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Zweiachsiger Personenkraftwagen
Die Erfindung geht von einer bei heutigen zweiachsigen Personenkraftwagen weit verbreiteten Bauart, nämlich Doppelquerlenker vorne und Pendelhalbachsen hinten, aus.
Kraftwagen mit Doppelquerlenkern vorne und Pendelhalbachsen hinten haben an sich den Nachteil einer Tendenz zum sogenannten"Übersteuern", d. h. der Wagen hat das Bestreben, bei schärfere Kur- venfahrt eine engere Kurve zu beschreiben, als es der Geometrie der Lenkeinschläge der Vorderräder ent- spricht. In Extremfällen kann der Wagen hinten seitlich" ausbrechen".
Die Erfindung befasst sich nun mit dem Problem, dieses"Übersteuern"auf eine möglichst einfache
Weise und unter Beibehaltung der grundsätzlichen Konzeption des Fahrwerkes zu verhindern, ohne in das andere Extrem, das"Untersteuern"zu gelangen, also mit dem Problem, ein sogenanntes"neutrales Eigen- lenkverhalten" zu erreichen.
EinFahrzeug übersteuert, wenn beim Kurvenfahren der absolute Betrag der Radlastdifferenz der Hinterräder grösser ist als der absolute Betrag der Radlastdifferenz der Vorderräder, und es untersteuert, wenn beim Kurvenfahren der absolute Betrag der Radlastdifferenz der Vorderräder grösser ist als der absolute Betrag der Radlastdifferenz der Hinterräder.
Bei den bisherigen Wagen mit Doppelquerlenker vorne und Pendelhalbachsen hinten war beim Kurvenfahren der absolute Betrag der Radlastdifferenz hinten grösser als vorne. Dies hängt mit der Lage der Rollachse zusammen, also derjenigen geometrischen Achse, die durch die Momentanzentren der Vorderachse und der Hinterachse geht und um die sich der Wagenkasten beim Angriff seitlicher Kräfte dreht.
Das Momentanzentrum von Doppelquerlenkeranordnungen liegt in der Regel in der Fahrbahn oder nur wenig darüber und dasjenige von Pendelachsanordnungen bei Eingelenkachsen in dieser Drehachse, sonst sogar noch höher, so dass die Rollachse von hinten nach vorn schräg abwärts verläuft. Das von der Fliehkraft auf das Fahrzeug ausgeilbterollmoment um die Rollachse muss von Momenten aufgenommen werden, die sich in unterschiedlichen Radbelastungen jeweils des rechten und des linken Rades der Vorder-und der Hinterachse auswirken. Die Aufteilung dieser Radlastdifferenzen auf die Vorderachse und die Hinterachse ist weitgehend von der Lage der Rollachse abhängig. Bei der oben erwähnten üblichen Lage kommt viel mehr Radlastdifferenz auf die Hinterachse als auf die Vorderachse.
Folglich neigen derartige Fahrzeuge leicht zum Übersteuern.
Es galt also, die Radlastdifferenzen vorn und hinten einander anzugleichen, um ein möglichst neutrales Eigenlenkverhalten zu erreichen. Als ein Mittel hiezu wurde das Anheben der Rollachse vorne gewählt. Allerdings durfte man das Momentanzentrum vorne nicht allzu hoch legen, um nicht allzu grosse Spurund Sturzänderungen beim Einfedern der Räder zu erhalten. Die Erfindung gibt deshalb eine ganz bestimmte, eingegrenzte Vorschrift für das Hochlegen : Die Doppelquerlenker sollen bei 3/4 der Belastung des Kraftwagens eine derartige Stellung haben, dass das Momentanzentrum für Schwingungen des Fahrzeugaufbaues um die Rollachse im Abstand grösser als 1/6 und kleiner als der halbe Raddurchmesser über der Fahrbahn liegt.
Es war möglich, im Hochlegen des vorderen Momentanzentrums nicht allzu weit gehen zu müssen, weil ein weiteres Mittel zur Verringerung der Radlastdifferenz hinten gefunden wurde, das gleichzeitig anwendbar ist. Dieses Mittel ist die Ausgleichsfederung für die Pendelachsen. Ausgleichsfederungen für
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Pendelachsen sind an sich bekannt, und werden angewandt, um das Verhalten des Wagenkastens beim Überfahren von einseitigen Hindernissen im Sinne einer geringeren Neigung zu verbessern. Die Erfindung nutzt eine andere Eigenschaft der Pendelachsen-Ausgleichsfederung aus : Bei gleichsinnigen Ausschlägen beider Räder ist die Ausgleichsfederung hart, bei gegensinnigen Ausschlägen sehr weich, im Extrem- fall (genau gleiche, gegensinnige Ausschläge) überhaupt nicht wirksam.
Da es sich bei der Kurvennei- gung des Wagenkastens gegen das Fahrwerk um gegensinnige Ausschläge der Räder relativ zum Wagenka- sten handelt, haben die Erfinder die Ausgleichsfederung als Mittel dazu benutzt, möglichst viel von dem durch die Fliehkraft verursachten Kippmoment durch die Vorderachse aufnehmen zu lassen und so die
Radlastdifferenz hinten zu verringern, womit es möglich wurde, ein etwa neutrales Eigenlenkverhalten zu erzielen, ohne mit dem Momentanzentrum vorne allzu hoch gehen zu müssen.
Eine weitere Verkleinerung der Radlastdifferenz kann dadurch erreicht werden, dass die Pendelachse als Eingelenkpendelachse mit tiefer als die Radmitten liegendem Drehpunkt ausgebildet wird. Auf diese
Weise wird das Momentanzentrum hinten tiefer gelegt und der Rollachse eine flachere Lage gegeben.
Wie schon bezüglich der Ausgleichsfederung erwähnt, sind die einzelnen Merkmale der erfindung- gemässen Kombination bekannt. So ist eine Vorderachse mit Doppelquerlenkern veröffentlicht worden, deren Momentanzentrum innerhalb des durch die Erfindung umgrenzten Gebietes liegt. Doch fehlt in der
Veröffentlichung jeder Hinweis auf die Ausbildung der zugehörigen Hinterachse, so dass nicht nur die dies- bezüglichen Merkmale der Erfindung nicht offenbart sind, sondern auch überhaupt keine Aussage über das Eigenlenkverhalten gemacht werden kann.
Aus einer weiteren Veröffentlichung ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das hinten eine Pendelachsanordnung mit dem üblichen hohen Momentanzentrum aufweist und dessen Vorderräder anDoppelquerlenkern mit dem üblichen niedrigenMomentanzentrum aufgehängt sind.
Diejenigen Kombinationsmerkmale der Erfindung, die aus dieser weithin verbreiteten Kombination ein Fahrzeug mit neutralem Eigenlenkverhalten machen würden, fehlen völlig.
Wie schon erwähnt, hat das Hochlegen des Momentanzentrums der Vorderachse zur Folge, dass beim Durchfedern der Räder gewisse Spuränderungen auftreten. Beim Überfahren von Hindernissen muss das Rad also eine und eineSeitenbewegung machen. Das Rad vollführt diese Bewegungen weniger willig, als wenn es nur Hubbewegungen zu machen hätte. Folglich werden unter manchen Betriebsbedingungen an sich etwas stärkere Erschütterungen auf das Fahrzeug übertragen. Daher wird in Ausgestaltung des Haupterfin- dungsgedankens empfohlen, dieDoppelquerlenker in an sich bekannterWeise an einem Hilfsrahmen anzulenken, der elastisch am Hauptrahmen bzw. an der selbsttragenden Karosserie befestigt ist.
Im einzelnen kann die Anordnung so getroffen sein, dass in an sich bekannter Weise der Hilfsrahmen in zwei in senkrechter Richtung verhältnismässig nachgiebigen, in seitlicher und Längsrichtung des Fahrzeuges verhältnismässig unnachgiebigen, etwa in der durch die Mitten der Vorderräder gehenden senkrechten Fahrzeugquerebene angeordneten Gummilagern aufgehängt ist und durch zwei sich tiefer als die genannten Gummilager in Fahrzeuglängsrichtung, vorzugsweise nach vorn, erstreckende, insbesondere elastisch gelagerte Längsstützen gegen den Rahmen bzw. die selbsttragende Karosserie abgestützt ist.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. l ist die Draufsicht auf das Fahrgestell eines gemäss der Erfindung ausgebildeten und mit drei Personen belasteten Personenkraftwagens, in Fig. 2 in Rückansicht die Hinterachse und in Fig. 3 in Frontansicht die Vorderachse dargestellt. Die Lenk- und Bremseinrichtungen sowie die Antriebseinrichtungen sind derübersichtlichkeit wegen nicht gezeigt.
Der Vorderachskörper 10 ist in Gummilagern 11 an Rahmenlängsträgem 12 befestigt. Diese Gummilager 11 sind bezüglich vertikaler Bewegungen des Vorderachskörpers 10 verhältnismässig weich, bezüglich horizontaler Bewegungen verhältnismässig hart ausgebildet. Gegen Kippen um eine Fahrzeugquerachse ist der Vorderachskörper 10 mittels in Gummi gelagerter Stützlenker 13 am Rahmen abgestützt.
Die Vorderräder 14 sind über gabelförmige Querlenker 15 und 16 am Vorderachskörper 10 angelenkt.
Die Neigung der Querlenker 15 und 16 ist so gewählt, dass das MomentanzentrumMvfürSchwenkungendes Fahrzeugaufbaues um die Rollachse eine Höhe hv über der Fahrbahn hat, die grösser als 1/6 und kleiner als der halbe Raddurchmesser ist. Schraubenfedern sind in üblicher Weise zwischen die unteren Querlenker 16 und den Vorderachskörper 10 geschaltet. Stossdämpfer 17 sind an den unteren Querlenkern 16 ganz in Radnähe und an dem Radlaufblech 18 der Karosserie angelenkt. Der über 19 am Rahmen gelager - te Drehstab-Stabilisator 20 greift über lotrechte Lenker 21 ebenfalls in Radnähe an den unteren Querlenkern 16 an.
An einem Rahmenquerträger 22 (Fig. 2) ist über einen stabförmigen Tragarm 23 der Hinterachskörper 24 in Gummi aufgehängt. Er wird gegen Schwenken um eine Fahrzeuglängsachse durch einen Stützlenker 25 an einem durch 12'angedeuteten Rahmenteil abgestützt.
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Die Hinterachsrohre 26 und 27 der Pendelachsanordnung sind in ein und derselben Drehachse 28 am
Hinterachskörper 24 angelenkt. Die Drehachse 28 liegt tiefer als die Radmitten der Hinterräder 29 und stellt auch das Momentanzentrum MH für Schwenkungen des Fahrzeugaufbaues un die Rollachse Im Ge- biet der Hinterachse dar. (Die Rollachse des Fahrzeuges würde sich durch die Verbindungsgerade zwischen iden beiden Momentanzentren Mv und MH ergeben.) Das Ausgleichsgehäuse 30 ist starr mit dem linken
Hinterachsrohr 26 verbunden und schwingt mit diesem um die Drehachse 28.
Eine Ausgleichs-Schraubenfeder 31 erstreckt sich zwischen zwei Armen 32 und 33, die starr mit den
Achsrohren 26 bzw. 27 verbunden sind. Schubstangen 34 sind in Gummilagern einerseits an Böcken 35 der
Achsrohre 26 und 27 und anderseits an Rahmenteilen 12"befestigt. An den Schubstangen 34 greifen auch die üblichen Schraubenfedern 36 zum Abstutzen der Achsrohre 26 und 27 am Rahmen (angedeutet durch 12"inFig. 2) an. Stossdämpfer 37 sind zwischen die Achsrohre 26 bzw. 27 und Rahmenteile 12-geschal- tet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zweiachsiger Personenkraftwagen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale : a) Die Vorderräder (14) sind an Doppelquerlenkern (15,16) aufgehängt. b) Die Doppelquerlenker (15,16) haben bei 3/4 der Belastung des Kraftwagens eine derartige Stel- lung, dass das Momentanzentrum (Mv) für Schwingungen des Fahrzeugaufbaues um die Rollachse im Ab- stand (hv) grösser als 1/6 und kleiner als der halbe Raddurchmesser über der Fahrbahn liegt. c) Die Hinterräder (29) sind an Pendelachsen, insbesondere einer Eingelenkpendelachse (26,27) mit tiefer als die Radmitten liegendem Drehpunkt befestigt. d) Die Pendelachsen (26,27) sind durch eine Ausgleichsfederung (31) miteinander verbunden.