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Einzelradfederung mit Raddruckausgleich für die Räder derselben Fahrzeugachse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzelradfederung mit Raddruckausgleich für
die Räder derselben Fahrzeugachse, insbesondere für geländegängige Kraftfahrzeuge,
wobei jedes Rad durch mindestens ein am Rahmen schwenkbares Radführungsglied geführt
ist.
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Bei einer bekannten Einzelradfederung der eingangs beschriebenen Art
ist zwischen den als Querlenker ausgebildeten Radführungsgliedern und einer am Fahrzeugkörper
starr befestigten Quertraverse jeweils eine schraubenförmige Druckfeder angeordnet.
Der Raddruckausgleich innerhalb der Achse erfolgt über je einen an jedem Radführungsglied
befestigten Umlenkhebel mittels einer weiteren, zwischen den beiden Umlenkhebeln
angeordneten schraubenförmigen Druckfeder. Abgesehen davon, daß für einen Raddruckausgleich
bei einer Anordnung der oben beschriebenen Art eine zusätzliche Feder benötigt wird,
deren Charakteristik für die Übertragung des Raddruckes verantwortlich ist, werden
bei unterschiedlicher Schwenkung der beiden Radführungsglieder die entsprechenden
Federn unterschiedlich beansprucht, so daß sich für eine schiefgestellte Achse -
etwa bei Fahrten auf Wegen mit Querrinnen - unterschiedliche Federwege und -charakteristiken
für die Räder einer Fahrzeugachse ergeben.
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So wird beispielsweise einem in einer Längsrinne befindlichen Rad
ein größerer Federweg zur Verfügung stehen als dem anderen, auf ebener Fahrbahn
rollenden Rad derselben Achse.
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Da jedoch ein einwandfreies Funktionieren des Raddruckausgleichs zwischen
den Rädern derselben Achse bei zugleich uneingeschränktem Federweg für beide Räder
einer Achse eine wesentliche Voraussetzung für gutes Fahrverhalten im Gelände darstellt,
hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, eine verbesserte Einzelradfederung
zu schaffen. Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß jedem Rad an mindestens einem Radführungsglied
- drehbar um eine zur Radführungsglied-Drehachse parallele Achse angeordnet - ein
Hebelglied zugeordnet ist, welches in an sich bekannter Weise mit dem entsprechenden
Hebelglied am gegenüberliegenden Rad durch ein starres Verbindungsglied gelenkig
verbunden ist, und daß zwischen einem Radführungsglied und dem zugeordneten Hebelglied
in ebenfalls an sich bekannter Weise Federmittel angeordnet sind.
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Es ist zwar an sich bekannt, Radführungsglieder durch ein starres
Verbindungsglied über Hebelglieder zu koppeln, wobei zwischen den Hebelgliedern
und den Radführungsgliedern schraubenförmige Druckfedern angeordnet sind. Dabei
handelt es sich jedoch um einen Raddruckausgleich zwischen Rädern derselben Fahrzeugseite,
aber verschiedener Achsen. Außerdem sind bei dieser an sich bekannten Anordnung
die Hebelglieder direkt am Fahrzeugkörper angelenkt und weisen gegenüber dem zugeordneten
Radführungsgliedern einen vergleichsweise kurzen Hebelarm auf. Das Schwenkvermögen
der Radführungsglieder - ohne Biegebeanspruchung der Druckfedern - wird daher schon
bei verhältnismäßig geringem Schwenkwinkel erschöpft sein, so daß weitere Schwenkbewegungen
der Radführungsglieder nunmehr zu Lasten eines unterschiedlichen Federweges und
einer unterschiedlichen Federcharakteristik der einzelnen Räder gehen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einzelradfederung, d. h.
durch die Anordnung des Hebelgliedes am Radführungsglied selbst, und zwar exzentrisch
gegenüber der Drehachse desselben, erreicht man dagegen den Vorteil, daß - selbst
bei vergleichsweise großen entgegengesetzten Schwenkausschlägen der Radführungsglieder
derselben Achsen-Federweg und Federcharakteristik annähernd konstant bleiben, weil
das Hebelglied eine Drehbewegung um seinen Anlenkpunkt ausführt und darüber hinaus
noch die Schwenkbewegung des zugeordneten Radführungsgliedes mitmacht. Auf Grund
der exzentrischen Anlenkung des Hebelgliedes besteht ferner die Möglichkeit - durch
entsprechende, beispielsweise angewinkelte Ausbildung des dem Hebelglied zugeordneten
Radführungsgliedes -,für denselben Schwenkwinkel Federn mit unterschiedlichen Charakteristiken
vorzusehen. Es bleibt so dem Konstrukteur die Freiheit, eine Feder mit steiler Charakteristik
und kurzem
Federweg oder mit flacherer Charakteristik und längerem
Federweg zu verwenden.
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Als starres Verbindungsteil können übliche Mittel verwendet werden,
beispielsweise ein Druckmittelsystem, wobei jedem Rad ein Zylinder mit Kolben zugeordnet
ist und die Hebelgiieder jeweils am zugeordneten Kolben angelenkt sind. Die starre
Verbindung erfolgt dann von einem zum anderen Zylinder mittels einer druckmittelgefüllten
Leitung. Erfindungsgemäß bevorzugt wird jedoch als Verbindungsteil eine starre,
gegebenenfalls aber in ihrer Länge verstellbare Verbindungsstange, woran die entsprechenden
Hebelglieder angelenkt sind.
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Die Radführung kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise
- wie in der eingangs geschilderten bekannten Ausführung - durch jeweils ein oder
zwei in einer zur Fahrbahn senkrechten Längsebene schwingende kurbelartige Radführungsglieder
oder durch je einen oder zwei, ebenfalls bekannte Schräglenker oder vorzugsweise
durch je ein oberes und ein unteres, in einer zur Fahrbahn senkrechten Querebene
schwingendes Radführungsglied, wobei das Hebelglied an sich sowohl am unteren wie
auch am oberen Radführungsglied angelenkt sein kann. Eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht hierbei jedoch vor, daß das Hebelglied am oberen Radführungsglied
zwischen der rahmenseitigen Drehachse desselben und dem zugeordneten Rad angeordnet
ist.
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Die Federmittel können beliebiger Art sein, z. B. eine schraubenförmige
Druckfeder oder eine Blattfeder, wobei die Feder prinzipiell zwischen dem unteren
Radführungsglied und dem Hebelglied angeordnet sein kann. Vorzugsweise sieht jedoch
eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß als Federmittel eine aus Federstab und
diesen umgebender, mit demselben drehfest verbundener Federhülse bestehende, an
sich bekannte Drehfeder dient, welche einerseits mit dem Hebelglied, andererseits
mit dem oberen Radführungsglied verbunden ist.
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Der große Vorteil der Drehstabfeder ist ihr geringer Platzbedarf,
wodurch die Anordnung derselben zwischen oberem Radführungsglied und dem daran angelenkten
Hebelglied begünstigt wird. Dementsprechend steht zwischen dem oberen und unteren
Radführungsglied reichlich Raum für die Unterbringung weiterer Aggregate, beispielsweise
- bei Vorderachsen - Radlenkgestänge, Druckleitungen für Bremsen u. dgl. zur Verfügung,
bzw. diese Aggregate werden besser zugänglich.
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Für die Ausbildung der Radführungsglieder und Lagerung der Hebelglieder
bevorzugt die Erfindung beispielsweise eine Ausführungsform, bei der das obere Radführungsglied
nach Art eines an sich bekannten Dreiecklenkers ausgebildet und das Hebelglied mit
den Enden eines rohrförmigen Lagerzapfens in Ausnehmungen der Dreiecklenkerarme
drehbar gelagert ist. Dabei schlägt dann die Erfindung eine derartige Anordnung
der Drehfeder vor, daß der Federstab das Radführungsglied und den rohrförmigen Lagerzapfen
des im oberen Radführungsglied gelagerten Hebelgliedes axial durchsetzt und daß
je ein Teil der geteilten Federhülse einerseits mittels Kerbverzahnung auf den auf
beiden Seiten über das obere Radführungsglied hinausragenden Enden des Federstabes,
andererseits der eine Federhülsenteil am oberen Radführungsglied, der andere Federhülsenteil
am Hebelglied undrehbar befestigt ist. In ihrer Wirkung sind die drei Teile der
Federung derart hintereinandergeschaltet, daß der vom Rad aufgenommene Stoß über
das obere Radführungsglied auf den einen Federhülsenteil übergeht, von letzterem
über den Federstab auf den zweiten Hülsenteil und von dort auf das Hebelglied übertragen
wird. Man kann also mit einer derartigen Drehfederanordnung bei vergleichsweise
gedrängter Ausbildung derselben große Federwege mit weicher Federcharakteristik
erzielen. Die auf beiden Seiten über das obere Radführungsglied hinausragenden Enden
des Federstabes und entsprechend die letztere umschließenden Federhülsenteile können
grundsätzlich - je nach Bedarf - von unterschiedlicher Länge sein. Die gedrängte
Ausbildung der Federung spielt jedoch insbesondere bei unlenkbaren Doppelachsanordnungen
eine wesentliche Rolle, da der Abstand der beiden Einzelachsen hinsichtlich eines
guten Fahrverhaltens bei Kurven- und Geländefahrt möglichst gering gehalten werden
muß. Eine Ausführung der Erfindung schlägt demgemäß vor, daß die Hülsenfederteile
gleich groß ausgebildet sind und die Drehfeder symmetrisch zum oberen Radführungsglied
angeordnet ist.
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Der Vorteil dieser Drehfederanordnung liegt darin, daß der Federstab
einerseits durch die Federhülsen, andererseits durch den rohrförmigen Lagerzapfen
des Hebelgliedes vollkommen umschlossen und somit vor Verunreinigungen und vor Wasser
geschützt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Einzelradfederung sind sowohl für die Radführungsglieder
als auch für die Hebelglieder Anschläge vorzusehen, um einem zu starken Schwenkausschlag
derselben vorzubeugen.
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Bezüglich der Ausbildung des an sich nach Belieben zu gestaltenden
Hebelgliedes schlägt daher die Erfindung vor, daß das Hebelglied zweiarmig ausgebildet
ist, wobei der eine Arm zur Anlenkung des starren Verbindungsteils dient und - bei
Normalstellung der Achse - nach unten zeigt, und daß der zweite Arm - ebenfalls
bei Normalstellung der Achse - schräg nach oben gegen das zugeordnete Rad gerichtet
ist.
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Weiterhin sind gemäß der Erfindung auf den Oberseiten der oberen Radführungsglieder
an sich bekannte Gummipuffer angeordnet, die zum Anschlag an den schräg nach oben
weisenden Arm der beweglichen Hebelglieder dienen, welche ihrerseits durch weitere
Gummipuffer am Fahrzeugkörper in ihrer Bewegung begrenzt werden. Der Vorteil der
Ausbildung des beweglichen Hebelgliedes als Anschlaghebel liegt einerseits darin,
daß der Anschlagpunkt für die Radführungsglieder nicht festliegt, sondern sich je
nach Stellung des Hebelgliedes, d. h. je nach Beschaffenheit der Fahrbahn, verschiebt.
Andererseits dient der Anschlaghebel auch zugleich zur Begrenzung der Drehbewegung
des Hebelgliedes. Naturgemäß liegt es deshalb auch durchaus im Sinne der Erfindung,
daß die obengenannten Gummipuffer zu beiden Seiten des Anschlaghebels angeordnet
sind bzw. ein etwa nach Art eines Doppelkegels ausgebildeter Gummipuffer den Anschlaghebel
durchsetzt.
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Um eine weitgehende Dämpfung der von der Fahrbahn her angeregten Schwingungen
zu erreichen, müssen zwischen den Radführungsgliedern und dem Fahrzeugkörper Dämpfermittel
vorgesehen sein, wobei letztere durchaus an je einem der Radführungsglieder und
dem Fahrzeugrahmen direkt angeordnet sein können. Erfindungsgemäß sieht eine Ausführungsform
jedoch
vor, daß zwischen dem Anschlaghebel einerseits und dem unteren Radführungsglied
andererseits mindestens ein an sich bekannter hydraulischer Stoßdämpfer angeordnet
und mittels Augen an den entsprechenden Teilen befestigt ist.
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Die drehfeste Verbindung des einen Federhülsenteils mit dem rohrförmigen
Lagerzapfenteil des Hebelgliedes kann an sich beliebig erfolgen, beispielsweise
derart, daß ein Teil außen, der andere innen verzahnt ist und sich die beiden Teile
überlappen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch beide
Teile außen verzahnt, wobei sie den gleichen Durchmesser aufweisen, und die drehfeste
Verbindung erfolgt derart, daß als Verbindungselement für den einen Federhülsenteil
mit dem Hebelglied auf einem den einen Arm des oberen Radführungsgliedes durchdringenden
Ende des rohrförmigen Hebelgliedteils und dem nach innen gewandten Ende des Federhülsenteils
ein Hebel undrehbar befestigt ist, welcher über ein starres Verbindungsorgan mit
dem entsprechenden Hebel einer anderen Fahrzeugachse gelenkig verbunden ist. Dadurch
kann ein Raddruckausgleich oder - gegebenenfalls mit Hilfe zusätzlicher Umlenkmittel
- eine Stabilisierung für die auf derselben Fahrzeugseite befindlichen Räder verschiedener
Achsen erreicht werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 eine Ansicht einer Fahrzeugachse im Schema, F i g. 2 eine
teilweise Draufsicht auf die Fahrzeugachse mit der Drehfeder im Schnitt.
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Nach F i g. 1 und 2 sind am Fahrzeugkörper 10 als obere Radführungsglieder
Dreiecklenker 11 und als untere Radführungsglieder Querlenker 12 angelenkt. In Ausnehmungen
13, 14 - die außerhalb der rahmenseitigen Anlenkung des oberen Lenkers 11 liegen
- ist ein Hebelglied 15 mit seinem rohrförmigen Lagerzapfen 16 (s. F i g. 2) drehbar
gelagert. Die Lage der Ausnehmungen 13, 14 ist dabei so gewählt, daß die Lenkerdrehachse
und die Drehachse des Hebegliedes 15 parallel verlaufen.
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Das Hebelglied 15 weist zwei Arme 17 und 18 auf. Die beiden nach unten
gerichteten Arme 18 der beiden Hebel 15 sind durch eine starre Verbindungsstange
19 miteinander verbunden. Der zweite, schräg nach oben, im wesentlichen auf das
nicht dargestellte Rad zeigende Arm 17 jedes Hebels 15 dient als Anschlaghebel für
einen am Dreiecklenker 11 bzw. am Fahrzeugkörper 10 angeordneten Gummipuffer 20
bzw. 21.
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Innerhalb des rohrförmigen Lagerzapfens 16 ist nach F i g. 2 ein Federstab
22 symmetrisch angeordnet. Die beiden über den rohrförmigen Lagerzapfen 16 hinausragenden
Enden des Federstabes 22 werden von zwei Federhülsen 23 und 24 umschlossen. Die
Federhülse 23 ist einerseits am Ende des Federstabes 22, andererseits an
einem über die Lagerstelle des Zapfens 16 nach außen vorgezogenen Ansatz des Dreiecklenkers
11 mittels Kerbverzahnung undrehbar befestigt. Die Federhülse 24 ist einerseits
am entgegengesetzten Ende des Federstabes 22, andererseits jedoch durch die Nabe
eines Verbindungshebels 25, ebenfalls mittels Kerbverzahnung an einem über die Lagerstelle
nach außen vorgezogenen Ansatz des rohrförmigen Lagerzapfens 16 verdrehfest angeordnet.
Am Verbindungshebel 25 kann gegebenenfalls eine nicht dargestellte starre
Verbindungsstange angelenkt sein, welche - gegebenenfalls über ebenfalls nicht dargestellte
Umlenkhebel - mit dem entsprechenden Verbindungshebel einer anderen Achse verbunden
ist. Dadurch würde dann ein Raddruckausgleich bzw. eine Stabilisierung zwischen
verschiedenen Achsen des Fahrzeuges bewirkt werden. Als Dämpfermittel sind jeweils
zwei hydraulische Stoßdämpfer 26 mittels Augen 27 bzw. 28 am Hebelglied 15 bzw.
am unteren Radführungsglied 12 angeordnet.
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Die Teile 22, 23, 24 bilden zusammen die Drehfeder des Rades. Sie
sind in ihrer Wirkung derart hintereinandergeschaltet, daß ein Stoß auf das eine,
in F i g.1 z. B. linke Rad vom Dreiecklenker 11 desselben über den Federhülsenteil
23, den Federstab 22 und den Federhülsenteil 24 auf die Nabe des Verbindungshebels
25 und von dieser auf den rohrförmigen Lagerzapfen 16 des Hebelgliedes 15 übertragen
wird. Letzteres weicht - gegebenenfalls unter Aufnahme des entsprechenden Federweges
- ebenfalls nach oben aus. Sein unterer Arm 18 zieht über die Stange 19 den Hebel
15 am anderen Rad und versucht weiter über die dortige Drehfeder, die ganze Radaufhängung
nach unten zu ziehen. Das heißt, es werden beide Federn beansprucht und der Raddruck
ausgeglichen.
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In F i g. 1 stellen die ausgezogenen Linien die Achse in Normallage
dar, die strichpunktierten Linien veranschaulichen die äußerstmögliche Schwenkung
von Radführungsgliedern 11, 12 und Hebelglieder 15 ohne Verwindung der Drehfeder.
Beim gleichzeitigen Einfedern auf beiden Seiten bleibt der Ausgleich, d. h. also
die Stange 19 in Querrichtung in Ruhe, sie wird lediglich - je nach Lage der Anlenkpunkte
von Dreiecklenkern 11 und Hebelgliedern 15 - etwas gesenkt oder gehoben.