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Die
Erfindung betrifft eine Tragfeder-Anordnung an einem insbesondere
zweispurigen Fahrzeug, wobei die den Fahrzeug-Aufbau gegenüber den
Fahrzeug-Rädern abstützenden Tragfedern als Zugfederelemente
ausgebildet sind, die im wesentlichen horizontal angeordnet sind.
Zum bekannten Stand der Technik wird beispielshalber auf die
DE 39 28 483 A1 verwiesen.
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Es
gibt verschiedene Möglichkeiten, wie an Kraftfahrzeugen
der Fahrzeug-Aufbau gegenüber den Fahrzeug-Rädern
abgestützt ist. Für zweispurige Kraftfahrzeuge
sind bspw. an der Vorderachse die sog. Federbeinachsen weit verbreitet;
alternativ hierzu existieren Mehrlenkerachsen, welche insbesondere
auch an angetriebenen Hinterachsen zu finden sind, während
für nicht angetriebene Hinterachsen die sog. Verbundlenkerachse
weit verbreitet ist. Allen üblichen Achsen zweispuriger
Fahrzeuge ist gemein, dass die Kraft zwischen dem Rad und dem Aufbau über
sich im wesentlich in Vertikalrichtung erstreckende Schraubendruckfedern,
die entweder auf einem radführenden Lenker oder direkt
auf dem sog. Radträger abgestützt sind, übertragen
wird. Ebenfalls üblicherweise sitzt neben oder konzentrisch
innerhalb der Schraubenfedern ein Dämpfer, welcher die
Schwingungen des Aufbaus reduziert. Die Erstreckung in Vertikalrichtung
ist dabei so zu verstehen, dass sich der Federweg bzw. Dämpferweg
im wesentlichen in Vertikalrichtung erstreckt.
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Diese übliche
Technik ist bewährt und grundsätzlich ausgereift,
erzwingt jedoch Kompromisse im Hinblick auf die Optimierung des
für den Fahrzeug-Aufbau oder andere Fahrzeug-Komponenten, wie
bspw. ein Antriebsaggregat zur Verfügung stehenden Bauraumes.
Außerdem können sich Probleme dadurch ergeben,
dass die Kräfte der Tragfedern und der Dämpfer
direkt in die Karosserie-Struktur des Fzg.-Aufbaus eingeleitet werden.
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Alternativ
zu diesem geschilderten üblichen Stand der Technik sind
bereits Tragfeder-Anordnungen vorgeschlagen, bei denen die Tragfedern
als sich im Fahrzeug im wesentlichen in Horizontalrichtung erstreckende
Zugfederelemente ausgebildet sind, vgl. bspw. die eingangs genannte
Schrift. Damit ist es bspw. möglich, die Federelemente
unterhalb des Fahrzeug-Unterbodens anzuordnen, so dass der Fzg.-Aufbau
in Querrichtung betrachtet eine geringere Bauraumbeschränkung
durch die Radaufhängung, insbesondere seitlich oberhalb
neben dem Rad, erfährt. Beispielsweise kann an einem Personenkraftwagen
der Kofferraum somit etwas breiter gestaltet werden, d. h. die sog.
Durchladebreite des Kofferraums kann vergrößert
werden, wenn außerhalb des seitlichen Randes des Kofferraums
kein Platz für die Tragfedern vorzuhalten ist.
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Dieses
grundsätzlich bekannte Prinzip horizontal ausgerichteter
Zugfederelemente als Aufbau-Tragfedern weiter zu verbessern, ist
Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe ist
für eine Tragfeder-Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 dadurch gekennzeichnet, dass den Zugfederelementen ebenfalls im
wesentlichen horizontal ausgerichtete Dämpferelemente parallel geschaltet
sind. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Zunächst
wird somit vorgeschlagen, nicht nur die Tragfeder, sondern auch
einen parallel zu dieser wirkenden Dämpfer in der gleichen
Ausrichtung wie die Tragfeder anzuordnen. Im Bereich seitlich oberhalb
des Rades kann hiermit gegenüber dem bisher üblichen
Stand der Technik konsequent zusätzlicher freier Bauraum
geschaffen werden. Im Bereich von horizontal und vorzugsweise unterhalb
des Unterbodens des Fzg.-Aufbaus angeordneten Federelementen hingegen
steht zumeist ausreichend Bauraum auch zur Unterbringung von Dämpferelementen
zur Verfügung.
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Da
die vorgeschlagenen Tragfedern durch das Fahrzeuggewicht kontinuierlich
auf Zug belastet werden und Zugfedern bei Belastung nicht knicken können,
können solchermaßen ausgebildete Tragfedern vorteilhafterweise
dünner und somit leichter ausgeführt sein als
vergleichbare Druckfedern. Vorteilhafterweise führt die
Anordnung von Tragfedern und parallel wirkenden Dämpfern
unterhalb des Fahrzeug-Aufbaus zu einem gegenüber dem üblichen
Stand der Technik tiefer, d. h. näher an der Fahrbahn liegenden
Schwerpunkt.
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Unter
fahrdynamischen Gesichtspunkten sind an zweispurigen Fahrzeugen
Einzelradaufhängungen vorzuziehen, weshalb dies auch für
eine erfindungsgemäße Tragfeder-Anordnung vorgeschlagen
wird. Unter Verwendung bewährter Technik können
dabei die Zugfederelemente als Schraubenfedern ausgebildet sein,
wobei im Sinne einer Bauraumoptimierung konzentrisch innerhalb einer
solchen Schraubenzugfeder der zugeordnete Dämpfer angeordnet
sein kann. Insbesondere bei Personenkraftwagen, bei denen die Bauraumproblematik
besonders gravierend ist, ergeben sich günstige Gestaltungsmöglichkeiten,
wenn die als Tragfedern fungierenden Zugfederelemente und die parallel
hierzu wirkenden Dämpferelemente im wesentlichen in Fahrzeug-Querrichtung
ausgerichtet sind.
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Im
Sinn einer vorteilhaften Weiterbildung können die dem Fahrzeug-Aufbau
zugeordneten Abstützpunkte der Zugfederelemente im wesentlichen in
deren Wirkrichtung verlagerbar sein, wobei hierfür praktisch
kein „kostbarer" Bauraum benötigt wird. Mit einer
solchen Verlagerung kann der Fzg.-Aufbau gegenüber dem
jeweiligen Rad angehoben oder abgesenkt werden. Erfolgt dies an
einem zweispurigen Fahrzeug für die beiden Räder
einer Achse im gleichen Sinne, so kann damit der Fzg.-Aufbau in
seiner Gesamtheit in der Höhe über der Fahrbahn
verstellt werden („Niveauverstellung"), während
bei einem gegensinnigen Verstellen auf der linken und rechten Fahrzeugsseite
der Wankwinkel des Aufbaus (bei Kurvenfahrt) beeinflusst werden
kann.
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Bezüglich
einer Achse eines zweispurigen Fahrzeugs kann ein Achsträger
vorgesehen sein, an dem nicht nur die radführenden Lenker,
sondern auch die erfindungsgemäß angeordneten
Zugfederelemente und/oder Dämpferelemente der Räder
dieser Achse abgestützt sind. Damit werden die Kräfte der
Zugfederelemente und Dämpferelemente nicht mehr direkt
in den Fahrzeug-Aufbau eingeleitet, sondern über den Achsträger,
der dann vorteilhafterweise das gesamte Fahrwerk aufnimmt, was im übrigen die
Montage vereinfacht, wobei der Achsträger am Fahrzeug-Aufbau
geeignet akustisch isoliert sein kann, so dass die Einleitung von
Geräuschen aus dem Fahrwerk in den Fzg.-Aufbau einfach
und wirkungsvoll unterbunden oder zumindest minimiert werden kann.
Dabei kann im Hinblick auf weitere Bauraumersparnis sowie Schutz
der Zugfederelemente und Dämpferelemente vor Beschädigung
eine erfindungsgemäße Tragfeder-Dämpfer-Anordnung baulich
im Achsträger integriert sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform sind das Zugfederelement
und/oder das Dämpferelement mit ihrer dem Rad zugewandten
Seite an einem dreieckförmigen Lenker abgestützt,
der im wesentlich in einer von der Fahrzeug-Querachse und der Vertikalachse
aufgespannten Ebene angeordnet ist, wobei die beiden oberen Eckpunkte
dieses dreieckförmigen Lenkers einerseits mit dem Radträger
des Fahrzeug-Rades und andererseits letztlich mit dem Fahrzeug-Aufbau,
vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Achsträgers,
verbunden sind, während am unteren Eckpunkt des dreieckförmigen
Lenkers das Zugfederelement und/oder Dämpferelement abgestützt
ist. Ein entsprechendes erstes Ausführungsbeispiel ist
lediglich prinzipiell in der im weiteren erläuterten beigefügten 1 dargestellt,
während 2 eine hiervon abgewandelte
Ausführungsform zeigt, bei der für die Übertragung
der Zugkraft des Zugfederelements zum Radträger ein kostengünstiges
und Bauraum einsparendes flexibles Zugmittel vorgesehen ist, welches über
eine Umlenkrolle geführt ist, was aufgrund der kontinuierlichen
Zugbelastung möglich ist.
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In
den beigefügten 1, 2 sind – wie bereits
erwähnt – zwei Ausführungsbeispiele einer Einzelradaufhängung
eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen
Tragfeder-Anordnung stark abstrahiert dargestellt, wobei hierin
jeweils die Ansicht von hinten auf die linke Hälfte des Fahrzeugs
gezeigt ist und das entsprechende Hinterrad hier nicht angetrieben
ist. In den 3, 4, anhand
derer eine vorteilhafte Weiterbildung erläutert wird, ist
für das Ausführungsbeispiel nach 1 die entsprechende
Ansicht auf das gesamte Fahrzeug, d. h. die gesamte Achse mit linkem
Rad und rechtem Rad, dargestellt. In sämtlichen Figuren
sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
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So
trägt das Rad der dargestellten Fahrzeug-Achse die Bezugsziffer 1,
während der Fahrzeug-Aufbau mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnet ist.
An der Unterseite des Fzg.-Aufbaus 2 ist über
geeignete Lager 3 ein Achsträger 4 abgestützt,
an dem mehrere radführende Lenker angelenkt sind, von denen
hier lediglich ein oberer Quer-Lenker 5 sowie ein unterer
Quer-Lenker 6 dargestellt sind. Sämtliche Lenker,
also auch die beiden Querlenker 5, 6 sind mit ihrem
anderen Ende am nicht separat dargestellten Radträger des
Rades 1, für den hier ebenfalls die Bezugsziffer 1 verwendet
ist, angelenkt.
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Am
Achsträger 4 ist unterhalb desselben, d. h. an
dessen der Fahrbahn 7 zugewandten Unterseite in einem ersten
Abstützpunkt 10a ein Dämpferelement 8 abgestützt,
das konzentrisch innerhalb eines als Schraubenfeder ausgebildeten
und als Tragfeder für den Aufbau 2 fungierenden
Zugfederelements 9 angeordnet ist, welches über
einen zweiten Abstützpunkt 10b am Achsträger 4 abgestützt
ist. Sowohl das wie in Fahrzeug-Radaufhängungen üblich
als Lineardämpfer ausgebildete Dämpferelement 8 als auch
das Zugfederelement 9 sind dabei in Fahrzeug-Querrichtung
im wesentlichen horizontal ausgerichtet, d. h. der Federweg und
Dämpferweg erstrecken sich hier in einer zur Fahrbahn 7 parallelen Horizontalebene
in Fzg.-Querrichtung.
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Beim
Ausführungsbeispiel nach 1 ist der obere
Querlenker 5 dreieckförmig gestaltet und liegt im
wesentlich in einer von der Fahrzeug-Querachse und der Vertikalachse
aufgespannten Ebene, wobei der in 1 linke
obere Eckpunkt 5a dieses dreieckförmigen Quer-Lenkers 5 mit
dem Radträger 1 gelenkig verbunden ist, während
der rechte obere Eckpunkt 5b dieses dreieckförmigen
Quer-Lenkers 5 mit dem Achsträger 4 und
somit letztlich mit dem Fahrzeug-Aufbau 2 gelenkig verbunden
ist. Am unteren Eckpunkt 5c dieses dreieckförmigen
Quer-Lenkers 5 sind das Zugfederelement 9 und
das Dämpferelement 8 mit ihrem dem jeweiligen
Abstützpunkt 10a, 10b am Achsträger 4 gegenüberliegenden
Ende abgestützt. Die beiden oberen Eckpunkte 5a, 5b liegen dabei
im wesentlichen in gleicher Höhe über der Fahrbahn 7,
während der untere Eckpunkt 5c dieses dreieckförmigen
Quer-Lenkers 5 erheblich näher an der Fahrbahn 7 und
hier sogar unterhalb des unteren Querlenkers 6 liegt. Damit
liegt ein nennenswerter Hebelarm bezüglich des Drehpunktes 5b dieses
Lenkers 5 gegenüber dem Achsträger 4 in
Verbindung mit einer Einfederbewegung oder Ausfederbewegung des
Rades 1 bezüglich des Aufbaus 2 vor.
Wie nämlich durch die Pfeile 17a, 17b dargestellt
ist, wird mit dieser Anordnung mit einer Einfederbewegung des Rades 1,
im Rahmen derer sich der Aufbau 2 in Vertikalrichtung zum
Rad 1 hin bewegt, unter anderem der dreieckförmige
obere Quer-Lenker 5 um den Anlenkpunkt am Achsträger 4 im
Uhrzeigersinn verschwenkt, so dass der untere Eckpunkt 5c hierbei nach
links wandert, wodurch das am unteren Eckpunkt 5c dieses
Quer-Lenkers 5 angebundene Zugfederelement 9 weiter
gespannt wird. Hieraus wird deutlich, dass dieses Zugfederelement 9 als
Tragfeder für den Fzg.-Aufbau 2 fungieren kann.
Bei einer Ausfederbewegung des Rades 1 hingegen, im Rahmen
derer sich der Aufbau 2 in Vertikalrichtung vom Rad 1 weg
bewegt, wird unter anderem der dreieckförmige Quer-Lenker 5 um
den Anlenkpunkt am Achsträger 4 gegen den Uhrzeigersinn
verschwenkt, wodurch der Eckpunkt 5c des Lenkers 5 nach
rechts verlagert und das Zugfederelement 9 somit weniger gespannt
wird.
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Beim
Ausführungsbeispiel nach 2 ist der obere
Querlenker 5' als einfacher Stablenker ausgebildet. Zur Übertragung
der Kräfte vom Rad 1 bzw. Radträger 1 auf
das Zugfederelement 9 sowie auf das Dämpferelement 8 ist
hier ein flexibles Zugmittel 11 (bspw. in Form eines Zugseiles)
vorgesehen, das mit einem Ende bspw. am Anlenkpunkt des Querlenkers 5' am
Radträger 1 angebunden ist und mit seinem anderen
Ende am freien, d. h. dem Abstützpunkt 10a bzw. 10b gegenüberliegenden
Ende des Zugfederelements 9 sowie des Dämpferelements 8.
Dabei ist das Zugmittel 11 über eine am Achsträger 4 gelagerte
Umlenkrolle 12 geführt. Eine derartige Kraftübertragung
zwischen dem Rad 1 und letztlich dem Fzg.-Aufbau 2 über
ein flexibles Zugmittel 11 ist möglich, da aufgrund
der Gewichtslast des Aufbaus 2 stets eine Zugbelastung
im Zugmittel 11 sowie im Zugfederelement 9 vorliegt.
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Die 3 und 4 zeigen
eine vorteilhafte Ausführungsform, nach welcher der aufbauseitige Abstützpunkt 10b des
(bzw. jedes) Zugfederelements 9 zumindest einer Achse im
wesentlichen in Wirkrichtung des Zugfederelements 9, d.
h. in Richtung von dessen Federweg und somit in Horizontalrichtung
verlagerbar ist. In der zeichnerischen Darstellung fallen in sämtlichen
Figuren die achsträgerseitigen Abstützpunkte 10a der
Dämpferelemente 8 mit den achsträgerseitigen
Abstützpunkten 10b der zugehörigen Zugfederelemente 9 zusammen,
jedoch handelt es sich hier (im erläuterten Ausführungsbeispiel)
um voneinander unabhängige Abstützpunkte, wobei
die Abstützpunkte 10b – wie bereits erwähnt – in
Horizontalrichtung (bzw. im wesentlichen in Wirkrichtung der Zugfederelemente 9)
verlagerbar sein können.
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3 zeigt,
wie mit einer solchen Ausführungsform eine Höhenverlagerung,
d. h. Niveauverstellung des Fahrzeug-Aufbaus 2 (gegenüber
den Rädern 1) erzielt werden kann, und zwar indem
die Abstützpunkte 10b des linksseitigen und des
rechtsseitigen Zugfederelements 9 entweder gemäß Pfeil 13a aufeinander
zu bewegt werden, woraufhin der Aufbau 2 gemäß Pfeil 13b nach
oben angehoben wird, oder gemäß Pfeil 14a voneinander
weg bewegt werden, woraufhin der Aufbau 2 gemäß Pfeil 14b nach
unten abgesenkt wird.
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4 zeigt,
wie mit einer solchen Ausführungsform eine Wankbewegung
des Fahrzeug-Aufbaus 2 erzielt werden kann, und zwar indem
die beiden Abstützpunkte 10b sowohl des linksseitigen
als auch des rechtsseitigen Zugfederelements 9 entweder
gemäß Pfeil 15a nach links verschoben
werden, woraufhin der Aufbau 2 gemäß Pfeil 15b eine
Wankbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn vollführt, oder
gemäß Pfeil 16a nach rechts verschoben
werden, woraufhin der Aufbau 2 gemäß Pfeil 16b eine Wankbewegung
im Uhrzeigersinn vollführt.
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Mit
einer erfindungsgemäßen Tragfeder-Anordnung ist
nicht nur ein nennenswerter Bauraumgewinn erzielbar, der bspw. an
der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs für geeignete Maßnahmen
zum Fußgängerschutz genutzt werden kann, sondern
es ergibt sich auch eine vorteilhafte, da einer guten Fahrdynamik
förderliche Absenkung des Schwerpunkts des Fahrzeugs. Die
Karosseriestruktur des Fzg.-Aufbaus wird durch einfach umsetzbare
Einleitung der Kräfte des Tragfederelements 9 sowie
des dieser parallel geschalteten Dämpferelements 8 in
den Achsträger 4 entlastet, was Vorteile hinsichtlich
Gewicht und Akustik bringt, wobei gleichzeitig eine funktions- und
kostengünstige Integration der Zugfederelemente 9 und
der Dämpferelemente 8 in den Achsträger 4 möglich
ist. Einfach sind auch die geschilderten Zusatzfunktionen wie Niveauverstellung
und Wankwinkelbeeinflussung realisierbar, wobei noch darauf hingewiesen
sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen
Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der
Patentansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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