DE19816803C1 - Einzelradaufhängung mit einem radführenden, über eine Ausgleichswippe angelenkten Feder-Dämpferbein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für eine Fahr­ zeugachse mit einem radführenden Feder-Dämpferbein pro Rad, wo­ bei das Feder-Dämpferbein in seinem unteren Bereich über minde­ stens einen Quer- oder Schräglenker am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, während es sich in seinem oberen Bereich am Fahrzeugaufbau abstützt.

Eine derartige Einzelradaufhängung ist aus der FR 2 608 973 A1 bekannt. Dort wird ein lenkbares, radführendes Feder-Dämpfer­ bein beschrieben, bei dem das Rad über einen Radträger an einem Dämpferrohr gelagert ist. Der Radträger ist an seinem unteren Ende an einem am Fahrzeugaufbau angelenkten Querlenker gelenkig befestigt. Auf dem Dämpferrohr stützt sich eine am Fahrzeugauf­ bau anliegende Schraubenfeder ab. Die Schraubenfeder wirkt hierbei auf einen gegenüber dem Fahrzeugaufbau wälzgelagerten Teller. Zum Lenken wird das gesamte, zwischen dem Radträger und dem Teller angeordnete, Feder-Dämpferbein geschwenkt. Da das Dämpferrohr versetzt zur Radlenkachse angeordnet ist, besteht die Gefahr, daß sich das Dämpferrohr gegenüber der fest am Tel­ ler angeschraubten Dämpferkolbenstange unter Änderung der Lenk­ achse verdreht. Um das zu vermeiden, ragt aus dem Dämpferrohr in Fahrtrichtung ein Kragarm heraus, dessen Ende über eine Stange zur Verdrehsicherung am Rand des Tellers angelenkt ist. Beim Lenken werden somit der Teller und der Radträger annähernd um den gleichen Winkel geschwenkt. Bei diesem Feder-Dämpferbein wird das Dämpferrohr permanent auf Biegung belastet, so daß sich große Reibkräfte zwischen der Kolbenstange und ihren Füh­ rungen ergeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einzelradaufhängung nach dem Feder-Dämpferbeinprinzip zu schaf­ fen, bei der das Feder-Dämpferbein unter der Radlast nur mini­ mal verformt wird und die im Radkastenbereich nur wenig Bauraum beansprucht.

Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Das Feder-Dämpferbein wird an seiner oberen Anlenkstelle über eine Ausgleichswippe am Fahrzeugaufbau abgestützt. Die Aus­ gleichswippe ist ein Hebel, der unter Zuhilfenahme einer Pen­ delstütze zumindest einen Teil der vertikalen Radlast zur Bil­ dung einer Querkraft verwendet, die der üblichen, das Feder- Dämpferbein belastenden Biegekraft entgegenwirkt. Die Querkraft ist durch eine gezielte Wahl der Hebelverhältnisse an der Aus­ gleichswippe so einstellbar, daß sich die das Feder-Dämpferbein elastisch verformenden Kräfte zumindest im Bereich der regulä­ ren Fahrzustände kompensieren. Dadurch spricht die Dämpfung des Feder-Dämpferbeins nahezu bei jeder Fahrbahnstörung schnell an.

Da das Feder-Dämpferbein entweder über den üblichen unteren Lenker oder die Ausgleichswippe drehstarr geführt ist oder al­ ternativ über einen Längslenker und einen Kragarm am Fahrzeug­ aufbau abgestützt ist, wird es in dem Fall, daß die Einzelrad­ aufhängung in einer gelenkten Achse verwendet wird, beim Lenken nicht mitgeschwenkt. Dadurch ist die Lage des Feder-Dämpfer­ beins gegenüber dem Rad frei wählbar.

Bei den hier beschriebenen Einzelradaufhängungen, die sowohl in Vorder- als auch Hinterachsen verwendet werden können, liegt die jeweilige Stützstelle des entsprechenden Feder-Dämpferbeins nicht über, sondern - in Fahrzeugquerrichtung gesehen - neben diesem. Folglich benötigen diese Einzelradaufhängungen wenig Platz nach oben.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen.

In der nachfolgenden Beschreibung wird eine schematisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein einzeln aufgehängtes, lenkbares Vorderrad (1) einer Lastkraftwagenvorderachse. Das Rad (1), das u. a. aus ei­ ner Felge (3) und einem Reifen (2) besteht, sitzt über eine Radnabe (4), die auch eine Bremsscheibe (8) trägt, wälzgelagert auf einem Achsschenkel (5). Der Achsschenkel (5) ist um eine Radlenkachse (27) schwenkbar an einem Radträger (14) gelagert. Der Radträger (14) hat ein faustförmiges freies Ende, das einen Achsschenkelbolzen (7) trägt. Auf dem Achsschenkelbolzen stützt sich eine am Achsschenkel (5) angeformte Gabel (6) ab.

Der Radträger (14) ist Teil eines Feder-Dämpferbeins (10), das beispielsweise parallel zur Radlenkachse (27) ausgerichtet ist. Das Feder-Dämpferbein (10) besteht z. B. aus zwei koaxial über­ einander angeordneten Dämpfer- und Federelementen. Das Dämpfer­ element umfaßt einen als Tragrohr dienenden Dämpferzylin­ der (11) in dem ein von einer Kolbenstange (15) getragener Kol­ ben geführt ist.

Auf dem Dämpferzylinder (11) sitzt eine Gasdruckfederung. Der Druckraum dieser Federung wird gegenüber der Umgebung mit Hilfe eines Gasfederzylinders (16), eines Gasfederkolbens (18) und einem dazwischen angeordneten Gasfederbalg (17) abgeschlossen. Hierbei ist der Gasfederkolben (18) am Dämpferzylinder (11) an­ geordnet, während der Gasfederzylinder (16) an der Kolben­ stange (15) befestigt ist.

Das Feder-Dämpferbein (10) ist an seinem unteren Ende bei­ spielsweise über einen als Dreiecklenker ausgebildeten Querlen­ ker (21) am Fahrzeugaufbau (9) abgestützt. An seinem oberen Ende ist es über eine Ausgleichswippe (31) am Fahrzeugauf­ bau (9) angelenkt.

Der hier annähernd horizontal angeordnete Querlenker (21) ist am Fahrzeugaufbau (9) an zwei hintereinanderliegenden Lenker­ schwenklagern (24) gelagert. Mit dem Feder-Dämpferbein (10) ist er über das Lenkergelenk (12) verbunden. Letzteres verhindert durch seine Bauart des Verschwenken des Feder-Dämpferbeins (10) um seine Längsachse (19).

Alternativ kann zur Abstützung des Bremsmoments am Tragrohr (11) ein Kragarm (42) angeordnet sein. Er ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Am freien Ende des Kragarms (42) ist ein Längslenker (41) eingehängt. Letzterer ist beispiels­ weise annähernd parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet, so daß er im Ausführungsbeispiel nur als Punkt erkennbar ist. Das Gelenk zwischen dem Kragarm (42) und dem Längslenker (41) liegt z. B. auf dem Schnittpunkt zwischen der Radachse und der Verlängerung einer Geraden, die zum einen durch das Lenker­ gelenk (12) und zum anderen durch den Schnittpunkt der Rad­ lenkachse (27) mit der Radaufstandsfläche geht.

Die Ausgleichswippe (31) hat die Gestalt eines Winkels, dessen annähernd vertikaler Schenkel zumindest abschnittsweise entlang der Mantelfläche des Feder-Dämpferbeins (10) verläuft, während der beispielsweise annähernd horizontal ausgerichtete Schenkel in der Nähe des Gasfederzylinderbodens angeordnet ist. Zur Ver­ steifung der Ausgleichswippe können die beiden Schenkel vor und hinter dem Feder-Dämpferbein (10) beispielsweise über Dreiecks­ bleche ausgesteift sein.

Die Ausgleichswippe (31) stützt sich über das Wippenschwenk­ lager (32) am Fahrzeugaufbau (9) ab. Am Feder-Dämpferbein (10) ist sie sowohl am Dämpferzylinder (11) als auch am Gasfederzy­ linder (16) bzw. der Kolbenstange (15) schwenkbar angelenkt. Der Gasfederzylinder (16) bzw. die Kolbenstange (15) sind über das obere Wippengelenk (34) an der Ausgleichswippe (31) befe­ stigt. Das Gelenk (34) ist beispielsweise in ein Gummielement eingebettet.

Die Anlenkung am Dämpferzylinder (11) erfolgt über eine Pendel­ stütze (22). Letztere ist fahrzeugseitig mittels eines unteren Wippengelenks (33) an der Ausgleichswippe (31) eingehängt. Rad­ seitig ist sie mittels eines am Dämpferzylinder (11) angeordne­ ten Pendelstützgelenks (13) befestigt. Die Pendelstütze (22), die als Dreiecklenker ausgebildet sein kann, umgreift hierzu im Ausführungsbeispiel den Dämpferzylinder (11) bzw. das Feder- Dämpferbein (10) beidseitig.

Die vom dargestellten Rad aufzunehmende statische und dynami­ sche Last wird über die Ausgleichswippe (31) in das Feder-Dämp­ ferbein (10) eingeleitet. Die Ausgleichswippe (31) versucht un­ ter der Wirkung des vertikalen Lastanteils eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn. Hierbei überträgt sich mit Hilfe der Pendel­ stütze (22) eine horizontal nach außen wirkende Querkraft auf den Dämpferzylinder (11). Letzterer wird durch den aus dem Radträger (14) und einem Teil des Achsschenkels (5) gebildeten Hebelarm auf Biegung beansprucht. Die Biegung, die den Dämpfer­ zylinder (11) zur Fahrzeugmitte hin elastisch verformt, bewirkt im Feder-Dämpferbein (10) zumindest zwischen den relativ zuein­ ander bewegten, aneinander entlanggleitenden Bauteilen eine er­ höhte Reibung. Die Reibung kann die Ansprechzeit der Dämpfung bei Fahrbahnstörungen erheblich verlängern und damit den Fahr­ komfort negativ beeinträchtigen.

Die Wirkung der Biegung wird durch die Wirkung der Querkraft weitgehend ausgeglichen, so daß die elastischen Verformungen am Dämpferzylinder (11) und an der Kolbenstange (15) klein bleiben und die Reibkräfte zwischen den Dämpferbauteilen einen Minimal­ wert erreichen.

Im Ausführungsbeispiel sind die fahrzeugaufbauseitigen Schwenk­ achsen des Querlenkers (21), der Ausgleichswippe (31) und der Pendelstütze (22) zumindest annähernd parallel zueinander und parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet. Diese Schwenkach­ senausrichtungen sind nicht zwingend.

So können sich z. B. die Schwenkachsen der Ausgleichswippen bei­ der Vorderräder in Fahrtrichtung gesehen vor der Vorderachse schneiden, so daß die Feder-Dämpferbeine beim Einfedern nach hinten und zur Fahrzeugmitte hin neigen. Dadurch läßt sich z. B. das Bremsnicken des Fahrzeugaufbaus verringern. Ferner kann der untere Lenker (21) ein Schräglenker sein.

U. a. können zur Verringerung des Bauraums der Einzelradaufhän­ gung und/oder zur Optimierung der Spurtreue die federbeinseiti­ gen Gelenke (12) und (13) zum Rad (1) hin verlagert sein, so daß z. B. das Gelenk (12) zwischen der Längsachse (19) des Fe­ der-Dämpferbeins (10) und der Radschwenkachse (27) liegt.

Anstelle eines Feder-Dämpferbeins (10) aus einem Dämpferelement und einem Federelement kann auch eine Konstruktion gewählt wer­ den, die aus zwei nebeneinanderliegenden Feder-Dämpferbeinen be­ steht. Auch Kombinationen aus mehreren Federelementen und einem Dämpferelement oder mehreren Dämpferelementen mit einem Feder­ element sind denkbar. Im übrigen kann anstelle der beschriebe­ nen Gasdruckfederung auch eine mechanische Federung verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Rad

2

Reifen

3

Felge

4

Radnabe

5

Achsschenkel

6

Gabel

7

Achsschenkelbolzen

8

Bremsscheibe

9

Fahrzeugaufbau

10

Feder-Dämpferbein

11

Dämpferzylinder, Tragrohr

12

Lenkergelenk, Gelenkstelle

13

Pendelstützengelenk, Gelenkstelle

14

Radträger

15

Kolbenstange mit Kolben

16

Gasfederzylinder

17

Gasfederbalg

18

Gasfederkolben

19

Längsachse von (

10

)

21

Querlenker, Dreieckslenker

22

Pendelstütze

24

Lenkerschwenklager

27

Radlenkachse

31

Ausgleichswippe

32

Wippenschwenklager

33

Wippengelenk, unten

34

Wippengelenk, oben

41

Längslenker

42

Kragarm an (

11

)

Claims (9)

1. Einzelradaufhängung für eine Fahrzeugachse mit mindestens einem radführenden Feder-Dämpferbein pro Rad, wobei das Feder- Dämpferbein in seinem unteren Bereich über mindestens einen Quer- oder Schräglenker am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, wäh­ rend es sich in seinem oberen Bereich am Fahrzeugaufbau ab­ stützt, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß das Feder-Dämpferbein (10) mit seinem oberen Ende über eine Ausgleichswippe (31) am Fahrzeugaufbau (9) angeordnet ist,
• 2. daß die Ausgleichswippe (31) zumindest bereichsweise ein win­ kelförmiger Hebel ist, der sich teilweise neben und teil­ weise oberhalb des Feder-Dämpferbeins (10) erstreckt, wobei an seinem oberen und unteren freien Ende jeweils ein Wippen­ gelenk (33, 34) angeordnet ist.
• 3. daß das obere Wippengelenk (34) das Feder-Dämpferbein (10) um eine annähernd horizontale Achse schwenkbar lagert,
• 4. daß die Ausgleichswippe (31) im Bereich zwischen den Wippen­ gelenken (33, 34) über ein Wippenschwenklager (32) gelagert ist, dessen Schwenkachse zur Achsmitte hin seitlich versetzt neben dem Feder-Dämpferbein (10) liegt,
• 5. daß das untere Wippengelenk (33) mindestens eine Pendel­ stütze (22) lagert, die zwischen diesem Gelenk (33) und ei­ nem am Feder-Dämpferbein (10) angeordneten Pendelstützen­ gelenk (13) liegt,
• 6. daß das Feder-Dämpferbein (10) bezüglich seiner Längs­ achse (19) entweder über den unteren Lenker (21) oder die Ausgleichswippe (31) drehstarr geführt ist oder alternativ über einen Längslenker (41) und einen Kragarm (42) am Fahr­ zeugaufbau (9) abgestützt ist.

2. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) sich zu dem Abstand (B) verhält wie der Ab­ stand (a) zu dem Abstand (b), wobei (A) der kürzeste Abstand zwischen dem Lenkergelenk (12) und der Radlängsmittenebene ist, wobei (B) der vertikale Anteil des Abstandes zwischen dem Len­ kergelenk (12) und dem Pendelstützengelenk (13) ist, wobei (a) der lotrechte Abstand zwischen der Feder-Dämpferbeinachse (19) und dem Wippenschwenklager (32) ist und wobei (b) der Anteil des Abstandes zwischen dem Wippenschwenklager (32) und dem un­ teren Wippengelenk (33) ist, der sich parallel zur Feder-Dämp­ ferbeinachse (19) erstreckt.

3. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Lenker (21) ein Querlenker ist.

4. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querlenker (21) am Feder-Dämpferbein (10) in einem Len­ kergelenk (12) gelagert ist, dessen Schwenkachse zum Rad (1) hin versetzt ist.

5. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse der Ausgleichswippe (31) annähernd hori­ zontal verläuft, wobei sie gegenüber der Schwenkachse des Len­ kers (21) parallel oder schräg angeordnet ist.

6. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelstütze (22) am Feder-Dämpferbein (10) in einem Pendelstützengelenk (13) gelagert ist, dessen Schwenkachse zum Rad (1) hin versetzt außerhalb des Federbein- oder Tragroh­ res (11) liegt.

7. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungslinien der Federung und der Dämpfung fluchten.

8. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung des Feder-Dämpferbeins (10) eine Gasdruck­ feder (16-18) darstellt.

9. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Dämpferbein (10) parallel zur Radlenkachse (27) angeordnet ist.