DE1530566A1

DE1530566A1 - Abfederung von Starrachsen bei Fahrzeugen

Info

Publication number: DE1530566A1
Application number: DE19651530566
Authority: DE
Inventors: Scarpatetti Dipl-Ing Diether; Strifler Dipl-Ing Paul
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1965-04-23
Filing date: 1965-04-23
Publication date: 1970-03-05
Also published as: US3420543A; GB1099167A

Description

Daimler-Benz Aktiengeaellschaft Palm 6691/4

Stuttgart - Untertürkheim ~ . (./ ·.'-'{

¹¹ Abfederung von Starrachsen bei Fahrzeugen "

Die Erfindung betrifft eine Abfederung von Starrachsen bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrseugen, wobei die Starrachse an einem Längslenker geführt, ist, welcher nach Art eines Kreuzgelenkes mit je einer Drehachse in Fahrzeuglängs- und -querrichtung am Fahrzeugkörper befestigt und ihm gegenüber abgefedert ist.

Bei einer bekannten Abfederung der eingangs genannten Art schneiden sich die beiden Gelenkachsen. Durch die Befestigung des Gelenkes an der Ralmenunterseite ist daher die Gelenkquerachse gegenüber den Radnitten beträchtlich erhöht angeordnet, was beim Durchschwingen der Fahrzeugachsen zu nachteiligen Verschiebungen derselben in Fahrzeugiängsrichtung führt. Die Abfederung der Fahrzeugachse erfolgt durch zwei seitlich der Räder zwischen Achse und Fahrzeugrahmen angeordnete Schraubendruckfedern, deren Charakteristik sowohl für die Hubbewegungen als auch für die Wankbewegungen des Fahrzeuges um die oben genannte Gelenk-Längsachse maßgebend ist« Um ein gutes Fahrverhalten zu erreichen, ist jedoch eine weiche Hubfederung gegenüber einer vergleichsweise harten Wankfederung unerläßlich, zumal letztere eine stabilisatorartige Funktion hinsichtlich der Querstabilität des Fahrzeuges erfüllen soll.

Wie aus den vorstehenden Darlegungen unschwer zu erkennen ist, können diese beiden gegensätzlichen Bedingungen von

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einer Federung der eingangs beschriebenen, bekannten Art nicht erfüllt werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Federung ergibt sich aus der Anordnung der Federn zwischen .rtchskörper und fahrzeugrahmen. Beim Wanken des Fahrzeugaufbaus um die Gelenk-Längsachse wird die eine Feder zusammengedrückt und entsprechend die andere gedehnt, weshalb nun für eine Huübewegung der Achse auf beiden Seiten sehr unterschiedliche Federwege zur Verfügung stehen.

Me vorliegende Erfindung hat sich die Vermeidung aller dieser Nachteile bzw. die Erfüllung der Bedingungen für ein einwandfreies Fahrverhalten des Fahrzeuges zur Aufgabe gestellt. Sie löst dieses Problem dadurch, daß die Gelenkqueruchse in an sich bekannter Weise im wesentlichen in Höhe der Radmitten liegt und daß die Gelenklängsachse über der Gelenkquerachse -etwa in unmittelbarer liähe des Fahrzeugbodens- in der Fahrzeugnitte angeordnet ist und daß getrennte Federmittel für die Schwenkung des Längslenkers um die jeweilige Gelenkachse vorgesehen sind.

Me Anordnung der Lenkerquerachse in Höhe der Radaitten ist bei anderen Achsanordnungen, d.h. also solchen, die nicht in der eingangs genannten Art gelenkartig ausgebildet sind, bereits bekannt. Dadurch wird auch bei der Erfindung eine Verschiebung der Fahrzeugachse in Fahraeuglängsrichtung beim Durchschv/ingen derselben weitgehend vermieden, v/eil die Tangente an den beim Durchschv/ingen der Fahrzeugachse von dieser beschriebenen Kreis im Ausgangspunkt der Schwingbewegung, d.h. in ilormallage, im wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn verläuft.

Me erhöhte Lage der Gelenklängsachee am Fahrzeugboden, d.h. im IJormalfall in oder sogar oberhalb der Rahmenoberkante, bringt für das Fahrzeug den Vorteil einer besseren Querstabilität, insbesondere bei Fahrzeugen mit hochliegendea: Schwerpunkt, z.B. Omnibussen. Diese bereits kinematisch

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bessere yuerstabilität wird erfindungsgemäß noch weiter wesentlich verbessert durch die Anordnung separater Feder-.vdttel für die Wankbewegung des Fahrzeuges um die Gelenklängsachse. Jiese Federmittel können nun -je nach Bedarfbeliebig starr gehalten werden ohne Beeinflussung der Hubfederung der Starrachse, wofür ebenfalls separate, -im Gegensatz zu den Wankfedermitteln- vergleichsweise weiche Federmittel vorgesehen werden können.

Die Ausbildung des kreuzgelenkartigen Gelenkes kann grundsätzlich beliebig erfolgen. Für den Fall, daß das Gelenk aus einem verdreh- und verbiegesteifen Gelenkkörper und -für jede Drehachse- je mindestens einem Gelenkzapfen besteht, schlägt die Erfindung vor, daß der GelenkKÖrper gabelförmig ausgebildet ist und einen zur Fahrbahn im wesentlichen senkrechten, nach oben gerichteten und einen nach oben geneigten, der betreffenden Fahrzeugachse zugewandten Gabelarm aufweist und daß der Gelenkkörper oberhalb des geneigten Gabelarms mittels eines Gelenkzapfens und gegebenenfalls mittels eines weiteren, am senkrechten Gabelarrc befestigten Gelenkzapfens am Fahrzeugkörper -schwenkbar um eine Achse in Fahrzeuglängsriehtunggelagert ist und daß der Gabelgrund beidseitig zapfenförmig ausgebildet ist und zur Lagerung des Längslenkers diente

Die Gestaltung der Gabelarme im einzelnen steht dabei völlig im Belieben des Konstrukteurs. So wäre beispielsweise eine plattenförmige Ausbildung derselben denkbar. Vorzugsweise sieht die Erfindung jedoch vor, daß die Gabelarme bügeiförmig, nach Art zweier gleichschenkliger Dreiecke ausgebildet sind, wobei der Gabelgrund von der gemeinsamen Grundseite der beiden Dreiecke gebildet wird. Diese Ausführung des Gelenkkörpers ist leicht und materialsparend bei zugleich großer Formsteifheit.

Für d: e Anordnung und Ausbildung sowohl der Wankfedermittel wie auch der Hubfedermittel gibt es mehrere Möglichkeiten«

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Als V/ankfedermittel sind beispielsweise zwei seitlich des senkrechten Gabelarmes zwischen absatzartigen Umlenkhebeln desselben und dem Fahrzeugkörper angeordnete schraubenförmige Druckfedern denkbar. Auch als Hubfedermittel wäre eine in der Fahrzeugmitte beispielsweise zwischen Fahrzeugachskörper und Fahrzeugkörper angeordnete schraubenförmige Druckfeder möglich· Vorzugsweise sieht aber die Erfindung vor, daß die Hubfedermittel zwischen dem geneigten Gabelarm und dem Längslenker und die V/ankfedermittel zwischen dem senkrechten Gabelarm und dem Fahrzeugkörper -gegebenenfalls unter Verwendung von Umlenkhebeln od.dergl·- angeordnet sind.

Ferner schlägt die Erfindung vor, daß als Hubfedermittel beidseitig der Fahrzeugmitte je ein Luftfederbalg und als Y/ankfedermittel ein an sich bekannter Drehfederstab vorgesehen ist, welcher einerseits am senkrechten Gabelarm, andererseits am Fahrzeugkörper verdrehfest angeordnet ist.

Durch die Anordnung der Hubfedermittel zwischen Längslenker und Gelenkkürper ist mit Sicherheit eine Beeinflussung der Y/ankfederung ausgeschlossen· Prinzipiell sind die Hubfederaittel natürlich auch zwischen Achskörper und Gelenkkörper anzuordnen. Die erfindungsgemäße Anordnung zwischen Längslenker und Gelenkkörper hat jedoch den Vorteil -beispielsweise bei in Längsrichtung nach unten durchgebogenem Längslenkerdie Hubfedermittel vergleichsweise tief anzuordnen. Darüber hinaus ist es auch möglich -durch Veränderung des Hebelarmes Fahrzeugachse - Federachse- eine vorhandene Federcharakteristik den Forderungen hinsichtlich Federweichheit und -weg anzupassen. Statt der oben erwähnten zwei Luftfederbälge ist selbstverständlich auch ein entsprechend stark ausgebildeter, in der Fahrzeugmitte zu befestigender Luftfederbalg möglich.

Die Anordnung der Hubfedermittel zwischen Gelenkkörper und Längslenker setzt allerdings außer der bereits erwähnten Festigkeit des Gelenkkörpers auch eine entsprechende Festigkeit

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des Längslenkers voraus, was insbesondere für die Befestigungsstellen desselben am Achskörper und die Lagerstellen am Gelenkkörper gilt. Zugleich soll der Längslenker jedoch -um die ungefederten Hassen möglichst gering zu halten- leicht ausgebildet sein. Zur Erfüllung dieser Forderung schlägt die Erfindung vor, daß der Längslenker kastenförmig ausgebildet ist und an seinen Ecken die Lugerstellen am Gelenkkörper bzw. die Befestigungsstellen am Achskörper liegen.

Die Vorteile der Anv/endung eines Drehfederstabes als Wankfedermittel sind einerseits der geringe Platzbedarf, die einfache Ausbildung und billige Herstellung des Drehfederstabea, andererseits wird die bei Wankbewegungen des Fahrzeuges sich normalerweise von Achse zu Achse erstreckende Verdrehzone des Fahrzeugunterbaus bzw. -rahmena bzw. -aufbaue durch die von der jeweiligen Achse vergleichsweise weit entfernte Befestigungsstelle des Drehstabes erheblich verkürzt, sodaß für die verdrehfreie Zone nunmehr eine entsprechend leichte Konstruktior erforderlich ist.

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Der Drehfederstab kann/sich an jeder beliebigen Stelle der die Fahrzeuglängsachse enthaltenden, fahrbahnsenkrechten Ebene angeordnet sein. Er würde -beispielsweise bei einer gegenüber der Gelenklängsachse exzentrischen Anordnung- außer auf Verdrehung auch auf Biegung beansprucht werden» wofür etwa flache Federstäbe mit Rechteckquerschnitt geeignet wären. Die Erfindung empfiehlt jedoch vorzugsweise einen Drehstab mit Kreisquerschnitt und schlägt demgemäß .vor, daß der Drehfederstab in der Gelenklangsachse angeordnet ist und -beidseitig seiner Befestigungsstelle am senkrechten Gabelarm- am Fahrzeugkörper drehbar gelagert ist.

Die Anordnung in der Gelenklingeachse bewirkt einerseits eine reine Verdrehbeanspruchung des Federstabee, andererseits bedeutet sie in Verbindung mit der beidseitigen Lagerung am Fahrzeugkörper eine Verstärkung der lagerung des gesamten Ge-

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lenkkörpers am Fahrzeugboden. Pur den Fall, daß die Hauptlagerstelle des Gelenkkörpers am Fahrzeugrahmen nicht direkt über der Fahrzeugachse, sondern zwischen dieser und der Gelenk-Querachse, z.B. etwa oberhalb der Luftfederbälge liegt und daher ein entsprechendes Kippmoment aufnehmen müiSte, bedeutet die oben erwähnte zusätzliche Lagerung des Drehfederstabes eine erhebliche Entlastung. Infolgedessen kann der sonst vergleichsweise lang auszubildende Hauptlagerzapfen nunmehr derart kurz gestaltet werden, da nunmehr nahezu das gesamte Kippmoment von der zusätzlichen Lagerung -in Form von Biegekräften- aufgenommen wird.

Wie bereits oben erwähnt, kann das Problem der Wankfederung außer mit einem Drehfederstab auch mit anderen Federmitteln gelöst werden, beispielsweise -wie schon oben angedeutetdurch beidseitig des senkrechten Gabelarmes angeordnete schraubenförmige Druckfedern.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß als Wankfedermittel zwischen dem senkrechten Gabelarm -beidseitig der Gelenklängsachse- und dem Fahrzeugkörper an sich bekannte Gummipuffer angeordnet sind.

Die Puffer können dabei entv/eder am Fahrzeugkörper oder seitlich am senkrechten Gabelarm befestigt sein. Der Vorteil dieser Au3führungeiorm liegt in der äußerst billigen Herstellung und einfachen Auswechselbarkeit der Gummipuffer.

Da bei dieser Ausführungsform der Drehfederstab entfällt, empfiehlt es sich -aus bereits oben beschriebenen Gründenzur Entlastung der Hauptlagersteile des Gelenkkörpers am Fahr« zeugboden den senkrechten Gabelarm mittels eines ebenfalls in der Gelenklängsachse angeordneten weiteren Gelenkzapfena am Fahrzeugboden zu lagern.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

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Pig.1 eine iiusführun.jsform einer Achsabfederung in Seitenansicht,

¹¹ 2 eine Draufsicht der Ausführun sform nach Pig.1,

¹¹ 3 eine andere Autiführun^sform einer Achsabfederung in Seitenansicht,

¹¹ 4 die Ausführung form nach Fi₀'. 3 in Ansicht von hinten.

In der Aujführungsfcrm nach Pig.1 und 2 ist der Achskörper 10 einer starren Fahrzeugachse 11 mittels Schellen 12 an einem kastenförmigen, nach unten durchgebogenen Längslenker 13 befestigt. Der Längslenker 13 ist schwenkbar um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse 15 an einem Gelenkkörper 14 angelenkt, welcher -von der Seite betrachtet- gabelförmig ausgebildet ist. Die Querachse 15 liegt dabei im üabelgrund_e Ein Gabelarm 16 verläuft senkrecht nach oben und der andere Gabelarm 17 ist geneigt nach hinten und oben auf die Fahrzeugachse 11 gerichtet. Der Gelenkkorper 14 ist oberhalb des geneigten Gabelarmes 17 mittels eines Gelenk;:apfens 18 in einem Hauptlager 19 am Fahrzeugrahmen 20 drehbar um eine Achse 21 in Fahrzeuglängsrichtung gelagert, die die Gelenklängsachse bildet. Beide Gabelarme 16,17 sind bügeiförmig nach Art gleichschenkliger Dreiecke ausgebildet (siehe insbesondere Pig.2), wobei die gemeinsame Grundseite der beiden Dreiecke den Gabelgrund 22 bildet, welcher beidseitig als Lagerzapfen für die Lagerung des Längslenkers 13 um die Querachse 15 dient.

An der Spitze des dreieckförmigen senkrechten Gabelarmes 16 ist -ebenfalls in der Längsachse 21- ein Drehfederstab 23 drehfest angeordnet. Er durchdringt den senkrechten Gabelarm und ist beidseitig desselben am Fahrzeugrahmen 20 drehbar gelagert. Dies bedeutet eine Entlastung des Hauptlagers 19 und dient in erster Linie aur Aufnahme von auf das Hauptlager wirkenden Iiomenten. An seinem anderen Ende 24 ist der Drehfederstab am Fahrzeugrahmen 20 fest eingespannt. Er dient zur Abfederung

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der Wankbewegungen des Fahrzeuges um die Gelenklängsachse 21.

Ais Hubfedermittel sind zwischen dem Längslenker 13 und dem geneigten Gabelarm 17 unterhalb des Hauptlagers 19 zwei Luftfederbälge 25 angeordnet. Hauptlager 19 und Luftfederbälge 25 liegen zwischen der Achse 10 und der Gelenkquerachse 15· Der Gabelarm 17 bildet an seinem Ende eine Quertraverse, Platte od.dergle, worauf sich die Luftfedern abstützen. Dadurch steht -völlig unabhängig von der Wankbewegung- für die Hubbewegungen der Fahrzeugräder immer bei beiden Luftfederbälgen 25 der gleiche Federweg zur Verfügung.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform lediglich durch Verwendung andersartiger Wankfedermittel. Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, sind am Fahrzeugrahmen 20 beidseitig der Gelenklängsachse 21 Gummipuffer 26 angeordnet, die sich auf Absätzen 27 an den Schenkeln des senkrechten Gabelarmes 16a abstützen. An der Spitze des senkrechten Gabelarmes 16a ist eine zusätzliche Lagerung des Gelenkkörpers 14a am Fahrzeugrahmen 20 mittels eines Gelenkzapfens 28 vorgesehen.

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Claims

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Ansprüche:

Ί.)Abfederung von Starracnsen bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, wobei die Starrachse an einem Längslenker geführt ist, welcher nach Art eines Kreuzgelenkes mit je einer Drehachse in Fahrzeuglängs- und -querrichtung am Fahrzeugkörper befestigt und ihm gegenüber abgefedert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkquerachse in an sich bekannter V/eise im wesentlichen in Höhe der Radmitten liegt und daß die Gelenklängsachse über der Gelenkquerachse -etwa in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugbodens- in der Fahrzeugmitte angeordnet ist,und daß getrennte Federmittel für die Schwenkung des Längslenkers um die jeweilige Gelenkachse vorgesehen sind.
2. Abfederung nach Anspruch 1 und wobei das Gelenk aus einem verdreh- und verbiegesteifen Gelenkkörper und -für jede Drehachse- je mindestens einem Gelenkzapfen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkörper (14, 14a) gabelförmig ausgebildet ist und einen zur Fahrbahn im wesentlichen senkrechte^ nach oben gerichteten Arm (16) und einen nach oben geneigten, der betreffenden Fahrzeugachse (11) zugewandten Gabelarm (17) aufweist, und daß der Gelenkkörper (14) oberhalb des geneigten Gabelarmes (17) mittels eines Gelenkzapfens (18) und gegebenenfalls mittels eines weiteren, am senkrechten Gabelarm (16) befestigten Gelenkzapfens (28) am Fahrzeugkörper -schwenkbar um eine Achse (21) in Fahrzeuglängsrichtung- gelagert ist und daß der Gabelgrund beidseitig zapfenförmig ausgebildet ist und zur Lagerung des Längslenkers (13) dient.
3. Abfederung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem geneigten Gabelann (17) und dem Längslenker (13) Hubfedermittel (25) und zwischen dem senkrechten Gabelarm (16) und dem Fahrzeugkörper (20) -gegebenenfalls unter Verwendung von Umlenkhebeln u.dgl.-Wankfedermittel (23,26) angeordnet sind.

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4. Abfederung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hubfedermittel beidseitig der Fahrzeugmitte je ein Luftfederbalg (25) und als Wankfedermittel ein an sich bekannter Drehfederstab (23) vorgesehen ist, welche! einerseits am senkrechten Gabelarm (16), andererseits am Fahrzeugkörper (20) verdrehi'est angeordnet iste
5.Aofederung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehfederstab (23) in der Gelenklängsachse (21) angeordnet ist und -beidseitig seiner Befestigungsstelle am senkrechten Gabelarm (16)- au Fahrzeugkörper (20) drehbar gelagert ist.
6. Abfederung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Wankfederraittel zwisehen dem senkrechten Gabelarm (16) -beidseitig der Gelenklängsachse (21)- und dem Fahrzeugkörper (20) an sich bekannte Gummipuffer (26) an~e'ordnet sind.

7· Abfederung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (13) kastenförmig ausgebildet ist und an seinen Ecken die Lagerstellen (22) am Gelenkkörper (14) bzw. die Befestigungsstellen (12) am Achekörper (10) liegen.

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