DE2622736B2 - Ausgleichsfederung für ein vierrädriges Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichsfederung für ein vierrädriges Fahrzeug mit zwei zueinander koaxialen, quer verlaufenden vorderen Drehstabfedern, die an einem Frontabschnitt des Fahrzeugkörpers drehbar gelagert sind, zwei je ein Vorderrad tragenden vorderen Armen, die an den äußeren Enden der vorderen Drehstabfedern drehfest befestigt sind und sich gegenüber dem Fahrzeugkörper nach vorne erstrecken, zwei vorderen vertikalen Armen, deren obere Enden mit den inneren Enden der vorderen Drehstabfedern drehfest verbunden sind, zwei zueinander koaxialen, quer verlaufenden hinteren Drehstabfedern, die an einem rückwärtigen Teil des Fahrzeugkörpers drehbar gelagert sind, zwei je ein Hinterrad tragenden hinteren Armen, die an den äußeren Enden der hinteren Drehstabfedern drehfest befestigt sind und sich gegenüber dem Fahrzeugkörper nach rückwärts erstrecken, zwei hinteren vertikalen Armen, die am Fahrzeugkörper schwenkbar gelagert sind und deren obere Enden mit den inneren Enden der hinteren Drehstabfedern in Antriebsverbindung stehen, zwei Verbindungsgliedern, die sich in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers erstrecken und deren vordere Enden an den unteren Enden der vorderen vertikalen Arme und deren hintere Enden an den unteren Enden der hinteren vertikalen Arme angelenkt sind, und mit einem quer verlaufenden Hebel, der an seinem Mittelabschnitt

tu durch den Fahrzeugkörper schwenkbar abgestützt ist und an seinen beiden Enden mit den hinteren oder vorderen vertikalen Armen im Abstand von ihrer Schwenkachse schwenkbar verbunden ist.

Eine derartige Ausgleichsfederung ist durch die

is DE-AS 12 11948 bekanntgeworden. Bei dieser Konstruktion sind jedoch die oberen Enden der zwei hinteren vertikalen Arme über Aufhängefedern und zusätzliche vertikale Armteile mit den inneren Enden der hinteren Drehstabfedern verbunden. Dadurch

2u erfordert diese Radaufhängung zusätzliche Bauteile und wird entsprechend kompliziert Die hinteren, an ihrer Mitte am Fahrzeugkörper schwenkbar gelagerten vertikalen Arme müssen ferner bei dieser Konstruktion die doppelte Länge der vorderen vertikalen Arme aufweisen, um gleich große Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Vorder- und Hinterräder zu erreichen. Die dadurch relativ lang werdenden vertikalen Arme erfordern aber an ihren oberen Enden einen entsprechend großen Bewegungsspielraum, was angesichts der

3» Platzknappheit unter dem Fahrzeugkörper unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ausgleichsfederung der eingangs bezeichneten Art einfacher aufzubauen und platzsparender auszubilden.

Gemäß der Erfindung wird obige Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Enden des quer verlaufenden Hebels an den hinteren bzw. vorderen vertikalen Armen jeweils über ein in einer Bohrung des betreffenden Armes verschiebbares Drehgelenklager etwa in der Mitte zwischen den beiden Enden des Armes angreifen, wobei die oberen Enden auch der hinteren vertikalen Arme jev.eils unmittelbar mit der zugeordneten Drehstabfeder drehfest verbunden sind. Durch diese direkte Verbindung der oberen Enden der Drehstabfedern wird die angestrebte bauliche Vereinfachung erreicht. Dadurch, daß die Enden des quer verlaufenden Hebels an den hinteren bzw. vorderen vertikalen Armen etwa in der Mitte zwischen den beiden Enden des Armes angreifen, kann vorteilhaft die Länge der hinteren vertikalen Arme gleich derjenigen der vorderen vertikalen Arme bemessen sein, um gleiche Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Vorder- und Hinterräder zu erhalten, wobei das Ausmaß der Schwenkbewegung des quer verlaufenden Hebels um seine mittlere Lagerstelle relativ klein ist. Aufgrund dieser Anordnung beansprucht die Ausgleichsfederung gemäß der Erfindung relativ wenig Bewegungsspielraum und folglich Einbauplatz.
Durch die DE-AS 12 68 988 und die DE-PS 7 30 961 und 9 51 907 sind zwar auch bereits unterschiedliche Radfederungen mit Drehstabfedern für Fahrzeuge bekanntgeworden, diese Lösungen beziehen sich aber entweder auf einfache Federstabanordnungen in Verbindung mit durch Längslenker geführten Einzelrädern oder auf drehstabgefederte Doppelachsanordnungen, die keine Ausgleichsfederungen im Sinne der eingangs erläuterten Bauart darstellen.
Vorteilhaft ist gemäß einer weiteren Ausbildung der

Erfindung der quer verlaufende Hebel mit dem Fahrzeugkörper über ein starres Verbindungsglied schwenkbar verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Längsschnitt, der schematisch ein Kraftfahrzeug zeigt, das mit einer Ausgleichsfederung gemäß der Erfindung versehen ist;

F i g. 2 eine schematische perspektivische Ansicht der Ausgleichsfederung gemäß der Erfindung; : >

F i g. 3 einen vertikalen Teilschnitt entlang der Linie IH-III in Fig.2;

F i g. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

F i g. 5 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der > Arbeitsweise der Ausgleichsfederung gemäß der Erfindung;

■r i g. 6 eine schematische Ansicht entlang der Linie VI-VI in F i g. 5, die einen gewissen Betriebszustand der Ausgleichsfederung veranschaulicht und

F i g. 7 eine der F i g. 6 ähnliche schematische Ansicht, die jedoch einen anderen Betriebszustand der Ausgleichsfederung zeigt

Es wird nun auf die F i g. 1 und 2 Bezug genommen. In diesen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Ausgleichsfederung gemäß der Erfindung gezeigt, die vordere Drehstabfedern 2 und 3 und hintere Drehstabfedern 4 und 5 aufweist, welche sich alle quer zur Längsmittelachse eines Fahrzeugkörpers 1 erstrecken. Nach vorne verlaufende, im allgemeinen horizontale jo vordere obere Arme 6 und 7, die nach vorne etwas divergieren, sind mit ihren hinteren Enden starr mit den querverlaufenden äußeren Enden der vorderen Drehstabfedern 2 bzw. 3 verbunden, und nach hinten verlaufende, im allgemeinen horizontale rückwärtige obere Arme 8 und 9, die nach hinten etwas divergieren, sind mit ihren vorderen Enden starr mit den querverlaufenden äußeren Enden der hinteren Drehstabfedern 4 bzw. 5 verbunden.

Unterhalb der vorderen oberen Arme 6 und 7 sind nach vorne verlaufende vordere untere Arme 10 und 11 vorgesehen. Die hinteren Enden der unteren Arme 10 und 11 sind an der Frontwand des Fahrzeugkörpers 1 bei 10a bzw. 11a schwenkbar gelagert. Achsschenkelbolzen 112 sind ferner vorgesehen, um die vorderen oder freien Enden der vorderen oberen Arme 6 und 7 und die vorderen oder freien Enden der vorderen unteren Arme 10 bzw. 11 schwenkbar untereinander zu verbinden. Die Achsschenkel 13a und 14a der Vorderräder 13 und 14 werden von den Achsschenkelbolzen 12 so getragen, ^r>o daß sie gelenkt werden können.

In ähnlicher Weise sind unterhalb der nach hinten verlaufenden hinteren oberen Arme 8 und 9 sich nach rückwärts erstreckende rückwärtige untere Arme 16 und 17 vorgesehen, und die vorderen Enden der unteren Arme 16 und 17 sind an der Rückwand des Fahrzeugkörpers 1 bie 16a und 17a schwenkbar befestigt. Gelenkzapfen 18 sind vorgesehen, um die hinteren Enden der rückwärtigen oberen Arme 8 und 9 und die hinteren Enden der rückwärtigen unteren Arme t>o 16 bzw. 17 schwenkbar untereinander zu verbinden.

Radachsen 19a und 20a der Hinterräder 19 und 20 werden von den Gelenkzapfen 18 drehbar gehalten. Die Radachsen 19a und 20a sind mit einer Antriebswelle eines Motors (nicht gezeigt) verbunden, der an der &5 Rückwand des Fahrzeugkörpers I befestigt ist.

Wie in Fig.3 gezeigt ist, bildet eine zylindrische Schutzhülse 22 eine Nabe des rückwärtigen oberen Arms 8 und umschließt die linke hintere Drehstabfeder 4. In Abstand voneinander angeordnete ringförmige elastische Lager 23 und 24 sind am Fahrzeugkörper 1 befestigt und weisen Gummiringe 25 und 26 auf, die zwischen ihren inneren und äußeren Enden eingeschaltet sind. Diese Lager 23 und 24 dienen dem Zweck, die zylindrische Schutzhülse 22 an ihren beiden Enden federnd zu haltern, so daß die zylindrische Schutzhülse 22 um ihre Längsachse drehbar ist. Das äußere Ende der Drehstabfeder 4 ist bei 4a mit dem äußeren Ende der zylindrischen Schutzhülse 22 keilverzahnt Die Drehstabfeder 4 ist an ihrem inneren Ende bei 4b mit dem oberen Ende eines sich nach unten erstreckenden vertikalen Armes 27 keilverzahnt. Das obere Ende ist einteilig mit einer querverlaufenden hohlen Stummelwelle 27a ausgebildet, die in Lagerschalen 276 drehbar gelagert ist welche an der Innenseite der zylindrischen Schutzhülse 22 befestigt sind.

Eine weitere zylindrische Schutzhülse 29 von der gleichen Konstruktion wie die Schutzhülse 22 ist zu dem Zweck vorgesehen, die rechte hintere Drehstabfeder 5 zu umschließen. Die Schutzhülse 29 bildet eine Nabe des hinteren oberen Armes 9 und ist durch den Fahrzeugkörper 1 über ringförmige federnde Lager drehbar gehalten, von denen eines bei 30 in F i g. 3 angedeutet ist Diese Lager sind identisch mit den federnden Lagern 23 und 24. Das äußere Ende der Drehstabfeder 5 ist mit dem äußeren Ende der zylindrischen Schutzhülse 29 keilverzahnt und das querverlaufende innere Ende der Drehstabfeder 5 ist bei 5b mit dem oberen Ende eines anderen nach unten ragenden vertikalen Armes 31 keilverzahnt wobei das obere Ende aus einem Stück mit einer hohlen Stummelwelle 31a hergestellt ist die durch die Innenseite der zylindrischen Schutzhülse 29 über Gleitlager frei drehbar abgestützt ist. Der Arm 31 hat die gleiche Länge wie der Arm 27.

Die vorderen Drehstabfedern 2 und 3 sind ebenfalls am Fahrzeugkörper 1 gelagert und mit den vorderen oberen Armen 6 und 7 in der gleichen Art und Weise verbunden, wie oben beschrieben wurde, und die oberen Enden von nach unten ragenden vertikalen Armen 32 und 33, die gleiche Länge haben, sind ebenfalls mit den inneren Enden der vorderen Drehstabfedern 2 bzw. 3 durch eine Keilverzahnung verbunden.

Die unteren Enden der vertikalen Arme 32 und 27 an der linken Seite des Fahrzeugkörpers 1 sind bei 35 und 36 mit einem horizontal verlaufenden Verbindungsglied 34 schwenkbar verbunden, und in ähnlicher Weise sind die unteren Enden der vertikalen Arme 33 und 31 an der rechten Seite des Fahrzeugkörpers 1 bei 38 und 39 mit einem weiteren horizontal verlaufenden Verbindungsglied 37 schwenkbar verbunden. Die Verbindungsglieder 34 und 37 sind beide durch einen Hohlkanal oder Tunnel geführt, der in einem in Längsrichtung verlaufenden zylindrischen Teil 40 am unteren Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 ausgebildet ist wie F i g. 1 zeigt.

Zwischen den vertikalen Armen 27 und 31, die am hinteren Endabschnitt des Fahrzeugkörpers 1 vorgesehen sind, ist ein im allgemeinen querverlaufender Hebel 41 von verhältnismäßig kurzer Länge eingeschaltet dessen Mittelteil über ein Drehgelenklager 43 mit dem rückwärtigen Ende eines Verbindungsgliedes 42 derart verbunden ist, daß er in jeder beliebigen Richtung verschwenkbar ist. Das vordere Ende des Verbindungsgliedes 42 ist über einen horizontalen Bolzen 45 an einem ortsfesten Bügel 44 (Fig. 4) schwenkbar angebracht, der in der Nähe des hinteren Endes des

zylindrischen Teils 40 vorgesehen ist. Die zwei Enden des kurzen Hebels 41 sind über Drehgelenklager 46 mit den vertikalen Armen 27 bzw. 31 verbunden. Im einzelnen sind die zwei Enden des Hebels 41 in die inneren Laufringe der Drehgelenklager 46 eingepaßt, die dem Drehgelenklager 43 ähnlich sind, und die äußeren Laufringe der gleichen Lager sind in Bohrungen 47 und 48 verschiebbar aufgenommen, die einander gegenüberliegend in den vertikalen Armen 27 bzw. 31 vorgesehen sind. Eine Schwenkbewegung von einem der Arme 27 und 31 nach vorne oder hinten um die Achse der zugeordneten Drehstabfeder bewirkt demzufolge eine Schwenkbewegung des anderen Armes um einen gleichen Winkel, jedoch in entgegengesetzter Richtung.

Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus des Mechanismus ergibt sich folgendes:

Wenn einer der vorderen oder hinteren oberen Arme an einer Seite des Fahrzeugkörpers nach oben um die Achse der zugeordneten Drehstabfeder geschwenkt wird, wird der andere der vorderen und rückwärtigen oberen Arme um die Achse der zugeordneten Drehstabfeder nach unten geschwenkt und umgekehrt. Die Ausmaße der vertikalen Verstellbewegungen der freien Enden der vorderen und hinteren oberen Arme und damit die Ausmaße der vertikalen Verstellbewegungen der vorderen und hinteren Radachsen sollten gleich oder im wesentlichen gleich zueinander sein. Wenn sich die Belastungen an den vorderen und hinteren Rädern voneinander unterscheiden, wird das Produkt aus der Länge des vorderen oberen Arms und der Vorderradbelastung an jeder Seite des Fahrzeugkörpers mindestens im wesentlichen gleich dem Produkt aus der Länge des rückwärtigen oberen Armes und der Hinterradbelastung auf der gleichen Seite gemacht. Ferner werden die Längen der vertikalen Arme 32 und 27 oder 33 und 31 an jeder Seite des Fahrzeugkörpers so ausgewählt, daß die dadurch verursachten vertikalen Verstellbewegungen der Vorder- und Hinterräder wenigstens im wesentlich gleich zueinander sind.

Aus dem oben beschriebenen Grund ist das Verhältnis der Länge des vorderen oberen Arms an jeder Seite zur Länge des zugeordneten vertikalen Arms gleich dem Verhältnis des hinteren oberen Arms an jeder Seite zur Länge des zugeordneten vertikalen Arms. Wenn demzufolge das Fahrzeug z. B. aus einem Heckmotor-Typ besteht, bei dem die Belastung der Hinterräder größer ist als diejenige der Vorderräder, ist die auf den rückwärtigen vertikalen Arm 27 oder 31 und das horizontale Verbindungsglied 34 oder 37 nach hinten ausgeübte Kraft größer als die Kraft, die an dem vorderen vertikalen Arm 32 oder 33 angreift und das gleiche horizontale Verbindungsglied 34 oder 37 nach vorne zieht

Die Drehmomente oder Kräfte, die durch die Radbelastungen in Naben der oberen Arme 6 und 8 oder in den Drehstabfedern 2 und 4 an der linken Seite des Fahrzeugs erzeugt werden, werden auf den Arm 27 übertragen und in ein Moment im vertikalen Arm 27 umgewandelt, und in ähnlicher Weise werden die Drehmomente oder Kräfte, die durch die Radlasten in den Naben der oberen Arme 7 und 9 oder in den Drehstabfedern 3 und 5 an der rechten Seite des Fahrzeugs erzeugt werden, auf den Arm 31 übertragen und in ein Moment im vertikalen Arm 31 umgewandelt Wenn die auf die vertikalen Arme 27 und 31 einwirkenden Momente gleich sind, wird der kurze Hebel 41, dessen mittlerer Teil durch den Fahrzeugkörper abgestützt wird, in der normalen Position gehalten, die durch volle Linien in F i g. 4 angedeutet ist, so daß der Fahrzeugkörper horizontal gehalten wird.

Wenn ein Fahrzeugrad, z. B. das rechte Vorderrad 14 nach oben verstellt wird, wie in F i g. 5 gezeigt ist, wird das rechte Hinterrad 20 aus den oben erläuterten Gründen nach unten verstellt, und die resultierende Schwenkbewegung des vertikalen Armes 31 um die

ü Achse der Drehstabfeder 5 bewirkt eine Schwenkbewegung des Hebels 41 in die Position, die in F i g. 4 durch die Linie 0-0 angedeutet ist.

Die Schwenkbewegung des Hebels 41 bewirkt wiederum, daß der vertikale Arm 27 an der linken Seite

ι sich in entgegengesetzter Richtung um ein gleiches Winkelausmaß verschwenkt, wodurch das Hinterrad 19 an der linken Seite um einen Abstand angehoben wird, der gleich ist dem Ausmaß der Abwärtsbewegung des rechten Hinterrads 20. Gleichzeitig hiermit wird das

2( linke Vorderrad 13 um eine Strecke gesenkt, die gleich ist dem Ausmaß der Aufwärtsverstellung des rechten Vorderrads 14.

Wenn die Vorder- und Hinterräder 13,14,19 und 20 von einem ebenen Boden G1 weg auf einen Boden G 2 rollen, der sinen Hocker M aufweist, wie in strichpunktierten Linien in Fig.6 angedeutet ist, und das Vorderrad 14 über diesen Höcker M rollt, werden die Räder in die Positionen 13', 14', 19' und 20' verstellt. Im einzelnen bewegt sich das Vorderrad 13 nach unten, das Hinterrad 20 nach unten und das Hinterrad 19 nach oben, so daß sämtliche Räder in Berührung mit der unebenen Oberfläche des Bodens G 2 gehalten werden.

Wenn umgekehrt die Fahrzeugräder auf einem Boden

G 3 abrollen, der eine Vertiefung H aufweist, wie in F i g. 7 gezeigt ist, und das Vorderrad 14 in diese Vertiefung //hineinläuft, werden das Vorderrad 14 und das Hinterrad 19, die sich diagonal einander gegenüberstehen, nunmehr gesenkt, wie bei 14" und 19" angedeutet ist, während die anderen zwei diagonal

4( einander gegenüberstehenden Räder, nämlich das Vorderrad 13 und das Hinterrad 20 angehoben werden, wie bei 13" und 20" angedeutet ist Auch dadurch werden wieder sämtliche Räder in Berührung mit der unebenen Oberfläche des Bodens G 3 gehalten.

Im Zusammenhang mit beiden oben beschriebenen Fällen ist ohne weiteres erkennbar, daß kein Schlingern und Kippen des Fahrzeugs in jeder der vertikalen Ebenen auftritt, die die Diagonalen X und Y in F i g. 5 einschließen. Es ist erkennbar, daß dies auch für den Fall

51, zutrifft, daß irgend ein anderes Rad als das Vorderrad 14 über einen Hocker oder in eine Vertiefung läuft

Für den Fall, daß beide Vorder- und Hinterräder über einen Höcker oder in eine Vertiefung laufen, führt das Ausgleichsgestänge keinerlei Bewegung aus, mit Ausnähme, daß die vorderen oder hinteren Arme 6 und 7 oder 8 und 9 nach oben oder unten geschwenkt werden, und zwar aufgrund der Torsion der vorderen oder hinteren Drehstabfedern 2 und 3 oder 4 und 5 und die Stoßabsorption bzw. Abfederung erfolgt durch die

bo Drehstabfedern.

Das Ausgleichsgestänge beeinträchtigt nicht die Schaffung von Türwegen am Fahrzeug, da die Drehstabfedern und ihre zugeordneten Arme an vorderen und hinteren Abschnitten des Fahrzeugkörpers montiert sind und die Verbindungsglieder, welche die Arme der vorderen und hinteren Drehstabfedern verbinden, unterhalb des Bodens des Fahrzeugkörpers geführt sind. Da ferner die Räume unmittelbar vor und

hinter den vorderen und rückwärtigen Drehstabfedern nicht von dem Ausgleichsgestänge eingenommen werden, werden durch diese die Räume für die Schaffung des Kofferraums und Motorraums des Fahrzeugkörpers nicht eingeschränkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ausgleichsfederung für ein vierrädriges Fahrzeug mit zwei zueinander koaxialen, quer verlaufenden vorderen Drehstabfedern, die an einem Frontabschnitt des Fahrzeugkörpers drehbar gelagert sind, zwei je ein Vorderrad tragenden vorderen Armen, die an den äußeren Enden der vorderen Drehstabfedern drehfest verbunden sind, zwei zueinander koaxialen, quer verlaufenden hinteren Drehstabfedern, die an einem rückwärtigen Teil des Fahrzeugkörpers drehbar gelagert sind, zwei je ein Hinterrad tragenden hinteren Armen, die an den äußeren Enden der hinteren Drehstabfedern drehfest befestigt sind und sich gegenüber dem Fahrzeugkörper nach rückwärts erstrecken, zwei hinteren vertikalen Armen, die am Fahrzeugkörper schwenkbar gelagert sind und deren obere Enden mit den inneren Enden der hinteren Drehstabfedern in Antriebsverbindung stehen, zwei Verbindungsgliedern, die sich in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers erstrecken und deren vordere Enden an den unteren Enden der vorderen vertikalen Arme und deren hintere Enden an den unteren Enden der hinteren vertikalen Arme angelenkt sind, und mit: einem quer verlaufenden Hebel, der an seinem Mittelabschnitt durch den Fahrzeugkörpei schwenkbar abgestuft ist und an seinen beiden Enden mit den hinteren oder vorderen vertikalen. Armen im Abstand von ihrer Schwenkachse schwenkbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des quer verlaufenden Hebels (41) an den hinteren bzw. vorderen vertikalen Armen (27 und 31 oder 32 und 33) jeweils über ein in einer Bohrung (47 bzw. 48) des. betreffenden Armes verschiebbares Drehgelenklager (46) etwa in der Mitte zvrischen den beiden Enden des Arms angreifen, wobei die oberen Enden auch der hinteren vertikalen Arme (27 und 31) jeweils unmittelbar mit der zugeordneten Drehstabfeder (4 bzw. 5) drehfest verbunden sind.

2. Ausgleichsfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der querverlaufende Hebel (41) mit dem Fahrzeugkörper (1) über ein starres Verbindungsglied (42) schwenkbar verbunden ist.