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Die Erfindung betrifft eine unabhängige Radaufhängung mit Federung und Dämpfung innerhalb der Radfelge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, im besonderen für Rennfahrzeuge.
Stand der Technik ist, dass die Räder eines KFZ über die Radträger, in denen sie drehbar gelagert sind, mittels eines beweglichen Gestänges, der Radaufhängung, am Wagenkörper angelenkt werden. Sind die Räder einer Achse unabhängig voneinander mit der Radaufhängung am Wagenkörper angelenkt, nennt man es eine unabhängige Radaufhängung, sind die beiden Räder einer Achse über die Radträger starr miteinander verbunden, spricht man von einer Starrachse.
In beiden Fällen findet die Dämpfung und Federung der Räder ausserhalb der Räder zwischen Gestänge und Wagenkörper statt Bemühungen, Aufhängung, Federung und Dämpfung innerhalb des Rades anzubringen gibt es, doch wurde dies bis dato kaum realisiert Schwierigkeiten mit dem Federweg und Unterbringung der notwendigen Dämpfungselemente so wie der Lenkgeometrie verhinderten eine grosstechnische Anwendung. Die US 3578 354 A (Schott) vom Jahre 1971 zeigt eine Rad tnnenfederung mit Schraubenfedern mit einer Kreiszylinderführung ohne Dämpfung für kleine Motorfahrzeuge. US Patent US 2537 479 A (Motte) beschreibt eine Aufhängung mit Federn, wobei die Dämpfung durch die Federn erfolgt.
Die Aufhängung liegt innerhalb einer Trommelbremse, die Federwege sind sehr klein und die Konstruktion Ist sehr breit, so dass eine brauchbare Lenkgeometrie für gelenkte Rader kaum möglich 1St.
Die DE 720 716 (Peeters) offenbart eine Radaufhängung Innerhalb der Bremstrommel, die sich Innerhalb des Rades befindet, wobei für einen ausreichenden Federweg teleskopartige Schraubenfedern ohne Hydraulik vorgesehen sind und scheinbar aufgrund des Platzprobleme keine Stossdämpfer vorhanden sind
Das Europapatent von Mlchelin EP 878 332 A 2 beschreibt eine Aufhängung innerhalb des Radkörpers, wobei die Federung durch eine ausserhalb der Linearführung liegende Schraubenfeder und die elektrische Dämpfung über eine Zahnstange am zylindrischen Führungskörper erfolgt.
Es findet keine hydraulische Übertragung der Kräfte vom Rad auf Federung und Dämpfung statt.
Die technische Aufgabe, welche mit der Erfindung gelöst werden soll, ist eine kompakte Radaufhängungseinheit im Radinneren. Die Radführung für die Federung soll im Inneren der Radfelge mittels einer Linearführung stattfinden. Dämpfung und Federung des Rades sind Teil der Linearführung. Diese kompakte unabhängige Radaufhängungsemheit wird dann mittels eines die Sturzneigung des Rades steuernden oder starren Gestänges am Wagenkörpers angelenkt. Der Radträger und damit das Rad können um die Achse der Linearführung drehbar, für die Lenkung des Fahrzeuges, oder starr durch einen Lenker fixiert, für ungelenkte Rader ausgeführt sein. Dadurch sollen die ungefederten Massen verringert und eine exakte Radführung erzielt werden
Bislang fehlte eine Radaufhängung, die die genannte Aufgabe erfüllt.
Die erflndungsgemasse Radaufhangung erzielt dies dadurch, dass der Radträger, in dem die Radachse gelagert Ist, aus einem Gehäuse, in denen sich die Radiager befinden, an dem oben und unten Linearlager angeordnet sind, besteht Das obere Linearlager ist als Zylinder ausgebildet, in dem das obere lineare Führungsrohr des Radträgers, als Kolben ausgebildet, gleitet und die axiale Abstützung der Radkräfte zum Wagenkörper besorgt, und beim Einfedern eine Hydraulikflüssigkeit verdrängt. Die Hydraulikflüssigkeit durchströmt m Folge einen beispielsweise winkelig zur Achse der Längsführung oder einen über eine Zwischenleitung angeordneten Drosselblock in einem Kanal, der durch ein Ventil nur In einer Richtung durchströmt werden kann.
In dem Drosselblock wird mit verstellbaren Drosseln die Geschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit beeinflusst und wirkt somit dämpfend auf die Radbewegung Angeschlossen an diesen Steuerblock ist ein Zylinder, in dem sich ein Kolben befindet. Auf der einen Seite des Kolbens Ist die Hydraulikflüssigkeit auf der anderen eine Feder. Diese Feder ist entweder eine Luftfeder oder eine Metallfeder. Bei der Luftfeder kann durch Veränderung des Druckes und des Volumens die benötigte Federcharakteristik eingestellt werden. Die Metallfeder muss zur Änderung der Charakteristik getauscht werden. Die Feder wird durch die Bewegung des Freikolbens gespannt und druckt den Kolben und die Hydraulikflüssigkeit wieder zurück, wenn der Einfederungsvorgang beendet ist.
Auch hier wird die Geschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit durch verstellbare Drosseln beim Zurückfliesen durch einen mit Ventil gesicherten Einwegkanal beeinflusst und damit die Bewegung des Rades beim Ausfedern gedämpft.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Fig 1 eine erfindungs- gemässe Radaufhängung im achsparallelen Schnitt, Fig. 2 eine Radaufhängung für ein gelenktes
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den oberen Teil der Radaufhängung in Ansicht und zwei Schnitten.
In Fig. 1 ist die Radaufhängung in der Felge F eines Rades dargestellt. Hier sieht man die Anordnung der Radachse RA Im Radträger RT, der aus dem Gehäuse RG besteht, in dem sich die Radiager RL befinden. An dem Gehäuse RG ist oben ein zylindrischer Zapfen mit Gewinde angebracht, auf dem der obere Führungskolben FK verdrehbar angeschraubt ist. Durch Verdrehen des Führungskolbens FK im Gewinde wird eine Feineinstellung der Bodenfreiheit des KFZ möglich. Der Führungskolben FK gleitet in dem oberen Führungszylinder OFZ und wird von der Hydraulikflüssigkeit HF beaufschlagt und ist gleichzeitig ein statisches, hydraulisches Axiallager. Unten am Gehäuse RG ist eine zylindrische Führung ZF, die in dem unteren Längslager LG gleitet. Am unteren Ende der Führung ZF wird mit einer Mutter M der Gleitweg nach oben begrenzt.
Der Gleitweg nach unten wird durch den Anschlag A begrenzt. Formteile FT aus Gummi oder anderen elastischen Materialien dämpfen beim Anschlagen der Begrenzungen M und A am Längslager LG.
Bewegt sich das Rad, das aus Felge F und dem darauf befindlichen Reifen besteht, dann bewegt sich der Führungskolben FK mit. Bei Aufwärtsbewegung verdrängt der Führungskolben FK die Hydraulikflüssigkeit HF zuerst durch die Einwegkanäle KV1 und KV2 im Drosselblock DB. Bei weiterer Aufwärtsbewegung deckt der Kolben FK den Kanal KV2 ab und somit wird eine verstärkte Drosselung im oberen Hubweg erzielt. In den Kanälen KV1 und KV2 befinden sich zum Beispiel Drehschieber oder andere Drosselkörper wie DV1 zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit HF beim Aufwärtshub. Am Ende der Kanäle sitzen zum Beispiel Flatterventile FV oder andere Sperrkörper, die das Durchströmen der Kanäle in nur einer Richtung erlauben.
An dem Drosselblock DB ist der Zylinder Z angeschlossen, In dem sich der Freikolben FRK befindet. In Fig. 1 wird eine Luftfederung dargestellt. Der Kolben FRK wird auf der einen Seite von der Hydraulikflüssig HF und auf der anderen Seite vom Druckgas DG beaufschlagt. Das Volumen des Raumes für das Druckgas DG wird mit Hilfe eines Gegenkolben GK eingestellt. Der Gegenkolben GK wird mit Hilfe einer Schraubspindel SSP bewegt. In der Schraubspindel SSP befindet sich ein Gaskanal mit Ventil (GV) damit der Gasdruck für das Druckgas von aussen eingestellt werden kann.
Durch Verstellen des Gasvolumen und des Gasdruckes kann die Federcharakteristik nach Wunsch eingestellt werden. Verstellung des Gegenkolben GK bei gleichem Gasdruck verändert die Bodenfreiheit des Fahrzeuges.
Anstelle der Gasfeder kann eine Schraubenfeder in dem Zylinder Z angebracht werden, die dann zwischen Kolben FRK und Gegenkolben GK sitzt. Das Ventil GV Im Gaskanal der Schraubspindel SSP fällt dann weg Änderung der Federcharakteristik wird durch Austausch der Schraubfeder bewirkt Der Gegenkolben GK beeinflusst die Bodenfreiheit des Fahrzeuges.
In Fig. 2 wird die Radaufhängung im Kreuzriss für ein gelenktes Rad dargestellt. Die Schrägstellung der Führung für den Radträger RG stellt den notwendigen Nachlauf für ein gelenktes Rad dar. Mit Hilfe des Lenkhebels LH wird das Rad um die Achse der linearen Führung gedreht und damit gelenkt.
Fig. 3 stellt die Radaufhängung für ein ungelenktes Fahrzeugrad dar Durch die miteinander verbundenen Lenker L 1 und L2, wobei Lenker L 1, am Radträger RT, und Lenker L2 am Längslage LG angelenkt ist, wird eine Drehung des Radträgers RT um die Achse der Linearführung verhindert.
Fig. 4 zeigt den oberen Teil der linearen Radaufhängung. Oberer Führungszylinder FZ, Führungskolben FK, Drosselblock DB und Zylinder Z werden in Schnitten gezeigt. Der obere Führungszylinder OFZ verfügt über einen Flansch mit Bohrungen BA, mit dem er am Gestänge, das die Verbindung zum Wagen körper bildet, angeschraubt wird. Der Drosselblock DB wird mit Hilfe von Schrauben durch die Bohrungen GS am oberen Führungszylinder OFZ angeschraubt Der Zylinder Z für den Freikolben FRK ist über ein Gewinde mit dem Drosselblock verschraubt Die notwendigen Dichtungen sind zum Teil nicht gezeigt. Das Ganze ist wieder schematisch dargestellt und kann bei Ausführung anders konstruiert sein. OTP und UTP sind unterer und oberer Totpunkt des Hubes des Führungskolbens FK.
Die Drehschieber DV sind mit der Einstellschraube EV, die mit der Feder DS verdrehgesichert sind, fest verbunden. Durch die Verdrehung der Drehschieber DV mit Hilfe der E ! nstei ! schrauben EV wird die Durchflussgeschwindigkeit und der Strömungswiderstand beeinflusst und damit die Dämpfung der Federung beim Ein- und Ausfedern. Die Strömungskanäle KV für die Hydraulikflüssigkeit sind für den Einfederungs- und Ausfederungsvorgang
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verschieden. Die Strömungsrichtung wird durch Ventile, hier durch Flatterventile FV gesteuert. Beispielsweise strömt Im Kanal KV1 die Hydraulikflüssigkeit HV beim Einfedern des Rades in Richtung des Zylinders Z und das Rückströmen wird durch das Flatterventil FV1 verhindert.
Beim Ausfedern strömt HF durch den Kanal KV2, wird durch die Drossel DV2 gedrosselt und durch das Ventil FV2 am Rückströmen gehindert. Durch Überschleifen der Bohrungen KV4 und KV3 durch den Führungskolben FK ist eine weitere Beinflussung der Dämpfung gegeben. Die Federkraft der Ventile FV beeinflusst zusätzlich die Dämpfung.