DE10011417A1

DE10011417A1 - Doppelpendelachse mit großen Schräglenkern

Info

Publication number: DE10011417A1
Application number: DE2000111417
Authority: DE
Inventors: Uwe Mauz; Otmar Piopiunik; Annette Walter
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: DE10011417B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für eine lenkbare Fahrzeugachse mit radführenden Schräglenkern, die die Räder an Radträgern gelenkig lagern und deren Quer- und Längslenkerarme unterhalb einer durch die Radmitten gehenden Horizontalebene liegen und wobei die Querlenkerarme jeweils länger als die halbe Spurweite sind. Dazu sind die jeweils oberen Enden der Radträger über Querlenker aufbauseitig abgestützt. Die aufbauseitigen Gelenke der Querlenkerarme und die Gelenke der Querlenker sind an einem Montagehilfsrahmen gelenkig gelagert. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Doppelpendelachse entwickelt, deren radtragende und radführende Bauteile an einem Fahrzeugaufbau oder -rahmen bei minimalem Raumbedarf angelenkt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für eine lenk bare Fahrzeugachse mit radführenden Schräglenkern, die die Rä der an Radträgern gelenkig lagern und deren Quer- und Längs lenkerarme unterhalb einer durch die Radmitten gehenden Hori zontalebene liegen und wobei die Querlenkerarme jeweils länger als die halbe Spurweite sind.

Aus der DE 41 00 295 C1 ist eine derartige Einzelradaufhängung für Nutzfahrzeuge bekannt. Der einzelne Radträger ist über ei nen Schräglenker und ein Feder-Dämpferbein am Fahrzeugaufbau abgestützt, so daß sich eine Kurbelschleifenachse ergibt. Die in Fahrzeugquerrichtung lang ausgebildeten Schräglenker ermög lichen beim Ein- und Ausfedern der Räder minimale Spurände rungen, was einen geringen Reifenverschleiß gewährleistet, wie er nur von Starrachsen bekannt ist. Bei der beschriebenen Achse benötigt das einzelne Federbein eine weit oberhalb des Fahrzeugleiterrahmens liegende aufwendige Abstützung. Zudem führt die hohe Federbeinbelastung bei Nutzfahrzeugen zu einem überdurchschnittlichen Verschleiß an den Dämpfern und an den oberen Schwenkgelenken.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Einzelradaufhängung zu entwickeln, deren radtragende und radführende Bauteile an einem Leiterrahmen bei minimalem Raum bedarf angelenkt werden können. Die Achse soll neben einem ge ringen Reifenverschleiß und einem geringen Gesamtgewicht auch eine kostengünstige Fertigung und eine einfache Endmontage ge währleisten.

Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dazu sind die jeweils oberen Enden der Radträger über Querlen ker aufbauseitig abgestützt. Die aufbauseitigen Gelenke der Querlenkerarme und die Gelenke der Querlenker sind an einem Montagehilfsrahmen gelenkig gelagert.

Die Konstruktion als Doppelpendelachse mit obenliegenden, Querlenkern und untenliegenden Schräglenkern mit langen Quer lenkerarmen ermöglicht das Verwenden eines relativ niedrig bauenden Montagehilfsrahmens, über den die Achse am Fahr zeugaufbau abgestützt wird. Bei diesem Achstyp liegt in der Konstruktionslage die Oberkante des Montagehilfsrahmens ca. auf dem Niveau der höchsten Stelle der Reifenlauffläche. Der Montagehilfsrahmen fixiert alle wesentlichen Teile der Achse - in der Regel mit Ausnahme der Räder - so untereinander, daß an der Achse schon im vormontierten Zustand die Achsgeometrie werte eingestellt werden können. Die Achse kann als komplette Einheit gelagert, transportiert und ins Fahrzeug eingebaut werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schema tisch dargestellten Ausführungsform:

Fig. 1: Dimetrische Vorderansicht der lenkbaren Achse mit den Längsholmen des Fahrzeugleiterrahmens von links oben;

Fig. 2: Dimetrische Rückansicht von rechts oben, ohne die Längsholme des Fahrzeugleiterrahmens;

Fig. 3: Dimetrische Unteransicht von links unten, ohne die Längsholme des Fahrzeugleiterrahmens.

Fig. 1 bis 3 zeigen eine lenkbare Vorderachse eines Nutz fahrzeuges bis 4,0 bzw. 4,1 bis 6,0 Tonnen. Die Achse gehört zur Gruppe der Doppelpendelachsen. Sie hat einzeln aufgehängte Räder (1, 2), die an unten liegenden Schräglenkern (41, 42) und oben liegenden Querlenkern (61, 62) gelenkig gelagert sind.

Fig. 1 zeigt hierzu einen Fahrzeugleiterrahmen (10) mit zwei Längsholmen (11, 12). Beide Längsholme (11, 12) haben ein z- förmiges Profil, ihr die Gurte (13, 15) verbindender Mittel steg (14) ist vertikal ausgerichtet. Der obere Gurt (13) ist nach außen gerichtet, während der untere (15) nach innen gezo gen ist. Die Längsholme (11, 12) werden im Bereich der Verbin dungslinie beider Radmitten u. a. durch einen Montagehilfsrah men (20) verbunden.

Der Montagehilfsrahmen (20) hat von vorn gesehen die Form ei nes liegenden C's. Unterhalb der Längsholme (11, 12) besteht er aus einer schlanken Traverse (21), an der die aufbauseiti gen Gelenke (45, 46) der Querlenkerarme (43, 44) der Schräglenker (41, 42) befestigt sind. In unmittelbarer Nähe der Längsholme (11, 12) verbreitert sich der Montagehilfsrah men (20) auf eine - in Fahrzeuglängsrichtung gemessene - Breite, die der Abstützbasis der oberen Querlenker (61, 62) entspricht, vgl. Fig. 2. Dort ist der Montagehilfsrahmen (20) jeweils als breite Konsole (23, 24) ausgebildet, auf der pro Seite drei nach oben gerichtete Kragarme (25-30) angeordnet sind.

Die jeweils mittleren Kragarme sind Montageflansche (29, 30). Sie sind beispielsweise als versteifte Winkel ausgebildet, über die der Monatagehilfsrahmen (20) unmittelbar an den Au ßenseiten der Längsholme (11, 12) starr befestigt wird. In Fahrtrichtung (3) gesehen befinden sich vor und hinter diesen Montageflanschen (29, 30) die Querlenkergelenkträger (25-28). Letztere ragen nach oben über die Längsholme (11, 12) so über, daß die Mittelpunkte der Gelenke (63-66) pro Querlenker (61, 62) oberhalb des jeweiligen Längsholms (11, 12) vor und hinter der vertikalen Radmittenquerebene liegen. Die Mitten der vor deren Gelenke (63, 64) liegen ca. um die Hälfte des Betrages nach vorn versetzt, um den die Mitten der jeweils hinteren Ge lenke (65, 66) nach hinten versetzt sind. Die Mitten der je weils vorderen Gelenke (63, 64) liegen einige Zentimeter höher als die Mitten der jeweils hinteren Gelenke (65, 66). Die Ge lenke (63, 64) und (65, 66) liegen jeweils auf einer Schwenk achse (69. 70). Letztere sind z. B. parallel zur vertikalen Fahrzeugmittenlängsebene ausgerichtet. Der mittlere Abstand der Gelenke (63, 64) und (65, 66) zur vertikalen Fahrzeugmit tenlängsebene beträgt ca. die Hälfte der halben Spurweite der Vorderachse.

Der Montagehilfsrahmen (20) besteht beispielsweise aus mehre ren miteinander verschweißten Blechprofilen. Die Querschnitte dieser Profile sind in der Regel u-förmig gestaltet. Um dem Montagehilfsrahmen (20) beispielsweise als Ganzes zusammen mit de Lenkern und den Radträgern von unten her auf den Leiterrah men (10) aufschieben zu können, haben die Längsholme (11, 12) in den oberen Gurten (13) die Aussparungen (16, 17), durch die die Kragarme (25-28) hindurchragen.

Die Querlenker (61, 62) sind z. B. v-förmig als Schmiedeteile ausgeführt. Die beiden Arme eines Querlenkers (61, 62) schlie ßen im Ausführungsbeispiel einen Winkel von ca. 70° ein. Ggf. bestehen die einzelnen Querlenker (61, 62) auch aus zwei sepa raten Armen, deren Wirkungslinien sich auf einer gedachten Radschwenkachse zumindest in der Konstruktionslage schneiden.

Die oberen Querlenker (61, 62) sind mittels der Radträger (71, 72) mit dem unten liegenden Schräglenkern (41, 42) gelenkig gekoppelt.

Die Schräglenker (41, 42) sind - aus der Draufsicht gesehen - in erster Näherung kreuzförmig gestaltet, wobei die Kreuzmit ten zum einen im Bereich unterhalb der Längsholme (11, 12) und zum anderen in der Nähe der vertikalen Radmittenquerebene lie gen. Diese Lenker (41, 42) sind in der Regel ein- oder mehr teilige Schmiedeteile.

Den längeren Balken des gedachten Kreuzes stellt der jeweilige Querträgerarm (43, 44) dar. Letzterer erstreckt sich entlang der vertikalen Radmittenquerebene. Das aufbauseitig gelagerte Gelenk (45) des rechten Schräglenkers (41) liegt an der Tra verse (21) um einen Betrag im Zentimeterbereich hinter der vertikalen Radmittenquerebene, während das radträgerseitige Gelenk (49), um 2/3 des vorgenannten Betrages vor dieser Ebene liegt. Bei dem linken Schräglenker (42) liegt das aufbauseitig gelagerte Gelenk (46) mehrere Zentimeter hinter der vertikalen Radmittenquerebene.

In Querrichtung liegen die radträgerseitigen Gelenke (49, 50) der entsprechenden Querlenkerarme (43, 44) im Felgenraum der dortigen Räder (1, 2). Die entsprechenden aufbauseitigen Ge lenke (45, 46) liegen an der Traverse (21) auf den jeweils an deren Fahrzeugseiten. Die Gelenke (45, 46) sind von der verti kalen Fahrzeugmittenlängsebene ca. 15 bis 20% der Spurweite entfernt. Der Bodenabstand dieser Gelenke (45, 46) beträgt in der Konstruktionslage ca. 70% der Radmittenhöhe. Das jeweils radträgerseitige Gelenk (49, 50) liegt mehrere Zentimeter tie fer.

Die langen, über die vertikale Fahrzeugmittenlängsebene hin ausragenden Querlenkerarme (43, 44) bewirken an den miteinan der verschraubten Traversenarmen (123, 124) eine relativ niedrige Biegebelastung, so daß die Traversenarme (123, 124) im Bereich der Fahrzeuglängsmitte nur einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt benötigen.

Die annähernd quer zu den Querlenkerarmen (43, 44) ausgerich teten Balken der einzelnen kreuzförmigen Schräglenker (41, 42) sind Längslenkerarme (51, 52) mit jeweils zwei Enden. Das in Fahrtrichtung gesehen jeweils hintere Ende trägt das jeweils zweite aufbauseitige Gelenk (47, 48) des entsprechenden Schräglenkers (41, 42). Das jeweils andere, vor der Vorder achse liegende Ende trägt die achsseitigen Anlenkstellen für die Federung (55) oder (56) und die Dämpfung (57, 58).

In allen Figuren sind nur beispielhaft pro Achse zwei ver schiedene Federungssysteme dargestellt. Das Rad (2) wird durch eine pneumatische Feder (56) abgestützt, während das Rad (1) mittels einer mechanischen Feder (55) am Fahrzeugaufbau ange lenkt ist. Die vor der Achse liegenden Anlenkstellen der Bau teile (55-58) haben je nach der vorgegebenen Übersetzung für die Dämpfung und für die Federung zur vertikalen Radmitten querebene einen Abstand im Zentimeter- oder Dezimeterbereich. Durch die langen Lenkerarme (43, 44; 51, 52) und die Nähe der Federung bzw. Dämpfung zum benachbarten Rad ergibt sich eine günstige Übersetzung. Sie liegt hier über 0,8. Die Federung und die Dämpfung sind im Ausführungsbeispiel an den jeweiligen Konsolen (23, 24) des Montagerahmens (20) abgestützt.

Die hinteren Enden der radführenden Längslenkerarme (51, 52) sind an den Längsholmen (11, 12) mittels eines zweiten Hilfs montagerahmens (35) gelagert, vgl. Fig. 2. Dieser Hilfsmonta gerahmen (35), der alternativ auch mit dem ersten (20) separat verbunden sein kann, besteht aus einer Hilfstraverse (36), an deren abgekröpften Enden die Anlenkstellen zur Lagerung der Gelenke (47, 48) der Schräglenker (41, 42) angeordnet sind. An der Hilfstraverse (36) sind nach oben ragende, winkelförmig gebogene Adapterplatten (37, 38) befestigt, die zum Einbau der Achse an den Längsholmen (11, 12) angeschraubt werden. Der Hilfsmontagerahmen (35) kann schon vor dem Einbau der Achse an den Längsholmen (11, 12) befestigt werden, so daß bei der End montage dort nur noch die Schräglenkergelenke (47, 48) ver schraubt werden müssen.

Der Abstand der Anlenkstellen für die Gelenke (47, 48) von der vertikalen Radmittenquerebene beträgt ca. 30% der Spurweite. Die Höhe dieser Anlenkstellen liegt im Zentimeterbereich ober halb der an der Traverse (21) angeordneten Gelenke (45, 46).

Die Schwenkachsen (53, 54) der Schräglenker (41, 42) schließen mit der vertikalen Radmittenquerebene einen Winkel von 45 ± 5° ein.

Der einzelne Radträger (71, 72) besteht im wesentlichen aus einem parallel zur vertikalen Fahrzeuglängsebene ausgerichte ten Ring (73, 74) und einem von diesem nach oben abstehenden Hebelarm (79, 80). An der oberen Hälfte des Ringes (73, 74) steht nach außen ein Achszapfen (77, 78) ab. Beidseitig des Achszapfens (77, 78) ist der Ring (73, 74) verbreitert ausge bildet. An den Verbreiterungen eines Radträgers (71, 72) ist der Festsattel (97, 98) einer Scheibenbremsanlage befestigt.

In der unterhalb des Achszapfens (77, 78) liegenden Ausneh mung (75, 76) sitzt jeweils das radträgerseitige Schräglenker gelenk (49, 50) beispielsweise auf einem einstellbaren Kugel zapfen. Oberhalb des Achszapfens (77, 78) ist am Ende des He belarms (79, 80) eine ggf. justierbare Gelenkkugel (81, 82) befestigt, an der das radträgerseitige Gelenk (67, 68) des je weiligen oberen Dreiecklenkers (61, 62) sitzt. Der Hebel arm (79, 80) ist beispielsweise in Fahrtrichtung (3) und zur Achsmitte hin sichelförmig gekrümmt. Das Gelenk (67, 68) be findet sich in der Nähe der inneren Reifenschulter des vom entsprechenden Radträger (71, 72) gelagerten Rades (1, 2).

An jedem Radträger (71, 72) ist beispielsweise auf dem Niveau der horizontalen Radmittenquerebene ein Spurhebel (91, 92) an geformt oder angeschraubt. Der einzelne Spurhebel (91, 92) stützt das entsprechende Rad (1, 2) über jeweils eine Spur stange (93, 94) an einer Zahnstangenlenkung (95) mit Mittenab griff ab. Die Zahnstange und die Spurstangen (93, 94) liegen hinter der vertikalen Radmittenquerebene. Die Spurstangen (93, 94) verlaufen bei Geradeausfahrt annähernd parallel zur verti kalen Radmittenquerebene.

Die Gelenkstellen der Lenker (41, 42, 61, 62) sind am Fahr zeugaufbau und an den Radträgern (71, 72) so angeordnet, daß im Ausführungsbeispiel in der Konstruktionslage das einzelne Rad (1, 2) ohne Sturz auf der Fahrbahn steht. Die Spreizung beträgt 8 bis 10°. Der Rollradius ist positiv. Der Nachlauf winkel beträgt 4°. Die Nachlaufstrecke ist z. B. 23 mm. Ein Nachlaufversatz ist nicht vorhanden.

Bezugszeichenliste

1

,

2

Räder

3

Fahrtrichtung

10

Fahrzeugleiterrahmen

11

,

12

Längsholme

13

Gurte, oben

14

Mittelstege

15

Gurte, unten

16

,

17

Aussparungen

20

Montagehilfsrahmen

21

Traverse

23

,

24

Konsolen

25

,

26

Querlenkergelenkträger, vorn, Kragarme

27

,

28

Querlenkergelenkträger, hinten, Kragarme

29

,

30

Montageflansche, Kragarme

35

Hilfsmontagerahmen

36

Hilfstraverse

37

,

38

Adapterplatten

41

,

42

Schräglenker

43

,

44

untere Querlenkerarme

45

,

46

Gelenke, vorn, aufbauseitig

47

,

48

Gelenke, hinten, aufbauseitig

49

,

50

Gelenke, radträgerseitig

51

,

52

untere Längslenkerarme

53

,

54

Schwenkachsen

55

mechanische Feder, Schraubenfeder

56

pneumatische Feder, Rollbalg

57

,

58

Dämpfer

61

,

62

Querlenker

63

,

64

Gelenke, vorn, aufbauseitig

65

,

66

Gelenke, hinten, aufbauseitig

67

,

68

Gelenke, radträgerseitig

69

,

70

Schwenkachsen

71

,

72

Radträger

73

,

74

Ringe

75

,

76

Ausnehmungen

77

,

78

Achszapfen

79

,

80

Hebelarme

81

,

82

Gelenkkugeln

91

,

92

Spurhebel

93

,

94

Spurstangen

95

Zahnstangenlenkung

97

,

98

Festsattel

Claims

1. Einzelradaufhängung für eine lenkbare Fahrzeugachse mit radführenden Schräglenkern, die die Räder an Radträgern gelen kig lagern und deren Quer- und Längslenkerarme unterhalb einer durch die Radmitten gehenden Horizontalebene liegen und wobei die Querlenkerarme jeweils länger als die halbe Spurweite sind, dadurch gekennzeichnet,

- daß die jeweils oberen Enden der Radträger (71, 72) über Querlenker (61, 62) aufbauseitig abgestützt sind und
- daß die aufbauseitigen Gelenke (45, 46) der Querlen kerarme (43, 44) und die Gelenke (63-66) der Querlenker (61, 62) an einem Montagehilfsrahmen (20) gelenkig gelagert sind.

2. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Montagehilfsrahmen (20) die Längsholme (11, 12) des Fahrzeugleiterrahmens (10) von außen her umgreift, wobei die aufbauseitig gelagerten Gelenke (45-48) der Schräglen ker (41, 42) unterhalb und die aufbauseitig gelagerten Ge lenke (63-66) der Querlenker (61, 62) oberhalb des Fahrzeug leiterrahmens (10) liegen.

3. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wirkungslinien der Querlenker (61, 62) eine Ebene aufspannen, die die Reifenlauffläche der Räder (1, 2) zumin dest in der Konstruktionslage nicht durchdringen.

4. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schwenkachsen (69, 70) der Querlenker (61, 62) in Fahrtrichtung (3) um 4,5 ± 2 Winkelgrade ansteigen.

5. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schwenkachsen (69, 70) der Querlenker (61, 62) parallel zur vertikalen Fahrzeugmittenlängsebene ausgerichtet sind.

6. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sich die Radträger (71, 72) über angeformte oder an geschraubte Spurhebel (91, 92) und nahezu achsparallele Spur stangen (93, 94) an einer Zahnradlenkung (95) mit Mittenab griff abstützen.

7. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spurstangen (93, 94) in der Radmitten horizontalebene liegen oder wenige Millimeter hiervon entfernt verlaufen.

8. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Querlenkerarme (43, 44) mindestens 25% länger sind als die halbe Spurweite.

9. Einzelradaufhängung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die jeweiligen Projektionen der Querlenkerarme (43, 44) in eine Horizontalebene mit der Fahrzeugquerrichtung je weils einen Winkel einschließen, der kleiner als 4 Winkelgrade ist.