DE3426943A1

DE3426943A1 - Hinterradaufhaengung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3426943A1
Application number: DE19843426943
Authority: DE
Inventors: Fumitaka Ando; Takao Kijima
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1984-07-21
Publication date: 1985-02-14
Also published as: JPS6245084B2; DE3426943C2; JPS6029312A; US4715614A

Description

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MAZDA MOTOR CORPORATION

No. 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun Hiroshima-ken, Japan

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Hinterradaufhängung für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Hinterradaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere eine Längslenker-Hinterradaufhängung, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Das Bestreben bei der Ausgestaltung von Hinterradaufhängungen für Fahrzeuge geht dahin, diese so auszubilden, daß die Hinterräder - bzw. die Reifen darauf bei der Fahrt und insbesondere bei der Kurvenfahrt eine Vorspur-Stellung einnehmen, um dadurch die Fahrstabilität, den Fahrkomfort und dgl. zu verbessern. Die auf den Fahrzeugkörper bei der Kurvenfahrt wirksame Zentrifugalkraft äußerst sich an der Hinterradaufhängung als eine Seitenkraft. Es wird angestrebt, daß die Räder der Seitenkraft eine zunehmende Gegenkraft entgegensetzen, um die kritische Beschleunigung G während der Kurvenfahrt zu maximieren. Die Gegenkraft gegen die Seitenkraft kann dadurch erhöht werden, daß man die Reifen auf den Hinterrädern zu einer Vorspur-Stellung veranlasst, um hierdurch einen Schlupfwinkel zu erzeugen. Durch Erhöhung dieser Gegenkraft lässt sich das Greifvermögen der Hinterräder

verbessern, und auch die Tendenz des Fahrzeuges zum Untersteuern wird ausgeprägter, wodurch ebenfalls die Fahrstabilität des Fahrzeuges verbessert wird. Wird während der Kurvenfahrt das Gaspedal durchgetreten, so wirkt eine Antriebskraft auf die Räder, während bei Freigabe des Gaspedals während der Kurvenfahrt auf die Räder eine Bremskraft ausgeübt wird. Bei der Freigabe des zuvor niedergedrückten Gaspedals suchen die Räder eine Gegen-Vorspur-Steilung nach außen einzunehmen, während sie sich in Vorspur-Stellung auszurichten suchen, wenn das Gaspedal niedergetreten wird. Dieser Umstand verursacht eine Verstellung der Räder nach innen und außen während der Kurvenfahrt, wodurch die Fahrstabilität des Fahrzeuges beeinträchtigt wird.

Weiterhin ist bekannt, daß infolge der Anordnung der zur Erhöhung des Fahrkomforts vorgesehenen Gummibüchsen innerhalb des RadaufStandspunktes (Latsch-Punktes) der Räder die auf die Räder ausgeübten Bremskräfte beim Drücken des Gaspedals oder beim Auftreten einer Motorbremsung eine Einstellung der Räder in eine Gegen-Vorspur-Stellung zu erreichen suchen, so daß auch hierdurch die Fahrstabilität verschlechtert wird. Das bedeutet, daß die Fahrstabilität umso schlechter wird, je höher der Fahrkomfort gewählt wird, weil dann die Gummibüchsen umso weicher sind.

.Es besteht somit ein Bedarf für ein System einer Hinterradaufhängung, bei der die Hinterräder seibat dann in einer Vorspur gehalten werden, wenn darauf Bremskräfte infolge einer Betätigung des Bremspedals oder infolge einer Motorbremsung ausgeübt werden. Die Fähigkeit der Hinterradaufhängung, die Hinterräder jeweils in eine Vorspur einzustellen (diese Fähigkeit wird nachfolgend

als "Vorspurfähigkoit" bezeichnet),gewährleistet bei der Kurvenfahrt eine gute Fahrstabilität. Die Vorspur-Fähigkeit der Hinterradaufhängung ist außerdem wegen der damit verbundenen Fahrstabilität des Fahrzeuges bei der Geradeausfahrt mit hoher Geschwindigkeit wünschenswert, die insbesondere bei Sportwagen notwendig ist. Tatsächlich sind nämlich die Strassennicht ideal flach, sondern weisen Buckel und Schlaglöcher unterschiedlichster Grosse auf, die auf die Räder als äußere Störeinflüsse in verschiedensten Richtungen wirksam sind. Weiterhin beeinflussen auch den Fahrzeugkörper in den verschiedensten Richtungen beaufschlagende Windstösse die Räder und machen sich als äußere Störeinflüsse in den entsprechenden Richtungen daran bemerkbar, wobei insbesondere Seitenwind an den Rädern sich als Seitenkraft auswirkt. Wenn die Hinterradaufhängung ihre Vorspurfähigkeit selbst dann beibehalten kann, wenn derartige äußere Störeinflüsse an den Rädern wirksam sind, dann ist stets ein Zustand des Untersteuerns am Fahrzeug gewährleistet, wodurch das Fahrzeug in jeder Lage stabilisierbar ist. Die äußeren Störeinflüsse wirken als die oben erwähnte Sei.tenkraft, Bremskraft oder Antriebskraft unabhängig von ihrer Ursache.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß eine Hinterradaufhängung angestrebt wird, die in der Lage ist, ihre Vorspurfähigkeit gegenüber all den genannten Kräften (Seitenkraft, Bremskraft (entweder aufgrund der Betätigung des Bremspedals oder der Motorbremsung) und Antriebskraft) beizubehalten. Die Seitenkraft ist typischerweise eine Schubbelastung, die bei der Kurvenfahrt erzeugt wird und am RadaufStandspunkt der Reifen von außen nach innen wirksam wird. Die Bremskraft aufgrund der Betätigung des Bremspedales bedingt eine Kraft, die am RadaufStandspunkt der Reifen von vorne nach hinten sich auswirkt, während die

Bremskraft aufgrund einer Motorbremsung eine Kraft zur Folge hat, die am Radzentrum der Räder von vorne nach hinten angreift. Die Antriebskraft schließlich ergibt eine Kraft, die am Radzentrum von hinten nach vorne wirkt. Die vier Kräfte, ihr Angriffspunkt und ihre Angriffsrichtung sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Kraft	Angri ffspunkt	H iaht unq
Seitenkraft Bremskraft	Kadauf stanclspunkt K a d a u ί: s t α η d pu η k t	von außen nach innen von vorne nach hinton
Motorbremskraft	Uad'/ontrum	von vorne nach hinten
Antriebskraft	Radzentrum	von hinton nach vorne

In der vorstehenden Tabelle und in der nachfolgenden Beschreibung sind die Bremskraft aufgrund einer Betätigung des Bremspedales und diejenige aufgrund eines Motorbremseffektes als "Bremskraft" und "Motorbremskraft" bezeichnet, um beide klar voneinander zu unterscheiden.

Es sind bereits verschiedene Hinterradaufhängungen entwickelt worden, die ihre Vorspurfähigkeit gegenüber der bei der Kurvenfahrt auftretenden Seitenkraft aufrecht erhalten. So ist beispielsweise in der JP-OS 52(1977)-37649 eine Hinterradaufhängung beschrieben, bei der drei Gummibüchsen verschiedener Härte zur Anwendung kommen. In den DE-OSen 21 58 931 und 23 55 sind Hinterradaufhängungen beschrieben, bei denen jede Radnabe mittels eines vertikalen Schaftes und einer Feder

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abgestützt ist. Jedoch sind diese Konstruktionen verhältnisniässic) kompliziert im Aufbau. Hinzu kommt, daß diese oben erwähnten Hinterradaufhängungen ihre Vorspurfähigkeit nicht gegenüber allen vier oben beschriebenen Kräften beibehalten können, sondern lediglich gegenüber der Seitenkraft.

In der US-Patentanmeldung 489.106 sowie der DE-OS 33 15 352 (entsprechend JP-OS 57(1982)-71936) wird eine Hinterradaufhängung vorgeschlagen, die ihre Vorspurfähigkeit gegenüber der Bremskraft, der Motorbremskraft, der Antriebskraft und der Seitenkraft beibehält. Bei dieser Hinterradaufhängung ist ein fahrzeugseitiges Tragelement, z.B. der Schräglenkerarm einer Schräglenker-Hinterradaufhängung, das Federbein einer Federbein-Hinterradabstützung od.dgl., mit einer Radnabe für das Hinterrad über ein Kugelgelenk und ein Paar von Gummibüchsen verbunden, die relativ zum Radzentrum geeignet positioniert sind. Diese Hinterradaufhängung ist insofern vorteilhaft, als dadurch die Hinterräder gegenüber all den darauf wirkenden Kräften zur Einnahme einer Vorspur-Stellung veranlasst werden. Nicht befriedigend ist .jedoch, daß bei dieser Hinterradaufhängung der Sturz der Hinterräder entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeuges nicht kontrollierbar ist.

Bekanntlich soll der Sturz der Hinterräder entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrz'euges aus Gründen der Fahrstabilität steuerbar sein. So lässt sich die Fahrstabilität beispielsweise erhöhen, wenn der Betrag des Sturzes an den Hinterrädern bei der Kurvenfahrt trotz auf die Räder wirkenden Stössen immer auf einem geeigneten Negativwert gehalten wird. Weiterhin lässt sich die Fahrstabilität auch bei Geradeausfahrt mit hoher Geschwindigkeit oder beim Rückprall dadurch gewährleisten, daß das Ausmaß der

Sturzveränderung an den Hinterrädern begrenzt wird.

Ausgehend von der vorstehend beschriebenen Sachlage besteht die Hauptaufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Hinterradaufhängung zu schaffen, bei der die Räder gegenüber den daran wirkenden Kräften, z.B. gegenüber der Seitenkraft, stets eine Vorspur-Stellung einnehmen können, zugleich aber das Ausmaß der Sturzänderung bei Stössen und beim Rückprall kontrollierbar bleibt, so daß dadurch die Fahrstabilität des Fahrzeuges wesentlich verbessert wird. Darüber hinaus soll die Hinterradaufhängung konstruktiv einfach sein und insbesondere bei der Kurvenfahrt zu einer Erhöhung der Fahrstabilität führen. Besondern angestrebt wird, daß das Ausmaß der Sturzänderung bei Geradeausfahrt ein Minimum bleibt, so daß auch für die Geradeausfahrt die Fahrstabilität erheblich verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch die Ausgestaltung gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Die erfindungsgemässe Hinterradaufhängung weist einen Längslenkerarm auf, dessen eines Ende über eine elastisch nachgiebige Büchse für eine vertikale Schwenkbewegung am Fahrzeugkörper festgelegt ist. Die Radnabe, die das Hinterrad drehbar abstützt, ist über ein Kugelgelenk mit dem Längslenkerarm verbunden, so daß sie um einen bestimmten Punkt relativ zu dem Längslenkerarm schwenken kann. Außerdem ist die Radnabe über ein Paar von nachgiebigen Büchsen elastisch mit dem Längslenkerarm verbunden, wobei das Kugelgelenk und das Paar von elastischen Büchsen so angeordnet sind, daß das Hinterrad gegenüber einer darauf wirkenden Kraft in eine Vorspur-Stellung eingestellt wird. Zusätzlich ist nun diese Hinterrad-

aufhängung noch dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende dos Längslenkerarmes zwei Kontroll-Lenker in Reihe befestigt sind, von·denen der zweite mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist. Dabei ist das fahrzeugseitige Schwenkzentrum des zweiten, am anderen Ende des ersten Kontroll-Lenkers befestigten Kontroll-Lenkers gegenüber der Schwenkachse des Längslenkerarmes um einen vorbestimmten Betrag versetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Schräglenker-Hinterradaufhängung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Radaufhängung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Stirnansicht der Radaufhängung nach Fig. 1, gesehen von innen;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzipes der Hinterradaufhängung nach der Erfindung;

Fig. 5A einen Axialschnitt durch eine elastische Büchse, die bei der Hinterradaufhängung nach den Fig. bis 3 Anwendung findet, und

Fig. 5B einen Axialschnitt der in Fig. 5A gezeigten elastischen Büchse, jedoch mit einem Anschlag an deren einem Ende.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Schräglenker-Hinterradaufhängung nach der Erfindung. In diesen Figuren ist der Aufbau der Hinterradaufhängung für das rechte Hinterrad dargestellt. Ein Schräglenkerarm 1 besteht aus einem rinnenartigen Vorderteil 11 und einem zylindrischen Hinterteil 12, die miteinander verbunden sind, und erstreckt sich im wesentlichen in Längsrichtung des (nicht gezeigten)Fahrzeugkörpers. Der Hinterteil 12 bildet eine Radnabenabstützung 121 von zylindrischer Form, die die Radnabe 2 für das rechte Hinterrad W abstützt, sowie einen Verbindungsteil 122, der sich von der Radnabenabstützung 121 aus nach vorne erstreckt und mit dem hinteren Ende des Vorderteils 11 verbunden ist. Außerdem umfasst der Hinterteil 12 einen sich von dem Verbindungsteil 122 nach vorne und innen erstreckenden Anschlußteil 123 für einen Kontroll-Lenker, an welchem ein erster Kontroll-Lenker 41 mit seinem einen Ende befestigt ist, sowie einen von dem Verbindungsteil 122 aus nach innen vorspringenden weiteren Anschlußteil 124 für einen Querlenker. Der weitere Anschlußteil 124 ist nahe dem rückwärtigen Ende des Anschlußteils 123 für den ersten Kontroll-Lenker angeordnet und mit ihm ist ein Querlenker 3 verbunden, wie nachfolgend noch erläutert wird. Der Vorderteil 11 ist an seinem Hinterende fest mit dem Verbindungsteil 122 des Hinterteiles 12 durch Schrauben 13 verbunden. Das vordere Ende des Vorderteils 11 des Schräglenkerarmes 1 erstreckt sich nach vorne und ist mittels einer elastisch nachgiebigen Büchse 14 vertikal verschwenkbar am Fahrzeugkörper montiert.

Die Radnabe 2 hat eine zylindrische Form und lagert das rechte Hinterrad W drehbar. Sie ist über ein Kugelgelenk P, das Schwenkbewegungen um einen Punkt erlaubt, sowie

über eine erste nachgiebige Büchse Rl und eine zweite nachgiebige Büchse R2, beide z.B. Gummibüchsen, die jeweils eine zur Längsrichtung des Fahrzeugkörpers weitgehend parallele Mittelachse haben, mit dem Schräglenkerarm 1 "schwimmend" verbunden.

Die Anordnung des Kugelgelenks P und der ersten und zweiten Büchse Rl und R2 wird nachfolgend anhand der Fig. 4 näher erläutert. Fig. 4 ist eine kombinierte schematischc Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips der erfindungsgemässen Hinterradaufhängung. In der Mitte der Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Darstellung des rechten Hinterrades des Fahrzeuges, gesehen vom linken hinteren Quadranten, gezeigt. Projektionen von hinten, von der linken Seite und von oben sind jeweils links und rechts dieser perspektivischen Darstellung sowie darunter erkennbar. Ebenfalls aus einer Sicht von links auf den Fahrzeugkörper ist eine Koordinatenebene dargestellt, deren Ursprung im Radzentrum 0 des Rades W liegt und deren Abszisse auf der horizontalen Linie X durch das Radzentrum 0 und deren Ordinate auf der vertikalen Linie Z, ebenfalls durch das Radzentrum 0, verläuft. Das Kugelgelenk P ist in dem Quadrant IV der imaginären Koordinatenebene angeordnet, d.h. unterhalb der horizontalen Linie X und rechts von dem Radzentrum 0. Die erste nachgiebige Büchse Rl liegt im Quadrant I, d.h. über der Horizontallinie X und rechts vom Radzentrum 0. Die zweite nachgiebige Büchse R3 liegt im Quadrant II, d.h. über der Horizontallinie X und vor dem Radzentrum 0. Die Quadranten sind im Gegenuhrzeigersinn beginnend von dem oberen rechten Quadranten - gesehen von links auf den Fahrzeugkörper - numeriert. Zugleich ist die Mittelachse der ersten nachgiebigen Büchse Rl nach außen und hinten bezüglich des Fahrzeugkörpers geneigt, während die Mittelachse

der zweiten nachgiebigen Büchse R2 nach innen und hinten bezüglich des Fahrzeugkörpers geneigt ist.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, ist der Querlenker 3 schwenkbar am Fahrzeugkörper an einem Ende mittels eines Kugelgelenks 31 an einer Stelle befestigt, die - bezüglich des Fahrzeugkörpers - auf der Innenseite des fahrzeugseitigen Befestigungspunktes des Schräglenkerarmes 1, d.h. der nachgiebigen Büchse 14, liegt. Außerdem ist er schwenkbar an dem Anschlußteil 124 des Schräglenkerarmes 1 mittels eines Kugelgelenks 32 befestigt. Dadurch wird Seitensteifigkeit gegenüber der auf das Hinterrad W wirkenden Seitenkraft gewährleistet. Der Schräglenkerarm 1 und der Querlenker 3 sind einander so zugeordnet, daß der Schräglenkerarm 1 schwenkbar gegenüber dem Fahrzeugkörper abgestützt ist. Die Verbindungslinie zwischen dem fahrzeugseitigen Befestigungspunkt des Schräglenkerarmes 1, d.h. der nachgiebigen Büchse 14, und dem fahrzeugseitigen Anlenkpunkt des Querlenkers 3, d.h. dem Kugelgelenk 31, bildet die Schwenkachse £ des Schräglenkerarmes und verläuft gegenüber der Längsachse des Fahrzeugkörpers um einen bestimmten Winkel geneigt.

Ein insgesamt mit 4 bezeichneter Mechanismus für die Kontrolle des Sturzes ist zwischen dem Schräglenkerarm und dem Querlenker 3 angeordnet und umfasst den ersten Kontroll-Lenker 41 sowie den zweiten Kontroll-Lenker Der erste Kontroll-Lenker 41 ist an dem Anschlußteil 123 des Schräglenkerarmes 1 mit einem Ende und mittels Bolzen 43 fixiert. Das andere Ende davon ist nach innen und unten in Richtung zur Fahrzeugvorderseite gerichtet. Der zweite Kontroll-Lenker 42 erstreckt sich vertikal. Das untere Ende davon ist schwenkbar an dem vorderen Ende des ersten Kontroll-Lenkers 41 mittels eines Kugel-

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gelenks 44 angel onkt, während das obere Ende davon nchwonkbnr mittels einen Kugelgelenks 45 am Fahrzeugkörper befestigt ist. Der zweite Kontroll-Lenker 42 ist kürzer als der erste. Das Kugelgelenk 45, um welches der zweite Kontroll-Lenker 42 schwenkt, liegt an einer Stelle, die gegenüber der vorhin erwähnte Achse / des Schräglenkerarmes 1 um einen bestimmten Betrag e nach unten versetzt ist (s. Fig. 3).

An einem von der Radnabenunterstützung 121 nach hinten ausragenden Stoßdämpfer-Tragteil 125 ist ein sich vertikal erstreckender Stoßdämpfer 5 mit seinem unteren Ende verbunden, dessen oberes Ende am Fahrzeugkörper angeschlossen ist. Den Stoßdämpfer 5 umgibt eine Schraubenfeder 6.

Wie vorstehend erläutert, wirkt die Seitenkraft auf den RadaufStandspunkt G des Reifens von außen nach innen, wie durch S in Fig. 4 angedeutet ist. Die Bremskraft B wirkt auf den RadaufStandspunkt G von vorne nach hinten, die Motorbremskraft E wirkt auf das Radzentrum 0 von vorne nach hinten, und die Antriebskraft K wirkt auf das Radzentrum W von hinten nach vorne (s. ebenfalls Fig. 4).

Für die Erläuterung des Funktionsprinzipes der Hinterradaufhängung nach der Erfindung wird eine gedachte Vertikalachse L, die durch das Kugelgelenk P verläuft, eine gedachte Horizontalachse M, die durch das Kugelgelenk P und parallel zur Radachse verläuft, sowie eine Horizontalachse N, die durch das Kugelgelenk P in Richtung des Fahrzeugkörpers verläuft, vorausgesetzt. Weiterhin spielt die Lage einer Ebene Q, in der die Zentren des Kugelgelenks P und der nachgiebigen Büchsen Rl und R2 liegen, relativ zum

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Radzentrum O und dom RadaufStandspunkt G eine Rolle. Die Ebene Q ist durch eine Linie q als Projektion von hinten in Fig. 4 dargestellt. Mit anderen Worten, die Linie q ist die Schnittlinie zwischen der Ebene Q und einer Vertikalebene, die die Mittelachse des Hinterrades enthält.

Die Anordnung des Kugelgelenks P und der nachgiebigen Büchsen Rl und R2 kann in vier Fälle unterteilt werden, jeweils abhängig von der Position der Ebene Q bzw. der Linie q relativ zum Radzentrum 0 und zum Radaufstandspunkt G. Im ersten Fall ist die relevante Ebene Q bzw. die Linie q gegenüber dem RadaufStandspunkt G in Höhe des RadaufStandspunktes G nach außen versetzt. Dieser Zustand ist in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen mit G- symbolisiert. Zugleich ist die Ebene Q gegenüber dem Radzentrum 0 auf dessen Höhe nach außen versetzt. Dieser Zustand wird durch W- symbolisiert, so daß der erste Fall das Symbol G-W- hat. Im zweiten Fall ist die maßgebliche Ebene Q gegenüber dem Radauf Standspunkt G und auf dessen Höhe nach außen versetzt (G-), jedoch gegenüber dem Radzentrum 0 auf dessen Höhe nach innen (W+). Der zweite Fall hat somit das Symbol G-W+. In analoger Weise ist der dritte Zustand durch das Symbol G+W+ bzw. der vierte Zustand durch das Symbol G+W- gekennzeichnet.

Wenn die relevante Ebene Q auf der Höhe des Radauf-Standspunktes G gegenüber diesem nach außen versetzt ist, jedoch nach innen gegenüber dem Radzentrum 0 (Zustand G-W+), wie das in Fig. 4 dargestellt ist, dann arbeitet die erfindungsgemässe Hinterradaufhängung in folgender Weise:

a) Wirkt die Seitenkraft S auf den RadaufStandspunkt G

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von außen nach innen, so wird das Rad W im Uhrzeigersinn um die Horizontalachse N versetzt und zugleich wird ein Drehmoment um die Vertikalachse L erzeugt, weil das Kugelgelenk P hinter dem RadaufStandspunkt G liegt. Das Drehmoment um die Achse L bewirkt eine elastische Verformung der ersten und zweiten Büchse Rl bzw. R2, so daß der Befestigungspunkt der zweiten Büchse R2 nach innen um einen grösseren Betrag versetzt wird als derjenige der ersten Büchse Rl. Dadurch nimmt das Hinterrad eine Vorspur-Stellung ein.

b) Wenn die Bremskraft B von vorne nach hinten auf den Radauf Standspunkt G wirkt, dann wird das Hinterrad W im

Gegenuhrzeigersinn im wesentlichen um die Vertikalachse versetzt, so daß es dank des Umstandes, daß die Ebene Q gegenüber dem RadaufStandspunkt G auf dessen Höhe nach außen versetzt ist (G-), ebenfalls in die Vorspur-Stellung geht. Zugleich wird ein Drehmoment erzeugt, durch welches das Rad W im Gegenuhrzeigersinn um die Horizontalachse M verschwenkt wird und welches die Neigung hat, die erste Büchse Rl nach innen und die zweite Büchse R2 nach außen zu versetzen. Auch hierdurch wird eine Vorspur-Stellung des Hinterrades W verursacht. Dementsprechend ist auch vorzugsweise die erste nachgiebige Büchse Rl an ihrem vorderen Ende mit einem Anschlag ausgestattet, um eine im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Drehversetzung des Hinterrades W um die Achse M sowie eine Einwärtsversetzung der ersten Büchse Rl zu vermeiden. Dieser Anschlag wird nachfolgend noch näher erläutert.

c) Bei Einwirken der Motorbremskraft E auf das Radzentrum 0 von vorne nach hinten wird das Hinterrad W im Uhrzeigersinn im wesentlichen um die Horizontalachse M verstellt, weil das Kugelgelenk P nach unten gegenüber dem Radzentrum 0 versetzt ist. Durch diese Verstellung des

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Rades W im Uhrzeigersinn um die Achse M wird die erste Büchse Rl nach außen und die zweite Büchse R2 nach innen versetzt, so daß hierdurch das Hinterrad W in Vorspur-Stellung geht, nachdem die Mittelachse der ersten Büchse Rl nach hinten und außen und die Mittelachse der zweiten Büchse R2 nach hinten und innen geneigt sind, wie oben erläutert ist.

d) Wenn die Antriebskraft K von hinten nach vorne auf

das Radzentrum 0 wirkt, wird das Hinterrad im Gegenuhrzeigersinn in Richtung auf eine Vorspur um die Vertikalachse L verstellt aufgrund des Umstandes, daß die Ebene Q gegenüber dem Radzentrum 0 auf dessen Höhe nach innen versetzt ist. Wie im Fall der Bremskraft kann bei Einwirken der Antriebskraft K auf das Hinterrad W dieses nicht wirksam in die Vorspur-Stellung verbracht werden, sobald die erste nachgiebige Büchse Rl nach

innen versetzt wird. Deshalb ist vorzugsweise die erste Büchse Rl mit einem Anschlag versehen, wie nachfolgend noch erläutert wird.

Wenn die relevante Ebene Q gegenüber dem Radzentrum 0 und dem Aufstandspunkt G auf deren jeweiliger Höhe (W+G+)nach innen versetzt ist, kann das Hinterrad W zur Einnahme der Vorspur-Stellung gegen die Seitenkraft S, die Motorbremskraft E und die Antriebskraft K auf gleiche Weise veranlasst werden, wie das in den Fällen a, c und d erläutert ist. Jodoch stellt sich bei Einwirken der Bremskraft B auf den RadaufStandspunkt G eine Neigung zu einer Gcgen-Vorspur ein, da ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment um die Vertikalachse L entsteht, wie sich aus der vorstehenden Beschreibung entnehmen lässt.

Wenn dagegen die relevante Ebene Q sowohl gegenüber dem Radzentrum 0 als auch gegenüber dem RadaufStandspunkt G auf deren jeweiliger Höhe nach außen versetzt sind (G-W-), dann liegen die erste und zweite Büchse Rl und R2 so, daß die Mittelachse der ersten Büchse Rl, die im Quadrant I liegt, nach innen und hinten relativ zum Fahrzeugkörper geneigt ist, während die Mittelachse der zweiten Büchse R2, die im Quadrant II liegt, relativ zum Fahrzeugkörper nach innen und hinten geneigt verläuft. In diesem Fall lässt sich der Vorspur-Effekt in gleicher Weise gegenüber der Seitenkraft S erreichen, wie das im Fall a beschrieben ist. Gegenüber der Bremskraft B, die von vorne nach hinten auf den Radauf-Standspunkt G wirkt, wird das Hinterrad W in die Vorspur-Richtung um die Achsen L und M aufgrund des Umstandes verstellt, daß die Ebene Q gegenüber dem Radauf Standspunkt G nach außen versetzt ist und das Kugelgelenk P über dem RadaufStandspunkt G liegt. Gegenüber der Motorbremskraft E wird das Rad W in Vorspur-Richtung im wesentlichen um die Achse L verstellt. Um die Vorspur-Neigung des Rades W stärker auszuprägen, ist vorzugsweise die erste Büchse Rl an ihrem hinteren Ende mit einem Anschlag ausgerüstet, so daß eine Versetzung der ersten Büchse Rl nach hinten nicht eintreten kann. Unter der auf das Radzentrum 0 von hinten nach vorne wirkenden Antriebskraft K wird das Hinterrad W um die Achse M im Gegenuhrzeigersinn verstellt, und diese im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Verstellung wird aufgrund des Führungseffektes der Büchsen Rl und R2 in eine Verstellung in Vorspur-Richtung umgewandelt.

Somit kann bei dieser Ausführungsform der Hinterradaufhängung das Hinterrad gegen die Seitenkraft S in die Vorspur-Stellung verbracht werden, wodurch während der Kurvenfahrt ein Übersteuern verhindert und dadurch die

Fahrstabilität verbessert wird. Darüber hinaus kann das Hinterrad W auch gegenüber der Bremskraft B, der Motorbremskraft E und der Antriebskraft K in oben beschriebenem Sinne in Vorspur-Richtung eingestellt werden, so daß auch hierbei die Fahrstabilität weiter verbessert wird. Da die Verstellung in Richtung Vorspur um das Kugelgelenk P erfolgt, ist die Vorspur-Bewegung stabil und eindeutig.

In den Fig. 5Λ und 5B werden die erste und zweite nachgiebige Büchse Rl und R2 im Detail erläutert. Die Büchse Rl (R2) ist um ein Montageelement 200 herum befestigt, das mit der Radnabe 2 verbunden werden kann und ein Paar von im Abstand angeordneten Flanschen 201 aufweist. Um die nachgiebige Büchse Rl herum erstreckt sich die Radnabenunterstützung 121 und ist dadurch angeschlossen. Wenn die Enden der Büchse Rl von den beiden Flanschen 201 einen Abstand einhalten, wie in Fig. 5A gezeigt ist, dann erlaubt die Büchse Rl eine Verschiebung der Radnabe 2 in axialer Richtung der Büchse nach vorne und hinten. Durch Einsetzen eines starren Anschlages 202 zwischen dem vorderen Ende der Büchse Rl und dem entsprechenden Flansch 201, wie in Fig. 5B ersichtlich ist, kann die Axialverschiebung der Büchse Rl nach vorne begrenzt werden. Analog hierzu kann durch Einsetzen eines starren Radanschlages zwischen dom hinteren Ende der Büchse Rl und dem entsprechenden Flansch 201 die Axialverschiebung der Büchse Rl nach hinten begrenzt werden.

Bei einem durch die Fahrbahn bewirkten Schlag (einschließlich eines Fahrbahnstosses während der Kurvenfahrt) und/ oder bei der Rückstellung des Hinterrades W verschwenkt dieses aufgrund der Abstützung durch die Radnabe 2 in

vertikaler Richtung gegenüber dem Fahrzeugkörper und wird dabei sowohl durch den Schräglenkerarm 1 als auch durch den Kontroll-Lenker-Mechanismus 4 geführt. Wie oben erläutert, setzt sich der Mechanismus 4 aus dem ersten Kontroll-Lenker 41, der an dem Schräglenkerarm 1 an dessen einem Ende befestigt ist, und dem zweiten Kontroll-Lenker 42 zusammen, der mit dem anderen Ende des ersten Kontroll-Lenkers 41 verbunden ist. Da das fahrzeugseitige Schwenkzentrum des den Sturz kontrollierenden Mechanismus 4, d.h. das Kugelgelenk 45, um den voreingestellten Betrag e gegenüber der Schwenkachse £ des Schräglenkerarmes 1 versetzt ist, unterscheidet sich die Bewegungsbahn des Kugelgelenks 44 (an dem der erste und zweite Kontroll-Lenker 41 bzw. 42 miteinander verbunden sind) bei dessen Verschwenkung urn die Achse / von der Bewegungsbahn dieses Kugelgelenks, wenn dieses um das Kugelgelenk 45 verschwenkt wird. Durch diesen Unterschied bezüglich der Bewegungsbahn kann die Sturzänderung bei Schwenkbewegungen des Schräglenkerarmes 1 kontrolliert werden. Das bedeutet, daß die Sturzänderung des Hinterrades W, die sich einstellen würde, wenn der Schräglenkerarm 1 frei um die Achse Z schwenken könnte, aufgrund des erwähnten Unterschiedes bezüglich der Bewegungsbahn bei einer gleichzeitigen elastischen Verformung der nachgiebigen Büchse 14, über die der Schräglenkerarm 1 am Fahrzeugkörper aufgehängt ist, korrigiert wird. Das Ausmaß der Korrektur hängt von dem voreingestellten Abstand e ab, um welchen das Kugelgelenk 45 gegenüber der Achse der Schwenkbewegungen des Schräglenkerarmes 1 versetzt ist.

Wenn somit bei einer Kurvenfahrt ein von der Fahrbahn herrührender Stoß auftritt, wird verhindert, daß der Sturz positiv oder übermässig negativ wird. Vielmehr

wird er auf einem Optimalwert gehalten, wodurch die Fahrstabilität bei der Kurvenfahrt verbessert wird. Der Sturz wird beispielsweise von Anfang an auf einen negativen Optimalwert eingestellt und bei diesem Optimalwert durch entsprechende Ausbildung des Systems so gehalten, daß er bei einem durch einen Strassenbuckel bewirkten Stoß oder bei einem Zurückschwingen in Richtung auf einen positiven Sturzwert korrigiert wird- Darüber hinaus kann die Grosse der Sturzänderung des Hinterrades begrenzt werden, wenn das Hinterrad während der Geradeausfahrt auf schlechter Fahrbahn einen Schlag erfährt oder zurückschwingt, wodurch auch bei Geradeausfahrt die Fahrstabilität verbessert wird. Durch Einstellung des Systems so, daß das Hinterrad W

zu einem negativen Sturzwert gekippt ist, wobei der Unterschied zwischen dem Sturzwert bei Einwirkung eines Stosses während der Kurvenfahrt und demjenigen bei Einwirkung eines Stosses während Geradeausfahrt auf schlechter Fahrbahn berücksichtigt ist, kann der Sturzwert bei Kurvenfahrt auf einem geeigneten Wert gehalten und zugleich die Änderung dieses Wertes bei Geradeausfahrt auf schlechter Fahrbahn begrenzt werden.

Überdies kann bei der erfindungsgemässen Hinterradaufhängung die Kontrolle des Sturzes beim Auf- und Abschwingen des Rades auf einfache und glatte Weise in die Praxis umgesetzt werden, weil sie über die elastische Verformung der Gummibüchse 14 erfolgt, die das einzige Montageelement für den Schräglenkerarm 1 an dem Fahrzeugkörper darstellt, wobei die Seitensteifigkeit gegenüber der Seitenkraft durch den Querlenker 3 gewährleistet ist. Zugleich wird aber auch die Seitensteifigkeit gegenüber der Seitenkraft im Vergleich zu derjenigen Konstruktion, bei der der Schräglenkcrarm an dem Fahrzougkörper an zwoi

Punkten befestigt .ist, durch Verwendung des Querlenkers

3 erhöht, und auch die Antriebs- und Fahrstabilität wird verbessert, so daß der Fahrzeugkörper in einem entsprechenden Ausmaß im Gewicht verringert werden kann. Dabei spielt die Anordnung des Sturz-Kontrollmechanismus

4 zwischen dem Schräglenkerarm 1 und dem Querlenker 3 eine vorteilhafte Rolle, weil hierdurch der Querlenker 3 zur Erzeugung der Seitensteifigkeit voll zur Wirkung kommt.

Somit kann bei der erfindungsgemässen Hinterradaufhängung das Hinterrad wirksam zur Einstellung der Vorspur gegenüber den verschiedensten darauf wirkenden Kräften veranlasst werden, z.B. gegenüber der Seitenkraft, und zugleich kann der Stur/, des Hinterrades entsprechend dem Ausmaß von Fahrbahnstössen und Rückschwingungen unter Kontrolle gehalten werden. Beispielsweise kann während der Kurvenfahrt das Hinterrad unter Einwirkung der Seitenkraft Vorspur annehmen und aufgrund eines Fahrbahnstosses einen negativen Sturz erhalten, wodurch die Fahrstabilität bei der Kurvenfahrt beträchtlich verbessert wird. Bei der Geradeausfahrt ist eine Verbesserung der Fahrstabilität zu verzeichnen, indem die Sturzänderung aufgrund von Fahrbahnstössen und Rückschwingungen sowie aufgrund von an dem Rad angreifenden Kräften auf einem Minimum gehalten wird, während der Vorspur-Effekt aufgrund der auf das Rad einwirkenden Kräfte maximiert ist.

Bei der Schräglenker-Hinterradaufhängung, bei der Änderungen bezüglich Vorspur und Sturz ausschließlich von der Neigung der Schwenkachse t des Schräglenkerarmes 1 abhängen, wie aus dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel hervorgeht, kann der Vorspureffekt gegenüber den an dem Rad angreifenden Kräften zusätzlich zu der Sturzkontrolle

entsprechend dem Ausmaß der Fahrbahnstösse und des Rückschwingens erhalten werden. Das gestattet es, die Position des Schräglenkerarmes 1 und die Neigung von dessen Schwenkachse frei in dem Sinne zu wählen, daß keine Störungen durch den Fahrzeugkörper auftreten, wodurch die Freiheit bei der Auslegung der Hinterradaufhängung erhöht wird.

Bei dem zuvor geschilderten Ausführungsbeispiel ist der erste Kontroll-Lenker 41 des Sturz-Kontrollmechanismus 4 fest mit dem Schräglenkerarm 1 an dem Anschlußteil 123 für den Kontroll-Lenker verbunden, der nahe an der Radnabenunterstützung 121 angeordnet ist, während der Querlenker 3 mit dem Schräglenkerarm 1 nahe diesem Anschlußteil 123 gekoppelt ist. Diese Anordnung ist insofern vorteilhaft, als der Teil des Lenkerarmes, auf den durch den Sturz-Kontrollmechanismus 4 und den Querlenker 4 eine Torsion ausgeübt wird, in der Länge gekürzt werden kann, wodurch die Torsionssteifigkeit erhöht wird und in entsprechendem Ausmaß eine Gewichtsverringerung erreicht wird. Weiterhin ist ist dem zuvor besprochenen Ausführungsbeispiel der zweite Kontroll-Lenker 42 vertikal angeordnet und kürzer als der erste Kontroll-Lenker 41. Dies erlaubt eine verhältnismässig hohe Lage des Montagepunktes für den Sturz-Kontrollmechanismus 4 an dem Fahrzeugkörper, was wiederum vorteilhaft für die Auslegung der Hinterradaufhängung und auch aus der Sicht der Festigkeit ist, da die auf den zweiten Kontroll-Lenker wirkende Belastung eine Zugkraft ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erlaubt verschiedene Änderungen und Modifikationen. Beispielsweise lässt sich die Erfindung auch auf eine Schräg-

lenker-Ilinterradaufhängung anwenden, bei der der Schräglenkorarm an zwei Punkten mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist, und auch auf eine reine Längslenker-Hinterradaufhängung.

Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Kugelgelenk P sowie die elastischen Büchsen Rl und R2 jeweils in den Quadranten IV, I und II angeordnet sind, kann das Kugelgelenk P auch in irgendeinem der Quadranten I, IT und IV angeordnet sein, wobei die nachgiebigen Büchsen jeweils in zwei der verbleibenden Quadranten liegen. Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel, bei dem das Kugelgelenk P sich im Quadrant IV befindet, ist jedoch insofern von Vorteil, als auf die in den Quadranten I und II liegenden nachgiebigen Büchsen im wesentlichen die gleiche Belastung wirkt, wenn die Seitenkraft S oder die Bremskraft B am Hinterrad angreift. Demzufolge kann die Lebensdauer der elastischen Büchsen verlängert werden und die Festigkeitsauslegung wird vereinfacht. Außerdem wird dadurch das Funktionsverhalten des Systems im Betrieb stabilisiert und der Vorspur-Effekt gegenüber der Seitenkraft S ausgeprägter. Liegt das Kugelgelenk P in dem Quadrant I oder II, dann wird auf die eine der elastischen Büchsen weitgehend das Doppelte der Belastung der anderenelastischenBüchse übertragen.

Die vorstehend beschriebene Hinterradaufhängung dient somit zugleich zur Erzeugung eines Vorspur-Effektes, sobald Kräfte, z.B. eine Seitenkraft, auf die Hinterräder wirken, und zur Kontrolle des Sturzes der Hinterräder bei einem Rückschwingen und/oder bei Einwirkungen durch Fahrbahnbuckel.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, wird unter dem Begriff "Schräglenker" eine besondere Anordnung des allgemein gebrauchten Begriffes "Längslenker" verstanden

Claims

MAZDA MOTOR CORPORATION No. 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-cjun Hiroshima-ken, Japnn - 24 237 20/h Hinterradaufhängung für Fahrzcucje Patentansprüche

1. Hinterradaufhängung für Fahrzeuge, mit einem Längslenkerarm, der mit einem Ende vertikal schwenkbar am Fahrzeugkörper angelenkt ist und mit seinem anderen Ende einerseits über ein Kugelgelenk, andererseits über zwei elastisch nachgiebige Büchsen mit einer Hinterrad-Radnabe derart verbunden ist, daß bei einer Krafteinwirkung auf das Hinterrad dieses zu einer Vorspur verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenkerarm (1) am Fahrzeugkörper über eine elastisch nachgiebige Büchse (14) angelenkt ist, daß an dem Längslenkerarm (1) ein erster Kontroll-Lenker (41) befestigt ist, an dessen anderem Ende ein zweiter Kontroll-Lenker (42) angelenkt ist, der wiederum mit seinem anderen Ende gelenkig mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist, und daß das fahrzeugseitige Schwenkzentrum (45) des zweiten Kontroll-Lenkers (42) gegenüber der Schwenkachse [Z) des Längslenkerarmes (1) um einen vorbestimmten Betrag (e) versetzt liegt.

2. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenkerarm (1) mit dem Fahrzeugkörper über die elastisch nachgiebige Büchse (14) an
einem einzigen Punkt und weiterhin über einen Querlenker (3), der nahe dem anderen Ende des Längslenkerarmes (1) an diesem angeschlossen ist, verbunden ist.

3. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse [Z) des Längslenkerarmes (1) gegenüber der Längsachse des Fahrzeugkörpers schräg verläuft.

4. Hinterradaufhängung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querlenker (3) an dem Fahrzeugkörper an einer Stelle angelenkt ist, die innerhalb des genannten einzigen Befestigungspunktes (14) des Längslenkerarmes (1) liegt, und mit seinem anderen Ende schwenkbar mit dem Längslenkerarm verbunden ist.

5. Hinterradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontroll-Lenker (41, 42) zwischen dem Längslenkerarm (1) und dem Querlenker (3) angeordnet sind.

6. Hinterradaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des ersten Kontroll-Lenkers (41) nach innen, unten und vorne, bezüglich des Fahrzeugkörpers, gerichtet ist, und daß der zweite Kontroll-Lenker (42) sich vertikal erstreckt und kürzer als der erste Kontroll-Lenker (41) ist.

7. Hinterradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fahrzeugseitige Schwenkzentrum

(45) des zweiten Kontroll-Lenkers (42) nach unten gegenüber

* |t β Λ ψ * *

der Schwenkachse (Z) des Längslenkerarmes (1) versetzt ist.

8. Hinterradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk (P) und eine erste (Rl) der beiden elastisch nachgiebigen Büchsen (Rl, R2) hinter dem Radzentrum (0) und in vertikaler Richtung einander bezüglich einer das Radzentrum (0) einschließenden Horizontalebene gegenüberliegen, und daß die zweite (R2) der elastisch nachgiebigen Büchsen (Rl, R2) vor dem Radzentrum (0) angeordnet ist.

9. Hinterradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie (q) zwischen einer die Zentren des Kugelgelenks (P) und der elastisch nachgiebigen Büchsen (Rl, R2) enthaltenden Ebene (Q) und der die Mittelachse des Hinterrades (W) enthaltenden Vertikalebene gegenüber dem Radzentrum (0) auf dessen Höhe nach innen, jedoch gegenüber dem RadaufStandspunkt (G) auf dessen Höhe nach außen versetzt ist, und daß die Mittelachse der ersten elastisch nachgiebigen Büchse (Rl) nach außen und hinten und die Mittelachse der zweiten elastisch nachgiebigen Büchse (R2) nach innen und hinten, jeweils bezogen auf den Fahrzeugkörper, gerichtet sind.