DE1133638B

DE1133638B - Ausgleichsvorrichtung fuer die Rad-Hubbewegungen eines Fahr-zeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE1133638B
Application number: DED23961A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Ernst Fiala
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1956-10-04
Filing date: 1956-10-04
Publication date: 1962-07-19
Also published as: US3005641A; GB821185A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

D 23961Π/63 c

ANMELDETAG: 4. OKTOBER 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 19. JULI 1962

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für die Rad-Hubbewegungen eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit deren Hilfe bei einer Federhubbewegung eines Rades die beiden benachbarten Räder eine entgegengesetzt gerichtete und das diagonal gegenüberliegende Rad eine gleichgerichtete Hubbewegung vollführen. Bei einer bekannten derartigen Ausgleichsvorrichtung sind die Vorderräder einzeln an Querlenkern aufgehängt, deren Schwenkbewegungen auf in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, am Fahrzeug gelagerte Torsionsstäbe übertragen werden. Diese stützen sich bezüglich der Verdrehung je über ein diagonal verlaufendes Gestänge an den beiden Enden einer quer im Fahrzeug liegenden, in der Mitte um eine Fahrzeuglängsachse schwenkbar am Rahmen gelagerten Blattfeder ab. An den Enden dieser Blattfeder greifen außerdem die Enden von Längs-' blattfedern an, mit deren Hilfe eine hintere Starrachse abgefedert ist. Der Raumbedarf dieser bekannten Ausgleichsvorrichtung im Fahrzeug ist verhältnismäßig groß, da auch außerhalb des Bewegungsbereiches der eigentlichen Radführungselemente noch Teile mit größeren Schwingungsausschlägen vorhanden sind. Auch fehlt eine einfache Möglichkeit zur Beeinflussung des Fahrverhaltens beim Durchfahren von Kurven.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Ausgleichsvorrichtung mit wenig Platzbedarf zu schaffen.

Die Erfindung besteht darin, daß die beiden den Vorder- bzw. den Hinterrädern zugeordneten Stäbe je mit einem der beiden Querglieder eines mindestens aus einem Längsglied und aus zwei Quergliedern bestehenden Ausgleichsrahmens fest verbunden sind, wobei die Glieder des Ausgleichsrahmens gelenkig miteinander verbunden sind und mindestens ein Längsglied in bei Fahrzeug-Ausgleichsvorrichtungen an sich bekannter Weise schwenkbar am Fahrzeugrahmen oder -körper gelagert ist.

Auf diese Weise ist eine Ausgleichsvorrichtung geschaffen, die vor allem in bezug auf den zu ihrer Unterbringung im Fahrzeug erforderlichen Platzbedarf und bezüglich des Kurvenverhaltens Vorteile gegenüber der bekannten Anordnung aufweist.

Bei der bekannten Anlage sind hinter den Vorderrädern und vor den Hinterrädern Quergestänge vorgesehen, ferner Längsgestänge an den Fahrzeugaußenseiten. Bei der Konstruktion nach der Erfindung sind hingegen die Quer- und Längsgestänge jeweils nach innen nach der Fahrzeugmitte zu gerückt, wo alles konzentrierter an einer Stelle vereinigt ist, an der es weniger stört, weil nicht auf den Motorgetriebeblock, die die Hubbewegungen der Hinterachse mitmachende Ausgleichsvorrichtung
für die Rad-Hubbewegungen eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Dr. techn. Ernst Fiala, Sinddfingen (Württ.),
ist als Erfinder genannt worden

Kardan-Antriebswelle usw. Rücksicht genommen werden muß.

Es ist ferner eine Ausgleichsvorrichtung bekannt, bei der vier Blattfedern im Rechteck von Nähe Rad zu Nähe Rad angeordnet und jeweils in der Mitte schwenkbar am festen Fahrzeugrahmen gelagert sind. Eine solche Anordnung ergibt zwar bei einer erzwungenen Hubbewegung nur eines Rades die gleiche Verknüpfung der Rad-Hubbewegungen, wie sie bei der Anlage gemäß der Erfindung zu finden ist, doch treten bei erzwungenen Hubbewegungen zweier Räder andere Verknüpfungen auf. Auch ist die bekannte Vorrichtung erheblich platzaufwendiger als die Erfindung und erlaubt auch nicht ohne weiteres eine Beeinflussung des Kurvenverhaltens.

Eine andere bekannte Ausgleichsvorrichtung arbeitet wohl mit einem Ausgleichsrahmen, auf dessen vier Ecken die Rad-Hubbewegungen übertragen werden. Im Gegensatz zur Erfindung werden die Rad-Hubbewegungen jedoch als Hubbewegungen auf die Ecken des Ausgleichsrahmens übertragen, und dieser ist in seinem Mittelpunkt taumelnd am Fahrzeug aufgehängt. Das hat zur Folge, daß eine völlig andere Verknüpfung der Rad-Hubbewegungen untereinander als gemäß der Erfindung gegeben ist.

Durch Wahl der Lage des Lagerungspunktes der Längsglieder des Ausgleichsrahmens in bezug auf die Erstreckung der Längsglieder kann bei der Erfindung die Lastverteilung auf die einzelnen Räder einer Fahrzeugseite bezüglich der zusätzlichen Belastungen bzw. Entlastungen bei Kurvenfahrt im jeweils gewünschten Sinne geändert werden. Man kann auf diese Weise z. B. den Effekt des »Untersteuerns« oder

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»Übersteuerns« eines Kraftfahrzeuges bei Kurvenfahrt beeinflussen.

Es ist auch möglich, einen Ausgleichsrahmen zu verwenden, der nur ein einziges Längsglied enthält. Das Längsglied kann dann etwa in der Fluchtlinie der beiden Stäbe für die Räder einer Fahrzeugseite angeordnet werden, wobei die Stäbe dieser Fahrzeugseite je nur einmal, vorzugsweise in Radnähe, und die Stäbe der anderen Fahrzeugseite je zweimal, vorzugsweise in Radnähe und in Nähe der Querglieder des Ausgleichsrahmens, am Fahrzeugrahmen oder -körper gelagert sind. Auf diese Weise wird ein ganzes Glied eingespart, allerdings zuungunsten einer völligen Symmetrie.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht,

Fig. 2 die Draufsicht,

Fig. 3 die Vorderansicht und

Fig. 4 die Hinteransicht einer Ausgleichsvorrichtung mit einem viergliedrigen Ausgleichsrahmen,

Fig. 5 eine Seitenansicht und

Fig. 6 die Draufsicht auf eine ähnliche Ausführung, bei der die Querglieder des Ausgleichsrahmens in einer anderen Reihenfolge angeordnet sind, und

Fig. 7 die Draufsicht auf eine Ausführungsform mit einem Ausgleichsrahmen, der nur drei Glieder aufweist.

Der Fahrzeugrahmen besteht im wesentlichen aus den beiden äußeren Längsträgern 11 und 12, aus den beiden weiter innen liegenden vorderen Längsträgern 13 und 14 und aus den Querträgern 15,16 und 15'. An dem Querträger 16 sind mit zwei Kugelgelenken 17 und 18 die beiden Längsglieder 19 und 20 des Ausgleichsrahmens gelagert. Die Querglieder 21 und 22 dieses Ausgleichsrahmens sind in den Kugelgelenken 23, 24, 25 und 26 mit den Längsgliedern 19 und 20 verbunden. Die Kugelgelenke 23 bis 26 sind so ausgeführt, beispielsweise mit Hilfe von Gummilagerungen, daß sie außer Drehungen jeweils auch in einem gewissen Ausmaß Verschiebungen zulassen.

Die Vorderräder 27 und 28 sind in üblicher Weise über je zwei Lenkerpaare 29 und 30 bzw. 31 und 32 an den vorderen Längsträgern 13 bzw. 14 gelagert. Die Hinterräder 33 und 34 sind an Pendelachsen 35 und 36 befestigt.

In Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufen Torsionsstäbe 37 bis 40, die an ihren radseitigen Enden Hebelarme 41 bis 44 tragen. Diese Hebelarme sind durch kurze Zwischenglieder 45 bis 48 mit den Lenkern 30 und 32 bzw. mit den Pendelachsen 35 und 36 verbunden. Die inneren Enden der Torsionsstäbe 37 bis 40 sind fest mit den Quergliedern 21 bzw. 22 des Ausgleichsrahmens befestigt. Die Torsionsstäbe 37 bis 40 sind fernerhin in der Nähe der Räder am Fahrzeugrahmen gelagert, wobei diese Lager 49 bis 52 auch gewisse Schwenkbewegungen der Torsionsstäbe zulassen. Diese Lager können z. B. ähnlich wie die Kugelgelenke 23 bis 26 in Gummi od. dgl. aufgehängt sein.

Die Lenker 30 und 32 tragen Hebelarme 53 und 54, die untereinander durch ein Gestänge verbunden sind, welches einen Teleskopstoßdämpfer 55 enthält.

Wie aus der Gesamtanordnung der Anlage hervorgeht, handelt es sich um ein Radaufhängungssystem, bei dem die Hubbewegungen eines Rades auf sämtliche anderen Räder übertragen werden. Stellt man sich z. B. vor, daß das linke Vorderrad 28 über einen Stein fährt, so wird es sich mitsamt seinen Lenkern 31 und 32 nach oben gegen den Fahrzeugrahmen hin bewegen. Diese Bewegung wird über den Hebelarm 42 auf den Torsionsstab 38 übertragen, der seinerseits dem mit ihm starr verbundenen Querglied 21 des Ausgleichsrahmens ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, in Fahrtrichtung gesehen, aufzwingt. Das Kugelgelenk 25 geht infolgedessen nach oben und entsprechend das Kugelgelenk 23 nach unten. Diese Verschiebung der Kugelgelenke 23 und 25 hat infolge der Lagerung der

ίο Längsglieder 19 und 20 am festen Querträger 16 zur Folge, daß das Kugelgelenk 24 nach oben und das Kugelgelenk 26 nach unten geht. Die Folge dieser Verwindung des Ausgleichsrahmens ist, daß der Hebelarm 41 nach unten, der Hebelarm 43 nach oben und der Hebelarm 44 nach unten geht. Die entsprechenden Bewegungen vollführen auch die betreffenden Räder.

Diese Eigenschaft der Ausgleichsvorrichtung, daß

gleichsinnige Hubbewegungen diagonal angeordneter Räder durch Verwindung des Ausgleichsrahmens aufgenommen werden können, ohne den eigentlichen Fahrzeugrahmen verwindend zu beanspruchen, ist besonders wichtig bezüglich des Vermeidens des »Schütteins« des Fahrzeuges. Es handelt sich hierbei um die bei üblichen Radaufhängungen auftretenden Verwindungsdrehschwingungen des Fahrzeugkörpers um seine Längsachse, die meist mit einer Frequenz von 12 bis 18 Hz auftreten und keine übermäßig großen Amplituden aufweisen.

Es genügt daher in vielen Fällen, daß man die Ausschlage des Ausgleichsrahmens durch Anschläge begrenzt. Dann werden die Schüttelschwingungen durch den Ausgleichsrahmen aufgenommen. Die stärkeren Hubbewegungen gelangen dann in üblicher Weise in den Rahmen. Man hat aber bei Anordnung der An- ■ schlage den Vorteil, daß man infolge der verhältnismäßig kleinen Verwindungen des Ausgleichsrahmens dessen Gelenke als einfache Kugelgelenke ausbilden kann, deren Kugelköpfe bzw. -pfannen lediglich etwas nachgiebig, z.B.unter Zwischenschaltung einer Gummischicht, an den betreffenden Gliedern gelagert sein müssen.

Es kann auch vorteilhaft sein, Dämpfungseinrichtungen zwischen den Gliedern des Ausgleichsrahmens oder zwischen dem Ausgleichsrahmen und dem Hauptrahmen bzw. Fahrzeugkörper anzubringen.

Die beschriebene Ausgleichsvorrichtung ist gegen Brems- bzw. Verzögerungsnicken um die Wagenquerachse verhältnismäßig stabil, da bei gleichsinniger Hubbeanspruchung beispielsweise der beiden Vorderräder 27 und 28 oder der beiden Hinterräder 33 und 34 der Ausgleichsrahmen überhaupt nicht bewegt wird und die Bewegung allein von den beiden Torsionsstäben 37 und 38 bzw. 39 und 40 aufgenommen und abgefedert wird. Bei derartigen gleichsinnigen Hubbewegungen der Vorderräder tritt, wie man an Hand von Fig. 3 leicht erkennt, auch der Stoßdämpfer 55 in Tätigkeit. Hingegen verschieben sich die beiden Hauptteile dieses Teleskopstoßdämpfers bei entgegengesetzt gerichteten Bewegungen der beiden Vorderräder praktisch überhaupt nicht gegeneinander. Selbstverständlich könnte ein ähnlicher Stoßdämpfer auch bei den Hinterrädern 33 und 34 angebracht werden.

Eine andere Möglichkeit, die Stoßdämpfer für die Räder so anzuordnen, daß keine direkten Reaktionen auf den Hauptrahmen kommen, besteht darin, daß sie zwischen die Räder und den Ausgleichsrahmen geschaltet sind. Man kann hierfür drehsteife, die Torsionsstäbe umfassende Hohlrohre anwenden, die am

einen Ende fest mit einem der Querglieder des Ausgleichsrahmens verbunden sind, und an deren anderem Ende sich der Stoßdämpfer abstützt.

Bei Kurvenfahrt tritt, hervorgerufen durch die Fliehkraft, an den kurvenäußeren Rädern eine zusätzliche Belastung auf, die einer entsprechenden Entlastung an den kurveninneren Rädern entspricht. Durch Wahl des Verhältnisses der Abstände α und b zwischen den Kugelgelenken 23, 25 und 17,18 einerseits und den Kugelgelenken 24, 26 und 17, 18 andererseits kann man die bei Kurvenfahrt auftretende zusätzliche Belastung und Entlastung nach Belieben mehr auf die Vorderräder oder mehr auf die Hinterräder verteilen. Auf diesem Wege kann man die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges in der Kurve, die durch die Begriffe »Übersteuern« bzw. »Untersteuern« charakterisiert werden, beeinflussen. Im gezeichneten Beispiel würden die Belastungen bzw. Entlastungen der Vorderräder im Verhältnis b zu α größer sein als die entsprechenden Be- und Entlastungen der Hinterräder, und der Wagen würde in diesem Falle mehr zum »Untersteuern« neigen.

Wenn die Länge der Torsionsstäbe 37 bis 40 nach der bisher beschriebenen Konstruktion für das Erzielen der gewünschten Federungseigenschaften nicht ausreichen sollte, so kann eine Konstruktion nach Fig. 5 und 6 gewählt werden, bei der die Reihenfolge der Ausgleichsrahmen-Querglieder 21 und 22 vertauscht ist. Der Ausgleichsrahmen ist gewissermaßen gegenüber der vorherigen Konstruktion umgeschlagen. An der Wirkungsweise ändert sich nichts. Auch das in Fig. 5 und 6 dargestellte Kraftfahrzeug würde ebenso wie das in Fig. 1 bis 4 gezeigte bei Kurvenfahrt mehr zum »Untersteuern« neigen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 besitzt der Ausgleichsrahmen nur ein einziges Längsglied 120, das auf einer fahrzeugfesten Achse 118 gelagert ist. Die Torsionsstäbe 37 und 39 können hierbei fest an zwei Stellen, nämlich an den Lagern 149 und 56 bzw. 151 und 57 gelagert sein. Mindestens die Lager 50 und 52 und die Gelenke 25 und 26 müssen aber dann nachgiebig sein und gewisse Verschiebungen zulassen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können z. B. aus Stabilisierungsgründen weitere Drehstäbe zwischen zwei benachbarten oder zwei diagonal zueinander angeordneten Rädern vorgesehen sein. Auch können die Glieder des Ausgleichsrahmens zur Beeinflussung von dessen Verwindungssteife durch weitere federnde Glieder verbunden oder selbst federnd ausgeführt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Ausgleichsvorrichtung für die Rad-Hubbewegungen eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit deren Hilfe bei einer Federhubbewegung eines Rades die beiden benachbarten Räder eine entgegengesetzt gerichtete und das diagonal gegenüberliegende Rad eine gleichgerichtete Hubbewegung vollführen und bei der je einem Rad zugeordnete, im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, am Fahrzeugrahmen oder -körper gelagerte Stäbe Verwendung finden, die mit Hilfe eines an ihnen befestigten, die Rad-Hubbewegungen mitmachenden Hebelarmes gedreht werfen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Vorder- (27, 28) bzw. den Hinterrädern (33, 34) zugeordneten Stäbe (37, 38 bzw. 39, 40) je mit einem der beiden Querglieder (21, 22) eines mindestens aus einem Längsglied (20, 120) und aus zwei Quergliedern (21, 22) bestehenden Ausgleichsrahmens fest verbunden sind, wobei die Glieder des Ausgleichsrahmens gelenkig (23, 24, 25, 26) miteinander verbunden sind und mindestens ein Längsglied (20, 120) in bei Fahrzeug-Ausgleichsvorrichtungen an sich bekannter Weise schwenkbar am Fahrzeugrahmen (16) oder -körper gelagert ist.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsrahmen (19 bis 22) mit elastischen Lagern am Fahrzeugrahmen (16) bzw. -körper gelagert ist und daß derartige Gelenke auch zwischen den Gliedern des Ausgleichsrahmens vorgesehen sind.

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (37 bis 40) nur einmal am Fahrzeugrahmen (11 bis 16) oder -körper gelagert sind und die Lagerung (49 bis 52) der Stäbe ein Schwenken der Stäbe um diese Lagerstellen zuläßt.

4. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (37 bis 40) in an sich bekannter Weise in Form von Torsionsstäben gleichzeitig zur Federung der Rad-Hubbewegungen dienen.

5. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge für die Schwenkbewegungen des Ausgleichsrahmens (19 bis 22) vorgesehen sind.

6. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Dämpfungseinrichtungen für die Schwenkbewegungen des Ausgleichsrahmens (19 bis 22) vorgesehen sind.

7. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungspunkte (17, 18, 118) der Längsglieder (19, 20, 120) des Ausgleichsrahmens am Fahrzeugrahmen (16) oder -körper die Längsglieder in zwei unterschiedlich lange Teile (α, b) teilen.

8. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den Hinterrädern (33, 34) zugeordnete Querglied (22) des Ausgleichsrahmens im Fahrzeug weiter vorn liegt als das den Vorderrädern (27, 28) zugeordnete

9. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleichsrahmen mit nur einem, etwa in der Fluchtlinie der beiden Stäbe (38, 40) für die Räder (28, 34) einer Fahrzeugseite liegenden Längsglied (120) vorgesehen ist, wobei die Stäbe (38, 40) dieser Fahrzeugseite je nur einmal (50, 52) in Radnähe, und die Stäbe (37, 39) der anderen Fahrzeugseite je zweimal in Radnähe (149, 151) sowie in Nähe (56, 57) der Querglieder (21, 22) des Ausgleichsrahmens am Fahrzeugrahmen (11 bis 16) oder -körper gelagert sind.

10. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwischen den beiden Vorderrädern (27, 28) und/oder Hinterrädern (33, 34) Stoßdämpfer (55) angebracht sind, die gleichsinnige Hubbewegungen der Räder dämpfen, gegensinnige aber nicht oder nur weniger stark.

11. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den

Rädern (27, 28, 33, 34) und dem Ausgleichsrahmen (19 bis 22) Stoßdämpfer angebracht sind.

12. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stoßdämpfer an drehsteifen, mit den Quergliedern (21, 22) des Ausgleichsrahmens verbundenen, zu den Stäben (37 bis 40) parallel oder annähernd parallel liegenden, gegebenenfalls als die Stäbe (37 bis 40)

konzentrisch umfassende Rohre ausgebildeten Abstützgliedern abstützen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 493 537, 654 731, 106, 895 107, 914 939; französische Patentschrift Nr. 1120 576; USA.-Patentschrift Nr. 2760785.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen