DE1916016A1

DE1916016A1 - Fahrzeug,insbesondere Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE1916016A1
Application number: DE19691916016
Authority: DE
Inventors: Joachim Kolbe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-04-01
Filing date: 1969-03-28
Publication date: 1969-10-23
Also published as: GB1269371A; JPS5120094B1; US3556553A; FR2005243A1

Description

Patentanwälte MÜncheti 2 B MRI 1969

Dipl. Ing. Walter Meissner
Dipl. Ing. Herbert Tischer

Büro München ' vJ I DU ID München 2, Tal 71 Joachim Kolbe, Encino, CalifO (V₀St₀A₀) Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Wagenkasten, der auf den-Radaufhängungen federnd abgestützt ist«

Bei bekannten Fahrzeugen mit einer Anordnung zur Neigung des Wagenkastens nach der Kurveninnenseite, das heißt Kraftfahrzeugen, deren Wagenkasten bei Kurvenfahrt an einer Neigung zur Kurvenaußenseite weitgehend gehindert ist, ist ein Gummiblock vorgesehen, der einen Hebelarm am einen Ende eines Torsionsfederstabes gegen Verdrehen abstützt (USA-Patentschriften 3 181 Θ83, 3 290 055 und 3 329 233 sowie deutsche Patentschrift 1 264 273)o Die Anordnung dss Gummiblockes und sein Arbeitsverhalten im Fahrwerk sind in den genannten Patentschriften erläutert»

Blöcke aus synthetischem Gummi eruiiesen sich zwar als brauchbar für die Herbeiführung der gewünschten Neigung des Wagenkastens in der Kurve, doch erwies es sich als notwendig, die Blöcke zu verstärken, um eine übermäßige Verformung zu verhindern. Derartige Verstärkungen führten zu einer Verschlechterung der

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erstrebten weichen Fahreiganschaften, die bei modernen Personenwagen in hohem IYIaQe erwünscht sind»

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß derartige Verstärkungen v/ermieden werden können, wenn Schubfedern aus einem Polyurethanelastomer verwendet werden«. Derartige Polyurethan-Federelemente zeichnen sich durch hervorragende Rückpralleigenschaften und einen hohen Widerstand gegen eine bleibende Verformung aus; zu-" gleich besitzen sie eine Elastizität, die derjenigen von natürlichem Gummi nahekommt.,

Der Federblock ist frei von Füllstoffen und hat vorzugsweise eine "A"-Shore-Härte von 65 plus oder minus 5, eine Zugfestig— keit von über 280 kp/cm und eine ITIindsstdehnung von 600 %,

Derartige liierte sind mit den bisher verwendeten Gummi- und Kunststoff massen nicht zu erreichen«,

Uleil die bisher erforderlichen Verstärkungen der Federblöcke vermieden werden, wird mit der Erfindung eine Fahrzeugfederung geschaffen, bei der sich die Schubfederblöcke in allen innerhalb eines vorgegebenen Federungssystems notwendigen Bewegungsrichtungen federnd verhalten können_o Dies hat zur Folge, daß. Fahrbahnunebenheiten besser ausgeglichen und aufgenommen werden, als dies bei den meisten bekannten Schraub&nfederungen der Fall isto Zugleich ist die Hebelarmabstützung fester, wodurch das Fahrzeug sicherer und leichter beherrscht werden kann<>

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Die Merkstoff- und Fertigungskosten der Polyurethanelastomerblöcke sind wesentlich niedriger als bei den früher verwendeten Gummiblöckeno

Ee wurde ferner gefunden, daß hydraulische Stoßdämpfer offensichtlich das Arbeiten der Polyurethan-Schubfedern beeinflussen und daß die Polyurethan-Federblöcke selbstdämpfend sind und ohne weiteres die Funktionen von solchen bisher vorhandenen Stoßdämpfern übernehmen können«

Dadurch daß gesonderte Stoßdämpfer nicht erforderlich sind, führt die Verwendung von Polyurethan-Federblöcken zu einer Fahrzeugfederung von vergleichsweise niedrigem Kostenaufwand.

Es wurde weiterhin gefunden, daß die erfindungsgemäß vorgesehenen Polyurethan-Federelemente die Verwendung von stärkeren und damit im allgemeinen steiferen und sichereren Reifen gestatten, ohne daß die guten Fahreigenschaften des Wagens wesentlich beeinträchtigt werden«

Wegen des einfacheren Aufbaus des von Verstärkungen freien Federblockes ist es möglich, die Halterung und Lagerung des Blockes weitgehend zu vereinfachen_t

Es zeigte sich ferner, daß die Verwendung des Polyurethangrundwerkstoffes mit einheitlichem IKlolekülaufbau für sämtliche Kugelgelenke der Fahrzeugfederung und Radaufhängung zu einem ge-

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ORiGtNAU INSPECTED

genüber bekannten Schraubenfederungen wesentlich verbesserten Fahrverhalten führto Allgemein läßt sich das Wesen der Erfindung infolgedessen dahingehend definieren, daß die Anbringung des Wagenkastens auf den Radaufhängungen·ausschließlich mit Hilfe von nachgiebigen Verbindungselementen aus Polyurethan erfolgt.

Weitere Merkmale, Vorteile und AniBendungsmoglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen» Es zeigts

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Fahrzeugchassis, wobei der Wagenkasten in normaler aufrechter Stellung dargestellt ist,

Figur 2 eine schematische Vorderansicht des Fahrzeuges, bei dem der Wagenkasten entsprechend Figur 1 abgestützt und in die Innenschräglage bei Kurvenfahrt geneigt ist,

Figur 3 eine perspektivische schematische Ansicht eines einzelnen Schräglagedreharms, der zwischen einem Rahmen und einer erfindungsgemäQ abgestützten Starrachse verläuft,

Figur 4 eine Skizze der Versen iebungsuiege eines an der Achse abgestützten Kugelgelenks mit Bezug auf die Achsen

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des zugehörigen, am Rahmen abgestützten Kurvenneigungs-Universalgelenks mährend Neigungsbewegungen und Schuiingbemegungen zwischen dem Kugelgelenk und dem Kurvenneigungs-Universalgelenk,

Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer einzelnen

Schubfeder und der zugehörigen Lagerung und Halterung, und

Figur 6 eine perspektivische Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Schubfeder mit zugehöriger Lagerung und Halterung.,

Bevor die Figuren erläutert werden, seien die Eigenschaften der bekannten Gummiblöcke und der diese Gummiblöcke erfindungsgemäß ersetzenden Schubfedern auf Polyurethanbasis miteinander verglichene

Naturkautschuk, der aus natürlichem Latex gewonnen wird, hat in ausgehärteter Form als Gummikautschuk eine Durameterhärtevon ungefähr 25 (ASTIKl D 676)_O Jede Härtesteigerung wird dadurch erreicht, daö dem Gummikautschuk ein Füllstoff, beispielsweise Ruß, zugesetzt wirdo 3e größer der Anteil an Füllstoff ist, desto mehr sinkt die Elastizität, bis schließlich im Bereich einer Durameterhärtevon BO bis 90 der Gummikautschuk weitgehend als Klebstoff für den für gewöhnlich pulverförmigen Füllstoff wirkte

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In Fällen, in denen wie bei den bekannten Gummischubfedern eine große Druckfestigkeit erforderlich ist, verliert ein Kautschuk mit der notwendigen Härte die Weichheit, die für die Schubbetuegungen vorhanden sein muß« Aus diesem Grunde wurden die bekannten Gummischubfedern (USA-Patentschrift 3 290 005) mit mehreren Textileinlagen ausgestattet. Eine Herabsetzung der Härte von einem Durameterwert 80 auf eine Durameterhärte 45 führte dabei zu größerer Druckfestigkeit bei annahmbarer Bewegungsfreiheit für die erforderlichen Schubbeuegungeru

Polyurethan bildet eine wissenschaftlich entwickelte gleichförmige lYlolekülstruktur, wobei unterschiedliche Härtegrade chemisch durch die gleichförmige Zusammenfassung unterschiedlicher Moleküle erzielt werden,, Dabei ist jede Variante auf die gewünschte Härte des Blockes als ganzes abgestellt.

Bei Schubfedern für Fahrzeuge mit Neigung des Wagenkastens nach der Kurveninnenseite erlaubt das Fehlen von Füllstoffen im Polyurethan eine größere Härte ohne Beeinträchtigung der Elastizität und der Bewegungsfreiheit bei Scherbeanspruchungen.. Durch Übergang von einer Durameterhärte von 45 auf eine Durameterhärte von 70 bis 80 werden Texjbileinlagen überflüssig und können infolge der erhöhten Elastizität Radschwingungen sowohl bei Geradeausfahrt als auch bei Kurvenfahrt wesentlich besser aufgenommen werden, solange das Federungs- und Radaufhängungsgestänge für eine vorbestimmte Bewegung sorgt, mittels deren die Schubfedern insbesondere auf Scherung beansprucht werden.

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In diesem Zusammenhang führt der übergang von Gummi auf Polyurethan neben der verbesserten Neigung des Wagenkastens nach der Kurveninnenseite mährend der Kurvenfahrt zu einem weiteren wesentlichen Vorteil. Die bisher bei Fahrzeugen mit Anordnung zum Neigen des Wagenkastens nach der Kurveninnenseite vertuendeten Gummiblöcke setzen in unerwünschter Weise einer raschen Auslenkung bei plötzlicher Schlagbeanspruchung auf Grund rascher Radschwingungen einen großen Widerstand entgegen, was möglicherweise auf eine hohe innere Reibung zurückzuführen ist, wie sie in Bronzelagern auftritt.

Polyurethanpolster haben gegenüber Scherkräften nur ein Zehntel des Widerstandes gegenüber Druckkräften. Sie besitzen außerdem selbstschmierende Eigenschaften. Auf diese Weise wird ein unerwünschter U/ideretand der oben geschilderten Art vermieden und wird infolge der erhöhten Elastizität das Fahrzeug "samtweich¹¹ abgestützt.

Die Figuren 3 und 4, anhand deren sich die geometrische Grundlage für die Bewegungsfreiheit der Polyurethanblöcke in Fällen ergibt, in denen bei Verwendung von Gummiblöcken Beschränkungen des Arbeitsverhaltens in Kauf zu nehmen sind, lassen sich besser in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 verstehen.

Figur 1 zeigt einen Fahrzeugaufbau oder Wagenkasten mit einem Chassis oder Rahmen 1, das bzw. der auf der Straße durch Räder 2 abgestützt ist. Die Räder 2 sind paarweise vorgesehen, wobei

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das eine Paar vorne und das andere hinten am Fahrzeug sitzt. Die Räder jedes Paares sind auf gegenüberliegenden Seiten des Wagenkastens und mit gleichem Abstand von der lotrechten Längeebene des Fahrzeuges angeordnete

Die l/orderräder 2 und zugehörige Vorderradaufhängungen 3 bilden ziuei mit Schubfedern ausgestattete ^cSchräglagedreharme, die das vordere Ende des Wagenkastens abstützen»

Jede Vorderradaufhängung 3 u/eist einen oberen Lenker 4 auf, der über ein im wesentlichen in Längsrichtung liegendes Gelenk 5 mit dem Rahmen 1 gelenkig verbunden und über ein Kugelgelenk mit einem von dem Rad abgestützten Schiuenkträger 7 verbunden ist, der zugleich als Achsschenkelbolzen dient und den Achsschenkel 8 trägt» Zusätzlich hat jede Vorderradaufhängung 3 einen unteren Aufhängungsarm 9 mit einem querliegenden Schenkel 10 und einem längsliegenden Schenkel 11» Der Schenkel 11 ist als Hauptabstützungs-Torsionsfeder für den entsprechenden Ge-) u/ichtsantei 1 des Fahrzeuges ausgebildet und u/eist für diesen Zweck ein Torsionsblattfederpaket 12 auf»

Der querliegende Schenkel 10 jedes unteren Aufhängungsarms 9 ist am äußeren Ende über ein Kugelgelenk 13 mit dem am Rad abgestützten Schiuenkträger 7 und am inneren Ende über ein Kugelgelenk 14 mit einem längsliegenden Hebel 15 verbunden, der seinerseits über Bin im wesentlichen lotrecht angeordnetes Gelenk 16 mit dem Rahmen 1 verbunden ist» Der Hebel 15 dient beiden

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- g -querliegenden Schenkeln 10 als gemeinsame innere Abstützung.

Das Torsionsblattfederpaket 12 der längsliegenden Schenkel ist am vorderen Ende in einer Hülse 17 festgelegt, die eine Gelenkgabel bildet. Die Gelenkgabel trägt ein Gelenk 1Θ, das als Achsschenkelbolzen-Neigungsgelenk für diesen Teil des Fahrzeuges dient» Das Gelenk 18 kann durch zwei Kugelgelenke gebildet sein, die in einem gewissen Abstand voneinander entlang der gewünschten Gelenkachse angeordnet sind*

Die Achsschenkelbolzen-Neigungsgelenke und ihre Funktion sind im einzelnen in der USA-Patentschrift 2 739 658 erläutert.

Das hintere Ende der an beiden Seiten des Fahrzeuges angeordneten Torsionsblattfederpakete 12 ist jeweils in einer Hülse 19 befestigt, die mittels eines Kugelgelenks 20 mit dem Rahmen 1 verbunden ist. Die Hülsen 19 sind jeweils mit einem nach außen reichenden Stützarm 21 einteilig verbunden. Das äußere Ende des Stützarms 21 ist als Tragplatte 22 ausgebildet, deren Oberfläche in Längsrichtung verläuft und zur Straße um ungefähr 30 geneigt ist. Die Vorderkante der Tragplatte liegt dabei von der Seite gesehen niedriger als die Hinterkante, u/ährend sie quer zur Fahrtrichtung gesehen im wesentlichen u/aagrecht liegto

Die Tragplatte 22 trägt eine Schubfeder 23, die an einer vom Rahmen 1 getragenen Platte 24 anliegt, die ihrerseits im we-

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- ίο -

sentlichen parallel zu der Tragplatte 22 verläuft.

Die Anordnung der Schubfeder 23 in einer geneigten Lage hat eine Verbesserung gegen den Verlust an Verdrehungswinkel des entsprechenden Torsionsblattfederpakets 12 während der Neigung des Wagenkastens zur Folge, us ie dies in der USA—Patentschrift 3 181 ΘΘ3 näher ausgeführt ist.

k Die in Figur 1 veranschaulichten Hinterachsaufhängungen 3 «eisen jeweils eine obere Pendelstütze 25 auf, deren vorderes Ende über ein Universalgelenk 27 mit einer Konsole 26 des Rahmens 1 und deren hinteres Ende über ein Universalgelenk 28 und eine Achskonsole 29 mit dem starren Achsgehäuse 30 verbunden ist.

Die Hinterachsaufhängungen 3 sind ferner jeweils mit einem längsliegenden Torsionsblattfederpaket 32 versehen, das als unterer Aufhängungsarm dient und am vorderen Ende über eine f Hülse 33 und einen Arm 34 mittels eines Kugelgelenks 35 mit dem Rahmen 1 verbunden ist. Das hintere Ende des Torsionsblattfederpakets 32 ist über eine Hülse 36, einen Arm 31 und ein Kugelgelenk 37 mit dem Achsgehäuse 30 verbunden.

Schubfedern 38 sind in vorbestimmtem Abstand von Neigungsachsen 39 angeordnet, die durch die Mittelpunkts der betreffenden Kugelgelenke 35 hindurchlaufen» Die Auflageflächen der Schubfedern 38 liegen senkrecht zu den Neigungsachsen 39. Untere

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Tragplatten 40 der Schubfedern 38 sind von Armen 41 abgestützt, die unter einem Winkel von ungefähr 45° von den an den vorderen Enden der Torsionsblattfederpakete angeordneten Kugelgelenken 35 aus nach auQen und hinten reichen.

Die Schubfedern 38 sind an oberen Stützplatten 42 abgestutzt, die ihrerseits gegen Konsolen 43 anliegen, die am Rahmen 1 befestigt sind.

Schubfedern 44, die am Achsgehäuse 30 anliegen, sind in vorbestimmtem Abstand von Neigungsachsen 45 angeordnet, die die Kugelgelenke 37 schneiden und die geometrischen Mittellinien für die Verschiebungswege der betreffenden Uerbindungsglieder ζ mischen dem Rahmen 1 und den hinteren Enden der Hinterachsaufhängungen 3 bilden. Die Auflageflächen der Schubfedern 44 liegen senkrecht zu den Neigungsachsen 45. Jede der Schubfedern 44 ist von einer zugehörigen unteren Tragplatte 46 abgestützt, die ihrerseits über einen Tragarm 47 mit der Hülse 36 verbunden ist. Die Schubfeder 44 liegt gegen eine obere Stützplatte 48 an, die sich vom Achsgehäuse 30 aus nach hinten erstreckt. Die Stützplatte 48 verläuft im wesentlichen parallel zu der Tragplatte 46; die Schubfeder 44 ist zwischen den beiden Platten 46,48 festgehalten.

Die Schubfedern 44 sind schräg angeordnet, wie dies in Verbindung mit den Schubfedern 23 im vorderen Teil des Fahrzeugs beschrieben ist, und arbeiten ähnlich «ie die Schubfedern 23.

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Am Vorderende des Fahrzeugs ist eine Drehstabfeder 49 über Lager 50 mit dem Rahmen 1 verbunden. Die äußeren Enden der Drehstabfeder 49 bilden Längsarme 51, die mittels Gelenken oder Gummilagern 52 mit geneigt eingestellten Schrägpendelstützen 53 verbunden sind. Die Schrägpendelstützen 53 sind mittels Gelenken oder Gummilagern 54, die in größerem Abstand voneinander angeordnet sind als die oberen Gummilager 52, mit den äußeren Enden der querliegenden Schenkel 10 der unteren vorderen Aufhängungsarme 9 verbunden.

Eine ähnliche Drehstabfeder 55 kann am hinteren Ende des Fahrzeuges eingebaut werden. Die Drehstabfeder 55 ist über Lager 56 mit dem Rahmen 1 verbunden. Sie besitzt an beiden Enden Längsarme 57, die über obere Gelenke oder Gummilager 58 mit Schrägpendelstützen 59 verbunden sind. Untere Gelenke oder Gummilager 60, die lueiter voneinander entfernt sind als die oberen Gummilager 58, verbinden die Schrägpendelstützen 59 mit dem Hinterachsgehäuse 30.

Die vorderen und hinteren Aufhängungen 3 sind, u>ie dies in der USA-Patentschrift 2 788 984 im einzelnen erläutert ist, so miteinander verbunden, daß sie beim Neigen des Wagenkastens nach der Kurveninnenseite gemeinsam arbeiten.

Für diesen Zu/eck trägt die vordere Hülse 33 der Hinterachsaufhängung an der rechten Seite des Fahrzeuges bei der in Figur 1 veranschaulichten Ausführungsform einen sich nach innen er-

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streckenden Arm 61, an dessen Ende ein Kugelgelenk 62 angeordnet ist, das in oder nahe einer theoretischen Achse 63 liegt,

die sich durch das am Rahmen abgestützte Kugelgelenk 35 und die ungefähre Mitte der Schubfeder 38 erstreckte Der Arm 61 ist ein Teil eines Verbindungssysteme, das zwischen der Vorder- und Hinterradaufhängung eingeschaltet ist, um die nötige Spurhaltung zwischen den Räderpaaren 2 sicherzustellen.

An dem Kugelgelenk 62 ist das hintere Ende einer sich in Längsrichtung erstreckenden Schubstange 64 angelenkt, deren vorderes Ende über ein Kugelgelenk 65 mit einem im wesentlichen waagrecht und querliegend angeordneten Doppelarm 66 verbunden ist. Der Doppelarm 66 ist so angeordnet, daß er sich um ein im wesentlichen lotrecht stehendes Gelenk £7 drehen kann, das von dem Rahmen 1 abgestutzt wird.

Eine zweite sich in Längsrichtung erstreckende Schubstange 68, deren hinteres Ende über ein Kugelgelenk 69 mit dem Doppelarm 66 verbunden ist und deren vorderes Ende ein Kugelgelenk 70 trägt, verbindet den Doppelarm 66 mit einem sich seitwärts erstreckenden Hebelarm 71, der einen U/inkelhebelteil des im mittleren vorderen Teil des Fahrzeuges angeordneten Hebels 15 bildet.

UJie ebenfalls aus Figur 1 hervorgeht, weist die Lenkung des Fahrzeuges ein Lenkrad 72 auf, mittels dessen ein Lenkgetriebe 73 betätigt wird, das vom Rahmen 1 getragen wird und einen in

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Querrichtung verlaufenden Lenkstockhebel 74 besitzt. Eine sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckende Schubstange 75 ist über ein an ihrem vorderen Ende sitzendes Kugelgelenk 76 mit dem äußeren Ende des Lenkstockhebsls 74 verbunden, während das hintere Ende der Schubstange 75 Über ein Kugelgelenk 77 mit dem äußeren Ende 78 eines querverlaufenden, zweiarmigen Hebels 79 verbunden ist, der um eine mittig angeordnete, im wesentlichen lotrecht verlaufende Achse BO des von dem Rahmen 1 getragenen Gelenks 16 schwenkbar ist.

Das äußere Ende 81 des Hebels 79 ist über ein Kugelgelenk 82 mit einer im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Schubstange 83 verbunden, die ihrerseits über ein Kugelgelenk 84 mit dem sich seitlich erstreckenden Hebelarm 85 eines UJinkelhebels 86 verbunden ist. Der UJinkelhebel 86 weist ferner einen in Längsrichtung verlaufenden Hebelarm 87 auf und ist um ein lotrecht verlaufendes lilinkelhebelgelenk 88 schwenkbar, das am äußeren Ende des sich in Längsrichtung erstreckenden, mittig angeordneten Hebels 15 sitzt.

Der Hebelarm 87 trägt auf der einen Seite seines sich nach unten erstreckenden vorderen Teiles ein Kugelgelenk 89, an dem eine Spurstange 90 abgestützt ist, die mit einem Lenkhebel 91 über ein Kugelgelenk 92 verbunden ist» Der Hebelarm 87 trägt auf der anderen Seite des nach unten verlaufenden vorderen Teiles ein Kugelgelenk 93, an dem eine Spurstange 94 abgestützt ist, die über ein Kugelgelenk 96 mit einem Lenkhebel 95 ver-

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bunden ist. Die Spurstangen 90 und 94 sind so geformt, daß sie sich auch dann frei schwenken lassen, wenn sie einander in der durch die Lenkgeometrie erforderlichen UJeise überlappen.

Ufird beispielsweise eine Linkskurve gefahren, richtet sich die rechte vordere Schrägpendelstütze 53 gemäß Figur 2 auf und hebt die rechte Seite des von dem Rahmen 1 getragenen Wagenkastens an, während die linke vordere Schrägpendelstütze 53 die linke Seite dee Wagenkastens nach unten zieht. Der Wagenkasten wird infolgedessen um den Mittelpunkt 98 der Neigungsbewegung geschwenkt.

Die Einzelteile der Aufhängung und Federung führen dabei Bewegungen aus, wie dies im einzelnen in der USA-Patentschrift 3 1Θ1 883 beschrieben ist.

Figur 3 zeigt den linken hinteren Schräglagedreharm (Aufhängung 3) des in Figur 1 veranschaulichten Fahrzeugchassis von hinten gesehen. Aus dieser Figur und den Figuren 4 und 5 geht hervor, daß bei Verwendung eines geeigneten Werkstoffes für die Schubfedern die Anordnung zum Neigen des Wagenkastens nach der Kurveninnenseits eine von den auf Torsion beanspruchten Blattf eder'paketen 32 unabhängige elastische Lagerung ergibt, weil die für das Neigen des Wagenkastens erforderlichen Scherbewegungen zusätzlich in vollem Umfang zur Aufnahme von Rad— schwingungen herangezogen werden können«

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U/ährend bisher bei Kraftwagen mit Anordnung zum Neigen des Wagenkastens nach der Kurveninnenseite ein Fahrverhalten erzielt wurde, das sich im wesentlichen nur für härter gefederte Sportwagen eignete, ist es nunmehr möglich, das weiche Fahrverhalten eines Familienwagens höchster Qualität mit einer festen Hauptfederabstützung zu kombinieren«, Das Lenken und Handhaben des Fahrzeuges werden weiter verbessert* Die Sicherheit wird wesentlich erhöht. Fahrer und Mitfahrer sind vor Autokrankheit .geschützt«

Figur 3 läßt ferner die Lage der geometrisch wichtigen Achsen 39 und 63 erkennen, die ein Universalgelenk 99 für die Neiguhgsbewegung bestimmen, das von dem Kugelgelenk 35 und der Polyurethan-Schubfeder 38 gebildet wird, die in Abstand voneinander angeordnet sind, um eine richtige Ausrichtung zu gewährleisten. Sämtliche theoretische Achsen sind in Figur 3 mit Kennscheiben 100 versehen, um den Betrachter die Ausrichtung dieser Achsen innerhalb der perspektivischen Darstellung leichter erkennen zu 1 6 ~ ο d Π .

Die Lagen der Achsen 45 und 101 des von der Fahrzeugachse abgestützten Universalgelenkes 102 für die Neigungsbewegung, das von dem Kugelgelenk 37 und der zugehörigen Schubfeder 44 gebildet wird, sind in ähnlicher U/Bise dargestellt und gekennzeichnet.

Bügelbolzen 103 und 104 dienen der zusätzlichen Festlegung des

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Torsionsblattfederbündels 32 an der vorderen Hülse 33 bzui. der hinteren Hülse 36.

liienn die starre Hinterachse 30 aus der Ruhelage gegenüber dem Wagenkasten herausschuiingt, führt das an der Achse abgestützte Kugelgelenk 37 eine bogenförmige Bewegung aus, wobei der Verschiebungsweg davon abhängt, ob das an der Achse aufgehängte linke Rad 2, das rechte Rad 2 oder beide Räder sich auf Grund von Fahrbahnunebenheiten nach oben oder nach unten bewegen.

Jede derartige Verlagerung des Kugelgelenks 37 führt zu einer Schwenkbewegung um die Neigungsachse 39 und eine gleichzeitige Drehung um die Schwingachse 63 des Universalgelenks 99. Bei festgehaltener Neigungsachse 39 wäre eine echte gleichzeitige lotrechte Verschiebung der beiden an der Hinterachse abgestützten Kugelgelenke 37, gesehen in der hinteren Ansicht, unmöglich, weil sich beispielsweise das in Figur 3 linke Kugelgelenk 37 nur, wie veranschaulicht, entlang einem Bogen 106 um einen Punkt 105 drehen kann, der auf der Schwingachse 63 in kürzestem Abstand von dem Kugelgelenk 37 liegt. Nur eine zusätzliche gleichzeitige Drehung um die Neigungsachse 39 erlaubt es dem Kugelgelenk 37, sich in die gewünschte lotrechte Ebene zu bewegen, die parallel zu der lotrechten Längsmittelebene des Fahrzeuges verläuft _o

Figur 4 zeigt verschiedene Verschiebungswege des Kugelgelenks 37 und die Größe der darauf zurückzuführenden Verlagerungen der

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unteren Tragplatte 40, aufgrund deren die Schubfeder 38 auf Scherung beansprucht wird.

Ulenn sich die beiden die Achse tragenden Räder 2 gleichzeitig um 11,5 cm nach oben oder um 14 cm nach unten bewegen, ergeben sich die Verschiebungswege +107 und -107. Für den Fall, daß sich nur das linke Rad 2, das sich, uiie veranschaulicht, um den RadaufStandspunkt des rechten Rades dreht, um die gleik ehe Strecke nach oben oder nach unten bewegt, sind Verachiebungswege +108 und -108 für den Radauf Standspunkt des linken Rades veranschaulicht, die zu Verschiebungswegen +109 und -109 des Kugelgelenks 37 fUhren. UJe η η sich nur das nicht dargestellte rechte Rad 2, das sich um den RadaufStandspunkt des linken Rades 2 dreht, um die gleichen Strecken nach oben oder nach unten bewegt, kommt es zu Verschiebungswegen +110 und -110 des Kugelgelenks 37„

Die seitlichen Differenzen zwischen den nach außen gerichteten P Beuiegungskomponenten des Bogens 106 und der veranschaulichten Verschiebungswege 108, 109 und 110 erfordern, wie gesagt, zu ihrer Kompensation geeignete Drehungen des Kugelgelenks 37 um die Neigungsachse 39. Diese Kompensationsbewegungen werden durch die Polyurethan-Schubfedern 38 ermöglicht, die gegenüber Druckbeanspruchungen steif, gegenüber Scherbeanspruchungen jedoch weich sind. Die Länge der betreffenden Drehungen wird Lnfolge der Schräglage der Schubfeder 38 um ungefähr 50 % erhöht, wie dies in der natürlichen Seitenansicht im linken Teil der

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Figur 4 dargestellt ist. Die resultierenden Verschiebungen für die betreffenden Bewegungen der Tragplatte 40 sind im rechten Teil der Figur 4 dargestellt. Dabei entspricht die l/erschiebung 111 der Bewegung beider Räder nach.oben, die Verschiebung 112 der Bewegung beider Räder nach unten, die Verschiebung 113 der Bewegung des linken Rades nach oben, die Verschiebung 114 der Bewegung des linken Rades nach unten, die Verschiebung 115 der Bewegung dee rechten Rades nach oben und die Verschiebung 116 der Bewegung des rechten Rades nach unten.

Die beiden dlaximalverschiebungen 117 und 118 der unteren Tragplatte 40 gegenüber der oberen Stützplatte 42,die sich aus der Links- und Rechtsdrehung dee Fahrzeuges in die Kurveneeitenlagan ergeben, lassen erkennen, daß die Polyurethanschubfedern während Radschwingungen im vollen Beiuegungsbereich beansprucht werden, der für die Kurvenneigung zur Verfugung steht, u/obei die Tragplatte 40 nach vorne oder nach hinten verschoben u/ird, wie dies durch die Pfeilspitzen angedeutet ist, die an den Enden der Verachiebungslinien 111 bis 116 angebracht sind.

Nur eine Zusammensetzung und ein Aufbau der Schubfedern, die die erforderliche Bewegungsfreiheit liefern, stellen jedoch ein samtweiches Fahrverhalten, erhöhte Dämpfung, verbesserte Straßenhaftung, Vermeidung von Reifenquietschen und die anderen oben genannten Vorteile sicher.

Der Aufbau und die Anbringung tiner bevorzugten Ausführungsform ORJGfNAL INSPECTED

der Polyurethanschubfedar 38 ergibt sich aus Figur 5 und der Schnittdarstellung nach Figur 4.

Die zwischen der oberen Stützplatte 42 und der unteren Tragplatte 40 angeordnete Schubfeder 38 liegt zwischen einer oberen montageplatte 119 und einer -untererf montageplatte 120. Beide ITlontageplatten sind mit seitlichen Rahmenteilen 121 und 122 ausgestattet, um die oberen und die unteren Fläcf nabschnitte der Schubfeder 38 seitlich zu umfassen und zu halten.

Von den vier Ecken des Polyurethan-Federblockes 123 stehen · Flansche 124 ab, die Über die Breite der Schubfeder reichen. Schrauben 125, die sich durch die Flansche 124 hindurcherstrekken, sorgen für eine feste Verbindung zwischen der Schubfeder 38, den (Tlontageplatten 119 und 120 sowie der Tragplatte 40 und der Stützplatte 42, wobei gemeinsame Unterlegplatten 126 für die Schraubenpaare 125 in der veranschaulichten Weise angeordnet sind.

Ulenn der Widerstand der Schubfeder gegen Scherbeuvegungen weiter herabgesetzt werden soll, kann der Federblock 123 in zwei oder mehr senkrecht verlaufende Abschnitte unterteilt werden, indem Löcher 127 gebohrt oder im wesentlichen senkrecht verlaufende Schlitze geeigneter Form eingebracht werden. Die Höhe und Steifigkeit des Federblockes 123 kann weiterhin dadurch beeinflußt werden, daß eine mittig angeordnete Schraube 128 vorgesehen uiird, wobei Unterlegscheiben 129 mit vorbestimmtem Durchmesser

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an beiden Seiten der Schraube zwischen die betreffenden Seiten des Federblockes und den Kopf bzw. die mutter der Schraube eingefügt werden.

Figur 6 zeigt ein Viertel einer Polyurethanschubfeder 23, wie sie für die Vorderradaufhängung des in Figur 1 dargestellten Fahrzeugs verwendet wird. Eine obere Montageplatte 130 mit einem seitlichen Rahmen 131 weist Stützansätze 132 auf, die einen Teil des Rahmens bilden und eine Schraube 133 tragen, die quer durch den Eckabschnitt der Schubfeder 23 hindurchreicht, um für eine feste Verbindung zwischen der Schubfeder und der Montageplatte 130 zu sorgen. Die montageplatte 130 ist ihrerseits mittels Verbindungsschrauben 134 mit der die Schubfeder abstützenden Platte 24 verschraubt, die mit Bohrungen 135 ausgestattet ist, in die die Schrauben 134 eingesetzt werden, um sie in entsprechende Gewindelöcher der Montageplatte 130 einzuschrauben.

Obwohl die Schubfedern 23 im Betrieb ständig unter dem von dem Gewicht des Wagenkastens ausgeübten hohen Druck stehen, ist die veranschaulichte feste Verbindung mit der Tragplatte 22 und der Platte 24 an allen vier Ecken besonders zweckmäßig., wenn der für die Schubfsdern vorhandene Raum von der vollen Länge des ungeschnittenen Federblockes ausgefüllt wird. Dabei werden nur kleine Mengen an Polyurethanwerkstoff für die Bohrungen 135 und gegebenenfalls vorhandene Löcher 127 abgetragen, die in der oben beschriebenen Weise der Einstellung

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- 22 -des gewünschten Schubwiderstandes dienen.

3e größer die Menge an Polyurethanwerketoff innerhalb des Aufhängungssystems ist, desto größer ist das Aufnahmevermögen für hochfrequente Vibrationen, wenn der Härtegrad des Polyurethans verhältnismäßig hoch liegt, jedoch so gewählt ist, daß ein optimales l/erhalten bezüglich Kurvenneigung und Schwingungsaufnahme gewährleistet ist. Da beispielsweise bei der in Figur 1 veranschaulichten Ausbildung eine Federblocklänge von nur 12,7 cm für jeweils 30,5 cm Federblocklänge der am Rahmen und der Achse abgestützten Schubfeder der Hinterachsaufhängung vorgesehen wird und infolge der größeren Anzahl der Gestängeteile der Vorderradaufhängung, zu der noch zusätzlich das Lenkgestänge kommt, stärkere Vibrationen in der Uorderradaufhängung zu erwarten sind, führt die in Figur 6 veranschaulichte Federblockbefestigung zu einer erhöhten Fahrzeugsicherheit.

Die Bewegungsfreiheit der Schubfedern 38 nach Figur 1, die zur \ besseren Aufnahme von Radschwingungan und günstigerem Fahrverhalten führt, ist in geringerem Umfang auch bei den Schubfedern 44 im hinteren Teil sowie bei den Schubfedern 23 im vorderen Teil des Fahrzeuges gegeben. Sie ist umso wirksamer, je größer in Längsrichtung der Abstand zwischen den betreffenden Schubfedermittelpunkten und den zugehörigen Kugelgelenken ist, weil dies erhöhte Scherbewegungen der betreffenden Schubfedern zur Folge hat.

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Bei jeder im Aufhängegestänge vorgesehenen Polyurethanschubfeder tritt zusätzlich eine größere Schwenkbewegung in Längsund Querrichtung sowie in kleinerem Umfang um die betreffende lotrechte Mittelachse sowohl währ.end der Schlingbewegungen der Räder als auch während der Neigung des Ufagenkastens bei Kurvenfahrt auf. Eine derartige Schwenkbewegung der unteren Tragplatten, die im wesentlichen parallel zu den Federpaketen 32 im hinteren Teil und den Federpaketen 12 im vorderen Teil des Fahrzeuges bleiben und in eine Schräglage gebracht werden, während die oberen StUtzplatten ortsfest bleiben, fuhrt zu einem zusätzlichen elastischen Widerstand und einer wesentlichen, sich progressiv auswirkenden Beeinflussung der Dämpfung des Systems. Daraus folgen bei Verwendung von Polyurethanschubfedern im Aufhängegestänge des Fahrzeugs zusätzliche Vorteile.

Der in Fig. 5 dargestellte Polyurethan-Federblock kann auch. ohne die Flansche 124- ausgebildet sein, so daß dann der Polyurethan-Federblock seitlich, keine Ausnehmungen aufweist, sondern sein Querschnitt über die ganze Höhe den Hahmenteilen 121 bzw. 122 entspricht. Zu den zwei Heihen Löchern 127 kann dann, auf jeder Seite nach außen hin noch zusätzlich eine weitere Reihe solcher Löcher vorgesehen werden.

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Claims

Dipl.::·- .; ..3'*er

Ansprüche

I./Fahrzeug, Insbesondere Kraftfahrzeug, rait Ulagenkasten und

Radaufhängungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagenkasten auf den Radaufhängungen (3) mittels Polyurethan^Federelementen (23,38,44) federnd abgestützt ist«
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl Schräglage-Dreharme den Wagenkasten und die Radaufhängungen über Polyurethan-Federelemente (23,38,44) miteinander verbinden, die sowohl eine Schwingbewegung des Wagenkastens als auch eine Neigung desselben zulassen.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schräglage-Oreharffl eine Schubfeder (23,38,44) aus Polyurethan-Grundwerkstoff in Form eines massiven Blockes (123) aufweist, der unter Druck zwischen zwei Platten (22,24; 40,42) gelagert und derart angeordnet ist, daß er in jeder Richtung auf Scherung beansprucht wird.
4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekannzeichnet, daö die Schubfeder** (23,38,44) eine Durameterhärte von ungefihr 70 bis 80 haben.
S« Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schubfedern (38) mit Befestigungsflanschen (124) versehen sind.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Block (123) mehrere Hohlräume (127) ausgebildet sind, die für eine erhöhte Verformbarkeit in vorbestimmten Richtungen sorgen.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche- 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schräglage-Dreharme eine Torsionsfeder (12,32) aufweist, die den Wagenkasten mit der ungefederten masse des Fahrzeuges verbindet, daß ein am einen Ende der Torsionsfeder angeordneter Hebelarm sich gegen das Polyurethan-Federelement abstützt und dal? an dem betreffenden Ende der Torsionsfeder ein gegen das Polyurethan-Fedarelement versetztes Kugelgelenk (20,35) vorgesehen ist, das das Torsionsfederende mit dem Wagenkasten verbindet.
8. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Torsionsfedsrenden über Kugelgelenke und Hebelarme mit der gefederten bzw. der ungefederten Blasse des Kraftfahrzeuges derart verbunden sind, daß die Torsionsfeder bei Relativbewegung von gefederter und ungefederter Masse in mehreren Richtungen auf Drehung beansprucht wird, und daß die Torsionsfedern als Blattfederpakete (12,32) ausgebildet sind, die mindestens am einen Ende von einer rechteckigen Hülse (19_V33,36) umschlossen sind, die den dieses Töräiöns,feder-

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ende abstützenden, mit dem Polyurethan-Federeleraent verbundenen Hebelarm trägt.

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