DE1125782B - Hilfsrahmen fuer die Vorderradaufhaengung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen, der als T-förmiger Querträger ausgebildet und mit jedem der beiden Rahmenlängsträger und einem Rahmenquerträger durch elastische Halterungen verbunden ist, deren Achsen nach oben und rückwärts geneigt sind und die einen federnden Werkstoff enthalten, der unter radialer Vorspannung zwischen zwei Büchsen gehalten ist, deren jede mit einem der federnd zu verbindenden Teile verbunden ist.

Bei bekannten Bauarten erfolgt ein radiales Zusammendrücken des federnden Werkstoffes durch Ausüben eines axialen Druckes. Hierbei ist es nicht möglich, daß die Aufhängung in der Senkrechten eine verhältnismäßig weiche Federung, in der Horizontalen aber eine relativ harte Federung aufweist, da die vertikale und horizontale Federung voneinander abhängig sind. Ferner sind die bekannten Aufhängungen weniger zuverlässig, da senkrechte Stöße den Grad der radialen Zusammendrückung ändern und damit auch die Federarme der Aufhängung in radialer Richtung.

Es wurde als vorteilhaft erkannt, der Halterung in einer im wesentlichen horizontalen Ebene eine erhöhte Steifigkeit zu geben. Der erhöhte Widerstand gegen Relativbewegungen in dieser Ebene verbessert die Handhabung, das Lenk- und Bremsverhalten des Fahrzeuges und gestattet eine begrenzte und beherrschbare axiale Bewegung zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Hilfsrahmen zur Unterdrückung von Störungen, die sonst zwischen diesen Teilen übergeleitet würden.

Die Erfindung erreicht diesen Zweck in einfacher Weise dadurch, daß der federnde Werkstoff in unbelastetem Zustand in axialer Richtung ohne Vorspannung ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der federnde Werkstoff in einer geschlitzten Büchse angeordnet und durch Einsetzen der geschlitzten Büchse in eine Büchse mit kleinerem innerem Durchmesser als dem Außendurchmesser der entspannten geschlitzten Büchse unter radiale Vorspannung gesetzt. Ferner weisen die elastischen Halterungen an jedem Ende einen federnden Anschlag auf.

Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den beigefügten Ansprüchen. In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es stellt dar

Fig. 1 die Draufsicht auf eine Vorderaufhängung eines Fahrzeugs nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der Aufhängung nach Linie 3-3 der Fig. 1,

Hilfsrahmen für die Vorderradaufhängung
von Kraftfahrzeugen

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,
Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Februar 1957 (Nr. 639 694)

John Stan Wroby, Royal Oak, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt eines anderen Teils der Aufhängung nach Linie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 eine auseinandergezeichnete perspektivische Ansicht der in Fig. 3 gezeigten Seitenhalterung,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Seitenhalterung,
Fig. 7 ein Vektordiagramm der Radkräfte,

Fig. 8 eine zum Teil weggebrochene Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Seitenhalterung,
Fig. 9 eine Seitenansicht zu Fig. 8.
Ein Fahrzeugrahmen 10 besteht aus in Abstand voneinander liegenden Rahmenlängsträgern 12 und 14, deren vordere Enden durch einen Querträger 16 miteinander verbunden sind. Die Rahmenlängsträger und 14 haben nach oben ausgebogene Teile (Fig. 2), unter denen ein Hilfsrahmen 18 für die Aufhängung liegt.

Der Hilfsrahmen 18 der Aufhängung ist kastenförmig ausgestaltet und trägt zweigliedrige Quer-

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lenker 20 und 22, an deren Enden Fahrzeugräder 24 bzw. 26 befestigt sind. Zwischen den unteren Teilen der Querlenker ist ein Torsionsstabstabilisator 28 befestigt, der sich quer zum Fahrzeugrahmen vor dem Hilfsrahmen 18 erstreckt. Der Stabilisator 28 ist an die Rahmenlängsträger 12 und 14 über nachgiebige Lager 30 (Fig. 2) angeschlossen.

Mit den Rädern 24 und 26 sind Lenkspurstangen 32 bzw. 34 verbunden, die an eine hinter dem Hilfsrahmen 18 liegende Zugstange angeschlossen sind.

Der Hilfsrahmen 18 hat einen nach vorn gerichteten Arm 36, dessen Vorderende dicht unter dem Rahmenquerträger 16 liegt. Der Hilfsrahmen 18 ist mit dem Fahrzeugrahmen durch nachgiebige, von den Rahmenlängsträgern 12 und 14 nach unten hängende Halterungen 38 und 40 und eine nachgiebige Halterung 42 zwischen der Mitte des Querträgers 16 und dem Arm 36 verbunden.

Die federnden Seitenhalterungen 38 und 40 sitzen in Stützen 44, die als flache offene Rinnen ausgebildet sind, deren Seitenwände 50 und 52 (Fig. 3) Flansche 46 und 48 tragen. Diese Flansche sind an den Außenseiten der Rahmenlängsträger 12 und 14 angeschweißt. Jede Stütze 44 hat einen Boden 56 mit einem Loch 54 zur Aufnahme eines Hängebolzens 58, mit dem die Halterung an der Stütze befestigt wird.

Jede Seitenhalterung enthält zwei konzentrisch zueinander liegende zylindrische Büchsen 60 und 62, zwischen denen ein federndes Element 64 vorgesehen ist. Das federnde Element 64 besteht aus einem elastomeren Werkstoff, der innere Hysteresis hat. Das federnde Element 64 ist in radialer Richtung zwischen den Büchsen zusammengedrückt, um die radiale Komponente bei Verlagerung unter Last zu erhöhen, so daß diese sechsmal größer als die axiale Komponente in unbelastetem Zustand ist. Das Element 64 ist mit der inneren Büchse 62 fest verbunden und wird von einer rohrförmigen Büchse 66 aus geschlitzten halbzylindrischen Teilen umschlossen (Fig. 5). Die geschlitzte Büchse 66 bewirkt das radiale Zusammendrücken, wenn sie in die äußere Büchse 60 eingesetzt wird, da diese einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Außendurclimesser der entspannten Büchse 66 ist.

Das Aufdrücken einer radialen Vorspannung auf das nachgiebige Element 64 bewirkt eine Erhöhung der radialen Komponente bei der Verlagerung unter Last und verhindert ein Absinken der radialen Komponente, wie es dann eintritt, wenn das elastomere Element an beiden Büchsen befestigt ist und infolge des Schrumpfens beim Verbindungsvorgang Zugspannungen erhält.

Das Element 64 hat einen Ringfiansch 68 am oberen Ende, der auf nach außen gerichteten Flansehen 70 der Büchse 66 und 72 der äußeren Büchse 60 aufliegt. Der Flansch 68 des Elementes 64 trägt am Umfang mehrere radiale Rippen 74 (Fig. 5), die mit dem Boden 56 der Stütze 44 zusammenarbeiten und eine bessere Dämpfung bewirken, da bei großen Aufwärtsbewegungen des Hilfsrahmens 18 die axiale Komponente der Verlagerung schnell ansteigt.

Eine am unteren Kopf 78 des Hängebolzens 58 abgestützte Ringscheibe 76 trägt eine Ringscheibe 80 aus im wesentlichen dem gleichen elastomeren Werkstoff wie das Element 64. Die Ringscheibe 76 ist in der Mitte versenkt, um den Kopf 78 aufzunehmen.

Auf ihrem Rand liegt die Ringscheibe 80 auf, die den Rippen 74 ähnliche Rippen 82 trägt (Fig. 5). Diese Rippen 82 arbeiten mit einem unteren radialen Flansch 83 der äußeren Büchse 60 zusammen und bewirken eine Erhöhung der axialen Komponente bei starker Abwärtsbewegung des Hilfsrahmens 18. Die Ringscheibe 76 hat einen Außendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der Büchse 60, so daß damit eine Sicherung gegen Demontage gegeben ist, falls der elastomere Werkstoff ermüdet oder schadhaft wird oder sich seine Verbindung mit der Büchse löst.

Um die federnden seitlichen Halterungen 38 und 40 in der richtigen Winkellage zu den Stützen 44 zu halten, hat jede innere Büchse 62 einen Führungsansatz 84, der in das Loch 54 paßt, und einen Bund 86, der gegen den Boden 56 der Stütze anliegt. Oberhalb des Bodens 56 ist der Hängebolzen 58 von einer Abstandsbüchse 88 umgeben, die mit einer Ausnehmung 90 zur Aufnahme des Führungsansatzes 84 der inneren Büchse 62 versehen ist. Oberhalb der Abstandsbüchse 88 liegt eine Kappe 92, deren abgebogene Ränder gegen die Seitenwände 50 und 52 der Stütze anliegen. Hierdurch wird das Ende des Hängebolzens 58 zentriert. Die einzelnen Teile der Halterung werden durch eine auf das obere Ende des Hängebolzens aufgeschraubte Mutter 94 unter Sicherung durch eine Federscheibe zusammengepreßt. Die axiale Belastung des Elements 64 wird hierbei nicht beeinflußt, da die Ringscheibe 76 gegen das untere Ende der inneren Büchse 62 anliegt.

Die federnde vordere Halterung 42 ist ähnlich wie die seitlichen Halterungen 38 und 40 aufgebaut.

Der Rahmenquerträger 16 ist als Rinne ausgebildet und unten durch einen Deckel 96 verschlossen. Der Deckel 96 hat nach hinten gerichtete Anschlußbleche 98, die eine Verbindung zu den Rahmenlängsträgern 12 und 14 herstellen und an der hinteren Kante eine Verstärkungswulst 100 haben. In der Mitte hat der Deckel 96 ein Loch 102, das mit einem Loch 104 an der Oberseite des Querträgers 16 fluchtet. Eine einen Hängebolzen umschließende Abstandsbüchse 106 hat zwei ringförmige Bunde 108 und 110, die in die Löcher 102 bzw. 104 passen, so daß der Hängebolzen zentriert im richtigen Winkel gehalten wird.

Der Hilfsrahmen 18 ist mit den äußeren Büchsen 60 der Seitenhalterungen 38 und 40 durch verrippte Stützen 112 verbunden, deren Seitenwände 114 und 116 mit ihren einen Enden an gegenüberliegenden Seiten der äußeren Büchsen 60 und mit ihren anderen Enden an der hinteren Seitenwand des Hilfsrahmens 18 angeschlossen sind. Der Arm 36 ist vorn gegabelt und umgreift die an ihm befestigte äußere Büchse der vorderen Halterung 42.

An Stelle der beschriebenen Halterungen 38, 40 und 42 kann auch eine federnde Halterung 117 gemäß Fig. 6 verwendet werden. Diese hat eine äußere Buchse 118, in die mehrere dicke scheibenförmige Einlagen 120 aus Federdrahtgeflecht eingesetzt sind. Das Federdrahtgeflecht kann ebenso wie der elastomere Werkstoff radial zusammengedrückt werden und hat den weiteren Vorteil, daß es sich in der Halterung nicht dauernd festsetzen kann. Eine Ringscheibe 122 drückt gegen einen Anschlagbund 124 großen Durchmessers, der an der inneren Büchse gebildet ist. Im übrigen entspricht diese Halterung den zuvor beschriebenen.

Die Winkellage der federnden Halterungen ist wesentlich, um eine isolierende Sperre gegen die Fahrgeräusche und andere Störungen zu erhalten.

Wenn ein luftbereiftes Fahrzeugrad bei Vorwärtsfahrt auf einen Hocker 126 der Fahrbahn trifft (Fig. 7), so wirken auf das Rad zwei Kräfte. Die größere Kraft 128 ist im wesentlichen senkrecht gerichtet und bewirkt eine Lageveränderung des Reifens zum Rad zusätzlich zu einer eventuellen Bewegung des Rades zu den übrigen Fahrzeugteilen. Die Verlagerung zwischen dem Reifen und dem Rad verringert den Rollradius des Reifens, wodurch infolge des Moments des Rades mit Reifen eine Drehbeschleunigung erzeugt wird, die eine Gegenkraft 130 in der Fahrtrichtung entgegengesetzter Richtung bedingt. Diese Kraft tritt unabhängig von eventuellen zusätzlichen, in gleicher Richtung liegenden Komponenten der vertikalen Kraft lediglich infolge des Auftreffens auf das Fahrhindernis auf.

Die Vektorsumme der beiden Kräfte 128 und 130 ergibt eine Kraft 132, die im allgemeinen nach oben und etwas nach rückwärts gerichtet ist und von der Radachse ausgeübt wird. In dieser Kraft ist die Ursache der beachtlichen Störungen zu erblicken, die durch die federnden Halterungen der Aufhängung abgeschirmt werden sollen.

Die Anordnung der federnden Halterungen 38, 40 und 42 ist so gewählt, daß sich eine Drehpunktabstützung des Hilfsrahmens 18 ergibt, wobei die elastomeren Elemente eine Winkellage einnehmen, in der sie den Störkräften entgegenwirken. Der elastomere Werkstoff ist so gewählt, daß er eine geringe axiale Komponente hat, um beste Schwingungsdämpfung zu erhalten. Das elastomere Element ist so gestaltet, daß es nur solche begrenzte und beherrschbare relative Bewegungen zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Hilfsrahmen in der Richtung der Störkräfte ausführen kann, daß die gewünschten Schluckeigenschaften erreicht werden, ohne die Handhabung, das Lenk- oder Bremsverhalten des Fahrzeugs wesentlich zu beeinflussen.

Die federnden Seitenhalterungen können durch eine Feststelleinrichtung 134 im Winkel einstellbar ausgebildet werden (Fig. 8). Die Feststelleinrichtung 134 besteht aus einer am Rahmenlängsträger 14 befestigten Büchse 136, die sich quer zum Träger über dessen Außenkante erstreckt. Eine federnde Halterung 138, die nur etwas verschieden von den zuvor beschriebenen ausgebildet ist, ist mit einem Zapfen 140, der in der Büchse 136 gelagert ist, an einem Ende der Büchse 136 befestigt. Die Enden des Zapfens 140 und der Büchse 136 tragen Kerbverzahnungen 142, die eine Winkeleinstellung zwischen dem Zapfen und der Büchse ermöglichen. Eine zylindrische Führung 144 am anderen Ende der Büchse 136 dient der Abstützung des Zapfens 140. Die Büchse 136 hat einen Deckel 146, der durch eine Schraube 148 an dem Zapfen 140 befestigt werden kann. Hierdurch wird die Einrichtung zusammengehalten.

Die federnden Seitenhalterungen liegen auf der Außenseite der Rahmenlängsträger und sind in der Nähe der Enden des Hilfsrahmens befestigt, und zwar möglichst dicht hinter der Radachse. Die federnden Seitenhalterungen sind nach oben und rückwärts geneigt und liegen nicht unmittelbar über den Radachsen. Die Abweichung von der Senkrechrechten beträgt 7,5°, kann aber bis zu 30° erhöht werden.

Wenn auch die vordere federnde Halterung im gleichen Winkel geneigt ist wie die Seitenhalterungen, um die Herstellung und Montage zu vereinfachen, so ist die Anordnung der vorderen Halterung nicht so kritisch wie die der Seitenhalterungen. Da ihr Abstand von der Richtung der Störkräfte größer ist, ist ein Widerstand wesentlich kleineren Ausmaßes erforderlich. Der Entwurf der vorderen Halterung ist vorwiegend durch die Forderung bestimmt, beim Abbremsen des Fahrzeugs Widerstand zu leisten.

Die federnden Halterungen haben von sich aus eine größere radiale als axiale Komponente bei Verlagerung unter Last, da radiale Lasten vorwiegend durch Zusammendrücken und axiale Lasten vorwiegend durch Scherwirkung aufgenommen werden. Da der federnde Werkstoff zwischen den konzentrischen Zylindern zusammengedrückt und nicht mit beiden fest verbunden ist, sind Zugspannungen infolge des Schrumpfens bei der Verbindung nicht vorhanden, wodurch die radiale Komponente und das Verhältnis zwischen der radialen und axialen Komponente verbessert werden. Dies ergibt Halterungen, die in Querrichtung starr, in Axialrichtung aber weich sind. In axialer Richtung ergibt sich eine geringe Eigenschwingungszahl, die eine Abschirmung von Fahrgeräuschen und anderen Störungen vom Fahrzeugrahmen verbessert.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hilfsrahmen für die Vorderradaufhängung von Kraftfahrzeugen, der als T-förmiger Querträger ausgebildet und mit jedem der beiden Rahmenlängsträger und einem Rahmenquerträger durch elastische Halterungen verbunden ist, deren Achsen nach oben und rückwärts geneigt sind und die einen federnden Werkstoff enthalten, der unter radialer Vorspannung zwischen zwei Büchsen gehalten ist, deren jede mit einem der federnd zu verbindenden Teile verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Werkstoff (64, 120) in unbelastetem Zustand in axialer Richtung ohne Vorspannung ist.

2. Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Werkstoff (64, 120) in einer geschlitzten Büchse (66) angeordnet ist und durch Einsetzen der geschlitzten Büchse in eine äußere Büchse (60) mit kleinerem innerem Durchmesser als dem Außendurchmesser der entspannten geschlitzten Büchse (66) unter radiale Vorspannung gesetzt ist.

3. Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Halterungen (38, 40, 42, 117, 138) an jedem Ende einen federnden Anschlag (68, 80) aufweisen.

4. Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (68, 80) über den Umfang verteilte Rippen (74, 82) aufweisen.

5. Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Werkstoff (64) ein elastomerer Werkstoff ist.

6. Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Werk-

stoff (64) nur mit einer der Büchsen, zwischen denen er angeordnet ist, fest verbunden ist.

7. Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Halterungen (138) winkelverstellbar zu den Rahmenlängsträgern (14) sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 930 914, 926 293; deutsche Auslegeschrift D 17561II /63 c (bekanntgemacht am 14. 6.1956);
französische Patentschrift Nr. 1 085 174; USA.-Patentschrift Nr. 2430 573.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen