DE1101179B - Unabhaengige Radaufhaengung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine unabhängige Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, bei der ein das Rad tragender Achsschenkel an zwei übereinanderliegenden, um je eine waagerechte Achse schwenkbaren Querlenker angeordnet ist, und die Schwenkachse mindestens eines Querlenkers in Buchsen aus nachgiebigem Material gelagert ist.

Bei den Buchsen aus nachgiebigem Material handelt es sich bei einer bekannten Ausführung um auf Torsion beanspruchte Gummimuffen, mit denen eine schwingungsdämpfende Wirkung erzielt wird und die außerdem den Ausgleich von Fluchtungsfehlern ermöglichen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Radaufhängungen, die derartige auf Torsion beanspruchte GummimufFen umfassen, verhältnismäßig unstabil sind, da sich der Gummi während des Betriebes unter hoher Last seitlich verlagert, und außerdem besitzen die Gummimuffen nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer, was auf die auf den Gummi aufgebrachten Torsionsspannungen und die Schädigung des Gummis durch die ständige Torsionsbeanspruchung zurückzuführen ist.

Um Gelenke unabhängiger Radaufhängungen dieser Art gegenüber den quer zu den Gelenkachsen auftretenden Stoßbeanspruchungen unempfindlich zu machen, sind bei dem Gelenk gemäß der Erfindung die beiden Teile der Gelenke unter der Einwirkung von Querkräften axial gegeneinander verschiebbar dergestalt, daß dadurch die Buchsen aus nachgiebigem Material in ihrem Gehäuse auf Druck beansprucht werden.

Da die Zusammendrückbarkeit des nachgiebigen Materials infolge des Einschlusses in ein Gehäuse sehr begrenzt ist, werden seitliche Bewegungen der Achse gegenüber dem Gelenkgehäuse auf ein Mindestmaß herabgesetzt, so daß die Gelenke gegenüber Querkräften eine erhebliche Stabilität erhalten. Gleichzeitig kann das Gelenk jedoch Fluchtungsfehler ausgleichen; denn ein Kippen der Achse gegenüber dem anderen Gehäuseteil verursacht lediglich eine geringfügige Verlagerung des Gummis von einer Seite der Achse in den Raum auf der entgegengesetzten Seite der Achse, ohne daß eine axiale Verschiebung der beiden Gelenkteile zueinander eintritt.

Die gewünschte axiale Verschiebung der beiden Gelenkteile zueinander kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die einen Teil der Gelenke bildenden Schwenkbolzen sich an einem Ende mit einem Flansch an die Stirnfläche der Buchse und zugleich mit einem kugelsegmentförmigen Kopf oder einer kugelsegmentförmigen Vertiefung in eine entsprechend geformte Vertiefung bzw. an einem entsprechend geformten Vorsprung des anderen Gelenkteils legen. Sollte der Gelenkbolzen bestrebt sein, sich unter der Einwirkung Unabhängige Radaufhängung
für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Thompson Products, Inc.,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. November 1955

Edward John Herbenar, Detroit, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

von Querkräften seitlich zu bewegen, so muß der Kopf aus der Vertiefung herausgehoben werden bzw. die Vertiefung von dem Vorsprung abgehoben werden. Dadurch wird eine axiale Verschiebung gegenüber dem Gelenkgehäuse herbeigeführt, und einer solchen Bewegung des Bolzens wird durch das allseitig eingeschlossene nachgiebige Material ein erheblicher Widerstand entgegengesetzt.

Die eine Anlage für den Schwenkbolzen bildende Vertiefung bzw. der Vorsprung kann an einer Verschlußplatte des die Buchse umschließenden Gehäuses angeordnet sein.

Besonders zweckmäßig ist es, die mit dem Gelenkbolzen zusammenarbeitenden Flächen des anderen Gelenkteils mit einem Futter aus selbstschmierendem Material auszukleiden. Durch eine solche Ausbildung der Gelenke wird erreicht, daß eine Torsionsbeanspruchung des nachgiebigen Materials, wie sie bei den bekannten Gummigelenken infolge fest haftender Verbindung zwischen der Achse und der Gummibuchse eintritt, vermieden wird und daß sich sämtliche Drehbewegungen innerhalb des Gelenks als gleitende Bewegungen abspielen, und zwar ohne daß eine ständige Schmierung erforderlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer unabhängigen Radaufhängung fürKraft-

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l-i.oi 17a

fahrzeuge, die mit Konstruktionselementen gemäß der -.- Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 2 ist eine in größerem Maßstab gezeichnete Schnittansicht eines einzelnen Gelenks, wobei der Schnitt längs-der Linie H-II in Fig. 1 gelegt ist;

Fig. 3 zeigt im Schnitt eine abgeänderte Ausbildungsform des Gelenks nach Fig. 2;

Fig. 4 stellt eine weitere abgeänderte Ausbildungsform der Gelenkkonstruktion nach Fig. 2 dar;

Fig. 5 zeigt in Draufsicht eine abgeänderte Ausbildungsform eines oberen Querlenkers nebst Lagerung für eine erfindungsgemäße unabhängige Radaufhängung für Kraftfahrzeuge;

Fig. 6 ist ein in größerem Maßstab gezeichneter Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5, der die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 verwendete Gelenkverbindung zeigt;

Fig. 7 zeigt im Schnitt eine abgeänderte Ausbildungsform der in Fig. 6 dargestellten Gelenkverbindung. _ · "

Wie man aus Fig. 1 erkennt, läßt sich die Erfindung bei der unabhängigen Aufhängung eines Kraftfahrzeugvorderrades anwenden. Gemäß Fig. 1 ist ein Achsschenkel 10 üblicher Ausführung durch untere und obere Querlenker 11 und 12 über Kugelgelenkverbindungen 13 und 14 frei schwenkbar unterstützt. Die Querlenker 11 und 12 sind ihrerseits um waagerechte Achsen 15 bzw. 16 schwenkbar gelagert. Bügeiförmige Achsbolzenträger 17 und 18, die in einem gegenseitigen Abstand fest mit einem querliegenden Bauteil 20 des Fahrzeugrahmens verbunden sind, tragen gemäß Fig. 1 an ihren seitlich abstehenden Fortsätzen 17ß bzw. 18 a mit diesen starr verbundene Schwenkbolzen 21, deren Längsachsen die Schwenkachsen 15 bzw. 16 bilden.

Da die Schwenkachsen in Gestalt der Achsbolzenträger 17 und 18 ausgebildet sind, kann man vier identische Schwenkgelenke 22 zum Anlenken der Querlenker verwenden. Ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Schwenkgelenks ist in Fig. 2 in größerem Maßstab im Schnitt dargestellt. Dort erstreckt sich der Schwenkbolzen 21 durch einen Fortsatz 17a des Achsbolzenträgers, mit dem der Schwenkbolzen durch einen konischen Abschnitt 21 α und eine Mutter 23 in der üblichen Weise fest verbunden ist. Der Schwenkbolzen 21 besitzt einen zylindrischen Lagerabschnitt 21 & und einen radial vorspringenden Flansch 21 c mit einem kugelsegmentförmigen Abschnitt 21 d, der zusammen mit dem Flansch einen konvexen Bolzenkopf bildet. Das äußere Gehäuse des Schwenkgelenks 22 umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches becherförmiges Metallgehäuse 25 aus Blech, das einen nach innen abgewinkelten eine zentrale öffnung frei lassenden ringförmigen Rand 26, sowie einen umgebördelten ringförmigen Haltekranz 27, für eine gestanzte oder gepreßte Verschlußplatte 28 mit einer konkaven kugelsegmentförmigen Lagerfläche aufweist. Eine nachgiebige Dichtung 19 verhindert das Eindringen von Schmutz in das Schwenkgelenk und das Austreten des bei der Herstellung eingebrachten Schmiermittels.

Auf den Schwenkbolzen 21 ist eine halbnachgiebige selbstschmierende Kunststoffausfütterung 29 aufgeschoben, die vorzugsweise aus einem Polyamid hohen Molekulargewichts besteht. Dieses Futter 29 besitzt an seinem dem Flansch 21 c des Bolzens 21 benachbarten Ende einen radial nach außen vorspringenden Flansch 30. Zwischen der Gehäusewand 25 und dem Futter 29 ist eine nachgiebige Buchse 31 angeordnet, die an ihrem rechten Ende durch den Halterand 26 des Gehäuses und an ihrem linken Ende durch den radialen Flansch 30 des Futters in ihrer Lage gehalten wird. Gemäß Fig. 2 besitzt das Gehäuse 25 einen Abschnitt 32 mit etwas größerem Durchmesser, und die nachgiebige Buchse 31 nimmt in Längsrichtung einen Raum ein, der etwas größer ist als der zylindrische Abschnitt des Gehäuses 25. Das Gehäuse 25 ist in eine Bohrung an den Enden des oberen bzw. unteren Querlenkers 11 bzw. 12 eingepreßt, so daß es sich zusammen mit dem betreffenden Querlenker dreht. Das Gehäuse 25 ist somit mit dem Querlenker fest verbunden, während der Schwenkbolzen 21 an dem Achsbolzenträger befestigt ist.

Bei einer Schwenkbewegung eines Querlenkers werden die in ihm eingepreßten Gehäuse 25 gleichzeitig gegenüber dem Rahmen 20 mitgeschwenkt. Diese Schwenkbewegung wird durch das halbnachgiebige Futter 29 aus selbstschmierendem Material ermöglicht, dessen Reibungskoeffizient genügend klein ist, um ohne weiteres eine Schwenkbewegung gegenüber dem Schwenkbolzen 21 zu gestatten. Wenn lediglich Schwenkbewegungen vorkommen, d. h. wenn der Querlenker nur nach oben oder unten gedreht wird, werden auf die Gummibuchse 31 keine Torsionsspannungen aufgebracht.

Ist beim erstmaligen Einbau der Teile ein geringfügiger Fluchtungsfehler, z. B. zwischen dem Querlenker 11 und einem der Fortsätze 17a oder beiden Fortsätzen 17a des Achsbolzenträgers 17 vorhanden, so wird dieser Fluchtungsfehler durch das nachgiebige Material der Buchse 31 ausgeglichen. Dies ist möglich, da dann, wenn die Mittelachse des Schwenkbolzens 21 etwas gegenüber der Achse des Gehäuses 25 verkantet ist, eine kleine Menge des nachgiebigen Materials von einer Seite des Schwenkbolzens in der Nähe des einen Endes der ringförmigen Buchse auf die entgegengesetzte Seite des Schwenkbolzens verdrängt wird, ohne daß der kugelsegmentförmige Bolzenkopf 21 d von seiner zugehörigen Lagerfläche an der Verschlußplatte 28 abgehoben wird. Wenn dagegen auf einen Querlenker 11 oder 12 ein Stoß wirkt, der den Querlenker als Ganzes in waagerechter Richtung auf das querliegende Rahmenteil 20 zu zu bewegen oder aber in eine beliebige seitliche Richtung gegenüber der Schwenkachse 15 bzw. 16 zu drängen sucht, so daß die beiden dem Querlenker 11 bzw. 12 zugeordneten Schwenkbolzen 21 bestrebt sind, sich quer zu ihren Achsen zu bewegen, so wird durch das nachgiebige Material 31 in den Gelenken 22 dieser Bewegung ein Widerstand entgegengesetzt. Wenn z. B. der Schwenkbolzen 21 in Fig. 2 gegenüber dem Gehäuse 25 nach oben bewegt würde, würde der kugelsegmentförmige Kopf 21 d des Schwenkbolzens durch Anlage an die konkave kugelsegmentförmige Vertiefung in der Verschlußplatte 28 axial nach rechts bewegt.

Eine solche axiale Bewegung bewirkt jedoch, daß das nachgiebige Material 31 zwischen dem Rand 26 des Gehäuses und dem Flansch 21 c des Schwenkbolzens bzw. dem ihm benachbarten Flansch 30 des Futters zusammengedrückt wird. Das Material der Buchse 31 .ist zwar an sich nachgiebig, doch wenn es vollständig eingeschlossen ist, ist es im wesentlichen unzusammendrückbar, so daß einer Axialbewegung der erwähnten Art ein starker Widerstand entgegengesetzt wird. Beim Auftreten außergewöhnlich großer Kräfte wird eine geringfügige Axialbewegung des Schwenkbolzens 21 durch die geringfügige Zusammendrückbarkeit der nachgiebigen Buchse 31 zugelassen, und in extremen Fällen kann der Flansch 30 an den

radialen Absatz 32 des Gehäuses 25 anstoßen, um jede weitere Bewegung zwangläufig zu verhindern. Daher sind seitliche Bewegungen der Querlenker nur in einem sehr geringen Ausmaß möglich. Diese geringfügigen seitlichen Bewegungen ermöglichen es, die an dem Achsschenkel 10 entstehenden Schwingungen zu dämpfen und zu absorbieren, ohne daß eine !Instabilität des Gelenks auftritt, wie es bei Verwendung von Gummihülsen der bisher gebräuchlichen Art gewöhnlich der Fall ist, die seitlichen Gelenkbewegungen nur einen geringfügigen Widerstand entgegensetzen, da sie nicht vollständig eingeschlossen sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist zusätzlich ein weiteres halbnachgiebiges Futter 35 aus selbstschmierendem Material vorgesehen, welches mit der kugelsegmentförmigen konvexen Kopffläche 21 d des Bolzens 21 zusammenarbeitet, um die Verschlußplatte 28 von den bei einer Drehbewegung auftretenden Reibungskräften zu entlasten. Durch die Verwendung dieses zusätzlichen Futters 35 wird erreicht, daß sich sämtliche Drehbewegungen innerhalb des Gelenks als gleitende Bewegungen zwischen einem Metallteil und einer Fläche eines Futters 29 bzw. 35 abspielen.

In manchen Fällen kann der kugelsegmentförmige Vorsprung der Verschlußplatte 28 unerwünscht sein, z. B. wenn hierfür nicht genügend Raum zur Verfügung steht. Dann kann man die konvexen und konkaven Flächen des Bolzenkopfes 21c? und der Verschlußplatte 28 gemäß Fig. 4 miteinander vertauschen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind das Gehäuse 25, die ringförmige nachgiebige Buchse 31, das Futter 29 und die Verschlußplatte 28 im wesentlichen ebenso ausgebildet wie die entsprechenden Teile in Fig. 2 und 3. Der Schwenkbolzen 220 ist dagegen statt mit einem konvexen Vorsprung mit einer kugelsegmentförmigen Vertiefung 221 versehen. Diese Vertiefung arbeitet mit der Außenfläche der kugelsegmentförmig eingedrückten Verschlußplatte 20 zusammen, die in das Gehäuse 25 im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 umgekehrt einge- *o baut ist. Man erkennt, daß die Arbeitsweise der Gelenke nach Fig. 2 und 4 gleichartig ist, denn wenn der Schwenkbolzen 220 bestrebt ist, sich seitwärts zu bewegen, muß eine axiale Bewegung des Schwenkbolzens infolge der Führung durch die kugelsegmentförmige Fläche der Verschlußplatte 28 erfolgen. Ein zusätzliches Futterteil 35 kann in Anlehnung an das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zwischen der Bolzenfläche 221 und der Verschlußplatte 28 vorgesehen sein.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem die Querlenker nicht an einem bügeiförmigen Achsbolzenträger, sondern an einer feststehenden Gelenkachse angelenkt sind, um die Verwendung getrennter Schwenkbolzen zu vermeiden. Man erkennt einen oberen Querlenker 110, der um eine Gelenkachse 170 schwenkbar ist, die ihrerseits mittels Schrauben, die durch die öffnungen 171 hindurchgesteckt werden, mit dem querliegenden Rahmenteil 20 verbunden sein kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel liefert die Gelenkachse 170 selbst die zylindrischen Lagerflächen der Gelenke, d. h., sie tritt an die Stelle von gesonderten Schwenkbolzen.

Die Gelenkachse 170 besitzt zwei identisch ausgebildete zylindrische Verlängerungen 172, von denen eine in vergrößerter Darstellung in Fig. 6 gezeigt ist. Der zylindrische Abschnitt 172 arbeitet mit einem halbnachgiebigen reibungsarmen Futter 29 aus selbstschmierendem Material einer ringförmigen nachgiebigen Buchse 31 und einem äußeren Gehäuse 25 zusammen, die alle im wesentlichen den in Fig. 1 bis 4 gezeigten analogen Bauteilen entsprechen. Da jedoch bei der Konstruktion nach Fig. 5 keine getrennten Schwenkbolzen vorgesehen sind, ist es erforderlich, das Futter 29, die Büchse 31 und das Gehäuse 25 von der Außenseite des Querlenkers 110 aus auf der zylindrischen Fläche 172 der Gelenkstange anzubringen. Dies bedingt, daß der der zylindrischen Verlängerung 172 zugeordnete verdickte Kopfabschnitt als gesondertes Bauteil ausgebildet ist, wie in Fig. 6 bei 173 angedeutet ist. Man erkennt, daß der Kopfabschnitt eine konvexe kugelsegmentförmige Lagerfläche 174, einen radial vorspringenden Flansch 175 und einen Tragzapfen 176 umfaßt, wobei letzterer mit einer axial verlaufenden Bohrung 177 in der Gelenkstange 170 zusammenarbeitet. Die konvexe kugelsegmentförmige und nach außen vorspringende Lagerfläche 174 arbeitet mit einer entsprechend ausgebildeten konkaven kugelsegnientförmigen Lagerfläche der Verschlußplatte 28 in der gleichen Weise zusammen, wie es bezüglich der Fläche 21 d bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bereits beschrieben wurde.

Obwohl das Kopfstück 173 gegenüber der Gelenkstange 170 frei drehbar und in axialer Richtung nicht fest mit der Stange verbunden ist, arbeitet das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 im wesentlichen ebenso wie die Ausbildungsformen nach Fig. 1 bis 4. Wenn der Bolzenteil 176 in die Bohrung 177 eng eingepaßt ist, so tritt bei Schwenkbewegungen des Ouerlenkers 110 gegenüber der Gelenkachse 170 neben der Drehbewegung zwischen dem Futter 29 und der zylindrischen Fläche 172 des Gelenkbolzenabschnitts auch eine Drehbewegung zwischen dem Flansch 175 des Kopfstückes und dem Flansch 30 des Futters 29 auf. Alternativ kann man jedoch zwischen dem Bolzenteil 176 und der Bohrung 177 eine Lagerpassung oder sogar eine Lagerbuchse vorsehen. In diesem Fall wird sich das Kopfstück 173 normalerweise nicht zusammen mit der Gelenkachse 170, sondern zusammen mit dem Gehäuse 25 bewegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird eine erhebliche Kostenersparnis dadurch erzielt, daß das in Fig. 6 dargestellte, verhältnismäßig komplizierte Kopfstück 173 wegfällt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß am Ende der zylindrischen Verlängerung 181a einer abgeänderten Ausführungsform der Gelenkachse 181 eine kegelstumpfförmige Lagerfläche 180 vorgesehen ist. Die als Preß- oder Stanzteil hergestellte Lagerplatte 182 besitzt eine im wesentlichen konische innenliegende Lagerfläche 183, die mit der Lagerfläche 180 zusammenarbeitet, sowie eine im wesentlichen kugelsegmentförmige konvexe Außenfläche 134, die mit der konkaven kugelsegmentförmigen Fläche der Verschlußplatte 28 zusammenarbeitet. Das Futter 29, die nachgiebige Buchse 31 und das Gehäuse 25 sind im wesentlichen ebenso ausgebildet wie die weiter oben beschriebenen entsprechenden Elemente der bereits behandelten Ausführungsbeispiele. Angesichts der Tatsache, daß die Lagerplatte 182 mit enger Passung nachgiebig zwischen der Lagerfläche 180 und der Verschlußplatte 28 eingeschlossen ist, bewirken seitliche Bewegungen der Gelenkachse 181 gegenüber dem Querlenker 110, daß sich die Lagerplatte 182 zusammen mit dem zylindrischen Lagerbolzenabschnitt 181 a gegenüber dem Gehäuse 25 bewegt. Analog zu den bereits behandelten Ausführungsbeispielen wird eine solche Bewegung bewirken, daß sich die Lagerplatte 182 gegenüber der Vertiefung der Verschlußplatte 28 verschiebt und sich hierbei in axialer Richtung nach rechts bewegt, wobei die im wesentlichen vollständig eingeschlossene nachgiebige Buchse 31 einer solchen

axialen Bewegung einen starken Widerstand entgegensetzt.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Unabhängige Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, bei der ein das Rad tragender Achsschenkel an zwei übereinanderliegenden, um je eine waagerechte Achse schwenkbaren Querlenkern angeordnet ist und die Schwenkachse mindestens eines Ouerlenkers in Buchsen aus nachgiebigem Material gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Schwenkgelenke unter der Einwirkung von Querkräften axial gegeneinander verschiebbar sind, dergestalt, daß dadurch die Buchsen (31) in ihrem Gehäuse (25) auf Druck beansprucht werden.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil der Schwenkgelenke bildenden Schwenkbolzen (21) sich an einem Ende mit einem Flansch (21 c) an die Stirnfläche der Buchse (31) und mit einem kugel-

segmentförmigen Kopf (21 d) oder einer kugelsegmentförmigen Vertiefung (221) in eine entsprechend geformte Vertiefung bzw. an einen entsprechend geformten Vorsprung des anderen Gelenkteils legen.

3. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anlage für den Schwenkbolzen (21) bildende Vertiefung bzw. der Vorsprung an einer Verschlußplatte (28) des die Buchse (31) umschließenden Gehäuses (25) angeordnet ist.

4. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Gelenkbolzen (21) zusammenarbeitenden Flächen des anderen Gelenkteils mit einem Futter (29, 35) aus selbstschmierendem Material ausgekleidet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 930 493, 926 293, so 894 053;

deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 689 586, 1 689 587.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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