DE1978099U - Aufhaengung fuer fahrzeugachsen. - Google Patents

Description

RA.075 852*10.2.67

Neway Equipment Company
Muskegon, Michigan, USA

Aufhängung für Fahrzeuge

.Die Erfindung betrifft eine Aufhängung für Fahrzeuge, die insbesondere für die Verwendung von Luftfedern bei Nutzfahrzeugen geeignet ist und bei Einzelachs-Einheiten oder in Tandemanordnungen von zwei oder mehr Achsen angewandt werden kann. Die Achsen können entweder angetrieben oder nicht angetrieben sein.

Die Luftfedern bestehen im wesentlichen aus einem aufgeblasenen Balg und besitzen selbst eine unbedeutende seitliche Stabilität. Daher ist es bei Luftfederaufhängungen notwendig, mechanische Einrichtungen zum Steuern der seitlichen Kräfte und Kraftkomponenten die auf die Aufhängung und ihre verschiedene Teile wirken. In bisher bekannten Aufhängungen wurden dafür verhältnismäßig kompliezierte Systeme von Torsionsstäben, seitlicher Stabilisierungsstäbe, Achsenträger und ähnlichem, insbesondere in Tandemanordnungen, vorgesehen.

Es ist bereits eine wesentlich vereinfachtere Aufhängung bekannt, bei der die Luftfedern zwischen zwei senkrecht schwingenden Längslenkern angeordnet sind, an denen die Achse befestigt ist,

wie es in der US-Patentschrift 3 140 880 offenbart ist. Ein Merkmal dieser Aufhängung besteht darin, daß ein großer Teil der seitlichen Kräfte von einer kräftigen, verhältnismäßig festen Befestigung zwischen Achse und Längslenkern aufgenommen wird. Während diese Aufhängung in gewissen Fällen zufriedenstellend ist, hat es sich jedoch als wünschenswert herausgestellt, eine Aufhängung verfügbar zu machen, die eine größere Beweglichkeit zwischen der Achse und den Längslenkern zuläßt.

Zum Beispiel wird ein Torsionsstab in Verbindung mit den Längslenkern benutzt, um ein senkrechtes Bewegungsparallelogramm der Achse zu bilden und an einer solchen Anordnung soll die Erfindung veranschaulicht werden. Bei einer solchen Anordnung schwingen die Längslenker um einen senkrechten Drehbolzen, während sich die Achse nahezu gradlinig nach oben und unten bewegt. Somit muß die Achsenbefestigung eine beträchtliche relative Hin- und Herbewegung zwischen dem Längslenker und dem Achsengehäuse erlsuben. Ist eine solche flexible Achsenbefestigung vorgesehen, so wird die Fähigkeit der Achse und Längslenker, die seitlichen Kräfte der Aufhängung aufzunehmen, in beträchtlichem Maße vermindert.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verhältnismäßig einfache, wenig aufwendige Auf-

hängung verfügbar zu machen, die ausreichend alle Kräfte in einer Luftfeder aufhängung aufnimmt, außer den senkrechten Kräften, die von den Luftfedern selbst aufgenommen werden, während gleichzeitig die Anwendung einer verhältnismäßig flexiblen Verbindung zwischen Längslenkern und Achse erleichtert ist.

Allgemein empfiehlt die Erfindung die Verwendung eines Querträgers, der mit den Längslenkern verbunden ist und durch den die Federlast zwischen den Längslenkern und dem Fahrzeugrahmen übertragen wird. Dieser Querträger bildet ein Torsionsteil, das sich den veränderlichen senkrechten Schwingungsbewegungen der Längslenker widersetzt. Der Querträger stützt auch die Längslenker gegen waagerechte Bewegungen relativ zum Fahrzeugrahmen ab. Es sind ein oder mehrere Anlenkpunkte an der Querträger oder seinen Verbindungen mit den Längslenkern vorgesehen und diese Anlenkpunkte bilden eine bis zu einem gewissen Grad gelenkige Verbindung auf solche Bewegungen der Längslenker. Diese Gelenke umfassen Körper aus einem Material, das sich nachgiebig deformiert, wenn die Gelenke arbeiten. Das Material ist so gestaltet, bemessen und angeordnet, daß es einen im allgemeinen vorbestimmten Widerstand jeder der Bewegungen der Längslenkrer entgegensetzt.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen Zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Aufrißansicht der

erfindungsgemäßen Aufhängung, wobei einzelne Teile schematisch dargestellt sind;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilendansicht in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 5-5 in Fig. 1;

Fig. 6 eine teilweise schematische Teildraufsicht, die ein Torsionsteil veranschaulicht;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Im wesentlichen ist in den Zeichnungen eine Luftfederaufhängung dargestellt, bei der ein Räderpaar 14 auf einem Achsengehäuse 30 für eine im wesentlichen gradlinige senkrechte Bewegung in Bezug auf den Fahrzeugrahmen 12 durch eine Parallelogrammanordnung mit den Längslenkern 18 und dem Torsionsstab 46 montiert ist. Die

Längslenker 18 schwingen senkrecht um Drehbolzen 20. Achsstützen 32 sind flexibel mit den Längslenkern 18 durch mit Gummihülsen versehene Drehgelenke 36 verbunden, um ein Schwingen der Achsstützen und der Längslenker relativ zueinander bei einer senkrechten Bewegung der Achse zu erleichtern.

Ein Querträger 72 ist mit den Längslenkern 18 durch mit Gummihülsen versehene Gelenke 84 verbunden. Der Querträger setzt den veränderlichen senkrechten Schwingbewegungen der Längslenker einen Torsionswiderstand entgegen und stützt diese gegen waagerechte Bewegungen in Bezug auf den Fahrzeugrahmen ab. Die Gummihülsen geben nach hnd erlauben eine kontrollierte Bewegung. Der Querträger 72 ist so montiert, daß er die Belastung der Luftfedern 78 von ihrer Mittellinie 100 zu den Längsmittellinien 98 der Längslenker 18 überträgt.

Im einzelnen ist in den Zeichnungen ein Fahrzeug 10 dargestellt, das einen Rahmen 12 besitzt, der an den Laufrädern 14 durch die erfindungsgemäße Aufhängung abgestützt ist. Der Rahmen weist herabhängende Montierungsflansche 16 an jeder Seite des Fahrzeugs auf und Längslenker 18 sind an diesen bei 20 drehbar befestigt, so daß die Längslenker senkrecht in Bezug auf den Rahmen 12 schwingen können. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, umfaßt jedes Drehgelenk 20 ein inneres Teil 22 auf dem Montie-

rungsflansch 16, das von einer Öffnung 24 im Längslenker 18 umgeben wird. Die Drehteile sind durch einen Bolzen 26 aneinander befestigt und bei 28 ist eine Gummihülse in dem Drehgelenk vorgesehen.

Jedes Rad 14 an dem Achsengehäuse 30 mit einer Achs ab Stützung 32 montiert, die fest an dem Achsengehäuse z.B. durch Schweißen bei 34 (Fig. 4) befestigt ist. Jede Achs ab Stützung 32 besitzt eine Drehverbindung 36 mit dem Längslenker 18. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, umfaßt jede Drehverbindung 26 ein inneres Teil 38 auf der Achs ab Stützung 32, die von einer Bohrung 40 im Längslenker 18 umgeben wird. Die Drehteile sind durch einen Bolzen 42 aneinander befestigt und das Drehgelenk ist bei 44 mit einer Gummibüchse versehen.

Ein kombinierter Drehstab bzw. Spurstange 46 besitzt eine Querlenkergestalt und ist in der Mitte bei 48 an einem Teil der Achse wie das Differentialgehäuse 50 angelenkt. Die Enden des Querlenkers (nur einer ist dargestellt) sind bei 52 drehbar mit einem Stützarm 54 an einem Querrahmenteil 56 verbunden. Das mittige Drehgelenk 48 weist vorzugsweise einen Metall zu Metall-Kontakt auf und ist somit verhältnismäßig fest, während die Enddrehgelenke 52 vorzugsweise mit Gummibüchsen versehen sind. Die Längslenker 18 und der To rs ions stab 46 wirken mit der Achse 30 zusammen um

ein Parallelogramm zu bilden, das die Achse 30 zwangsläufig zu einer im wesentlichen gradlinigen senkrechten Bewegung in Bezug auf den Rahmen 12 zwingt, wenn das Fahrzeug unebene Flächen überquert. Die Querlenker 46 stützen die Achse ebenfalls gegen eine axiale Bewegung in Bezug auf den Rahmen 12 ab.

Beide dargestellte Achsen werden angetrieben. Jedoch können auch beide nicht angetrieben oder es kann nur die eine angetrieben werden, während die andere nicht angetrieben wird. In der dargestellten Anordnung werden die Achsenwellen 58 angetrieben, die eine durch die Kardanwelle 60 und die andere durch eine Kardanwelle 62 über ein bekanntes Differentialgetriebe (nicht dargestellt) das in den Differentialgetriebegehäusen 50 angeordnet ist» Die Kardanwelle 62 wird von einer herkömmlichen Kraftabnahme angetrieben, von einem tffbertragungsgehäuse 64 auf der vorderen Achse. Die vordere Kardanwelle 60 besitzt ein Universalgelenk und die rückwärtige Kardanwelle 62 weist die Kardangelenke und 70 auf. Während in der dargestellten Anordnung beide Längslenkersätze 18 von ihren entsprechenden Drehgelenken 20 gezogen werden, können ein Längslenkersatz oder beide sich nach vorn von ihren Drehgelenken erstrecken.

Gemäß der Vorliegenden Erfindung ist ein Querträger 72 mit einem Längslenkerpaar 18 verbunden und erstreckt sich zwischen diesem.

Der Querträger 72 besitzt an jedem Ende eine Plattform 74, die das untere Ende 76 einer Luftfeder 78 trägt. Das obere Ende 80 derLuftfeder ist am Rahmen 12 montiert, um diesen abzustützen. ' Der Rückschlag der Federn 78 wird durch Stoßdämpfer 82 gesteuert, die die Rahmen 12 und die Achsen 30, wie dargestellt ist, verbinden.

Der Querträger 72 ist mit den Längslenkern 18 durch Drehgelenke 84 verbunden. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt ein Drehgelenk 84 eine Hülse 86 am Ende des Trägers 72, die ein Drehgelenkteil bildet und eine Röhre 88 umgiebt, die sich zwischen den Ansätzen 90, 92 an dem Längslenker 18 erstreckt und das innere Drehgelenkteil bildet. Ein Bolzen 94 geht durch Hülse und Röhre und befestigt die beiden aneinander. Eine Büchse 96 aus nachgiebigem verformbarem Material wie ein Elostomer ist fest zwischen der Hülse 86 und der Röhre 88 eingespannt. Die Achse des Drehgelenks fällt etwa mit der Längsmittellinie 98 des Längslenkers 18 zusammen. Das Drehgelenk 84 erleichtert eine relative Schwingbewegung des Querträgers 72 und Längslenker 18 um die Drehachse; die Elastomerbuchse 96 übt einen gewissen Torsions widerstand auf eind solche Schwingbewegung aus.

Die Luftfedern 78 sind soweif wie möglich von der Längsmittellinie des Fahrzeugs versetzt angeordnet, um eine maximale Seitenstabilität zu gewährleisten. Die Luftfedern besitzen einen beträchtlichen Durchmesser, so daß sie mit verhältnismäßig niedrigem Luftdruck Verwendung finden können. Um eine Beeinträchtigung mit den Rädern zu vermeiden, sind die Mittellinien 100 der Luftfedern typischerweise seitlich nach innen von den Mittellinien 98 der Längslenker (Fig. 3) angeordnet. Die Querträger 72 üben eine Kraft auf die Belastungsraitten 100 der Federn aus, die durch die Gelenke 84 nach außen zu den Längsmittellinien der Längslenker übertragen wird. Dadurch wird ein Vorteil in Bezug auf die Belastung der Achsengehäuse 30 erzielt. Es ist zu bemerken, daß die Teile der Federn 78 und ihre Abschnittsplattformen 74 senkrecht über den Drehgelenken 84 angeordnet sind.

Wenn beim Betrieb angenommen wird, daß sich das Fahrzeug gradlinig bewegt, so rollen die Räder 14 auf den gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs über ähnliche Unebenheiten, so daß kein bedeutender Bewegungsunterschied zwischen jedem Paar Längslenker auftritt und die Kräfte in der Aufhängung werden hauptsächlich durch die Luftfedern 78 und den Verbindungen 20, 36 zwischen den Längslenkern und dem Befestigungsbügel 16 bzw. der Achse 30 aufgenommen. Die Gelenke 20 und 36 sind verhält-

nismäßig flexibel. Dies erlaubt den Längslenkern um das Drehlager 20 zu schwingen, während zur gleichen Zeit die Achsstützen 32 um die Drehbolzen 36 schwingen aufgrund der Tatsache, daß das Achsengehäuse 30 im wesentlichen eine gradlinige Senkrechtbewegung ausführt als eine Schwingbewegung um den Drehbolzen 20. Wie oben erläutert, wird diese Achsenbewegung von dem Parallelogramm aus Torsionsstab 46, Achsengehäuse und Längslenkern bewirkt.

Es soll jetzt angenommen werden, daß das Fahrzeug Straßenzuständen ausgesetzt wird, die verschiedene senkrechte Schwingbewegungen der beiden Längslenker 18, die an einer gemeinsamen Achse 30 angebracht sind, bewirken. Das tritt ein, wenn das Fahrzeug sich um eine Kurve bewegt, so daß es die Neigung hat, sich nach einer Seite zu neigen. Ebenso tritt ein solcher Zustand ein, wenn ein Rad 14 ein Loch durchquert, während das andere Rad über eine anders gestaltete Oberfläche sich bewegt. Würde der Querträger 72 mit seinen Verbindungen mit den Längslenkern nicht vorhanden sein, so würden die verhältnismäßig flexiblen Drehgelenke 20 und 36 nur eine ungenügende seitliche Stabilität dem Fahrzeug erteilen.

Die erfindungsgemäße Konstruktion der Gelenkverbindungen 84 längs der Mittellinie der Steuerarme 18 übt jedoch einen starken Wider-

stand in Bezug auf die Neigung der Längslenker aus, sich relativ zum. Träger 17 um eine Achse nahezu längs des Trägers 72 hin- und her zubeweg en. Diese unterschiedlichen senkrechten Schwingbewegungen der Längslenker beanspruchen den Träger 72 auf Torsion, wobei diese unterschiedlichen senkrechten Schwingungen abgebremst werden. Die Elastomerbüchsen 96 in den Lagern 84 geben ebenfalls etwas nach und wirken in Torsionsmomenten am Träger 72 entgegen.

Ungleiche senkrechte Schwingungen der Längslenker haben auch die Neigung, den Abstand zwischen den Achsen der Drehgelenke 84 zu vergrößern. Die Elastomerhülsen 96 geben auch etwas in radialer Richtung nach, um eine Anpassung zu gewährleisten.

Wenn das Fahrzeug um eine Ecke biegt, so haben die auf die Aufhängung ausgeübten Kräfte das Bestreben, die Längslenker in waagerechter Richtung seitlich zum Fahrzeugrahmen zu verschwenken. Dadurch entsteht das Bestreben, den Träger 72 und die Längslenker 18 aus ihrer normalen rechtwinkligen Lage zueinander zu verbiegen. Die länglichen Drehgelenke 8ä setzen dem jedoch einen starken Widerstand entgegen. Der Träger 72 bildet somit eine Verstrebung, die die Längslenker gegen eine waagerechte seitliche Bewegung in Bezug auf den Rahmen abstützt. Die Elastomerbüchse 96 geben jedoch etwas nach, um eine Bewegung innerhalb bestimmter Grenzen zuzulassen. Der

Querträger 72 kann gedehnt oder zusammengedrückt werden, abhängig von den auftretenden Bedingungen.

Bei den Umständen einer Autobahnfahrt können die oben erläuterten Kräfte gleichzeitig in einem größeren oder geringeren Ausmaß auf die Aufhängung einwirken. Der Querträger 72 und seine Verbindungsgelenke 84 an den Längslenkern gewährleisten die gleiche Stabilität für die Aufhängung bei irgendeiner Zusammenwirkung solcher Kräfte., die am Fahrzeug auftreten können. Die Eigenschaften des Querträgers 72 und seiner Gelenkverbindungen 84 mit den Längslenkern können verändert werden, um eine spezielle Aufhängung mit besonderen Betriebskennwerten verfügbar zu machen, wie sie bei einem Fahrzeug 10 erforderlich werden kann.

Zum Beispiel kann das Drehgelenk 84 verlängert oder gekürzt werden, um eine entsprechende größere oder geringe Festigkeit zu erreichen. Das Elastomer-Material 96 kann für eine größere Flexibilität dicker gestaltet in seiner Dicke für eine größere Festigkeit ,verringert werden und dem Elastomer kann eine verschiedene Gestaltung gegeben werden, um einen größeren oder geringeren Widerstand zu erzielen, der speziellen zu erwartenden Kräften in der Aufhängung entgegengesetzt wird. Der Querträger kann ähnlich gestaltet und dimensioniert werden, um einen größeren

oder geringeren Widerstand den Kräften entgegenzusetzen, die beim Betrieb des Fahrzeugs auftreten. Obgleich eine erfindungsgemäße Aufhängung starr genug ist, um ein Fahrzeug 10 unter allen zu erwartenden Betriebsbedingungen abzustützen, so wird nichtsdestoweniger durch die Gelenke 84, denen das elastomere Material 96 entgegenwirkt, eine Aufhängung verfügbar gemacht, die mit der notwendigen Nachgiebigkeit versehen ist, um eine ungebührliche Belastung der Metallteile zu verhindern, die andernfalls einen schnellen Verschleiß, eine Materialermüdung und ein Versagen zur Folge haben würde.

Bei typischen Autobahnfahrzeugen mit einer erfindungsgemäßen Aufhängung, sind der Querträger 72, die Gelenke 84 und das Elastomer-Material 96 so angeordnet, daß eine unterschiedliche vertikale Schwingbewegung der Längslenker 18 auf ein Maximum von ungefähr 7, 5 cm (3^M) wenn das Fahrzeug leer und von etwa 15 srai (6") wenn das Fahrzeug beladen ist, beschränkt ist. Die maximale waagerechte Bewegung der Längslenker in Bezug auf den Rahmen ist weniger als 2, 5 cm (ein Bruchteil eines Zoll's). Wenn das Fahrzeug für die Überquerung von unebenem Boden vorgesehen ist, so sind die verschiedenen Teile so konstruiert angeordnet, daß eine größere maximale Bewegung der Längslenker, insbesondere größere unterschiedliche Schwingungen, möglich sind.

Die in Fig. 7 schematisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist im allgemeinen gleichartig wie die oben beschriebene, mit der Ausnahme, daß der Querträger 72a fest mit den Längslenkern 18a z.B. durch Schweißung verbunden ist. Der Querträger 72a ist mit einem nachgiebigem Gelenk 84a versehen, das die beiden Trägerteile 102, 104 umfaßt, die teleskopartig mit einem Körper aus elastomerem Material 96a, das dazwischen angeordnet ist, zusammengesetzt sind. Bei dieser Anordnung kann das Gelenk 84a nachgeben, wenn der Träger 72a einer Torsion ausgesetzt wird, sich unter Druck oder Dehnung befindet oder Kräften ausgesetzt ist, die die Neigung haben, ihn zu biegen. Somit ist der Träger und sein Gelenk in der Lage, die Längslenker 18a gegen die verschiedenen oben erwähnten Kräfte nachgiebig abzustützen.

Fig. 8 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, die gleichartig wie in Fig. 7 ist, mit der Ausnahme, daß der Querträger 72b mit sich gegenüberliegenden Flanschen 106 versehen ist, die an einem dazwischenliegenden Körper aus elastomerem Material 96b befestigt sind, wodurch ein nachgiebiges Gelenk 84b vorhanden ist. Mit dieser Anordnung ist ebenfalls der Querträger und sein Gelenk in der Lage, nachgiebig die Längslenker gegen die verschiedenen oben erwähnten Kräfte abzustützen.

Wie in der zuerst beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann der von den Querträgern 72a und 72b auf ungleiche Bewegungen der Längslenker, mit denen sie verbunden sind, ausgeübte Widerstand durch Veränderungen der Kennwerte des Trägers selbst und der die Gelenke 84a und 84b bildenden Teile verändert werden.

Claims (11)

P.A.875I5M&2.S? PATENTANSPRÜCHE

1. Aufhängung für Fahrzeuge, die ein Paar senkrecht schwingende Längslenker umfaßt, die an den Fahrzeugseiten angeordnet sind und mit einem Ende an dem Fahrzeugrahmen angelenkt und mit dem anderen über eine Feder an diesem abgestützt, wobei die Längslenker in der Mitte mit der die Räder tragenden Achse in Verbindung stehen und mit dieser und einem Torsionsstab eine Parallelogrammanordnung bilden, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den Längslenkern (18) ein Querträger (72) verläuft, der mit diesen verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger als Torsions stab ausgebildet ist, der unterschiedlichen senkrechten Schwingbewegungen der Längslenker entgegenwirkt und diese gegenüber waagerechten Bewegungen in Bezug auf den Fahrzeugrahmen abstützt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger lastühertragend zwischen den Federn und den Längslenkern angeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger Gelenke umfaßt, die eine Nachgiebigkeit gegenüber den Bewegungen der Längslenker gestattet.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke nachgiebig verformbares Material umfassen.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke zwischen dem Querträger und den Längslenkern angeordnet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke eine Schwingbewegung des Querträgers und der Längslenker um eine Achse, die $ich etwa längs dieser erstreckt, erleichtern.

8. Anordnung nach Anspruch 3 mit Luftfedern, deren Belastungsmitte nach innen von der Mittellinie der Längslenker versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der lastühertragende Querhebel die Federlast zur Mittellinie der Längslenker überträgt.

9. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger aus zwei fest mit den Längslenkern verbundenen Teilen besteht, die durch ein Gelenk nachgiebig miteinander verbunden sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querträgerteile teleskopartig miteinander verbunden sind, wobei nachgiebig verformbares Material zwischen den Teilen angeordnet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querträger-Teile an einem zwischen ihren achsialen Enden angeordneten nachgiebig verformbaren Materialteil befestigt sind».