DE19654239A1 - Radaufhängung und -federung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung an einem Fahrzeugrahmen, insbesondere an einem Rahmen eines Elektrofahrzeugs wie einem Versehrtenfahrzeug mit Geschwindigkeiten bis zu 30 km/h.

Bei Elektrofahrzeugen ist bekannt, am Fahrzeugrahmen im vorderen und hinteren Abschnitt eine vordere bzw. eine hintere Achse zu befestigen, an denen jeweils zwei Rädern gelagert sind.

Aus beispielsweise der österreichischen Patentschrift Nr. 376564 sind Fahrzeuge bekannt, bei denen der Rahmen aus einem hinteren, vom Außenumfang her rechteckigen Rahmenteil mit einem vorderen Querträger und aus einem von der Mitte des vorderen Querträgers aus nach vorne wegragenden Längsträger besteht. Dabei sind die Radlager für die hinteren Räder, die vorzugsweise von einem batteriegespeisten Elektromotor angetrieben werden, direkt am hinteren Rahmenteil befestigt.

Am vorderen Abschnitt des Längsträgers ist eine Achse befestigt, die aus der Draufsicht zu beiden Seiten hin wegragt und an deren Enden die vorderen Räder dreh- und verschwenkbar gelagert sind. Zum Verschwenken der vorderen Räder sind diese über eine angelenkte Spurstangenanordnung mit einer Lenksäule gekoppelt.

Bei derartigen Fahrzeugen mit einer Achse, die mittig am Längsträger gelagert ist, besteht das Problem, daß beim Fahren auf unebenem Boden oder Queren von geneigten Hängen die gesamte Achse verschwenkt werden muß, damit beide Vorderräder Bodenkontakt behalten. Dadurch werden die Räder schräg zum Boden gestellt, worunter die Spurtreue und somit die Laufrichtigkeit des Fahrzeugs leiden. Zudem muß ein großer Abstand zwischen dem Längsträger und der daran aufgehängten Achse belassen werden, damit die im wesentlichen parallel zur Achse geführte Spurstange beim Queren von Hängen nicht an den Längsträger stoßen kann.

Insbesondere bei Fahrzeugen, die von den Abmessungen her klein gehalten werden und die für geringe Geschwindigkeiten ausgelegt sind, wie Fahrzeuge für den Einsatz bei kommunalen Arbeiten, bei Arbeiten im Weinbergbau oder für Versehrte, besteht ein weiteres Problem darin, daß für den Einbau herkömmlicher Stoßdämpfer im vorderen Fahrzeugbereich kaum Platz verfügbar ist. Daher werden nur klein bemessene, schwach dämpfende Stoßdämpfer eingesetzt und das Gewicht des Fahrzeugs muß so verteilt werden, daß es im wesentlichen von den hinteren Rädern abgestützt wird, die über herkömmliche Stoßdämpfer am hinteren Rahmenabschnitt abgefedert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Radaufhängung für ein Fahrzeug zu schaffen.

Die vorstehende Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch den Patentanspruch 1 bzw. verfahrensgemäß durch den Patentanspruch 13 gelöst.

Durch die quergelagerte, zur Fahrzeugmitte hin verlagerte Einzelradaufhängung werden die Räder bei einer Fahrt über unebenes Gelände oder beim Queren von Hängen nur in ihrer Laufrichtung gehoben und gesenkt, nicht aber verstellt. Dadurch, daß die Schrägstellung der Räder entfällt, werden eine gute Spurtreue und Laufrichtigkeit ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die zentral angeordnete Schenkelfeder bietet neben der Federwirkung auch eine Neigungshemmung. Zudem wird kein Raum für vordere Stoßdämpfer benötigt. Weiterhin kann der Abstand des Längsträgers zur Spurstange bei diesem Aufbau verringert werden, da der Rahmen um etwa den halben Abstand zur Spurstange angehoben wird.

Bei der am Rahmen zur Fahrzeugmitte hin verlegten Einzelradaufhängung und der Federung der vorderen Räder mittels der Schenkelfeder ist eine gleichmäßigere Gewichtsverteilung bei der Konstruktion des Fahrzeugs möglich. Daher kann z. B. die Antriebseinheit, vorzugsweise ein oder zwei Elektromotoren mit einer Kettenverbindung zu den Antriebsrädern, tiefer gelagert und zur Fahrzeugmitte hin vorverlegt werden, so daß die Schwingungsachse zur Fahrzeugmitte hin verlagert wird und das Gewicht nicht von im wesentlichen nur den hinteren Rädern sondern auch den vorderen Rädern abgefedert wird.

Die Kunststofflagerung der Radaufhängung und die im Zentralpunkt gummigelagerte Schenkelfeder ermöglichen einen ruhigen Lauf.

Bei einem Zusammenbau eines derartigen Fahrzeugs ist eine modulare Bauweise möglich, bei der für jedes Fahrzeug dessen Grundrahmenkonstruktion und insbesondere dessen Breite und Länge individuell festlegbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Radaufhängung der vorderen Räder eines Fahrzeugs in Vorderansicht und

Fig. 2 einen Fahrzeugrahmen mit Radaufhängungen und Rädern in Draufsicht.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug für Fahrten mit niedrigen Geschwindigkeiten, einen Rahmen 1 auf. Der Rahmen 1 besteht vorzugsweise aus einem hinteren Rahmenabschnitt 2, der einen im wesentlichen rechteckigen Außenumriß mit einem vorderen Rahmenquerträger 3 ausbildet, und einem vorderen Längsträger 4, der von der Mitte des Rahmenquerträgers 3 aus nach vorne wegragt.

Von dem äußeren Ende des Längsträgers 4 zur Mitte des Rahmens 1 hin beabstandet sind am Längsträger 4 jeweils eine seitlich wegragende Achse 10 befestigt, z. B. angeschweißt. Auf diese Achsen 10 ist über eine spielfreie Kunststofflagerung jeweils ein Zylinder bzw. eine Lagerbuchse 11 so aufgesteckt und festgelegt, daß sie sich um die Achse 10 dreht, aber nicht wieder von dieser abgezogen werden kann.

Am Umfang jeder Lagerbuchse 11 ist ein im wesentlichen stabförmiger Träger bzw. Längslenker 12 mit seinem ersten Ende befestigt. Der Längslenker 12 führt von dort aus, vom Längsträger 4 beabstandet, parallel bis auf Höhe etwa des vorderen Endes des Längsträgers 4. Das andere Ende des Längslenkers 12 geht vorzugsweise rechtwinklig in einen Querträger 13 über, der hinsichtlich der Lage des Längsträgers 4 des Rahmens 1 seitlich von diesem wegführt.

Anstelle eines einstückigen L-förmigen Bauelements können der Längslenker 12 und der Querträger 13 z. B. auch aus miteinander verbundenen Teilen gefertigt werden. Alternativ kann der Längslenker 12 auch schräg von der Lagerbuchse 11 wegführen, wobei dann die Verbindung zu dem Querträger 13 unter einem entsprechenden Winkel so erfolgt, daß der Querträger 13 im wesentlichen senkrecht zum Längsträger 4 verläuft. Auch ein bogenförmig in einen Querträgerabschnitt übergehender Träger 12, 13 ist vorteilhaft einsetzbar.

Am freien Ende jedes Querträgers 13 ist ein Rad 14 über ein Lager so gelagert, daß es um seine Rotationsachse drehbar und zum Steuern des Fahrzeugs um eine vertikale Achse verschwenkbar ist. Zum Verschwenken der beiden Vorderräder 14 sind diese über eine nicht dargestellte Spurstangenanordnung mit einer Lenksäule gekoppelt. Die zentrale Spurstange kann dabei oberhalb der Querträger 13 und unterhalb des Längsträgers 4 des Rahmens I hergeführt werden, was beim Einsatz der nachfolgend beschriebenen Federeinrichtung möglich ist.

Das vordere Ende des Längsträgers 4 des Rahmens 1 ist zu einem Stab oder einer nur gestrichelt angedeuteten Rundstange 4a verjüngt. Alternativ kann auch eine Stange 4a am stirnseitigen Ende des Längsträgers 4 befestigt werden. Eine zentrale, quer zur Längsachse führende Schenkel- bzw. Schrauben-Verdrehfeder 20 ist in ihrem mittleren Abschnitt, d. h. mit ihrer Öse, um die Rundstange 4a herum gedreht bzw. darauf aufgesetzt. Der eine Schenkel 21 der Feder 20 führt zu dem einen, seitlich der Längsachse 4 angeordneten Querträger 13 hin. Im Bereich des äußeren Endes des Querträgers 13 ist an dessen Umfang vorzugsweise im nach vorne gerichteten Bereich ein Vorsprung 22 mit einer Öse ausgebildet oder befestigt, wobei die Öffnung der Öse etwa parallel zur Längsachse des Querträgers verläuft und der Schenkel 21 der Feder 20 darin eingespannt ist.

An dem Querträger 13 auf der gegenüberliegenden Seite des Längsträgers 4 des Rahmens 1 ist entsprechend ein Vorsprung 22 mit einer Öse zur Aufnahme und zum Einspannen des anderen Schenkels 21 der Feder 20 ausgebildet.

Die Feder 20 wird beim Aufsetzen auf die Stange 4a am Längsträger 4 und beim Einsetzen der freien Enden 21 in die Ösen der Vorsprünge 22 so vorgespannt, daß die Querträger 13 mit den Rädern 14 gegenüber der Längsachse bzw. dem Längsträger 4 des Rahmens 1 zum Boden hin gedrückt werden. Die Federkonstante der Feder 20 wird so gewählt, daß die Querträger 21 beim Fahrbetrieb stets so weit unterhalb des Längsträgers 4 des Rahmens 1 liegen, daß die Spurstange zwischen diesen frei verlaufen kann, sofern sie zwischen diesen hindurchgeführt wird.

Zur Vermeidung von Abrieb durch eine direkte Metall-auf- Metall-Lagerung ist zwischen der Feder 20 und dem Ende des Längsträgers 4 eine Gummiplatte oder ein Gummiring 23 insbesondere als Gummifeder auf die Stange 4a aufgesetzt. Damit die Feder 20 nicht von der Stange 4a heruntergeschoben werden kann, ist sie über einen weiteren Gummiring 24 und eine Sicherungsplatte 25 auf der Stange 4a in Längsrichtung der Stange 4a festgelegt. Damit die Feder 20 bei Bedarf ausgetauscht werden kann, ist die Sicherungsplatte 25 vorzugsweise lösbar an der Stange 4a befestigt, z. B. auf diese aufgeschraubt.

Für eine zusätzliche Verbesserung der Federung können auch Gummiringe in die Ösen der Vorsprünge 22 eingesetzt werden.

Die Lagerung der hinteren Räder 34 am hinteren Rahmenabschnitt 3 erfolgt an dessen Außenumfang analog zu der Aufhängung der vorderen Räder 14. Vom hinteren Rahmenende zur Mitte hin verlagert ist jeweils eine Lagerbuchse 31 an den Seitenteilen des Rahmenabschnitts 3 um dessen Achse verschwenkbar an einer Achse 30 gelagert. Vom Umfang jeder Lagerbuchse 31 führt analog ein im wesentlichen L-förmiger Träger 32, 33, d. h. ein Längslenker und ein Querträger, in Richtung des hinteren Endes des Rahmens 1. An den vom Rahmen wegweisenden Enden der L-förmigen Träger 32, 33 ist jeweils ein hinteres Rad 34 drehbar gelagert.

Zur Federung der hinteren Räder 34 kann eine Federeinrichtung analog der Federeinrichtung für die vorderen Räder 14 vorgesehen werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform werden die hinteren Räder 34 jedoch über herkömmliche Stoßdämpfer 35 abgefedert, die am hinteren Rahmenabschnitt 3 befestigt sind.

Soll das Fahrzeug mit höheren Geschwindigkeiten gefahren werden, so sind auch für die Abfederung der vorderen Räder herkömmliche Stoßdämpfer zusätzlich oder anstelle der Feder 20 einzusetzen.

Als Antrieb für die Hinterräder können ein oder zwei Motoren, vorzugsweise batterie- oder akkugespeiste Elektromotoren verwendet werden, die auf dem Rahmen 1 in dessen mittlerem Bereich so befestigt werden, daß ihre Motorwelle parallel zu den Radachsen verläuft. Die Verbindung mit den Radachsen erfolgt vorzugsweise in herkömmlicher Weise über Keil-, Rillen- oder Zahnriemen, Rollenketten und Zahnräder.

Beim Zusammenbau eines solchen Fahrzeugs sind durch die Bauweise eine Verwendung von Modulbauteilen und eine Anpassung an Kundenwünsche hinsichtlich insbesondere Länge und Breite des Fahrzeugs möglich. Dadurch kann eine entsprechende Ausstattung mit verschiedenartigsten Zubehörteilen erfolgen.

Der Zusammenbau beginnt mit der Auswahl von entsprechend langen und breiten Rahmenteilen, die miteinander verbunden werden. Dabei ist z. B. auch ein im ganzen stabförmiger, T-för­ miger oder ein rechteckiger Rahmen ohne einen vorderen Längsträger wählbar. Insbesondere können die Länge a zwischen den vorderen und den hinteren Lagerbuchsen zur Aufhängung der Räder und die Breite b des hinteren Rahmenabschnitts frei gewählt werden. Bei Verwendung eines Längsträgers als vorderer Rahmenabschnitt kann der Radabstand c der vorderen Räder durch die Verwendung entsprechend langer Lagerbuchsen oder Querträger der Radaufhängungseinheiten variiert werden.

Nach dem Zusammenbau des Rahmens werden im geeigneten Abstand zu dessen Enden seitlich die Achsen zum Aufstecken der Lagerbuchse der Radaufhängungseinheiten am Rahmen befestigt. Auf diese werden dann die Lagerbuchsen der Radaufhängungseinheiten aufgesteckt. Die Radaufhängungseinheiten aus Lagerbuchse und L-förmigem Träger können zusammen mit den Lagern und Achsen für die Räder als vorgefertigte Einheiten bereitgestellt werden.

Nach dem Ansetzen der Radaufhängungseinheiten werden Batterie und Antriebseinheiten am Rahmen befestigt und die Antriebseinheiten werden mit den Achsen der Antriebsräder gekoppelt. Die lenkbaren Räder werden mit einer Spurstangeneinrichtung und einer Lenksäule gekoppelt.

Claims (13)

1. Radaufhängungsvorrichtung, die an einem Rahmen (1) insbesondere eines Elektrofahrzeugs für insbesondere geringe Geschwindigkeiten befestigt ist, wobei von dem Rahmen (1) mindestens zwei Achsen (10, 30) seitlich abstehen, auf jeder Achse (10, 30) das erste Ende einer Radaufhängungseinheit (11-13, 31-33) gelagert ist und am zweiten Ende jeder Radaufhängungseinheit (11-13, 31-33) ein Rad (14, 34) gelagert ist.

2. Radaufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (10, 30) am Rahmen (1) von diesem senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugs abstehen.

3. Radaufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Enden der Radaufhängungseinheiten (11-13, 31-33) parallel zu den Achsen (10, 30) verlaufen.

4. Radaufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängungseinheiten (11-13, 31-33) jeweils am ersten Ende aus einer Lagerbuchse (11, 31) bestehen, die auf einer der Achsen (10, 30) sitzt, und von der Lagerbuchse (11, 31) in einer seitlichen Richtung zu dieser ein insbesondere stabförmiger Träger oder Längslenker (12, 32) wegragt, der in einen quer zu diesem angeordneten Querträger (13, 33) übergeht oder mit diesem verbunden ist, wobei das äußere Ende des Querträgers (13, 33) das zweite Ende der Radaufhängungseinheit (11-13, 31-33) ausbildet.

5. Radaufhängungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (12, 32) in Längsrichtung des Fahrzeugs verläuft.

6. Radaufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (12, 32) bogenförmig in den Querträger (13, 33) übergeht.

7. Radaufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (10, 30) am Rahmen (1) vom vorderen bzw. hinteren Ende des Fahrzeugs zur Fahrzeugmitte hin versetzt sind und die Radaufhängungseinheiten (11-13, 31, 33) zu den Fahrzeugenden hin führen.

8. Radaufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schenkelfeder (20) zentral zwischen den vorderen bzw. den hinteren Rädern (14, 34) am Rahmen (1) festgelegt ist und die beiden Schenkelenden der Feder (20) im Bereich des entsprechenden zweiten Endes der Radaufhängungseinheiten (11-13, 31-33) an diesen eingespannt sind, so daß die Räder (14, 34) gegenüber dem Rahmen (1) herabgedrückt werden.

9. Radaufhängungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich der Feder (20) mit mindestens einer Windung um einen insbesondere rundstangenförmigen Vorsprung (4a) am Rahmen (1) führt.

10. Radaufhängungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20) gummigelagert ist.

11. Radaufhängungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängungseinheiten (11-13, 31-33) an den Achsen (10, 30) kunststoffgelagert sind.

12. Radaufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus einem hinteren Rahmenabschnitt (2) mit einem rechteckigen Außenumfang und einem an dessen Vorder- oder Rückseite zentral abstehenden Längsträger (4) besteht.

13. Verfahren zum Montieren einer Radaufhängungsvorrichtung an einem Rahmen (1) insbesondere eines Elektrofahrzeugs für insbesondere geringe Geschwindigkeiten, wobei
der Rahmen (1) nach Maß oder serienmäßig gefertigt wird,
am Rahmen (1) mindestens zwei Achsen (10, 30) seitlich abstehend befestigt werden,
auf jeder Achse (10, 30) das erste Ende einer Radaufhängungseinheit (11-13, 31-33) verschwenkbar aufgesetzt wird, und
am zweiten Ende jeder Radaufhängungseinheit (11-13, 31-33) ein Rad (14, 34) gelagert wird.