DE2421207A1

DE2421207A1 - Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE2421207A1
Application number: DE2421207A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Ing Schmid; Karl Dr Techn Wilfert
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-05-02
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1975-11-20
Also published as: US4093255A; IT1035589B; GB1493539A; FR2269445B1; FR2269445A1; JPS50152432A

Description

Daimler-Denz Aktiengesellschaft Stuttgart-Untertürkheim

Daim Io 24o/4

Personenkraftwagen

Die Erfindung betrifft einen Personenkraftwagen mit einem eine Vorder- und eine Hinterachse, die zumindest in Fahrzeuglängsrichtung unnachgiebig miteinander verbunden sind, umfassenden Unterteil und einem von diesem unabhängigen, zumindest den Fahrgastraum umfassenden Oberteil, der zumindest in bezug auf eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende, in Höhe oder oberhalb des Schwerpunktes des Oberteiles im längsmittleren Wagenbereich liegende Momentandrehachse gegenüber dem Unterteil verschwenkbar ist»

Bei einem bekanntest! Personenkraftwagen der vorgenannten Art wird das Fahrseugoberteil im mittleren Bereich gelenkig über einen vom Falarseugusiterteil ausgehenden

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Zapfen abgestützt, wobei die Abstützung über ein Kardangelenk od.dgl. erfolgt, dessen Gelenkmxttelpunkt oberhalb des Schwerpunktes des Fahrzeuges liegt, jjei einer derartigen Lösung kann das Fahrzeugoberteil zwar bis zu einem gewissen Grade frei nach vorne und hinten schwenken· Die Schwenkung erfolgt dabei immer um eine festliegende Drehachse und es ist somit immer eine Koppelung zwischen Längsbewegungen und Drehbewegungen um diese Achse gegeben. Dementsprechend kann mit der bekannten Lösung zwar ein dem Anfahrnicken und Bremstauchen entgegengesetztes Neigen des Fahrsceugoberteiles erreicht werden, aufgrund der geometrischen Bindung ist aber eine Übertragung von Schwingungen und Stößen, so insbesondere Langsschwingungen und Längsstößen auf das Fahrzeugoberteil nicht zu verhindern.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen derartig aufgebauten Personenkraftwagen dahingehend weiterzubilden, daß auch solche Schwingungen und Stöße nicht auf den Fahrzeugkörper übertragen und so für den Insassen fühlbar werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß Oberteil und Unterteil im Bereich der Achsen jeweils über wenigstens eine Abstützung verbunden sind, die in zumindest einer Richtung eine elastische Nachgiebigkeit aufweist. Durch diese elastische Nachgiebigkeit der Abstützungen wird erreicht, daß die Bewegungen zwischen Ober- und Unterteil nicht UBi eine geometrisch festliegende Jioraentan-Drehachse erfolgen, sondern daß die Momentan-Orchachsc ortsveränderlich ist, wodurch neben der Verechwenkbar-

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keit um die genannte Fahrzeugquerachse als Momentan-Drehachse auch eine translatorische Längsverschiebbarkeit erreicht wird, die eine weitgehende Absorption von Längsschwingungen und Längsstößen ermöglicht und damit wesentlich zur Verbesserung des Fahrkomforts beiträgt. Darüber hinaus wird durch die Elastizität auch das vertikale Federungsverhalten verbessert und der Übergang von Schwingungen auf das Fahrzeugoberteil gedämpft.

In Ausgestaltung der Erfindung kann die Abstützung durch ein in Ilöhenrichtung sich erstreckendes und gelenkig mit Oberteil und Unterteil verbundenes Stützelement gebildet sein, wobei das Stützelement bevorzugt zu einer vertikalen Fahrzeugquerebene geneigt angeordnet ist. Durch die Neigung des in Höhenrichtung sich erstreckenden Abstützelementes und auch durch die Länge desselben ist eine Abstimmung auf die Auslegung des Fahrwerkes möglich, die Anfahrnicken und Bremstauchen zumindest im wesentlichen ausschließt.

Das Stützelement kann im Rahmen der Erfindung über Kugelgelenke mit dom Ober- und Unterteil verbunden sein unö) es kann des weiteren zumindest eines der Kugelgelenke über eine elastische Halterung an dem entsprechenden Wagenteil, also dem Ober- oder Unterteil angebracht sein. Anstelle der Kugelgelenke können auch Kardangelenke vorgesehen sein, wobei ebenfalls zumindest eines der Kardanger lenke über eine elastische Halterung mit dem entsprechenden Wagenteil verbunden sein kann. Sowohl Kugel- ale auch

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Kardangelenke ermöglichen neben der längsnachgiebigen und um eine Fahrzeugquerachse verschwenkbaren Abstützung des Unterteiles gegenüber dem Oberteil auch eine quernachgiebige und um eine Fahrzeuglängsachsa verechwenkbare Abstützung von Unterteil und Oberteil, so daß das Oberteil gegenüber dem Unterteil praktisch allseitig in einer zur Fahrbahnebene etwa parallelen Ebene verschiebbar ist und in dieser Ebene wirkende Schwingungen und Stöße zumindest weitgehend absorbiert werden und nicht auf das Oberteil übergehen.

Bei Befestigung der Stützelemente ;über Kugel- oder Kardangelenke gegenüber dem Fahrzeugunter- bzw. dem Fahrzeugoberteil unter Zwischenschaltung elastischer Halterungen kann über die elastischen Halterungen praktisch allseitig eine elastische Nachgiebigkeit erreicht werden. Um trotz dieser elastischen Nachgiebigkeiten und der über Kugel- oder Kardangelenke erzielten Verschwenkbarkeiten eine in Abhängigkeit von Gewichtskräften sich einstellende, stabile Lage des Oberteiles gegenüber dem Unterteil zu erreichen, können zumindest im Bereich einer Achse zwei Abstützungen vorgesehen werden, wobei diese Abstützungen bevorzugt in Querrichtung nach oben aufeinander zulaufend angeordnet werden. Zur Stabilisierung der Lage von Ober- und Unterteil können zudem auch zwischen diesen Teilen unabhängig von den Abstützungen Stützfedern od.dgl. vorgesehen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann als die Abstützung übernehmendes Stützelement wenigstens ein Stützzapfen vorgesehen sein, der ohne weitere Nachgiebig-

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keiten lediglich über Gummilager gegenüber dem Fahrzeugoberteil und/oder dem Fahrzeugunterteil abgestützt ist.

Im Rahmen der Erfindung können des weiteren auch zumindest in ihrer Längsrichtung nachgiebige Stützelemente vorgesehen sein, die bevorzugt als Federn, insbesondere Schraubenfedern ausgebildet sind. Auch für derartig ausgestaltete Stützelemente erweist es sich als zweckmäßig, diese über elastische Halterungen mit dem entsprechenden Wagenteil zu verbinden, um die Übertragung von Torsinskräften auf derartige Stützelemente zu verhindern. Des weiteren ist auch eine anderweitige gelenkige Lagerung derartiger· Stützelemente mit Vorteil möglich, so beispielsweise, wie vorstehend erwähnt, über Kugel- oder Kardangelenke.

Eine bevorzugte und besonders einfache erfindungsgemäße Auegeetaltungsforni besteht darin, als Abstützung ein haubenartiges, mit einem Wagenteil verbundenes und über ein dem anderen Wagenteil zugeordnetes Auflager gelegtes Spannband vorzusehen. Das Spannband kann als, solches elastisch ausgebildet sein oder elastisch gehalten sein.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung ergibt eich, wenn als Abstützung eine mit dem einen Wagenteil verbundene und über ein dem anderen Wagenteil zugeordnetes Auflager aufgespannte Membran vorgesehen wird. Als Auflager kann hierbei beispielsweise ein dem Unterteil, insbesondere einer Achse zugeordneter, nach oben ragender Ansatz vorgesehen werden.

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Eine besonders einfache Ausbildung ergibt sich, wenn bei einer derartigen Ausgestaltung das als Abstützung dienende Spannband bzw. die als Abstützung dienende Membran elastisch ausgebildet wird, so daß die Membran bzw. das Spannband zusätzliche Federungseigenschaften übernehmen kann. Zur Stabilisierung der Abstützung der Wagenteile gegeneinander, bzw. zur gezielten Verhärtung in vorgegebenen Bewegungs- oder Schwenkrichtungen kann dabei der Raum zwischen Spannband bzw. insbesondere zwischen Membran und Auflager bevorzugt mit einem elastischen Material wenigstens teilweise gefüllt sein. Ahnliche Effekte lassen sich auch durch eine über ihren Umfang unterschiedlich harte Ausgestaltung der liembran erzielen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungβ-beispiele mit weiteren erfindungsgemäßen Merkmalen erläutert, wobei die Fig. 1 und 2 sowie die Fig. 3 und k zusammen jeweils in schematisierter Darstellung einen Längsschnitt durch einen Personenkraftwagen zeigen und wobei weiter in den einzelnen Figuren jeweils eine andere Art der Abstützung zwischen Fahrzeugunter- und Fahrzeugoberteil dargestellt ist.

Ein im Längsschnitt dargestellter Personenkraftwagen ist auf die Fig. 1 und 2 aufgeteilt, von denen Fig. 1 den vorderen Teil und Fig. 2 den rückwärtigen Teil des Wagens zeigt. Der Wagen umfaßt insgesamt ein Oberteil 1 und ein Unterteil 2, dessen Vorderachse 3 einen Vorderachskörper k und Vorderräder 5 und dessen Hinterachse 6 einen Hinterachskörper 7 und Hinterräder 8 umfaßt. Vorderachskörper h und Hinterachskörper 7 stehen jeweils symbolisch

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für beliebige Achskonstruktionen und diesen zugeordnete Radführungen. Der Vorderachekörper k und der Hinterachskörper 7 sind über ein mittleres Rahmenteil 9 verbunden, das horizontal seitliche Relativbewegungen zwischen den beiden Achsen ausschließt«

In Fig. 1 ist nun eine Abstützung des Oberteiles 1, das zumindest den Fahrgastraum umfaßt, dem aber wie hier gezeigt, die Front- und Heckverkleidung zugehören können,-gezeigt, die ein Stützelement Io umfaßt, das als Stützzapfen ausgebildet ist und über Kugelgelenke 11, 12 mit dem Fahrzeugoberteil 1 und dem Fahrzeugunterteil/verbunden ist, wobei die Verbindung mit dem Unterteil über das Kugelgelenk 12 erfolgt, das in einem nach oben ragenden Ansatz 13 des Vorderachskörpers k gelagert ist. Dadurch, daß das im Ansatz 13 gehaltene Kugelgelenk 12 oberhalb des Kugelgelenkes 11 liegt, ist das Oberteil 1 im Bereich der Vorderachse hängend geführt. Das Kugelgelenk 11 ist in einem nach vorne ragenden Ansatz l4 des Oberteiles 1 vorgesehen. Der Ansatz 13 des Vorderachskörpers k ist in Frontalansicht, was hier nicht dargestellt ist, bevorzugt brückenartig ausgebildet, so daß der Ansatz Ik zwischen die Schenkel des Ansatzes 13 ^zu liegen kommt.

Das Stützelement Io, das im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als Stab od.dgl. ausgebildet ist, der in den Kugelgelenken 11 und 12 ausläuft, erstreckt sich leicht schräg nach hinten und oben, und durch diese Neigung des ■ Stützelementes ist in Verbindung mit der Neigung des der Hinterachse zugeordneten Stützelementes 15 die Lage der in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Momentan-Drehachse

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bestimmt, um die der Oberteil 1 gegenüber dem Unterteil 2 verschwenkbar ist.

Zusätzlich zu dieser Verschwenkbarkeit ist eine translatorische Verschiebbarkeit zwischen Oberteil 1 und Unterteil 2 dadurch erreicht, daß den Kugelgelenken 11, 12 in den Ansätzen 131 l'i entsprechende elastische Halterungen l6, 17 zugeordnet werden, wobei diese Halterungen durch elastische Schalen od.dgl. gebildet sein können.

In Fig. 2 ist eine insgesamt analog zur Darstellung gemäß Fig. 1 ausgebildete Abstützung gezeigt, wobei diese nun aber durch ein Stützelement 15 gebildet ist, das zwischen einem dem Ilinterachekorper 7 zugeordneten Ansatz 13aund einem Ansatz l4a vorgesehen ist, der dem Oberteil 1 zugeordnet ist und der sich nach hinten erstreckt. Der Ansatz 13a liegt auch hier oberhalb des Ansatzes l^lh\ das Stützelement erstreckt sich nun schräg nach vorne und oben. Die gelenkige Anlenkung des Stützelementes 15 gegenüber den Ansätzen I3aund l'ia erfolgt über Kardangelenke l8, 19, von denen wenigstens eines in hier nicht näher dargestellter Weise elastisch am jeweiligen Ansatz angebracht ist. Auch bei dieser Aueführungeform ist der Ansatz 13a in Längsansicht im wesentlichen brückenförmig gestaltet, so daß der Ansatz 1^o zwischen seine Schenkel ragt. Ferner ist auch hier das Oberteil 1 hängend gegenüber dem Unterteil abgestützt.

Darüber hinaus kann, was hier nicht weiter dargestellt ist, bevorzugt im Dereich der Hinterachse 6 das Unterteil 2 gegenüber dem Oberteil 1 über zwei Stützelemente abgestützt sein, die gemäß dem Stützelement Io oder 15 ausgebildet

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sind und die in Fahrzeugquerrichtung nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die Anordnung erfolgt dabei bevorzugt so, daß die Stützelemente schräg nach oben aufeinander zu verlaufen, derart, daß die Kraftwirkungslinien sich in einem Punkte schneiden* Hierdurch wird in Verbindung mit de*i der Vorderachse 3 zugeordneten Stützelement eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Momentan-Drehachso bestimmt,

um die der Fahrzeugoberteil 1 gegenüber dem Unterteil 2 verschwenkbar ist. Daneben ist aufgrund .der gegebenen Elastizitäten auch in Querrichtung, eine translatorische Verschiebbarkeit gegeben, so daß sowohl Lä*igs- wie Querschwingungen als auch auch Längs- wie Querstöße weitgehend abgefangen und nicht für den im Oberteil als Fahrgastraum befindlichen Insassen spürbar werden.

Das in den Fig. 3 und k insgesamt im Längsschnitt dargestellte Fahrzeug entspricht in seinem Gesamtaufbau jenem gemäß Fig, 1 und 2, und es ist dementsprechend auch hier ein Oberteil 1, ein Unterteil 2, eine Vorderachse 3» ein Vorderachskörper 4, ein Vorderrad 5» eine Hinterachse 6, ein Hinterachskörper 7 und ein Hinterrad 8 vorgesehen. Die Achskörper k und 7 sind auch hier über einen Rahmenteil 9 verbunden, der zwar eine Tordierbarkeit der Achsen gegeneinander zuläßt, aber einen Querversatz derselben ausschließt. Die Achskörper k und 7 sind bei diesem Ausführungsbeispiel darüber hinaus noch über einen Diagonalverband bildende Zugstreben 2o verbunden, die, was hier nicht weiter dargestellt ist, injihrem Kreuzungspunkt miteinander verbunden sind und die gegenüber dem Vorderachskörper k und dem Hinterachskörper 7 gelenkig angelenkt sind.

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Die Abstützung dee Oberteiles 1 gegenüber dem Vorderachskörper k erfolgt im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. über eine den am Vorderachskörper k vorgesehenen Ansatz 21 übergreifende Membran 22, welche in einer ringförmigen* den Ansatz 21 mit Abstand umgreifenden und dem Oberteil 1 zugehörigen Halterung 23 verankert ist und hutartig den Ansatz 21 überspannt. Die Membran ist bevorzugt elastisch ausgebildet. Diese Elastizität kann über den Umfang der Membran 22, was aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist, verschieden groß sein, so daß sich in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Nachgiebigkeiten ergeben. Ein ähnlicher Effekt läßt sich im Rahmen der Erfindung auch dadurch erzielen, daß der Raum 24 zwischen der Membran 22 und dem Ansatz 21 mit einem elastischen Material gefüllt wird, wobei je nach Härte dieses Materialee in unterschiedlichen Richtungen wiederum unterschiedliche Nachgiebigkeiten zu erreichen •ind. Der Raum 2k kann hierbei beispielsweise aufgeschäumt sein. Darüber hinaus läßt sich durch eine Aufschäumung des Raumes 2.k auch eine Stabilisierung des Fahrzeugoberteiles 1 gegenüber dem Unterteil erreichen, die es beispielsweise möglich macht, ohne, oder zumindest ohne wesentliche zusätzliche Abstützungen das Oberteil und das Unterteil sowohl vorne wie auch hinten lediglich über eine derartige MembranabStützung zu verbinden.

Die Auegectaltungsform gemäß Fig. k entspricht weitgehend jener gemäß Fig« 2, und es ist der dem Fahrzeugoberteil 1 zugeordnete Ansatz hier mit 25 und der dem Hinterachskörper 7 zugeordnete Ansatz mit 26 bezeichnet. Die Ansätze

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25 und 26 sind über eine Feder, im Auβführungsbeispiel eine Schraubenfeder 27 als Abstützelement verbunden, und es ist diese Schraubenfeder 27 zumindest an einem Ende, also beispielsweise im Ansatz 26 elastisch gehaltert. Dies ist beispielsweise durch ein Gummilager od.dgl. möglich, was hier nicht weiter dargestellt ist.

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Claims

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Ansprüche

/ 1. Personenkraftwagen mit einem eine Vorder- und eine Hin- ^- terachse, die zumindest in Fahrzeuglängsrichtung unnachgiebig miteinander verbunden sind, umfassenden Unterteil und einem von diesem unabhängigen, zumindest den Fahrgastraum umfassenden Oberteil, der zumindest in bezug auf eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende, in Hohe oder oberhalb des Schwerpunktes des Oberteiles im längsmittleren Wagenbereich liegende Momentan-Drehachse gegenüber dem Unterteil verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Oberteil (l) und Unterteil (2) im Bereich der Achsen (3 bzw. 6) jareils über wenigstens eine Abstützung (z.B.Io) verbunden sind, die in zumindest einer Richtung eine elastische Nachgiebigkeit aufweist.

2. Personenkraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstützung durch ein in Ilöhenrichtung sich erstreckendes und gelenkig mit Oberteil (l) und Unterteil (2) verbundenes Stützelement (lo) gebildet ist.

3« Personenkraftwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (lo) zu einer vertikalen Fahrzeugquerebene geneigt angeordnet ist.

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k. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ι dadurch gekennzeichnet, daß da» Stützelement (lo) über Kugelgelenke (11, 12) mit dem Oberteil (l) und dem Unterteil (2) verbunden ist.

5· Personenkraftwagen nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eines der Kugelgelenke (11, 12) über eine elastische Halterung mit dem entsprechenden Wagenteil verbunden ist.

6. Personenkraftwagen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (15) über jeweils ein Karlange lenk (l8, 19) mit dem Oberteil (l) und dem Unterteil (2) verbunden ist.

7· Personenkraftwagen nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eines der Kardangelenke (lO, 19) über eine elastische Halterung mit dem entsprechenden Wagenteil verbunden ist.

8. Personenkraftwagen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Stützelement (lo, 15) einen Stützzapfen umfaßt.

9. Personenkraftwagen nach einem oder mehreren der. Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement zumindest in seiner Längsrichtung nachgiebig ausgebildet ist.

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10. Personenkraftwagen nach Anspruch 9» 'dadurch gekennzeichnet , daß als Stützelement ein zumindest in seiner Längsrichtung federndes Element, insbesondere eine Schraubenfeder (27) vorgesehen ist.

11. Personenkraftwagen nach Anspruch 9 oder Io, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest in seiner Längsrichtung elastische Stützelement (Schraubenfeder 2?) über eine elastische Halterung mit dem entsprechenden Wagenteil verbunden ist,

12. Personenkraftwagen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das in seiner Längsrichtung elastische Stützelement an seinen Enden gelenkig gelagert ist.

13· Personenkraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß als Abstützung ein haubenartiges, mit dem einen Wagenteil verbundenes über ein dem anderen Wagenteil zugeordnetes Auflager gelegtes Spannband vorgesehen ist.,

l4. Personenkraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Abstützung eine mit dem einen Wagenteil (Oberteil l) verbundene und über ein dem anderen Wagenteil (Unterteil 2) zugeordnetes Auflager (Ansatz 21) gespannte Membran (22) vorgesehen ist.

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15· Personenkraftwagen nach Anspruch 13 oder l4, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflager ein dem Unterteil (2), insbesondere einer Achse zugeordneter, nach oben ragender Ansatz (21) vorgesehen ist.

16. Personenkraftwagen nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet , daß das als Abstützung dienende Spannband, bzw. die als Abstützung dienende Membran (22) elastisch ausgebildet ist.

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