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Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit Aufhängung der Laufräder
an 1-ülfsrahmen Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug,
mit Aufhängung der Vorderräder und der Hinterräder an je einem Hilfsrahmen (Fahrschemel,
Achsquerträger), an denen der Fahrzeugkörper beweglich gelagert ist. Gemäß der Erfindung
wird vorgeschlagen, daß die beiden Hilfsrahmen untereinander im Sinne einer Gleichgangkoppelung
ihrer Rollbewegungen verbunden sind.
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Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Koppelung zeigt sich beim überfahren
von einseitigen Hindernissen. überfahren z. B. das linke Vorderrad und das rechte
Hinterrad gleichzeitig einen hohen Stein od. dgl., so neigt sich der vordere Hilfsrahmen,
in Fahrtrichtung betrachtet, im Uhrzeigersinn und der hintere im Gegenuhrzeigersinn.
Hierbei wandern die Roll-Momentanzentren für die Anlenkungen des Fahrzeugkörpers
am vorderen und hinteren Hilfsrahmen in verschiedenen Richtungen seitlich aus, so
daß sich der Fahrzeugkörper schräg zur bisherigen Fahrtrichtung stellt, was über
die von diesem geführten Achsen einen unerwünschten Lenkeffekt ergibt. Sind hingegen
die beiden Hilfsrahmen im Sinne der Erfindung bezüglich ihrer Rollbewegungen gekoppelt,
so kann sich der Fahrzeugkörper nur parallel zur ursprünglichen Fahrtrichtung verschieben,
was keine Änderung derselben zur Folge hat.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung tritt vor allem dann deutlich in
Erscheinung, wenn das Roll-Momentanzentrum zwischen den Hilfsrahmen und den Radaufstandspunkten
verhältnismäßig tief und dasjenige zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Hilfsrahmen
verhältnismäßig hoch liegt. Ohne die erfindungsgemäße Koppelung zwischen dem vorderen
und dem hinteren Hilfsrahmen würde bei einem solchen Fahrzeug bei einem Lenkeinschlag
der Vorderräder zunächst der vordere Hilfsrahmen im Sinne der Lenkrichtung unter
dem Fahrzeugkörper um das hohe Roll-Momentanzentrum zwischen Fahrzeugkörper und
Hilfsrahmen wegschwenken, ohne daß der Fahrzeugkörper selbst sofort ebenfalls aus
seiner Fahrtrichtung bewegt würde. Durch die erfindungsgemäße Koppelung hingegen
wird zusätzlich auf den hinteren Hilfsrahmen eingewirkt: Dieser muß sich mit der
Bewegung des vorderen Hilfsrahmens ebenfalls schräg stellen und schwenkt dabei um
das in der lotrechten Fahrzeug-Mittellängsebene liegende, niedrige Roll-Momentanzentrum
zwischen Hilfsrahmen und Fahrbahn. Diese Schwenkung hat zur Folge, daß das hohe
Momentanzentrum zwischen Fahrzeugkörper und hinterem Hilfsrahmen eine Seitenbewegung
nach der der Lenkausschlagrichtung entgegengesetzten Seite ausführt. Das heißt aber:
Der Fahrzeugkörper als Ganzes schwenkt in die gewünschte Richtung ein, auch wenn
das Momentanzentrum für die Rollbewegung des Fahrzeugkörpers relativ zu dem vorderen
Hilfsrahmen zunächst in der senkrechten Fahrzeug-Mittellängsebene geblieben war.
Das Fahrzeug spricht also sofort auf die Lenkung an, obwohl die Vorderräder zunächst
gewissermaßen nur unter dem Fahrzeugkörper nach der Seite weggelaufen sind.
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Ferner bringt die Erfindung auch Vorteile beim Kurvenfahren selbst.
Das am Fahrzeug dann angreifende Kippmoment der Fliehkraft muß durch Radlastdiiferenzen
zwischen dem rechten und linken Rad der Achsen aufgenommen werden. Es ist hierbei
für das Eigenlenkverhalten, d. h. ein gegebenenfalls auftretendes »übersteuern«
oder »Untersteuern«, und für die maximal auf den Boden übertragbare Antriebsleistung
(Durchrutschen eines Antriebsrades) von entscheidender Bedeutung, wie sich die insgesamt
erforderliche Radlastdifferenz auf die Vorderachse und auf die Hinterachse verteilt.
Durch die Koppelung der Rollbewegungen des vorderen und des hinteren Hilfsrahmens
läßt sich in Verbindung mit der Federung die im Einzelfall gewünschte Verteilung
der Radlastdifferenz auf die beiden Achsen innerhalb eines großen Spielraums auf
verhältnismäßig einfache Weise verwirklichen.
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Die Koppelung des vorderen Hilfsrahmens mit dem hinteren kann direkt
durch eine drehfeste Verbindung, z. B. einen Wellenstrang, erfolgen, dem man auch,
damit er anderen Elementen nicht im Wege ist, mit
Hilfe von Kreuzgelenken
einen gebrochenen Verlauf geben kann. Es ist aber auch möglich, eine in Fahrzeuglängsrichtung
verlaufende und am Fahrzeugkörper gelagerte Welle zu verwenden, die an ihren Enden
über Hebelarme und ein Zwischengestänge mit den Hilfsrahmen verbunden ist. Hierbei
werden die Reaktionskräfte zu den durch die Welle übertragenen Koppelungskräften
durch die Lagerung des Fahrzeugkörpers an den Hilfsrahmen geleitet. Ist diese Lagerung
nicht exakt genug, z. B. wenn sie aus auf einer Kreisbahn laufenden Gummirollen
besteht, oder soll sie nicht zusätzlich beansprucht werden, so können auch zwei
derartige Kopplungswellen je auf einer Seite der senkrechten Fahrzeug-Mittellängsebene
vorgesehen werden.
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Auch eine hydraulische Ausbildung der Hilfsrahmenkoppelung kann angewandt
werden, indem z. B. zwischen jeden der beiden Hilfsrahmen und den Fahrzeugkörper
eine Zylinder-Kolben-Einheit geschaltet ist, die mit der anderen hydraulisch im
Sinne eines Gleichgangs der beiden Kolben verbunden ist.
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Besondere Vorteile ergibt die Erfindung bei den sogenannten Pendelneigern,
d. h. bei Fahrzeugen, deren Fahrzeugkörper gegenüber den Hilfsrahmen bzw. den Achsen
mit über dem Schwerpunkt liegenden Rollzentren drehbeweglich gelagert ist, so daß
er sich bei Kurvenfahrt infolge der Fliehkraft selbsttätig in Richtung der Resultierenden
aus Schwerkraft und Fliehkraft einstellt. Verwendet man zur Verbindung der beiden
Hilfsrahmen in diesem Fall einen festen Rahmen, auf dem der Fahrzeugkörper gelagert
ist, so wird das Fahrzeug sehr schwer, da über diesem festen Rahmen noch ein zweiter
Rahmen (oder die Struktur einer selbsttragenden Karosserie) angeordnet sein muß.
Außerdem sind sich die beiden Rahmen beim Ausschwenken des Fahrzeugkörpers im Wege.
Deshalb wird gemäß der Erfindung empfohlen, bei derartigen Pendelneigem zum Tragen
des Fahrzeugkörpers nur je einen vorderen und hinteren Hilfsrahmen zu verwenden
und diese beiden Hilfsrahmen wegen der obenerwähnten Vorteile miteinander zu koppeln.
Bei einem derartigen Fahrzeug wird die Anordnung vorteilhaft so getroffen, daß die
Rollachse für die Relativbewegungen zwischen den Hilfsrahmen und den Laufrädern
unterhalb der Höhe der Radmitten möglichst tief liegt, während die Rollachse für
die Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeugkörper und den Hilfsrahmen höher als
der Schwerpunkt des Fahrzeugkörpers liegt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Figuren zeigen perspektivische Ansichten von Personenwagen mit abgenommenem
Fahrzeugkörper. Bei der Ausführung nach Fig. 1 sind die Hilfsrahmen direkt durch
einen Wellenzug gekoppelt, während bei der Ausführung nach Fig. 2 eine am Fahrzeugkörper
gelagerte Welle mit Hebelübertragungen vorgesehen ist.
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An dem vorderen Hilfsrahmen 10 sind die Vorderräder 11 und 12 in bekannter
Weise mittels Doppelquerlenker 13 bis 16 angelenkt und über Luftfedern 17 und 18
abgefedert, die zwischen den unteren Querlenkern 13 und 15 und dem Hilfsrahmen 10
wirken. Das Roll-Momentanzentrum für die Relativbewegung zwischen dem Hilfsrahmen
10 und der Fahrbahn liegt bei 19.
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Die beiden Pendelhalbachsen 20 und 21 der Hinterachse sind an einem
hinteren Hilfsrahmen 22 gelagert, der sich auf die Achsrohre über Luftfedern 23
und 24 abstützt. Das Roll-Momentanzentrum für die Relativbewegung zwischen dem Hilfsrahmen
22 und der Fahrbahn liegt bei 25.
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Die beiden Hilfsrahmen 10 und 22 sind bei der Ausführung nach Fig.
1 direkt durch einen Wellenstrang verbunden, dessen einzelne Glieder 26 bis 28 über
Kreuzgelenke 29 bis 32 untereinander und mit den Hilfsrahmen verbunden sind. Zur
Aufhängung des gestrichelt und durch zwei Längsträger 33 und 34 angedeuteten Fahrzeugkörpers
35 gegenüber den Hilfsrahmen 10 und 22 dienen zwei Lager 36 und 37. Das Lager
36 ist über zwei Haltestützen 38 und 39 am vorderen Hilfsrahmen 10 befestigt, während
das Lager 37 sich noch innerhalb des eigentlichen Verbandes des hinteren Hilfsrahmens
22 befindet. Der Fahrzeugkörper 35 ist mit Hilfe von Kugelgelenken in den Lagern
36 und 37 aufgehängt, sein Schwerpunkt befindet sich unterhalb der durch die Lager
36 und 37 gehenden Rollachse, beispielsweise 10 bis 15 cm tiefer. Zur Führung der
Hilfsrahmen bzw. der Achsen in Längsrichtung dienen am Fahrzeugkörper angelenkte
Schublenker 40 bis 43. Das mittlere Glied 27 des Wellenstranges ist neben den Kreuzgelenken
30 und 31 im Fahrzeugkörper gelagert zu denken. Die beiden Endglieder 26 und 28
können auch zur Führung der Hilfsrahmen gegenüber dem Fahrzeugkörper entsprechend
der Funktion der Schublenker 40 bis 43 herangezogen werden.
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Das Fahrzeug ist beim Befahren einer Rechtskurve dargestellt. Zur
Aufnahme des das Fahrzeug auf der Zeichnung im Uhrzeigersinn zu kippen suchenden
Fliehkraftmomentes müssen die in Fahrtrichtung linken Räder jeder Achse stärker
belastet sein als die rechten, d. h., die Luftfedern 18 und 24 müssen mehr zusammengedrückt
sein als die Federn 17 und 23, was wiederum zur Folge hat, daß die Hilfsrahmen 10
und 22 in der Zeichnung nach rechts um die Momentanzentren 19 und 25 geschwenkt
sind. Der Wagenkörper hingegen kann sich frei entsprechend dem Zug der Resultierenden
aus Schwerkraft und Fliehkraft einstellen und ist infolgedessen in der Zeichnung
im Gegenuhrzeigersinn um die durch die Lager 36 und 37 gegebene Rollachse geschwenkt,
so daß die Wageninsassen in die theoretisch richtige Kurvenneigung gekommen und
keinen Kräften ausgesetzt sind, die sie seitlich relativ zur Karosserie zu bewegen
suchen.
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Bei der Ausführung nach Fig.2 ist die direkte Koppelung der beiden
Hilfsrahmen 10 und 22 durch eine am Fahrzeugkörper 35 bei 44 und 45 gelagerte Welle
46 ersetzt, die über Hebelarme 47 und 48 und daran angelenkte Stangen 49 und 50
an den Hilfsrahmen 10 und 22 angreift. Bei der Momentenübertragung über die Welle
46 werden die Reaktionskräfte durch die Lager 36 und 37 geleitet. Man kann dies
vermeiden, wenn zwei Wellen nach Art der Welle 46 zu beiden Seiten der senkrechten
Fahrzeug-Mittellängsebene angeordnet sind, in welchem Falle die Reaktionsmomente
nur durch den Fahrzeugrahmen bzw. die Struktur der selbsttragenden Karosserie geleitet
werden.
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Die Welle 46 oder die beiden Wellen nach Art der Welle 46 sind zweckmäßig
als Rohrwellen auszuführen, wobei das Rohr auch zu der eigentlichen Aufgabe der
Erfindung wesensfremden Zwecken mitbenutzt werden kann, z. B. als Teil der Auspuffleitung
oder als Schutzhülle für elektrische oder andere Leitungen.