DE19756066A1 - Fahrzeugachse mit mindestens einem, mindestens einen Hebel aufweisenden, radtragenden Lenker pro Fahrzeugrad - Google Patents
Fahrzeugachse mit mindestens einem, mindestens einen Hebel aufweisenden, radtragenden Lenker pro FahrzeugradInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
Bei der Abstimmung von Fahrwerksfederungen besteht grundsätz
lich der Zielkonflikt zum einen möglichst hohen Fahrkomfort zu
erzielen und zum anderen gleichzeitig die Wankbewegung des
Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt gering zu halten. Bei den der
zeit bekannten Achstypen können die beiden Kriterien nicht un
abhängig voneinander beeinflußt werden. Durch die Anordnung der
Federn und Dämpfer zwischen den Elementen der Radaufhängung und
dem Aufbau ergibt sich eine Kopplung der Hub- und Wankbewegung
des Fahrzeugaufbaus. D.h. eine konstruktive Änderung der Feder
steifigkeit und/oder der Dämpfung wirkt sich bei einem fahren
den Fahrzeug sowohl auf die vertikale Hubbewegung als auch auf
die Wank- bzw. Rollbewegung aus.
Durch den Einsatz von Stabilisatoren wird bei einer Rollbewe
gung die Federsteifigkeit vergrößert, wodurch sich die Wank
neigung des Fahrzeugs verringert, aber gleichzeitig auch die
Wankdämpfung des Fahrzeugaufbaus reduziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine
Fahrzeugachse zu schaffen, bei der die Gewichtskraft des Fahr
zeugaufbaus und die auf ihn wirkenden Seitenkräfte unabhängig
voneinander am Fahrwerk abgestützt werden.
Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Dort wird eine Fahrzeugachse mit mindestens einem radtragenden,
mindestens einen Hebel aufweisenden Lenker pro Fahrzeugrad be
schrieben, bei der sich die Räder zum einen entweder über die
Hebel oder über die Lenker oder Hebel in Kombination mit einem
am Fahrzeugaufbau gelagerten Waagebalken und zum anderen über
mindestens ein Feder-Dämpfersystem gegeneinander abstützen und
wobei die Räder über die Hebel - direkt oder mittels Zwi
schenelemente - und ein Wattkoppelgetriebe gekoppelt sind.
Eine Fahrzeugachse mit einem Teil dieser Merkmale ist aus der
US-PS 2,128,660 bekannt. Hier wird eine Doppelquerlenkerachse
beschrieben, deren obere Querlenker durch ein Stabwerk die Form
von liegenden Dreieckspyramiden erhält, deren Fuß sich am Fahr
zeugaufbau, einer horizontal liegenden Schraubenfeder und einem
Wattkoppelgetriebe abstützt. Das Stabwerk stellt abstrahiert
einen Hebel dar, zwischen dessen freien Enden die Schrauben
feder und das Wattkoppelgetriebe angeordnet sind. Das Wattkop
pelgetriebe ist über das Mittelgelenk der Wattkoppel am Fahr
zeugaufbau angelenkt. Das hat zur Folge, daß die Lenker beider
Seiten zwangsgekoppelt sind. Beide Räder der Achse federn
grundsätzlich gleichzeitig ein oder aus.
Diese Konstruktion stellt zwar keine Lösung der Problemstellung
dar, bildet aber einen Teil der technischen Basis für eines der
dargestellten Ausführungsbeispiele.
Die Erfindung besteht darin, daß die Wattkoppel des Wattkoppel
getriebes an ihrer mittleren Gelenkstelle in einer quer zur
Fahrzeuglängsrichtung liegenden Horizontalebene im Bereich zwi
schen den äußeren Gelenkstellen des Wattkoppelgetriebes geführt
und über ein Feder-Dämpfersystem und/oder eine aktive Wank
steuerungsvorrichtung am Fahrzeugaufbau abgestützt wird.
Hierdurch können die beiden Freiheitsgrade Hub und Wanken unab
hängig voneinander in ihrer Steifigkeit und Dämpfung ausgelegt
bzw. eingestellt werden. Eine reine Hubbewegung unter gleich
zeitigem Einfedern beider Räder führt nur zu einer Belastung
des Hubfeder-Dämpfersystems und eine reine Wankbewegung unter
wechselseitigem Einfedern der Räder dieser Achse belastet aus
schließlich das Wankfeder-Dämpfersystem.
Diese Radaufhängung bietet bei der Fahrzeugabstimmung wesent
liche zusätzliche Freiheiten. Es kann nun die Hubeigenfrequenz
und Dämpfung des Aufbaus hinsichtlich Fahrkomfort abgestimmt
werden ohne gleichzeitig bei Kurvenfahrt große Aufbaubewegungen
zulassen zu müssen. Darüber hinaus kann die Wankdämpfung belie
big gewählt werden.
Bei einer Quer- oder Schräglenkerachse ohne aktive Wanksteue
rung genügen hierzu u. a. nur zwei Federn und zwei Dämpfer, die
raumsparend liegend zwischen den Rädern eingebaut werden kön
nen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht
zitierten Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung
zweier schematisch dargestellter Ausführungsformen:
Fig. 1 Querlenkereinzelradaufhängung mit in Neutralstellung
positionierten Lenkern in der Frontansicht
Fig. 2 wie Fig. 1, jedoch in gleichseitig eingefederter Po
sition;
Fig. 3 wie Fig. 2, jedoch in wechselseitig eingefederter
Position;
Fig. 4 Längslenkereinzelradaufhängung in dimetrischer Dar
stellung.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Doppelquerlenkerachse mit einer
entkoppelten Hub- und Wankfederung. Die Doppelquerlenkerachse
hat pro Rad (2, 2') einen unteren (11, 11') und oberen Querlen
ker (13, 13'). Die Querlenker sind beispielsweise Dreiecklen
ker, die am Fahrzeugaufbau (5) in parallel angeordneten
Schwenkgelenken gelagert sind. Die Schwenkachsen der Querlenker
sind im Ausführungsbeispiel idealisiert sowohl parallel zur
Fahrzeuglängsachse als auch parallel zur Fahrbahn (1) angeord
net. Radseitig sind die Querlenker über Radträger (14, 14') ge
koppelt.
Im Bereich der Radaufstandsflächen sind in den Fig. 2 und 3
über oder unter der Fahrbahn (1) je zwei Hilfslinien einge
zeichnet. Die Hilfslinien markieren die Radaufstandsfläche be
zogen auf den verlagerten Fahrzeugaufbau bei neutral er Fahr
werksposition.
An jedem unteren Querlenker (11, 11') ist ein Hebel (12, 12')
starr angeordnet, der die Hubbewegung beim Ein- und Ausfedern
in eine Querbewegung transformiert. An den Hebeln (12, 12') be
finden sich u. a. die Hubgelenkstellen (15, 15'), zwischen denen
sich eine Hubfeder-Dämpfer-Einheit (20) gelenkig abstützt.
Letztere umfaßt einen Dämpfer (21, 22), der über seine Kolben
stange (21) am linken Hebel (12) und über seinen Zylinder (22)
am rechten Hebel (12') angelenkt ist, vgl. Fig. 2. Im Bereich
des linken Endes der Kolbenstange (21) und im Bereich des rech
ten Zylinderendes ist jeweils ein plattenförmiges Adapterele
ment (23, 24) befestigt. Zwischen den Adapterelementen (23, 24)
sitzt die Hubfeder (26) konzentrisch zum Zylinder (22).
In den Fig. 1 bis 3 sind die Hubfeder (26) und die Adapter
elemente (23, 24) so gestaltet und auf Abstand angeordnet, daß
die Hubfeder (26) entweder auf Zug belastet werden kann oder
bei vollständig ausgefederten Rädern (2, 2') noch auf Druck be
lastet ist.
Insoweit bilden die unteren Querlenker (11, 11'), die He
bel (12, 12') und die Hubfeder-Dämpfereinheit (20) - unabhängig
von der Dimensionierung der Hubfeder-Dämpfereinheit - einen be
kannten Querfederausgleich. Bei einem gleichseitigen Ein- oder
Ausfedern beider Räder (2, 2'), vgl. Fig. 2, verändert sich
der Abstand der Hubgelenkstellen (15, 15') relativ zueinander.
Beispielsweise verkürzt sich bei einem Einfedern der Abstand,
wobei die Hubfeder (26) auf Druck belastet wird, bzw. die
Druckbelastung der Hubfeder (26) zunimmt.
Bei einem wechselseitigen Ein- oder Ausfedern beider Räder (2,
2'), vgl. Fig. 3, ändert sich - bei jeweils annähernd gleichem
Radhub - der Abstand zwischen den Hubgelenkstellen (15, 15')
nicht. Die Hubfeder-Dämpfereinheit (20) pendelt wirkungslos
nach rechts.
An den Hebeln (12, 12') sind ferner die Wankgelenkstellen (16,
16') angeordnet. Zwischen diesen Gelenkstellen ist ein von ei
ner Wankfeder-Dämpfereinheit (40) geführtes Wattkoppelge
triebe (30) angeordnet. Das Wattkoppelgetriebe (30) besteht aus
den an den Hebeln (12, 12') angelenkten Koppelstangen (32, 33)
und einer gelenkig dazwischenliegenden Wattkoppel (31). Die
Koppelstangen (32, 33) und die Wattkoppel (31) bilden im darge
stellten Idealfall ein ebenes "Z". Die Wattkoppel (31) weist
auf halber Länge eine Schwenkgelenkstelle (48) auf, über die
sie an der Wankfeder-Dämpfereinheit (40) schwenkbar gelagert
ist.
Die Wankfeder-Dämpfereinheit (40) hat einen mit der Hub
feder-Dämpfereinheit (20) vergleichbaren Aufbau. Sie besteht aus ei
nen Wankdämpfer (41, 42), von dem die Kolbenstange (41) und der
Zylinder (42) dargestellt sind. Der Zylinder (42) sitzt je nach
Ausführung gelenkig oder starr in einem Zylinderlager (49) am
Fahrzeugaufbau (5), während die Kolbenstange (42) in einem Kol
benstangenlager (47) zumindest geradgeführt ist. An der Kolben
stange (41) und dem Zylinder (42) sind die die Wankfeder (46)
einspannenden Adapterelemente (43, 44) fixiert.
Wie in Fig. 2 dargestellt, verhält sich bei einem gleichseiti
gen Einfedern der Räder (2, 2') die Wankfeder-Dämpferein
heit (40) neutral, obwohl sich der Abstand zwischen den Wank
gelenkstellen (16, 16') verkürzt. Die Koppelstangen (32, 33)
verschwenken nur die Wattkoppel (31) in der an der Kolben
stange (41) angeordneten Schwenkgelenkstelle (48). Die Schwenk
gelenkstelle (48) verlagert sich gegenüber der Fahrzeughoch
achse (6) nicht.
Bei einem wechselseitigen Einfedern nach Fig. 3 - die Rä
der (2, 2') führen betragsmäßig den gleichen Hub aus, aber mit
unterschiedlichen Vorzeichen - bleibt durch das parallele
Schwenken der Hebel (12, 12') der Abstand der Wankgelenkstel
len (16, 16') konstant. Durch den nach links wankenden Fahr
zeugaufbau (5) wird die sich über das Wattkoppelgetriebe (30)
an den Hebeln (12, 12') abstützende Wankfeder-Dämpferein
heit (40) um das Maß "a" zusammengeschoben. Dabei stützt sich
der Fahrzeugaufbau (5) über die Wankfeder (46) am Fahrwerk ab,
ohne die Hubfeder (26) zu belasten.
Die Hebel (12, 12') können auch Kragarme sein, die mit dem je
weiligen Querlenker über Stäbe, ein Stabwerk oder plattenartige
Elemente versteift sind.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform in den Fig. 1 bis 3 kön
nen die Hub- und die Wankfeder-Dämpfereinheit jeweils zwischen
separaten Hebelpaaren eingebaut werden. Dabei können beispiels
weise die unteren Querlenker je zwei Hebel tragen, wobei z. B.
das Hebelpaar für die Hubfeder-Dämpfereinheit vor dem Hebelpaar
für die Wankfeder-Dämpfereinheit liegt. Alternativ kann auch an
allen vier Querlenkern je ein Hebel angeordnet sein, so daß
sich z. B. die Hubfederung am unteren Querlenker und die Wank
federung am oberen Querlenker abstützt.
Anstelle der erläuterten Radaufhängung in Doppelquerlenkeran
ordnung kann diese auch eine Raumlenkeranordnung sein, sowie
jeder Achstyp - auch eine Starrachse - bei dem sich Feder und
Dämpfer auf einem radtragenden Bauteil oder Lenker abstützen,
d. h. keine radführende Eigenschaft haben. Sobald die Lenker
nicht parallel zur Fahrzeugachse schwenkbar angeordnet sind,
wie z. B. bei Schräglenkern, müssen zumindest die Schwenkgelenke
der Koppelstangen (32, 32') z. B. durch Kugel- und/oder Kardan
gelenke ersetzt werden. Gegebenenfalls muß die Abstützung des
Wankfeder-Dämpfersystems am Fahrzeugaufbau zusammen mit der
mittleren Gelenkstelle in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar
angeordnet sein, wobei der Verschiebeweg z. B. dem gleichgerich
teten durchschnittlichen Verlagerungsanteil der äußeren Wank
gelenkstellen entspricht.
In Fig. 4 ist eine reine Längslenkerachse schematisch darge
stellt. Die Hubfederung erfolgt hier über zwei Hubfederele
mente (57, 57'), die sich zum einen den Längslenkern (51, 51')
und zum anderen an einem Waagebalken (55) abstützen. Der Waage
balken (55) ist am Fahrzeugaufbau (5) in der Anlenkstelle (56)
schwenkgelagert. Die Hubfederelemente (57, 57') enthalten die
Dämpfer.
Für die Wankfederung sind an den Längslenkern (51, 51') die He
bel (52, 52') angeordnet, die über am Fahrzeugaufbau (5) gela
gerte - Zwischenelemente bildende - Winkelhebel (53, 53') die
Schwenkbewegung der Hebel (52, 52') um eine Querachse in eine
Schwenkbewegung um eine Hochachse transformieren. Zwischen den
Winkelhebeln (53, 53') liegt ein Wattkoppelgetriebe (30) und
eine Wankfeder-Dämpfereinheit (40).
Bei einem gleichsinnigen Einfedern der Räder (2, 2') ver
schwenkt der Waagebalken (55) nicht. Die Hubfederelemente (57,
57') werden gleichsinnig auf Druck belastet. Die Wattkop
pel (31) verschwenkt sich in der Schwenkgelenkstelle (48) ohne
die Kolbenstange (41) zu verschieben.
Bei einem wechselseitgen Einfedern, wird der Waagebalken (55)
verschwenkt ohne eine Veränderung der Steifigkeit der Hubfeder
elemente (57, 57') zu bewirken. Die Hebel (52, 52') und die
Winkelhebel (53, 53') verschieben die Wattkoppel (31) quer in
Richtung auf das kurveninnere Rad (2'). Die Wankfeder-Dämp
fereinheit (40) wird belastet.
Durch die Entkopplung von Hub- und Wankfederung kann mit ein
fachen Mitteln eine aktive Wanksteuerung nach dem Prinzip des
Kurvenneigers realisiert werden. Die in den Fig. 1 bis 4
dargestellten Wankfeder-Dämpfereinheiten werden um ein Linear
stellglied erweitert. Gegebenenfalls kann ein hydraulisches
und/oder pneumatisches Linearstellglied auch die Wank
feder-Dämpfereinheit ersetzen. Das Linearstellglied übernimmt die
translatorische Führung der Wattkoppel. Durch ein gleichsinni
ges Verschieben der Koppelstangen wird der Fahrzeugaufbau um
einen entsprechenden Wankwinkel geschwenkt.
1
Fahrbahn
2
,
2
' Räder
5
Fahrzeugaufbau
6
Fahrzeughochachse
11
,
11
' untere Querlenker
12
,
12
' Hebel
13
,
13
' obere Querlenker
14
,
14
' Radträger
15
,
15
' Hubgelenkstellen
16
,
16
' Wankgelenkstellen
20
Hubfeder-Dämpfereinheit
21
Kolbenstange
22
Zylinder
23
,
24
Adapterelemente
26
Hubfeder
30
Wattkoppelgetriebe
31
Wattkoppel
32
,
32
' Koppelstangen
40
Wankfeder-Dämpfereinheit
41
Kolbenstange
42
Zylinder
43
,
44
Adapterelemente
46
Wankfeder
47
Kolbenstangenlager
48
Schwenkgelenksteile
49
Zylinderlager
51
,
51
' Längslenker
52
,
52
' Hebel
53
,
53
' Winkelhebel
55
Waagebalken
56
Anlenkstelle
57
,
57
' Hubfederelemente, bzw. Hubfeder-Dämpfereinheiten
Claims (1)
- Fahrzeugachse mit mindestens einem, mindestens einen Hebel aufweisenden, radtragenden Lenker pro Fahrzeugrad, wobei sich die Räder zum einen entweder über die Hebel oder über die Len ker oder Hebel in Kombination mit einem am Fahrzeugaufbau gela gerten Waagebalken und zum anderen über mindestens ein Feder-Dämpfersystem gegeneinander abstützen und wobei die Räder über die Hebel - direkt oder mittels Zwischenelemente - und ein Wattkoppelgetriebe gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Wattkoppel (31) des Wattkoppelgetriebes (30) an ihrer mittleren Gelenkstelle (48) in einer quer zur Fahrzeuglängs richtung liegenden Horizontalebene im Bereich zwischen den äußeren Gelenkstellen (16, 16') des Wattkoppelgetriebes (30) geführt und zumindest über ein Feder-Dämpfersystem (40) und/oder eine aktive Wanksteuerungsvorrichtung am Fahrzeug aufbau (5) abgestützt wird.
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---|---|---|---|
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DE19756066C2 DE19756066C2 (de) | 1999-12-09 |
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ID=7852224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR (1) | FR2772308B1 (de) |
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