DE2347447C2

DE2347447C2 - Achsaufhängung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2347447C2
Application number: DE2347447A
Authority: DE
Inventors: Gregory John Whetstone Leicestershire Bates
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1972-09-20
Filing date: 1973-09-20
Publication date: 1987-03-12
Also published as: US3865396A; FR2200132A1; ES418902A1; FR2200132B1; DE2347447A1; GB1400303A

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsaufhängung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Achsaufhängung dieser Art ist aus der FR-PS 13 12 052 bekannt, wobei die Hauptfeder aus einem Gummizylinder und die Nebenfeder aus einem Gummiring besteht, dessen Außenumfang am Fahrzeugaufbau befestigt ist, während am Innenumfang das Ende des starren Längslenkers angreift, an dessen anderem Ende die Radachse angebracht ist. Bei dieser Ausgestaltung läßt sich eine Abstimmung der Federung auf den Belastungszustand des Fahrzeugs nicht erzielen, weil Haupt- und Nebenfeder im belasteten und unbelasteten Zustand des Fahrzeugs in gleicher Weise wirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Achsaufhängung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine dem jeweiligen Belastungszustand entsprechende Federcharakteristik erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kenzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die Nebenfeder eine progressive Kennlinie hat und nach einem vorgegebenen Federweg durch Anschläge abgeschaltet wird, wird im unbelasteten Zustand des Fahrzeugs eine relativ weiche Federung erreicht, die bei zunehmender Belastung steifer wird. Diese Achsaufhängung ist insbesondere für Nutzlastfahrzeuge geeignet, bei denen im unbeladenen Zustand eine zu harte Federung vermieden werden soll, um den Fahrkomfort zu verbessern.
Aus der Zeitschrift "Konstruktion", Heft 4/1967, S. 150/151 ist es zwar bekannt, eine progressive Federung durch Hintereinanderschalten einer Hauptfeder und einer oder mehrerer, nach vorgegebenen Abschaltwegen fest werdenden Nebenfedern auszubilden, jedoch handelt es sich dabei um konzentrisch zueinander angeordnete Schrauben- oder Tellerfedern, wobei sich eine Federkennlinie ergibt, die aus geraden Abschnitten mit Knickstellen gebildet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben. Im Zusammenhang mit Anspruch 2 wird noch auf die US-PS 31 55 397 Bezug genommen, die einen Längslenker in Form eines Y-förmigen Rahmens zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Achsaufhängung bei einem Sattelauflieger mit einer Achse;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie X-X in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie Y-Y in Fig. 1;
Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen der Achsaufhängung im unbeladenen und vollbeladenen Zustand des Fahrzeugs;
Fig. 6 die Kennlinie der Federung;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Tandemachsaufhängung, und
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Achsaufhängung nach Fig. 7.
In den Figuren ist mit 1 ein Fahrzeugrahmen bezeichnet, wobei in den Fig. 1 bis 3 ein Achssatz 2 eines einachsigen Sattelschlepperanhängers mit einer starren Achse 6 und Doppelrädern 3 an den beiden Enden 4, 5 wiedergegeben ist.
Ein im allgemeinen Y-förmiger Rahmen 7 wird durch zwei Doppel T-Träger 8, 9 und einem Träger 10 mit rechteckigem Querschnitt, die durch ein Querglied 11 mit quadratischem Querschnitt miteinander verbunden sind, so gebildet, daß die drei Träger 8, 9 und 10 zueinander parallel sind.
Der Rahmen 7 wird so unter dem Fahrzeugaufbau angebracht, daß die Träger 8, 9 und 10 sich im allgemeinen in Längsrichtung erstrecken und die Träger 8 und 9 mit je einem der beiden Enden der Achse 6 mittels U-förmigem Anker 12 verbunden sind.
Zwei Hauptfedern 13 in Form von Kegelstumpffedern sind zwischen dem Rahmen 7 und dem Fahrzeugrahmen angebracht, wobei jede an einem der Enden des Querglieds 11 befestigt ist und beide zum Tragen des Fahrzeugs senkrecht wirken.
Der Träger 10 des Rahmens 7 ist an seinem vorderen Ende am Fahrzeugaufbau mittels einer Nebenfeder 15 aus einem Luftbalg abgestützt, die an einem Querträger 14 befestigt ist, der so an den Fahrzeugrahmen 1 angeschweißt ist, daß er in einem kurzen Abstand unterhalb des vorderen Endes des Trägers 10 quer zur Fahrzeuglängsachse verläuft. Die Nebenfeder 15 hat einen inneren, mechanischen Anschlag 15 a (Fig. 2), der ein Zusammendrücken der Feder um nur etwa 2,5 cm gestattet.
Wenn sich das Fahrzeug in seinem unbeladenen Zustand befindet, vgl. Fig. 4, steht die Nebenfeder 15 so unter Druck, daß der Federweg von 2,5 cm am mechanischen Anschlag 15 a gegeben ist. Bei einer Achsbewegung im Leerzustand des Fahrzeugs wird der Rahmen 7 um eine imaginäre, waagerechte Achse A zwischen den Hauptfedern 13 und der Nebenfeder 15 verschwenkt. Die Nebenfeder 15 ist so gewählt, daß sie eine geringe Federrate gegenüber den Hauptfedern 13 hat. Somit befindet sich, wie dargestellt, die Achse A in der Nähe der Hauptfedern 13. Die Achsbewegung wird hauptsächlich durch eine senkrechte Einfederung der Nebenfeder 15 gesteuert und in geringerem Ausmaß durch den Widerstand gegen Verformung und eine geringe senkrechte Einfederung der Hauptfedern 13. Die resultierende Federrate ist niedrig und so vorgesehen, daß sie im Leerzustand gute Fahreigenschaften ergibt.
Wenn die Fahrzeuglast erhöht wird, steigt die Einfederung der Nebenfeder 15 bis bei ungefähr doppelter Last die mechanischen Anschlägen 15 a in der Nebenfeder 15 wirksam werden. Da eine weitere Federbewegung der Nebenfeder 15 verhindert ist, schwenkt dann der Rahmen 7 um eine durch die Nebenfeder 15, vgl. Fig. 5, verlaufende Achse B.
Durch die konischen Hauptfedern 13 ergeben sich dann die gewünschten, höheren Federraten für die Fahrt im belasteten Zustand des Fahrzeugs.
Da die Nebenfeder 15 eine abgedichtete, luftgefüllte Feder ist, nimmt ihre senkrechte Steifheit mit der Einfederung zu, was eine im wesentlichen stoßfreie Verlagerung der (imaginären) Schwenkachse des Rahmens 7 aus der Lage A in die Lage B bei zunehmendem Fahrzeuggewicht ergibt. Die resultierende Federkennlinie ist in Fig. 6 gezeigt.
Die Anordnung sieht die erforderliche Achsabstützung für das Bremsen, die Kurvenfahrt und die Belastungen beim Manövrieren über die konischen Hauptfedern 13 vor, während die resultierende Achsnachgiebigkeit seitliche und längsgerichtete, hochfrequente Schwingungen abfängt.
Darüber hinaus erzeugt die Befestigung der Hauptfedern 13 an den Enden des Querglieds 11 eine äquivalente Federmitte ungefähr in der Fahrzeugspur, was eine hohe Rollsteifheit ergibt.
Die in Fig. 7 und 8 gezeigte Tandemachsfederung enthält zwei ähnliche Y-förmige Rahmen 7, die durch Hauptfedern 13 am Fahrzeugrahmen 1 angebracht sind. Jede Rahmenanordnung ist die gleiche wie die oben beschriebene mit der Ausnahme, daß das vordere Ende des Trägers 10 jedes Rahmens 7 mittels Nebenfedern 21 und 22 aus einem Luftbalg an einer Ausgleichvorrichtung in Form eines Ausgleichbalkens 20 abgestützt ist. Der Luftbalg 21 und die führende Achse sind mit dem Ende des Ausgleichbalkens 20 mittels eines kurzen Querträgers verbunden, der sich zwischen einem gegabelten Ende 23 am Ausgleichbalken 20 erstreckt. Das andere Ende des Ausgleichbalkens trägt unmittelbar die Nebenfeder 22 und den anderen Achssatz. Der Ausgleichbalken 20 ist mit einer Schwenkverbindung 24 an einer Stelle zwischen seinen Enden am Fahrzeugrahmen 1 befestigt. Die Schwenkverbindung 24 weist eine um einen zentralen Schwenkbolzen herum angeordnete Gummibüchse auf.
Beide Nebenfedern 21 und 22 haben einen inneren. mechanischen Anschlag 25, der nur ein Zusammendrücken der Feder um einen vorgegebenen Betrag gestattet. Der Betrag beträgt in typischer Weise 2,5 cm.
Wenn die Nebenfedern 21 und 22 Luftfedern sind, wird das Fahrzeug in seinem leeren oder unbeladenen Zustand mit den unter Druck gesetzten Nebenfedern 21 und 22 eingestellt, daß ein gleicher Federweg an den mechanischen Anschlägen 25 von etwa 2,5 cm gegeben ist. Die Federn werden dann abgedichtet. Die Achsbewegung im Leerzustand des Fahrzeugs wird durch die Rahmen 7 bewerkstelligt, die um imaginäre, waagerechte Achsen C und D zwischen den Hauptfedern 13 und den Nebenfedern 21, 22 schwenken. Die Nebenfedern 21 und 22 werden so gewählt, daß sie verglichen mit den Hauptfedern 13 eine niedrige Federrate haben. Somit befinden sich die Achsen C und D wie gezeigt in der Nähe der Hauptfedern 13. Die Achsbewegung wird hauptsächlich durch die senkrechte Durchfederung der Nebenfedern 21 und 22 gesteuert und in einem geringeren Ausmaß die senkrechte Einfederung der Hauptfedern 13. Der Ausgleich der von jedem Achssatz getragenen Last wird durch Schwenkbewegung des Ausgleichbalkens 20 unter dem Einfluß der an seinen Enden durch die Nebenfedern 21 und 22 ausgeübten Kräfte erzielt. Die resultierende Federrate ist niedrig und so gewählt, daß sie gute Fahreigenschaften im Leerzustand gibt.
Wenn die Fahrzeuglast steigt, bewegen sich die wirksamen, imaginären Drehachsen C und D zunehmend zu den Nebenfedern 21 und 22 hin aufgrund der zusammenwirkenden und ansteigenden Steifheitsraten von Hauptfedern 13 und Nebenfedern 21; 22. Wenn der Federweg von 2,5 cm in jeder Nebenfeder 21 bzw. 22 aufgeholt ist, werden die Nebenfedern durch die Anschläge 25 ausgeschaltet und die konischen Hauptfedern 13 werden dann mit hoher Federrate für die Fahrt im beladenen Zustand des Fahrzeugs allein wirksam.
Neben der beschriebenen nachlaufenden Anordnung können auch vorlaufende oder kombinierte Anordnungen ausgeführt werden.
Darüber hinaus kann im Bedarfsfall eine Dämpfung vorgesehen werden entweder unmittelbar zwischen dem Rahmen 7 und dem Fahrzeugrahmen 1 oder zwischen dem Rahmen 7 und dem Ausgleichbalken 20 und/oder zwischen diesem und dem Fahrzeugrahmen 1 unabhängig vom Betrag der Lastübertragung und der Federungsdämpfung. Eine derartige zusätzliche Dämpfung kann durch bekannte Einrichtungen ausgeführt werden, z. B. durch hydraulische Dämpfer.
Darüber hinaus können mechanische Anschläge 25 mit einem federnden Anschlag vorgesehen werden.
Dies kann dort ausgeführt werden, wo es nötig ist, die Verlagerung der Schwenkachsen weiter ruckfrei zu machen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Größe des freien Federweges der Nebenfeder vor dem Auftreffen auf dem Anschlag durch den besonderen Anwendungsfall bestimmt wird.

Claims

1. Achsaufhängung für Fahrzeuge, mit einem starren Längslenker, an dessen einem Ende eine Räder tragende Achse angeordnet ist und der über mindestens eine im Abstand von der Achse angreifende Hauptfeder und eine in größerem Abstand von der Achse angreifende Nebenfeder derart an einem Fahrzeugaufbau abgestützt ist, daß Haupt- und Nebenfeder wirkungsmäßig hintereinander geschaltet sind und durch ihre jeweilige Federrate die wirksame momentane Schwenkachse des Längslenkers gegenüber dem Fahrzeugaufbau bestimmen, wobei die Federrate der Nebenfeder geringer ist als die der Hauptfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenfeder (15; 21; 22) eine progressive Kennlinie hat und nach einem vorgegebenen Federweg durch Anschläge (15 A; 25) abgeschaltet wird, so daß die bei Leerlast zwischen der Hauptfeder (13) und der Nebenfeder (15; 21; 22) liegende wirksame momentane Schwenkachse sich mit zunehmender Last in Richtung auf die Nebenfeder (15; 21; 22) zu verlagert und bei abgeschalteter Nebenfeder (15; 21; 22) durch deren Wirkungslinie verläuft.

2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Längslenker als Y-förmiger Rahmen (7) ausgebildet ist, mit zwei beiderseits der Längsmitte in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Trägern (8 und 9) deren eines Ende jeweils an der starren, Räder tragenden Achse (6) angreift und an deren anderen, durch ein Querglied (11) starr miteinander verbundenen Enden jeweils eine Hauptfeder (13) angreift, und mit einem in der Längsmitte in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden weiteren Träger (10), dessen eines Ende starr mit dem Querglied (11) verbunden ist und an dessen anderem Ende die Nebenfeder (15; 21; 22) angreift.

3 Achsaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einer Tandemachsanordnung die Nebenfedern (21 und 22) beider Räder tragenden Achsen (6) gegen einen um eine horizontale Querachse schwenkbar am Fahrzeugaufbau (1) gelagerten Ausgleichsbalken (20) abstützen.

4. Achsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfeder (13) aus einem zwischen gleichsinnig konischen Metallteilen angeordneten Ringkörper aus elastomerem Material besteht.

5. Achsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenfeder (15; 21; 22) eine Luftfeder ist.

6. Achsaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (15 A; 25) zur Abschaltung der Nebenfeder (15; 21; 22) innerhalb der Luftfeder angeordnet ist.

7. Achsaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag (15 A; 25) ein federnder Puffer vorgesehen ist.