbunden ist. Die Bälge 106, 108 sind andernends an einem mit dem Aufbau des Kraftfahrzeuges fest verbundenem Halteflansch 110 be­ festigt. Die Bälge als Stellelemente bilden volumenveränderliche Kam­ mern 112, 114, die über Leitungen 116, 118 bzw. 120, 122 mit den volumen­ veränderlichen Kammern 90, 92, 94, 96 verbunden sind. Dabei ist die in Fahrtrichtung gesehen linke Kammer 112 über die Leitung 116 mit der in Fahrzeuglängsrichtung vorne liegenden Kammer 90 des linken elastischen Lagers 82 und über die Zweigleitung 118 mit der in Fahrzeuglängsrich­ tung hinten liegenden Kammer 96 des elastischen Lagers 84 auf der rech­ ten Fahrzeugseite verbunden. Desgleichen ist die rechtsliegende Kammer 114 über die Leitung 120 mit der vorne liegenden Kammer 92 des rechten Lagers 84 und der hinten liegenden Kammer 94 des linken Lagers 82 ver­ bunden. Die Kammern 90, 92, 94, 96 und die Bälge 106, 108 sind wiederum mit Hydraulikfluid befüllt.

Beim Durchfahren beispielsweise einer Rechtskurve wirkt wiederum eine Seitenkraft F_S auf die Verbundlenkerachse 80 als Radführungselement, wobei durch die in axialer Richtung wirkenden Kraftkomponenten und auf­ grund der Elastizität der Lager 82,84 in den volumenverändlichen Kam­ mern 90, 96 ein Druckanstieg bewirkt wird, welcher sich über die Lei­ tungen 116, 118 auf das Stellelement bzw. die Kammer 112 fortpflanzt und nunmehr über die Koppelstange 102 ein Gegenlenkmoment bewirkt, welches eine Untersteuertendenz der Verbundlenkerachse nach sich zieht. Bei mit umgekehrtem Vorzeichen wirkender Seitenkraft F_S werden die Kammern 92, 94 druckbeaufschlagt, wodurch über die Leitungen 120, 122 der gummi­ elastische Balg 108 betätigt und über die Koppelstange 104 ein Gegen­ lenkmoment erzeugt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele be­ schränkt. So kann als Radführungselement auch ein Querlenker, Schräg­ lenker oder ein Einzellenker verwendet sein, wobei das oder die elasti­ schen Lager entsprechend den auftretenden Kraftkomponenten aus den Sei­ tenkräften F_S auszurichten sind. Ggf. könnten in an sich bekannter Weise in den Leitungen 116, 120 oder 118, 122 Sperrventile vorgesehen sein, die durch entsprechende Ansteuerung (z. B. beim Bremsen oder Beschleu­ nigen) ebenfalls zu einer gezielten Eigenlenkung beitragen (ähnlich DE-OS 37 32 088).

Zu den vorgeschlagenen Lagern 12, 14 (Fig. 1 und 2) sowie 82, 84 (Fig. 3) mit den Stellelementen bzw. Bälgen 106, 108 ist allgemein festzustellen, daß die volumenveränderlichen Kammern bzw. deren Begrenzungswände so volumensteif auszubilden sind, daß die erforderlichen Druckanstiege er­ reicht werden. Beispielsweise können diese Begrenzungswände gewebever­ stärkt, faserverstärkt oder sogar aus Metall gefertigt sein (z. B. die Bälge 106, 108).

Claims (9)

1. Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit zumindest einem Radführungs­ element, welches über zumindest ein elastisches Lager am Aufbau an­ gelenkt ist und das Lager eine volumenveränderliche, druckbeauf­ schlagbare Kammer aufweist, die zur Erzielung einer Eigenlenkbewe­ gung mit einer Druckmittelquelle verbindbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckmittelquelle eine durch Seitenkräfte am Rad betätigte volumenveränderliche Kammer (56, 58; 90, 92, 94, 96) ist, die mit der druckbeaufschlagbaren Kammer (60, 62; 112, 114) verbunden ist.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager (12, 14) zumindest zwei miteinander verbundene Kammern (56, 60 bzw. 58, 62) aufweist, von denen im wesentlichen eine den in Fahrzeuglängsrichtung und die andere den in Fahrzeugquer­ richtung (Seitenkräfte F_S) wirkenden Kräften ausgesetzt ist.

3. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager (12, 14) vier Kammern (56, 58, 60, 62) auf­ weist, von denen im wesentlichen zwei den in Fahrzeuglängsrichtung und zwei den in Fahrzeugquerrichtung wirkenden Kräften - jedoch mit umgekehrten Vorzeichen - ausgesetzt sind, wobei jeweils zwei nicht in einer Richtung liegende Kammern (56, 60 bzw. 58, 62) miteinander verbunden sind.

4. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volumenveränderliche Kammer (112, 114) in Form eines Stellelementes (106, 108) mit einer gelenkigen Koppelstange (102, 104) zwischen Rad­ träger (98, 100) und dem Aufbau (110) angeordnet ist.

5. Radaufhängung nach Anspruch 4, mit einem Radführungselement (Ver­ bundlenkerachse) mit zumindest zwei elastischen Lagern, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide elastische Lager (82, 84) eine in Fahrt­ richtung vorne und eine in Fahrtrichtung hinten liegende volumen­ veränderliche Kammer (90, 94 bzw. 92, 96) aufweisen, daß ein jeder Radträger (98, 100) mit einem Stellelement (106, 108) gekoppelt ist und das ein jedes Stellelement mit der vorderen Kammer (90, 92) der gleichen Radseite und der hinteren Kammer (94, 96) der anderen Rad­ seite verbunden ist.

6. Radaufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Radführungselement mit zumindest zwei elastischen Lagern, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden elastischen Lagern volumen­ veränderliche Kammern ausgebildet sind.

7. Radaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager (12) zwei ringförmige, gummielastische Trennwände (46,48) aufweist, die eine Büchse (37) mit stirnseitigen Flanschen (38, 40) umfassen und deren äußere Umfangsbereiche mit einem Lagerring (50) verbunden sind und daß zwischen den stirnseitigen Flanschen (38, 40) und dem Lagerring (50) angeordnete Membranringe (64, 66) die volumenveränderlichen Kammern (60, 62) begrenzen.

8. Radaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Trennwänden (46, 48) liegende Ringkammer in zwei volu­ menveränderliche Kammern (56, 58) unterteilt ist, die sich diametral gegenüberliegen und daß in den Trennwänden (46, 48) Überströmöffnun­ gen (72, 74) vorgesehen sind, die jeweils eine halbringförmige Kam­ mer (56, 58) mit einer durch die Membranringe (64, 66) begrenzten Kammer (60, 62) verbinden.

9. Radaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (106, 108) durch einen volumensteifen Balg gebildet ist.