DE19949452B4 - Kurbelschleifenachse mit sich windschief kreuzenden Mittellinien von Federbein und Radschwenkachse - Google Patents

Abstract

Kurbelschleifenachse für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem Feder-Dämpferbein pro lenkfähigem, angetriebenem Rad, wobei das einzelne Feder-Dämpferbein am oberen Ende in einem Abstützgelenk und im Bereich des unteren Endes über mindestens einen radführenden Lenker am Fahrzeugaufbau gelagert ist, wobei das Feder-Dämpferbein im Bereich seines unteren Endes den Radträger des jeweiligen Rades einmal oberhalb und einmal unterhalb der horizontalen Radmittenquerebene mittels eines oberen und unteren Haltearmes gelenkig lagert und wobei im Bereich der unteren Radträgerlagerung am unteren Haltearm die gelenkige Anlenkung des radführenden Lenkers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
– dass das Feder-Dämpferbein (30) eine Mittellinie (31) hat, die in einer Ebene (39) liegt, die wiederum parallel zu einer Ebene (9) ausgerichtet ist, in der die Raddrehachse (8) verläuft, wobei der Abstand zwischen den Ebenen (9, 39) kleiner als 10 mm ist,
– dass die Mittelpunkte der an den freien Enden der Haltearme (56) und (61) angeordneten Radträgergelenkteilen (58, 63) eine Radschwenkachse...

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kurbelschleifenachse für Kraftfahr-zeuge mit mindestens einem Feder-Dämpferbein pro lenkfähigem, angetriebenen Rad, wobei das einzelne Feder-Dämpferbein am oberen Ende in einem Abstützgelenk und im Bereich des unteren Endes über mindestens einen radführenden Lenker am Fahrzeugaufbau gelagert ist, wobei das Feder-Dämpferbein im Bereich seines unteren Endes den Radträger des jeweiligen Rades einmal oberhalb und einmal unterhalb der horizontalen Radmittenquerebene mittels eines oberen und unteren Haltearmes gelenkig lagert und wobei im Bereich der unteren Radträgerlagerung am unteren Haltearm die gelenkige Anlenkung des radführenden Lenkers angeordnet ist.
• Aus der DE 29 45 802 A1 ist eine Vorderradaufhängung in Form einer derartigen Kurbelschleifenachse bekannt. Bei den Einzelradaufhängungen dieser Achse sind am Außenrohr des jeweiligen Teleskop-Federbeins zwei separate Streben bzw. Haltearme angeordnet, die zum gelenkigen Lagern des Radträgers in den entsprechenden Felgenraum hineinragen. Der Radträger ist nicht starr, sondern gelenkig am Teleskop-Federbein befestigt. Dadurch muß beim Lenken das Teleskop-Federbein nicht mehr mitgeschwenkt werden. Auch kann hier der Störkrafthebelarm erheblich kürzer ausgebildet sein als beispielsweise bei vergleichbaren McPherson-Federbeinen. Hierdurch verringern sich u.a. die Störeinflüsse auf die Lenkung beim positiven und negativen Beschleunigen des Fahrzeugs.
• Durch die Befestigung der den Radträger lagernden Haltearme am Außenrohr, muß letzteres bis weit unterhalb unter die horizontale Radmittenquerebene verlängert sein, wodurch bei angetriebenen Kurbelschleifenachsen das Teleskop-Federbein seitlich versetzt zur Raddrehachse positioniert werden muß. Der Versatz beträgt hierbei einige Zentimeter. In der Folge erhöht sich beispielsweise die Reibung im Teleskopstoßdämpfer, was den Fahrkomfort erheblich verschlechtert.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine Kurbelschleifenachse mit lenk- und antreibbaren Rädern zu entwickeln, die aufgrund einer besonderen Gestaltung der Radträgerlagerung – bei einfachem Aufbau und geringem Montageaufwand – eine für den Fahrkomfort, die Fahrsicherheit und den Bauteilfreigang optimale Anordnung der radführenden Bauteile ermöglicht.
• Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die Mittellinie des Feder-Dämpferbeines und die Raddrehachse werden so zueinander angeordnet, daß sie sich schneiden oder in einem Abstand windschief kreuzen, wobei der Abstand kleiner als 10 mm ist. Gleichzeitig kreuzt die Radschwenkachse durch die besondere Gestaltung der Haltearme mit Abstand die Mittellinie des Feder-Dämpferbeines.
• Zur Festlegung der Kreuzung der Mittellinie des Feder-Dämpferbeines mit der Raddrehachse werden zwei parallele Ebenen definiert, wobei in der einen Ebene die Mittellinie des Feder-Dämpferbeines liegt, während in der anderen Ebene die Raddrehachse positioniert ist. Des weiteren schneidet die Radschwenkachse diejenige Ebene, in der die Raddrehachse liegt, in einer Zone, die durch zwei Parallelen zur Raddrehachse begrenzt ist, deren Abstand von der Raddrehachse kleiner ist als ein Viertel des dynamischen Reifenhalbmessers.
• Die Anordnung aller hier beschriebenen Mittellinien und Achsen betrifft zumindest die Konstruktionslage der Radaufhängungen.
• Durch die nunmehr mögliche, ideale Anordnung der Mittellinie des Feder-Dämpferbeines in der Nähe der Raddrehachse ergibt sich beim Ein- und Ausfedern ein nahezu klemmkraftfreies und somit verzögerungsfreies Ansprechen der Federung und der Dämpfung, wodurch sich sowohl der Fahrkomfort als auch die Fahrsicherheit u.a. durch die verbesserte Bodenhaftung erhöht.
• Das separate Verschwenken der auf eine vertikale Fahrzeuglängsebene projizierten Abbilder der Mittellinie des Feder-Dämpferbeines und der Radschwenkachse ermöglicht große positive oder negative Nachlaufstrecken, die unabhängig von der Neigung des Feder-Dämpferbeines sind.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform:
• 1: Radaufhängung in dimetrischer Darstellung;
• 2: Vorderansicht mit Teilschnitten zu 1;
• 3: Seitenansicht zu 1 von der Fahrzeugaußenseite her betrachtet;
• 4: Radträgerhaltearm und Radträger mit Teilschnitten.
• Die 1 bis 3 zeigen die Radaufhängung des linken Rades (1) einer gelenkten Vorderachse. Die Vorderachse ist als Kurbelschleifenachse ausgebildet. Die Radführung übernimmt im Ausführungsbeispiel ein Feder-Dämpferbein (30) in Kombination mit einem Querlenker (70).
• Das Feder-Dämpferbein (30) besteht aus einem Teleskopstoßdämpfer (32) und einer Schraubenfeder (42). Der Teleskopstoßdämpfer (32) hat ein Dämpferaußenrohr (33) aus dessen oberen Ende die Kolbenstange (34) zur Befestigung am Fahrzeugaufbau herausragt. Die Kolbenstange (34) ist mittels eines elastischen Stützgelenklagers (41) am nicht dargestellten Fahrzeugaufbau befestigt. Unterhalb des Stützgelenklagers (41) ist ein Federteller (43) angeordnet. Ein weiterer Federteller (44) ist im oberen Drittel des Dämpferaußenrohres (33) außermittig befestigt. Zwischen beiden Federtellern (43) und (44) befindet sich beispielsweise die Schraubenfeder (42), deren Mittellinie den Latsch des Radreifens (2) schneidet. Der Schnittpunkt liegt in der Nähe des Schnittpunktes der Radschwenkachse (51) mit dem Latsch. Ggf. fallen beide in der Konstruktionslage zusammen.
• Das Dämpferaußenrohr (33) liegt mit seiner Mittellinie (31) beispielsweise in einer Ebene (39), in der hier auch die Raddrehachse (8) liegt. Die Mittellinie (31) des Dämpferaußenrohres (33) ist zugleich um einige Winkelgrade gegenüber der vertikalen Fahrzeugquerebene entgegen der Fahrtrichtung geneigt, vgl. 3. Das untere Ende des Dämpferaußenrohres (33) endet einige Zentimeter oberhalb der in der Radmittenquerebene (6) liegenden Raddrehachse. Dadurch kann bei einer angetriebenen Vorderachse die Antriebshalbwelle (29) unterhalb des Dämpferaußenrohres (33) das Radzentrum direkt erreichen.
• Am unteren Ende des Dämpferaußenrohres (33) ist ein Radträgerhaltearm (50) befestigt, der den Radträger (10) schwenkbar lagert und das Feder-Dämpferbein (30) über einen Querlenker (70) am Fahrzeugaufbau abstützt. Der Radträgerhaltearm (50) ist ein mehrfach abgewinkeltes Schmiede- oder Gußteil, das im oberen Bereich einen Klemmhülsenabschnitt (52) aufweist, über den er am Dämpferaußenrohr (33) form- und/oder kraftschlüssig befestigt ist. Der Radträgerhaltearm (50) hat über weite Bereiche jeweils einen kreisrunden oder elliptischen Querschnitt.
• In der 1 ist der faustartige Klemmhülsenabschnitt (52) gut zu erkennen. Zur präzisen Positionierung des Radträgerhaltearms (50) am Dämpferaußenrohr (33), befindet sich an der zur Fahrzeuglängsachse gewandten Außenkontur des Dämpferaußenrohres (33) eine nasenartige, rechteckige Zentrierplatte (35). Sie verhindert wie eine Paßfeder bei der Montage ein Verdrehen des Radträgerhaltearms (50) auf dem Dämpferaußenrohr (33). Der Klemmhülsenabschnitt (52) ist der Länge nach geschlitzt ausgeführt, wobei der Schlitz ungefähr auf der Winkelhalbierenden zwischen der Fahrtrichtung und der vertikalen Fahrzeugquerebene liegt. Quer zu diesem Schlitz sitzt mindestens eine Klemmschraube (53), die hier – nach dem Anziehen – den Radträgerhaltearm (50) mit dem Dämpferaußenrohr (33) kraftschlüssig verbindet.
• Vom Klemmhülsenabschnitt (52) aus erstreckt sich annähernd horizontal ein oberer Haltearm (56). Er führt auf einem kurzen Weg zum oberen Radträgergelenk (12, 58). Zur Lagerung des Gelenkteils (58) ist er annähernd rechtwinklig nach oben abgewinkelt, vgl. 4. Ein zweiter, unterer Haltearm (61) stellt die Verbindung zu einem unteren Radträgergelenk (14, 63) her. Dieser Haltearm (61) führt – ausgehend vom Klemmhülsenabschnitt (52) – zunächst annähernd vertikal nach unten. Die Mittellinie des unteren Haltearms (61) verläuft in diesem Bereich parallel – nach hinten versetzt – zur Mittellinie (31) des Dämpferaußenrohres (33). Der Versatz entspricht beispielsweise der Summe aus dem halben Dämpferaußenrohrdurchmesser und dem halben, mittleren Durchmesser des unteren Haltearms (61) in diesem Bereich. Unterhalb der horizontalen Radmittenquerebene erstreckt sich der untere Haltearm (61) in einem j-förmigen Bogen. Der Bogen orientiert sich in die Felgenschüssel des Rades (1) hinein. Er ist um ca. 15° gegenüber der Fahrzeugquerrichtung nach vorn geschwenkt. Am freien Ende trägt der Haltearm (61) einen Teil (63) des unteren Radträgergelenks (14, 63) zur Lagerung des Radträgers (10).
• Im Bereich des tiefsten Punktes des Bogens befindet sich ein Schwenkgelenk (65) zur gelenkigen Anbindung des Radträgerhaltearms (50) am Querlenker (70). Dazu ist im Bogen des unteren Haltearmes (61) eine Verbreiterung mit einer z.B. annähernd in Fahrtrichtung orientierten Bohrung angeordnet. In der Bohrung sitzt mindestens eine – hier nicht dargestellte – elastische Hülse. Der Querlenker (70) ist im Bereich des Gelenks (65) beispielsweise gabelförmig ausgebildet. Die Gabelarme (71, 72) umgreifen die Verbreiterung im Bereich der Hülse. Die Hülse und die Gabelarme (71, 72) sind über eine Durchgangsschraube (73) miteinander verbunden.
• Der Querlenker (70) hat fahrzeugaufbauseitig zwei elastische Schwenklager (81) und (82), die großteils dem Längsfederkomfort der Kurbellenkerachse dienen. Die Schwenkachse (80) des Querlenkers (70) fällt beispielsweise in Fahrtrichtung geringfügig um ca. 2,5 Winkelgrade ab, vgl. 3. Ferner ist das hintere Schwenklager (82) der vertikalen Fahrzeuglängsmittenebene näher als das vordere Schwenklager (81), vgl. u.a. 2.
• Nach der 3 schließt in der Zeichnungsebene die Mittellinie (31) des Feder-Dämpferbeines (30) mit der Lenkerschwenkachse (80) einen stumpfen Winkel von beispielsweise 97 Winkelgrade ein. Der Winkel entsteht, indem durch den Querlenker (70) eine Ebene aufgespannt wird, in der die Lenkerschwenkachse (80) und der Mittelpunkt des haltearmseitigen Schwenkgelenks (65) liegen. Diese Ebene wird mit einer durch den Mittelpunkt des haltearmseitigen Schwenkgelenks (65) gelegten Vertikalebene, die zur Fahrzeuglängsachse parallel ausgerichtet ist, zum Schnitt gebracht. Diese Schnittlinie schließt mit der horizontalen Projektion der Mittellinie (31) des Feder-Dämpferbeins (30) auf diese Vertikalebene den genannten Winkel ein.
• Die Projektionen der Mittellinie (31) des Feder-Dämpferbeins (30) und der Radschwenkachse (51) auf diese Vertikalebene schließen einen Winkel von beispielsweise 2,5 Winkelgrade ein. Hierbei sind die Radschwenkachse (51) und die Mittellinie (31) beispielsweise gleichsinnig gegenüber einer vertikalen Radmittenquerebene geneigt.
• Der Radträger (10) hat drei Arme (11, 13, 15), von denen zwei annähernd vertikal angeordnete Arme (11, 13) zu den radträgerlagernden Gelenken (12, 58) und (14, 63) führen, vgl. 3 und 4. Der obere Arm (11) ist an seinem freien Ende – z.B. ent sprechend der Darstellung aus 1 – annähernd rechtwinklig nach rechts hinten abgewinkelt. In einer Kegelbohrung lagert der Arm (11) einen Kugelkopf (12), der in der Kugelpfanne (58) des oberen Haltearmes (56) sitzt. Die Kugelpfanne (58) ist ebenfalls über einen Konusschaft kraftschlüssig in einer Kegelbohrung im Haltearm (56) fixiert. Um das Ausrichten der Kugelpfanne (58) bei der Montage am Haltearm (56) zu erleichtern, ist in der Außenkontur der Kugelpfanne (58) ein Paßstift (59) eingepreßt. Der Paßstift ist parallel zum Schaft der Kugelpfanne (58) ausgerichtet. Beim Montieren greift der Paßstift (59) in eine entsprechende Bohrung oder Ausnehmung im Haltearm (56). Diese Gelenkgestaltung ermöglicht u.a. ein schnelles und problemloses Montieren des Radträgers (10) am Radträgerhaltearm (50).
• Um die Neigung der Radschwenkachse (51) verändern zu können, kann der Kugelkopf mit einem exzentrischen Schaft versehen werden, so daß sich durch ein einstellendes Verdrehen des Schaftes der Nachlauf und die Spreizung ändern. Soll nur eine Änderung des Nachlaufs möglich sein, kann anstelle des Kugelkopfes (12) die Kugelpfanne (58) über einen exzentrisch zum Pfannenmittelpunkt ausgerichteten Schaft am Haltearm (11) verstellbar gelagert werden. Auch eine Kombination beider Verstellmöglichkeiten kann vorgesehen sein.
• Alternativ zur Verwendung der exzentrischen Schäfte können der Kugelkopf und die Kugelpfanne auch jeweils über eine Hirthverzahnung an den sie tragenden Bauteilen fixiert werden. In diesen Fällen ist der Paßstift (59) überflüssig.
• Der untere, hier sehr kurze Arm (13) endet in einem Zapfen (14), der beispielsweise wälzgelagert in einer im unteren Haltearm (61) elastisch gelagerten Hülse (63) sitzt, vgl. 4. Die elastische Lagerung der Hülse (63) gleicht Winkel fehler aus, die sich bei der Fertigung des Radträgerhaltearmes und der Montage der entsprechenden Gelenkteile ergeben.
• Selbstverständlich kann der Zapfen (14) in der Hülse (63) auch mittels eines Gleitlagers abgestützt sein. Außerdem kann anstatt oder neben der elastischen Hülsenlagerung die Hülse (63) ein Teil einer radial und ggf. auch axial abstützenden Kugelkalotte sein.
• Der dritte Arm (15) ist ein Spurstangenhebel. Nach den 1 bis 3 stützt sich dieser Spurstangenhebel (15) an einem linken Spurstangenteil (27) ab. Im Zentrum des Radträgers (10) befindet sich eine wälzgelagerte Radnabe (20), die das Rad (1) trägt. In der zentralen Bohrung der Radnabe (20) ist das radseitige Gleichlaufgelenk (28) fixiert. Letzteres ist Bestandteil der Antriebshalbwelle (29). Die Bremsanlage ist hier nicht dargestellt.

1

Rad

2

Radreifen

6

Radmittenquerebene, horizontal

7

Fahrtrichtung

8

Raddrehachse

9

Ebene, in der (8) liegt

10

Radträger

11

Arm, oben

12

Kugelkopf, oberes Radträgergelenk

13

Arm, unten

14

Zapfen, unteres Radträgergelenk

15

Spurstangenhebel

20

Radnabe

27

Spurstangenteil

28

Gleichlaufgelenk

29

Antriebshalbwelle

30

Feder-Dämpferbein

31

Mittellinie

32

Teleskopstoßdämpfer

33

Dämpferaußenrohr

34

Kolbenstange

35

Zentrierplatte

39

Ebene, in der (31) liegt

41

Stützgelenklager, elastisches Lager

42

Schraubenfeder

43

Federteller, oben

44

Federteller, unten

50

Radträgerhaltearm

51

Radschwenkachse

52

Klemmhülsenabschnitt, Adapter

53

Klemmschraube

56

Haltearm, oben

58

Kugelpfanne, oberes Radträgergelenk,

Gelenkteil

59

Paßstift

61

Haltearm, unten

63

Hülsenlager, unteres Radträgergelenk

65

Schwenkgelenk für Querlenker

70

Lenker, radführend; Querlenker

71, 72

Gabelarme

73

Durchgangsschraube

80

Lenkerschwenkachse

81

Schwenklager, vorn; Komfortlager

82

Schwenklager, hinten; Komfortlager

Claims (6)

1. Kurbelschleifenachse für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem Feder-Dämpferbein pro lenkfähigem, angetriebenem Rad, wobei das einzelne Feder-Dämpferbein am oberen Ende in einem Abstützgelenk und im Bereich des unteren Endes über mindestens einen radführenden Lenker am Fahrzeugaufbau gelagert ist, wobei das Feder-Dämpferbein im Bereich seines unteren Endes den Radträger des jeweiligen Rades einmal oberhalb und einmal unterhalb der horizontalen Radmittenquerebene mittels eines oberen und unteren Haltearmes gelenkig lagert und wobei im Bereich der unteren Radträgerlagerung am unteren Haltearm die gelenkige Anlenkung des radführenden Lenkers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Feder-Dämpferbein (30) eine Mittellinie (31) hat, die in einer Ebene (39) liegt, die wiederum parallel zu einer Ebene (9) ausgerichtet ist, in der die Raddrehachse (8) verläuft, wobei der Abstand zwischen den Ebenen (9, 39) kleiner als 10 mm ist, – dass die Mittelpunkte der an den freien Enden der Haltearme (56) und (61) angeordneten Radträgergelenkteilen (58, 63) eine Radschwenkachse (51) vorgeben, die die Ebene (39) in einer Zone schneidet, die durch zwei Parallelen zur Raddrehachse (8) begrenzt ist, deren Abstand von der Raddrehachse (8) kleiner als ein Viertel des dynamischen Reifenhalbmessers ist, – dass das Feder-Dämpferbein (30) ein Dämpferaußenrohr (33) hat, dessen unteres Ende einige Zentimeter oberhalb der Raddrehachse (8) endet und – dass der untere Haltearm (61) im Bereich der Raddrehachse (8) eine Mittellinie hat, die gegenüber der Mittellinie (31) parallel nach hinten versetzt angeordnet ist.
2. Kurbelschleifenachse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschwenkachse (51) die Radaufstandsfläche in Fahrtrichtung (7) gesehen vor der vertikalen Radmittenquerebene schneidet.
3. Kurbelschleifenachse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschwenkachse (51) die Radaufstandsfläche – in Fahrtrichtung (7) gesehen – vor dem Schnittpunkt der Mittellinie (31) des Feder-Dämpferbeines (30) schneidet.
4. Kurbelschleifenachse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschwenkachse (51) in der Konstruktionslage die Raddrehachse (8) schneidet.
5. Kurbelschleifenachse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Radträger (20) gelenkig lagernden Haltearme (56, 61) Teile eines Radträgerhaltearmes (50) sind.
6. Kurbelschleifenachse gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des oberen Radträgergelenks (12, 58) zur Lageänderung der Radschwenkachse (51) zumindest stufenweise am oberen Haltearm (56) und/oder am Radträger (10) verstellbar sind.