DE3800236A1

DE3800236A1 - Landfahrzeugvorderrad-aufhaengungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3800236A1
Application number: DE3800236A
Authority: DE
Inventors: Andre De Cortanze
Original assignee: Elf France SA
Current assignee: Elf Antar France
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1988-07-21
Also published as: IT1213960B; GB8800268D0; IT8712612A0; JPS63173780A; GB2201642A; FR2609431B1; GB2201642B; US4834408A; FR2609431A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Auf hängung eines Landfahrzeug-Vorderrads, insbesondere eines lenkbaren Vorderrads (Leitrads). Die Erfindung betrifft insbesondere eine Aufhängungsvorrichtung mit zwei auf ein und derselben Seite des Rads angeordneten Armen.

Eine solche Vorrichtung ist bereits aus der FR-PS 24 18 141 bekannt.

Gemäß dieser Vorveröffentlichung besitzt die Vorder radaufhängungsvorrichtung im wesentlichen die Form eines Vierecks, dessen Ecken durch die Enden zweier Arme gebil det werden, die an einem ihrer Enden an ein mit dem Fahr zeugkörper bzw. Fahrzeugrahmen fest verbundenen Element und am anderen Ende an ein den Achszapfen des Vorderrads tragendes Dreieck angelenkt sind.

Die der die Armenden verbindenden Dreieckseite ent sprechende Achse gestattet es, das Rad zu lenken. Sie umfaßt zwei Gelenkvorrichtungen zum Anlenken an die Arm enden; diese Gelenkvorrichtungen können Kugelgelenke oder dergleichen sein. Die beiden Arme sind schwenkbar am Fahrzeugrahmen angeordnet, und zwar vermittels zweier bei normaler Fahrzeuglage im wesentlichen horizontaler Achsen; letztere liegen im wesentlichen in einer gemeinsamen verti kalen Ebene, die somit die Mittelpunkte der Kugelgelenke und die Lenkachse enthält.

Das eigentliche Dämpfungs- und Aufhängungssystem um faßt im wesentlichen eine Dämpfungsfederungseinrichtung, die üblicherweise zwischen einem der Arme und einem mit dem Fahrzeugrahmen fest verbundenen Element angeordnet ist. Wenn die Aufhängungsvorrichtung wirksam wird (d. h. schwingt oder aus schlägt), werden die Arme in der genannten vertikalen Ebene verschwenkt und bewirken eine Bewegung der Kugelgelenke und somit der Lenkachse in der gleichen Ebene.

Das eigentliche Lenksystem umfaßt im wesentlichen einen seitlich angeordneten, mit dem durch eine Übertragungseinrich tung betätigten Dreieck fest verbundenen Hebel, auf den durch die Übertragungseinrichtung die Bewegungen der Lenkstange oder eines ähnlichen Lenkorgans übertragen werden.

Gemäß einer neuen Lösung, die in einer heute von der Anmelderin unter dem Titel "Vorrichtung zur Aufhängung und Lenkung eines Landfahrzeugleitrads" eingereichten Patentanmel dung beschrieben wird, tragen die beiden Arme an ihrem Ende einen tetraederförmigen Teil, dessen eine Ecke mit dem Radachs zapfen fest verbunden ist, während drei andere Ecken Mittel punkten von Universalgelenken, wie Kugelgelenken, Kardangelen ken oder dergleichen entsprechen, von denen zwei an die Auf hängungsarme angelenkte die Lenkachse bestimmen, wobei das dritte Gelenk an die Lenkübertragungsvorrichtung angeschlossen ist.

In nachstehender Beschreibung wird zwecks Darlegung der vorliegenden Erfindung auf die vorstehend erwähnte Lösung Bezug genommen, wobei im Auge zu behalten ist, daß die Erfin dung auf alle Aufhängungssysteme mit zwei Armen anwendbar ist.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß die meisten bekannten Systeme bestrebt waren, die Stabilität zu erhöhen und insbeson dere das sogenannte "Duck"-Phänomen zu verhüten.

Bei Radfahrzeugen, insbesondere bei Motorrädern - jedoch auch bei anderen Fahrzeugen, wie Kraftwagen - erzeugt das Bremsen der Vorderräder ein nach vorn gerichtetes Kippmoment, so daß die betreffende Vorderaufhängung zusammengedrückt wird, während die rückwärtige Aufhängung (Hinterradaufhängung) im allgemeinen entlastet wird. Dies ist um so spürbarer, als dieser Vorgang ("Ducken") der Vorderseite des Fahrzeugs sich durch eine Verschärfung der durch das genannte Moment hervor gerufenen Wirkungen bemerkbar macht. So bewirkt bei den meisten herkömmlichen Motorrädern mit Vorderradgabel und längs der Gabel arbeitendem Stoßdämpfer und Feder das Zusammendrücken der Vorderradaufhängung eine Verkürzung der Gabel, während der rückwärtige Fahrzeugteil angehoben wird.

Bei dieser Art von Fahrzeugen mit herkömmlicher Aufhän gung können die relativen Bewegungen der Vorder- und Hinter räder leicht definiert werden; die Radachsen beschreiben Geraden oder manchmal auch Kreisbögen; somit können verhältnis mäßig einfache statische und dynamische Regeln angewandt werden, um das Duckphänomen zu definieren und zu bekämpfen.

Bei den Systemen mit zwei oder mehr seitlichen Armen bringen die geometrischen Gegebenheiten komplexere Regeln mit sich, so daß die Reaktionen des gesamten Fahrzeugs, beispiels weise beim Bremsen, schwieriger vorauszusehen sind.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine herkömmliche Vorderradanordnung eines Fahrrads ohne Aufhängung. Die Radachse ist im wesentlichen beim Bremsen zwei Kräften ausgesetzt, nämlich der Schwerkraft-Reaktionskraft P (das Gesamtgewicht des beladenen Fahrzeugs ist statisch auf beide Radachsen verteilt) und eine Bremsreaktionskraft F (der Geschwindig keitsverminderung entsprechend). Bei Stillstand oder konstanter Geschwindigkeit bei Geradeausfahrt, ist F gleich null und nur P wirksam. Das Kurvenfahren wird hier nicht berücksichtigt; in diesem Falle treten natürlich zusätzliche Kräfte auf, insbe sondere die Fliehkraft und die entsprechende Reaktionskraft.

Wenn die Resultierende R ₁ (bei einer Bremskraft F ₁) unterhalb des Schwerpunkts G des beladenen Fahrzeugs verläuft, so ist das entsprechende Moment bestrebt, den Schwerpunkt G nach vorn zu verschwenken, was ein "Ducken" des Fahrers zur Folge hat. Wenn die Komponente R ₂ (bei einer Bremskraft F ₂) oberhalb von G verläuft (nämlich wenn nicht oder nur gering gebremst wird), ist die Sachlage umgekehrt. Fig. 1 zeigt eine Komponente R ₂ die mit der Radgabelreaktion zusammenfällt.

Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Vorderradgabel-Auf hängung vorhanden ist, wie bei den meisten Motorrädern, ent spricht die Resultierende R einer die Verformung des Aufhän gungssystems bewirkenden Kraft S und einer Komponente C die unterhalb des Schwerpunkts G verläuft und einem nach vorn gerichteten Kippmoment entspricht.

In diesen Fällen kann man dem beim Bremsen auftretenden "Ducken" nicht entgegenwirken.

Im Fall geometrisch komplizierter Aufhängungssysteme mit zwei oder mehr Aufhängungsarmen wird die Definition der Duck- bzw. Antiduckbedingungen sehr komplex, so daß es schwierig ist, die geometrischen Verhältnisse zu bestimmen, unter denen dem Ducken entgegengewirkt werden kann oder nicht. Gemäß vorliegender Erfindung werden einfache Bedingungen definiert, die es gestatten, dem Ducken entgegenzuwirken, wenn sie durch die geometrischen Gegebenheiten der Aufhängung erfüllt werden.

In nachstehender Beschreibung werden die Lagen und Bewegungen in bezug auf den Rahmen des abgefederten, still stehenden, auf dem Boden ruhenden und eine mittlere Belastung aufweisenden Fahrzeugs erläutert.

Die beim Ausschlagen des Aufhängungssystems von der Radachse in der axialen Längsebene beschriebene Laufbahn wurde untersucht und es wurde erkannt, daß, wenn der horizontale Abstand zwischen der Achse und einem beliebigen Punkt des Fahrzeugrahmens konstant bleibt oder mit der (wenigstens scheinbaren) Belastung der Radachse ansteigt, dann wirkt das Aufhängungssystem dem "Ducken" des Fahrzeugs entgegen, ganz gleich um welchen Aufhängungstyp es sich handelt. Diese Erkenntnis findet eine äußerst günstige Anwendung auf dem Gebiet der Systeme mit zwei oder mehr Armen, bei denen die Laufbahnen verhältnismäßig komplexer Natur sind.

Bekanntlich beschreibt, insbesondere bei einem mechani schen System, bei welchem sich eine Ebene P ₁ (beispielsweise diejenige der Radachse und ihres Trägers) in bezug auf eine Ebene P ₀ (diejenige des Fahrzeugrahmens) vermittels einer Übertragungsvorrichtung (im vorliegenden Falle die beiden Aufhängungsarme) bewegt, der momentane Schwenkmittelpunkt P ₁ in bezug auf die Ebene P ₀ eine Kurve b ₀ (Basiskurve) und in der Ebene P ₁ eine Kurve r ₁ (Rollkurve), die während der Bewe gung von P ₁ auf P ₀ ohne zu gleiten auf der Basiskurve b ₀ abrollt, wobei jeder Festpunkt von P ₁ (insbesondere im vorlie genden Fall die Radachse O) in der Ebene P ₀ eine Kurve r ₀ (Wälzkurve) beschreibt.

Das wichtige Element ist hier also die Wälzkurve r ₀, die die Radachse O in der Ebene P ₀ des Fahrzeugrahmens beschreibt.

Wenn man die oben aufgestellte Regel anwendet, so stellt man fest, daß eine Erhöhung der - wenigstens scheinbaren - Belastung eine Bewegung von O nach oben längs der Wälzkurve r ₀ in der Ebene P ₀ bewirkt.

Wenn O sich nach hinten bewegt (im Falle einesVorderrads), d. h. nach rechts in bezug auf die Figuren, so läßt das Aufhän gungssystem eine "Duckbewegung" zu. Wenn O sich nach vorn bewegt oder auf der gleichen Abszisse verbleibt (in bezug auf die Horizontale), so erfolgt kein Ducken, und je stärker die Vorwärtsbewegung (nach links auf den Figuren) ist, um so stärker wirkt das Aufhängungssystem dem Ducken entgegen (mit anderen Worten gesagt, um so stärker ist seine "Antiduckbewe gung").

Die Tangenten der von der Radachse beschriebenen Wälz kurve müssen folglich wenigstens vertikal oder vorzugsweise unten nach hinten, oben nach vorn geneigt sein, so daß, wenn die Achse O in bezug auf den Fahrzeugrahmen ansteigt, sie sich nach vorn entfernt.

Die vorliegende Beschreibung nimmt Bezug auf die Aufhängung von Leiträdern (lenkbaren Rädern), bei denen der sogenannte "Einschlag" Probleme mit sich bringt. Es ist jedoch offen sichtlich, daß ein für ein lenkbares Rad geeignetes Aufhän gungssystem a fortiori auch bei einem nicht lenkbaren Rad anwendbar ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh rungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Figuren des Näheren beschrieben.

Fig. 1 und 2 wurden vorstehend bereits erläutert.

Fig. 3 und 4 zeigen die geometrischen Verhältnisse erfindungsgemäßer Ausführungsformen.

Fig. 5a und 5b zeigen die geometrischen Orte der Ausführungsformen gemäß Fig. 3 bzw. Fig. 4.

Fig. 6 zeigt ein der Fig. 3 entsprechendes Ausfüh rungsbeispiel.

Fig. 7 und 8 zeigen Varianten der Vorrichtung gemäß Fig. 3.

Fig. 3 zeigt schematisch die geometrischen Gegebenheiten einer Ausführungsform der Erfindung. Zwei Achsen Ax und By sind im wesentlichen horizontal und orthogonal zur axialen vertika len Längsebene des Fahrzeugs bei B′′B′′. Diese Ebene ist im allgemeinen die Symmetrieebene des Fahrzeugrahmens, des Sattels, des Hinterrads und, wenn der Einschlagwinkel gleich null ist, des Vorderrads, sowie der Lenkstange oder dergleichen. Wenn das Fahrzeug normal geradeaus fährt, ist diese Ebene vertikal, jedoch im allgemeinen geneigt beim Durchfahren einer Kurve. Im Hinblick auf die Klarheit der Beschreibung wird nachstehend angenommen, daß die genannte Ebene vertikal ist. Die erwähnten Achsen entsprechen mit dem Fahrzeugrahmen fest verbundenden Achsen, wie nachstehend erläutert. Um diese Achsen sind Armen entsprechende Strecken AA′, BB′ schwenkbar, und zwar vorzugs weise in einer gemeinsamen vertikalen Ebene, die zur axialen Längsebene parallel ist. Die Enden A′, B′ der Strecken AA′, BB′ bestimmen eine Achse, die sich in einer vertikalen Ebene bewegt, wenn AA′ und BB′ verschwenkt werden; diese Ebene ist die gleiche wie diejenige der Strecken AA′, BB′. Die Achse A′B′ ist die Lenkachse und ist mit der Achse D′D′′ des Rads R ver bunden, wobei D′D′′ und A′B′ orthogonale, aber sich nicht schneidende Strecken sind; folglich ist D′D′′ im wesentlichen hori zontal und senkrecht zu den vertikalen Ebenen, insbesondere zur axialen Längsebene bei D′′ (Mittelpunkt des Rades R).

A′′, B′′ und D′′ liegen somit in dieser axialen Längsebene. Die Darstellung in Fig. 3 entspricht der axialen Radlage, d. h. einem Einschlagwinkel von 0°.

Der Punkt D′ ist der Schnittpunkt der Radachse D′D′′ und der zu D′D′′ senkrechten, A′B′ enthaltenden Ebene. Diese Ebene ist die vertikale Ebene AA′BB′, wenn der Einschlagwinkel gleich null ist. Sie ist um die Lenkachse A′B′ schwenkbar und nimmt dabei den Achszapfenträger A′B′D′ und die Achse D′D′′ mit. Ein Punkt C′ außerhalb dieser Ebene bestimmt mit dem Dreieck A′B′D′ einen tetraederförmigen Teil A′B′C′D′, der um die Lenkachse A′B′ drehbar (schwenkbar) ist.

Wie nachstehend erläutert, kann die Achse A′B′ durch zwei Universalgelenke, wie Kugelgelenke, Kardangelenke oder dergleichen gebildet sein, die in bezug auf A′ und B′ zentrisch angeordnet sind. Wenn AA′ und BB′ um die Achsen AA′′ und BB′′ des Fahrzeugrahmens geschwenkt werden, bewegt sich A′B′ in der betreffenden vertikalen Ebene und nimmt C′, D′ und D′′ mit, die sich in jeweiligen vertikalen Ebenen bewegen, die zur axialen Längsebene parallel sind bzw. bei D′′ mit derselben zusammen fallen.

Ein Punkt C ist um eine Achse zz′ und insbesondere um seine orthogonale Projektion H auf zz′ schwenkbar. Diese Achse liegt vorzugsweise in einer zur axialen Längsebene parallelen Ebene. Der Punkt C bestimmt mit der Ecke C′ des Tetraeders A′B′C′D′ eine Strecke CC′, die, wie nachstehend ausgeführt, einer Stange (oder Arm) CC′ entsprechen kann. Die Stange CC′ ist über Universalgelenke oder dergleichen, wie in bezug auf A′ und B′ erwähnt, einerseits an den Tetraeder A′B′C′D′ und andererseits an die Gerade CH angelenkt, welch letztere einer um zz′ schwenkbaren Kurbel entspricht.

Ein Verschwenken von HC um zz′ bewirkt eine Bewegung von C′, D′ und D′′ um A′B′.

Wie in der einschlägigen Literatur beschrieben, bewirkt das gleichzeitige Verschwenken von AA′ und BB′ um ihre Achse AA′′ bzw. BB′′ eine Bewegung von A′B′C′D′, und wenn sich die Elemente in der in Fig. 3 dargestellten Stellung befinden, ist der Schnittpunkt I der die Strecken AA′ und BB′ enthaltenden Geraden der momentane Schwenkmittelpunkt von A′B′C′D′. In Fig. 3 liegt der Punkt I in bezug auf AB auf der dem Rad R entgegengesetzten Seite.

Fig. 4 entspricht der Fig. 3, abgesehen davon, daß hier der Punkt I in bezug auf AB auf der gleichen Seite wie das Rad R liegt.

Ob die Verhältnisse denjenigen der Fig. 3 oder denjeni gen der Fig. 4 entsprechen, hängt von den Abmessungen der Seiten des verformbaren Vierecks AA′BB′ ab. Wenn die Strecke AB kürzer ist als die Strecke A′B′, dann schneiden sich die die Strecken AA′ und BB′ enthaltenden Geraden im allgemeinen auf der Seite von AB (Fig. 3). Wenn hingegen die Strecke A′B′ kürzer ist, als die Strecke AB, liegt der Schnittpunkt im allgemeinen auf der entgegengesetzten Seite (Fig. 4). Vor stehend wurde der Ausdruck "im allgemeinen" gebraucht, denn während der Verformungen des Vierecks AA′BB′ kann es vorkommen, daß der Schnittpunkt der einander gegenüberliegenden Strecken von einer Seite auf die andere verlegt wird. Nachstehend werden die mechanischen Gegebenheiten dieser Anordnung des Näheren erläutert.

Fig. 6 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung eine mechanische Ausführungsform der verschiedenen Elemente gemäß Fig. 3; gleiche Bezugszeichen bezeichnen in beiden Figuren einander entsprechende Elemente.

Die Arme (Stange) AA′, BB′ sind um mit dem (nicht darge stellten) Fahrzeugrahmen verbundene Achsen a, b (Achsen Ax, By in Fig. 3) schwenkbar. Diese Achsen sind im wesentlichen senkrecht zur axialen Längsebene des Fahrzeugs und die Arme werden parallel zu dieser Ebene verschwenkt.

Die Enden A′, B′ tragen unter Zwischenschaltung von Universalgelenken, wie Kugelgelenken den im wesentlichen tetraeder förmigen Teil A′B′C′D′, wobei die die Gelenkmittelpunkte A′B′ enthaltende Achse die Lenkachse darstellt.

Der Achszapfen d des (nicht dargestellten) Rads (der in Fig. 1 D′D′′ entspricht) ist bei D′ angeordnet; die Radachse d und die Lenkachse sind im wesentlichen orthogonal, ohne sich jedoch zu schneiden. Ein drittes Universalgelenk, wie Kugelgelenk C′ ist an der vierten Ecke des Tetraeders angeordnet; die Gelenk mittelpunkte A′, B′, C′ bilden eine Seitenfläche des Tetraeders, die zur Radachse im wesentlichen parallel ist.

Das Gelenk C′ trägt ein Ende einer Stange CC′, deren anderes Ende vorzugsweise vermittels eines Universalgelenks, wie Kugelgelenk an eine Kurbel CH angelenkt ist, welche mit einer durch die Lenkstange oder ein ähnliches Lenkorgan dreh baren Achse zz′ fest verbunden ist.

Um einen großen Einschlagwinkel des Rades R zuzulassen, müssen die Arme AA′, BB′ sich voneinander entfernen und eine U-förmige Anordnung bilden, um hinreichenden Raum für die Felge und den Reifen zu schaffen.

Fig. 7 zeigt in stark schematisierter Form ein Ausfüh rungsbeispiel; auch hier sind die in den vorhergehenden Figuren dargestellten Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 7 zeigt die Gelenkmittelpunkte A′B′C′, deren geometrische Definition derjenigen entspricht, die vorstehend in Verbindung mit Fig. 6 dargelegt wurde.

A′ und B′ bestimmen die zur axialen Längsebene des Fahrzeugs parallele Lenkachse.

A′, B′ und C′ bestimmen eine der Seitenflächen des Tetraeders.

Die Achsen x, y (Schwenkachsen der Arme) sind eindeutig bestimmt; sie sind vorzugsweise senkrecht zur axialen Längs ebene. Die Punkte A und B sind die orthogonalen Projektionen von A′ und B′ auf die zugehörigen Achsen x bzw. y.

A, B, A′ und B′ liegen somit in ein und derselben zur Längsebene parallelen Ebene.

Die Achse d des Rads R ist ebenfalls eindeutig bestimmt, da sie dem mit dem tetraederförmigen Teil T fest verbundenen Achszapfen entspricht. Die Achse d ist vorzugsweise parallel zur Seitenfläche A′B′C′.

Die Tetraederecke D′ ist der Schnittpunkt der Achse d und der zu d orthogonalen Ebene, geführt von der Lenkachse A′B′.

Die Arme AA′, BB′ weisen im wesentlichen die Form eines "U" auf, um das Einschlagen des Rads ohne Berührung mit dem Rei fen P und der Felge J zu gestatten.

Im vorliegenden Beispiel kann jeder auf der Seite von A oder von B liegende Arm auf einer Achse des (nicht dargestell ten) Fahrzeugrahmens, die an beiden Enden festgelegt ist, angebracht werden. Bei einer Variante gemäß Fig. 8 werden die Arme h-förmig gestaltet und besitzen einen U-förmigen Teil wie in Fig. 7, sowie, auf der Seite von A oder B, zwei kleine Arme B ₁, B ₂ (die Schenkel des "h"), die auf beiden Seiten des Fahrzeugs, an den betreffenden Achsen x, y angeordnet sind, die in ihrer Mitte mit dem Fahrzeugrahmen fest verbunden sind.

Der Punkt C ist der Mittelpunkt des Universalgelenks bzw. Kugelgelenks gemäß Fig. 7. Die den Lenkeinschlag bewir kende Stange CC′ kann im wesentlichen geradlinig gestaltet sein, da sie seitlich ausladend angeordnet ist. Ferner ist sie, je nach der Einschlagrichtung, durch Zug- oder Schubkräfte beauf schlagt, und die geradlinige Ausbildung ist insbesondere bei Schubbeanspruchung vorzuziehen.

Die Achse zz′ ist eindeutig bestimmt und der Punkt H kann die orthogonale Projektion von C auf zz′ sein, wobei CH eine mit der Achse zz′ fest verbundene Kurbel ist. Diese vorzugsweise zur axialen Längsebene parallele Achse ist mecha nisch durch (nicht dargestellte) geeignete Mittel mit der Lenkstange oder einem ähnlichen geeigneten Lenkorgan verbunden.

In den Fig. 6 und 7 wurden die üblicherweise wenig stens eine Schraubenfeder und wenigstens einen Stoßdämpfer umfassende Teile der Aufhängungsvorrichtung fortgelassen.

In einer Ausführungsform der vorbekannten Lösung sind zwischen einem der Arme AA′, BB′ und einem Punkt des Fahrzeug rahmens eine Schraubenfeder und ein Stoßdämpfer koaxial angeordnet.

Es sei auch vermerkt, daß insbesondere dann, wenn die Arme AA′, BB′ verschiedene Länge besitzen, A′ und B′ bei einem geringen Aufhängungsausschlag Kreisbögen beschreiben, deren Mittelpunkte A bzw. B sind, während C′ eine annähernd kreisbo genförmige Bahn durchläuft, deren Mittelpunkt auf AB oder in Nähe von AB liegt (in Projektion auf die axiale Längsebene).

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 kann C auf der Kurbel CH mit einer Achse zz′ angeordnet sein, die im wesentlichen zwischen den kleinen Armen B ₁ und B ₂ eines jeden Aufhängungs arms verläuft, so daß C auf dem Krümmungsmittelpunkt zu liegen kommt.

Fig. 5a zeigt die kinematischen Merkmale der Vorrich tungen gemäß der Fig. 3, 6, 7 und 8. Bei A und B sind die Schwenkachsen der Arme in drei verschiedenen Stellungen darge stellt, nämlich eine mittlere Stellung AA ₀′ und BB ₀′, eine obere Stellung AA ₁′ und BB ₁′, sowie eine untere Stellung AA ₂′ und BB ₂′. Die Bezugszeichen D ₀′, D ₁′ und D ₂′, C ₀′, C ₁′ und C ₂′ bezeichnen die entsprechenden Lagen oder Stellungen der Rad achse (bei Geradeausfahrt) und der vierten Ecke C′ des Tetraeders (in Projektion auf die Zeichnungsebene). Die momen tanen Schwenkmittelpunkte, die jeweils den drei Stellungen entsprechen, sind mit I ₀, I ₁ und I ₂ bezeichnet und bestimmen die feste Basiskurve b ₀ in der Ebene AB, die mit dem Fahrzeug rahmen verbunden ist.

Die Rollkurve r ₁ (momentaner geometrischer Ort der Drehung bzw. Schwenkung, in der Ebene P ₁ ortsfest, in der Ebene P ₀ jedoch beweglich) ist dargestellt in der A ₀′B ₀′C ₀′D ₀′ entsprechenden Stellung. Wie vorstehend erläutert, rollt sie auf b ₀ in der Ebene P ₀, wenn P ₁ sich mit A ₀′B ₀′C ₀′D ₀′ bewegt, und bei I ₁ bzw. I ₂ in den Stellungen A ₁′B ₁′C ₁′D ₁′ bzw. A ₂′B ₂′C ₂′C ₂′ tangiert.

Wenn die Punkte A′B′C′D′ in der Ebene P ₁ ortsfest sind, beschreiben sie in der Ebene jeweils die folgenden Kurven:

- A′: einen Bogen A ₁′A ₂′ des Kreises mit dem Mittel punkt A und dem Radius AA′;
- B′: einen Bogen B ₁′B ₂′ des Kreises mit dem Mittel punkt B und dem Radius BB′;
- C′: einen Bogen C ₁′C ₂′ seiner Wälzkurve, die der geometrische Ort von C′ in P ₁ ist, wenn die Wälzkurve r ₁ sich auf der Basiskurve b ₀ abwälzt;
- D′: einen Bogen D ₁′D ₂′ seiner Wälzkurve, die der geometrische Ort von D′ in P ₁ ist, wenn die Wälzkurve r ₁ sich auf der Basiskurve b ₀ abwälzt.

Wie aus Fig. 5a ersichtlich, entspricht die Stellung I ₀ A ₀′B ₀′C ₀′D ₀′ einer im wesentlichen horizontalen Lage von I ₀ D ₀′ und somit einer vertikalen Tangente der Wälzkurve D ₁′D ₂′ bei D ₀′, da I ₀ der momentane Schwenkmittelpunkt ist. Bei Anwendung der obigen Regel ist ersichtlich, daß zwischen den Stellungen D ₀ und D ₁ die Wälzkurve von unten vorn nach oben hinten verläuft, was ein das "Ducken" begünstigender Sachver halt ist. Zwischen den Stellungen D ₀ und P ₁ hingegen ist die Wälzkurve im entgegengesetzten Sinn geneigt, von unten hinten nach oben vorn, wobei die Stellung D ₀ dem Grenzfall einer vertikalen Tangente entspricht (weder Ducken noch Antiduck wirkung). Hieraus ergibt sich, daß man bei gleichen geometri schen Gegebenheiten ein unterschiedliches Verhalten beobachten kann. Unter Inbetrachtziehung der Fig. 3, 6, 7 ist es also vorteilhaft, wenn die dargestellte Lage der Aufhängung des voll belasteten Fahrzeugs entspricht, so daß bei mittlerer oder niedriger Fahrzeugbelastung die Arme AA′, BB′ sich nach unten bewegen und beispielsweise im unbelasteten Zustand AA ₂′ und BB ₂′ erreichen.

Hinsichtlich der der Fig. 4 entsprechenden Fig. 5b gelten Betrachtungen der gleichen Art.

Die Wälzkurve D ₂′D ₀′D ₁′ und D′ weist einen Bogen D ₀′D ₁′ auf, der von unten vorn nach oben hinten verläuft, was einem Ducken entspricht, während D ₂′D ₀′ von unten hinten nach oben vorn verläuft, was einer Antiduckwirkung entspricht. Die Stellung D ₀′ in der gleichen Höhe wie I ₀ entspricht der verti kalen Tangente der Wälzkurve, d. h. auch hier dem Grenzfall ohne Ducken und ohne Antiduckwirkung.

Die Stellung A ₀′B ₀′C ₀′D ₀′ (Fig. 4 entsprechend) muß folglich der Maximalbelastung entsprechen, während eine mitt lere oder minimale Belastung der niedrigeren Stellungen ent spricht; so entspricht beispielsweise dem unbelasteten Fahrzeug die Stellung A ₂′B ₂′C ₂′D ₂′.

Diesbezüglich zeigt ein Vergleich der Fig. 5a und 5b, daß bei der ersteren I vorzugsweise in dem oberhalb von I ₀ gelegenen Teil der Basiskurve liegt, während im Fall der Fig. 5b I vorzugsweise unterhalb dieses Teils liegt.

I liegt somit vorzugsweise hinten unterhalb des Niveaus der Radachse oder vorn oberhalb dieses Niveaus, weil anderen falls das Aufhängungssystem das "Ducken" begünstigen würde. Wie bereits vermerkt, ist die Erfindung unter besonders gün stigen Bedingungen auf die Aufhängung von Leiträdern anwendbar, jedoch kann sie daher a fortiori auch bei nicht lenkbaren Rädern eingesetzt werden.

Die Erfindung betrifft somit generell die Aufhängung von Rädern, bei denen der Abstand zwischen dem Achszapfen und einem beliebigen Punkt des Fahrzeugrahmens meßbar ist, wie die Zylinderachse von Zweizylindermotoren mit entgegengesetzten flachliegenden Zylindern, oder die Kurbelwellenachse bei Motoren mit querliegender Kurbelwelle usw. Dieser Abstand muß sich vergrößern (Wälzkurventangente von vorn oben nach hinten unten geneigt) oder im Grenzfall konstant bleiben (vertikale Tangente wenn das Fahrzeug ohne seitliche Neigung auf horizontalem Boden befindlich ist); bei Fig. 5a und 5b wird vorausgesetzt, daß der Fahrzeugrahmen fixiert ist und daß die Aufhängungsvorrichtung wirksamist (was einem sich mit dem Rad bewegenden Boden entspricht). Bei Betrachtung der Belastungsänderungen, die das Aufhängungssystem von einem Grenzzustand in den anderen bringen, geht es um ein Fahrzeug mit extremen Belastungswerten (statische Belastung mit Leicht gewichtsfahrer, ohne Gepäck und mit praktisch leerem Tank, einerseits, und Schwergewichtsfahrer mit Gepäck und mit ge fülltem Tank, andererseits; dazu kommen die dynamischen Bela stugen, die je nach ihrer Wirkungsrichtung addiert oder subtrahiert werden müssen: Bremsen, Beschleunigen, ungleich mäßige oer geneigte Fahrbahn usw.).

Claims

1. Aufhängungsvorrichtung mit Antiduckwirkung für ein Fahrzeugvorderrad, mit einem zwischen dem Achszapfenträger und dem Fahrzeugrahmen angeordneten Aufhängungsmechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung des Achszapfenträgers (A′B′C′D′) in bezug auf den Fahrzeugrahmen der kinematische Mechanismus (A, A′, B, B′) aufgrund seiner geometrischen Ausgestaltung bewirkt, daß sich der horizontale Abstand zwischen dem Achs zapfen (D′D′′) und dem Fahrzeugrahmen bei Erhöhung der Belastung vergrößert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgehängte Rad (R) ein Leitrad ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aufhängung im wesentlichen vermittels zweier Arme (AA′, BB′) erfolgt, die einerseits am Achszapfenträger (A′B′C′D′) und andererseits an zwei Achsen (AA′′, BB′′) des Fahrzeuggestells schwenkbar angelenkt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achsen (AA′′, BB′′) im wesentlichen orthogonal zur axialen Längsebene des Fahrzeugs sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bewegung des Achszapfenträgers (A′B′C′D′) in bezug auf den Fahrzeugrahmen, in der Projektion auf die axiale Längsebene gesehen, die auf der Basiskurve (b ₀) sich abwälzenden Wälzkurve (r ₁) und die Tangenten (D′ ₀ D′) der von der Radachse durchlaufenden Wälzkurve von oben vorn nach unten hinten geneigt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Maximalbelastung die Tangente (D′ ₀) vertikal ist, wenn das Fahrzeug in einer Lage befindlich ist, in der die axiale Längsebene vertikal ist.