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Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung einer getriebenen, gefederten Kraftfahrzeug-Starrachse, die ausschliesslich durch zwei über Gummielemente am Fahrgestell bzw. an der Achse angreifende Längslenker und einen Querlenker geführt ist.
Bei einer bekannten Achsaufhängung untergreifen die Längslenker die zugehörige Starrachse und sind an dieser vorne und hinten über zylindrische Gummielemente mit waagrechter, quer zur Fahrtrichtung verlaufender Achse befestigt. Da die Längslenker wegen ihres Angriffes am Fahrgestell über Gummielemente nicht in der Lage sind, eine Seitenführung der Starrachse zu übernehmen, hat der Querlenker die Aufgabe, Seitenkräfte aufzunehmen.
Es ist selbstverständlich, dass bei dieser Konstruktion die von den Vortriebskräften einerseits und von den Bremskräften anderseits herrührenden, auf die Achse wirkenden Drehmomente in völlig gleicher Weise an den Längslenkern abgestützt werden, wobei die Aufnahme der Drehmomente mit entsprechend harten Gummielementen erfolgen muss, um die Verdrehung der Starrachse bei Einleitung des Vortriebsmomentes wegen der damit verbundenen Winkeländerung in der Antriebsgelenkwelle in zulässigen Grenzen zu halten.
Die Gummielemente dienen nicht nur zur Übertragung der Drehmomente, sondern ergeben auch zusammen mit den andern Aufhängungsteilen eine Stabilisatorwirkung, die aber wegen der Härte der Gummielemente unerwünscht stark ist. Handelt es sich um eine Vorderachse, so kann eine derart starke Stabilisatorwirkung unter Umständen durchaus in Kauf genommen werden. Dann muss aber an der Hinterachse eine wesentlich schwächere Stabilisierung erfolgen, weil sich sonst Nachteile im Fahrverhalten ergeben. Bei Kurvenfahrt wird nämlich das innere Hinterrad stark entlastet und im Extremfall sogar vorzeitig vom Boden abgehoben.
Ausserdem haben starke Stabilisatorwirkungen an der Vorder- und Hinterachse bei Geländefahrt hohe Beanspruchungen des ganzen Fahrgestells zur Folge, weshalb sich die bekannte Achsaufhängung nur für die Vorderachse eines allradgetriebenen Fahrzeuges verwenden lässt und für die Hinterachse eine andere Aufhängungsart gewählt werden muss, obwohl die Aufhängung der Vorderachse wegen ihrer einfachen Ausbildung Vorteile bietet und verschiedene Aufhängungskonstruktionen vorne und hinten selbstverständlich den technischen Aufwand sowie die Herstellungskosten erhöhen.
Bei einer andern bekannten Achsaufhängung, bei der die Achse ebenfalls über zylindrische Gummielemente mit quer zur Fahrtrichtung verlaufender waagrechter Achse an den sie untergreifenden Längslenkern befestigt ist, aber ein eigener Querlenker fehlt (DE-OS 1580453), soll eine grössere Elastizität erzielt bzw. sollen die Kräfte in der Achsaufhängung durch Veränderung der Verteilung des elastischen Materials gesteuert werden. Die zur Starrachsenbefestigung an den Längslenkern dienenden elastischen Hülsen aus Gummi od. dgl. weisen dabei einen elliptischen Querschnitt auf, oder es sind die Verbindungsbolzen darin exzentrisch angeordnet.
Da nun aber die Gummimetallelemente od. dgl. vor und hinter der Starrachse liegen und bei elliptischem Querschnitt zentrisch symmetrisch ausgebildet sind, werden die Bremsmomente in der gleichen Weise wie die Vortriebsmomente aufgenommen, es ergeben sich also bei der Verdrehung der Achse in der einen und in der andern Richtung gleich grosse Reaktionskräfte, für die auch die Richtungsumkehr bedeutungslos ist. Aber auch bei exzentrischer Anordnung der Verbindungsbolzen in den elastischen Hülsen treten beim Bremsen und beim Vortrieb die gleichen Verhältnisse auf, da das Abstützkräftepaar jeweils gegengleich gerichtet ist, so dass immer eine Kraft des Kräftepaares auf den dünneren und die andere Kraft des betreffenden Kräftepaares auf den dickeren Bereich der elastischen Hülse einwirken.
Schliesslich ist eine Achsaufhängung bekanntgeworden (DE-OS 1959844), bei der zwei untere und zwei weitere obere Längslenker vorgesehen sind, deren obere Lenker zugleich einen Stabilisierungsstab ergeben. Für den Angriff der oberen Längslenker an Stützwinkeln der Starrachse sind zwar verschieden dicke und jeweils keilförmige Gummielemente vorgesehen, diese Gummielemente sind aber mit Hilfe einer Mutter und entsprechender Beilagscheiben gemeinsam unter Druck eingespannt. Eine verschiedene Elastizität der Gummielemente in der einen oder andern Richtung kann sich auf diese Weise nicht ergeben, da das eine Gummielement immer nur so weit zusammendrückbar ist, wie es die Entspannung des andern Gummielementes erlaubt.
Die beiden Gummielemente sind nämlich mit zwei hintereinander geschalteten Federn vergleichbar, die nach den Regeln der Mechanik unabhängig von der Kraftrichtung stets eine gemeinsame gleichbleibende Kennlinie aufweisen. Eine verschiedene Federkennlinie in der einen oder andern Richtung könnte nur auftreten, wenn sich die eine Feder bzw. das eine Gummielement vollständig entspannte, was aber aus konstruktiven Gründen nicht möglich ist. Es werden also auch bei dieser
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bekannten Konstruktion die auf die Achse wirkenden, von den Vortriebskräften einerseits und von den
Bremskräften anderseits herrührenden Drehmomente an den oberen Längslenkern in völlig gleicher Weise abgestützt.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und die eingangs geschilderte Aufhängung einer getriebenen Kraftfahrzeug-Starrachse so zu verbessern, dass sich ein anderes Verhalten bei Vortriebskräften als bei Bremskräften ergibt und bei gleichbleibend einfacher
Konstruktion ohne ungünstige Rückwirkungen auf das Fahrverhalten und die Beanspruchung des
Fahrgestells eine gleich gute Eignung als Vorderachse wie als Hinterachse erzielen lässt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die für den Angriff der Längslenker an der
Starrachse vorgesehenen Gummielemente zur Abstützung der Bremsmomente weicher als zur Abstützung der Vortriebsmomente ausgebildet sind.
Die zur Abstützung der Vortriebsmomente vorgesehenen Gummielemente können wie bisher genügend hart gewählt werden, um eine zu starke Verdrehung der Starrachse bei Einleitung des Vortriebsmomentes zu verhindern. Dagegen brauchen die Gummielemente zur Abstützung der Bremsmomente keineswegs dieselbe Härte aufzuweisen, da die Bremsmomente im allgemeinen kleiner als die Vortriebsmomente und beim Bremsbetrieb höhere Winkel in der Antriebsgelenkwelle zulässig sind, weil die Welle wesentlich entlastet ist.
Die verschiedene Härte der Gummielemente in bezug auf die Abstützung der in der einen oder andern Richtung wirkenden Drehmomente hat nun aber zur Folge, dass bei relativer Querneigung von Fahrgestell und Starrachse jeweils an der einen Fahrzeugseite eine dem weicheren Gummielement und seiner. grösseren Verformung entsprechende grössere gegenseitige Lagenänderung von Achse und
Längslenker auftritt, was einer grösseren Querneigung der Achse bzw. einer grösseren Längslenkerverschränkung gleichkommt, so dass insgesamt die Folgen einer zu starken Stabilisatorwirkung aufgehoben werden. Daher lässt sich die erfindungsgemässe Aufhängung auch für Hinterachsen anwenden. Für die
Abstützung der Bremsmomente einerseits und der Vortriebsmomente anderseits können verschiedene
Gummielemente vorgesehen werden.
Es ist aber auch möglich, Gummielemente anzuordnen, die der Abstützung beider Momente dienen.
Eine besonders zweckmässige Konstruktion wird erreicht, wenn die Längslenker zur Starrachse hin in einem Flansch enden, der unter beiderseitiger Gummielement-Zwischenlage zwischen zwei fest mit der
Starrachse verbundenen Stützplatten gefasst ist, wobei die oben an der Flanschvorderseite und unten an der Flanschrückseite liegenden Gummielemente bzw. Gummielementteile härter als die jeweils an den andern Flanschseiten angeordneten Gummielemente bzw. Gummielementteile ausgebildet sind. Die Längslenker sind bei einer Vorderachse von dieser nach hinten gerichtet, so dass der Flansch am Vorderende des Längslenkers liegt. Die Vortriebskräfte versuchen nun, die Starrachse so zu verdrehen, dass sie sich oberhalb des Achsmittels nach hinten bewegt, wo auch das härtere Gummielement bzw. der härtere Gummielementteil liegt.
Die an der Rückseite des Flansches vorgesehene Stützplatte drückt dabei unten gegen den Flansch und wirkt somit ebenfalls auf das härtere Gummielement bzw. den härteren Gummielementteil ein. Bei auftretenden Bremskräften ist dagegen die Verdrehrichtung der Starrachse umgekehrt, so dass jeweils das weichere Gummielement bzw. der weichere Gummielementteil zur Wirkung kommt. Die gleichen Verhältnisse ergeben sich bei einer Hinterachse, obwohl dort die Längslenker und damit auch die Flansche vor der Achse angeordnet sind. Selbstverständlich muss dabei jeweils ein Abheben des Flansches von dem an der einen Seite liegenden Gummielement bzw. Gummielementteil und damit eine völlige Federentspannung erfolgen, da sich sonst keine verschiedenen Federkennlinien in der einen und andern Drehrichtung der Achse erzielen liessen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist in an sich bekannter Weise an jeder Flanschseite nur ein in lotrechter Richtung keilförmig ausgebildetes Gummielement angeordnet. Ein solches Gummielement hat zufolge der Keilform oben und unten eine verschiedene Dicke und damit auch eine verschiedene Härte, denn es wirkt eine dickere Gummischicht wesentlich weicher als eine dünne. Somit wird die Forderung, dass die Gummielemente oben und unten mit verschiedener Härte ausgebildet sein sollen, auf die einfachste Weise, und ohne die Materialeigenschaften verändern zu müssen, erfüllt. Selbstverständlich wäre es auch möglich, oben und unten Gummielemente mit verschiedenem Härtegrad vorzusehen oder jeweils ein von oben nach unten durchlaufendes Gummielement anzuordnen und in diesem selbst die Gummieigenschaft entsprechend zu verändern.
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Zweckmässig ist es, wenn die Stützplatten zu einem die Gummielemente umschliessenden, zweiteiligen, aber abgedichteten Gehäuse ergänzt sind, so dass sich ein Schutz gegen Schmutzzutritt u. dgl. ergibt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gummielemente gegen den Flansch bzw. die Stützplatten gerichtete Vorsprünge aufweisen. In diesem Fall liegen die Gummielemente anfänglich nur mit den Vorsprüngen am Flansch bzw. an der betreffenden Stützplatte an und wirken bei Beginn der Belastung weicher, da zunächst nur die Vorsprünge verformt werden. Erst wenn das Gummielement selbst voll zur Anlage kommt, ergibt sich eine entsprechende Steigerung der Härte, so dass mit einfachen Mitteln die Federkennlinie der Gummielemente beeinflussbar ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug, das dadurch gekennzeichnet ist, dass für die Vorder- und Hinterachse die gleiche Achsaufhängung vorgesehen ist, was durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Achsaufhängung ermöglicht wird und eine beträchtliche Vereinfachung des technischen Aufwandes und eine Verringerung der Herstellkosten mit sich bringt.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. l das Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges mit gefederten, angetriebenen Starrachsen, wobei die Vorder- und Hinterachse in gleicher Weise aufgehängt sind, schematisch in Druntersicht, Fig. 2 eine zugehörige Seitenansicht, Fig. 3 die Vorderachse mit einem Längslenker im Teilschnitt in grösserem Massstab, Fig. 4 die Befestigung des Längslenkers an der Vorderachse im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5 in weiterer Vergrösserung, Fig. 5 ein Gummielement in Ansicht und Fig. 6 das Gummielement in Draufsicht.
Nach den Fig. 1 und 2 besitzt ein Kraftfahrzeug zwei getriebene, gefederte Starrachsen --1, 2--, die durch zwei Längslenker --3-- und je einen Querlenker --4-- (Fig. 1) geführt sind, wobei die Längslenker --3-- an den Achsen 2--bzw. dem Fahrgestell --5-- über Gummielemente angreifen.
Die Längslenker --3-- enden zur zugehörigen Achse--1 bzw. 2-- hin in einem Flansch --6--, der unter beidseitiger Zwischenlage von Gummielementen --7, 8-- zwischen zwei fest mit der Starraehse-l- verbundenen Stützplatten --9, 10-- gefasst ist, wobei die Stützplatten --9, 10-- zu einem die Gummi- elemente --7, 8-- umschliessenden, zweiteiligen Gehäuse (Fig. 4) ergänzt sind, das durch einen entsprechenden Streifen --11-- abgedichtet ist.
Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, dass die oben an der Flanschvorderseite und unten an der Flanschrückseite liegenden Gummielementteile dünner als die jeweils an den andern Flanschseiten angeordneten Gummielementteile ausgebildet sind, dass also die Gummielemente - 7 und 8-in lotrechter Richtung Keilform aufweisen, so dass sie die grössere Härte bzw. geringere Weichheit an den Stellen verminderter Materialdicke und umgekehrt die geringere Härte an den Stellen grösserer Materialdicke besitzen. In der sich auf die Vorderachse --1-- beziehenden Fig. 3 ist die Richtung, in der die Vortriebskraft die Achse zu verdrehen versucht, durch den Pfeil V angedeutet.
Es wird daher das Vortriebsmoment über den oberen und dünneren Teil des Gummielementes --7-- und den unteren, ebenfalls dünneren Teil des Gummielementes --8-- auf den Flansch --6-- abgestützt, wogegen beim Auftreten von Bremsmomenten (Pfeil B) der obere Teil des Gummielementes --8-- und der untere Teil des Gummielementes --7--, also die jeweils dickeren Zonen zur Wirkung kommen, so dass also die Gummielemente --7, 8-- zur Abstützung der Bremsmomente tatsächlich weicher als zur Abstützung der Vortriebsmomente ausgebildet sind.
Da bei der Hinterachse --2-- der Längslenker --3-- vorwärts gerichtet ist und der Flansch am hinteren Längslenkerende liegt, die Gummielemente also vor der Hinterachse angeordnet sind, ergeben sich für die Abstützung der Vortriebs- und Bremsmomente die gleichen Verhältnisse, d. h. es muss wieder der oben an der Flanschvorderseite und unten an der Flanschrückseite liegende Gummielementteil härter als der jeweils an der andern Flanschseite vorgesehene Gummielementteil ausgebildet sein.
Die beiden Stützplatten --9, 10-- sind durch Schrauben --12-- miteinander verbunden, die eine gewisse Vorspannung der Gummielemente --7, 8-- ergeben. Um diese Vorspannung in einem bestimmten Mass zu halten, sind zwischen den Stützplatten --9, 10-- Distanzhülsen --13-- vorgesehen.
Die Gummielemente --7, 8-- weisen eine lotrechte Ausnehmung --14-- auf, so dass gegen den Flansch - gerichtete Vorsprünge --15-- entstehen, die zunächst allein zur Anlage kommen, wogegen sich der Grund der Ausnehmung --14-- erst nach grösserer Belastung des betreffenden Gummielementes an den Flansch anlegt, um auf diese Weise eine progressive Federcharakteristik des Gummielementes zu erreichen.