DE3050256C2

DE3050256C2 -

Info

Publication number: DE3050256C2
Application number: DE3050256A
Authority: DE
Inventors: Michail N. Kiew/Kiev Su Zamitter
Original assignee: KIEVSKIJ INZENERNO-STROITEL'NYJ INSTITUT KIEW/KIEV SU
Current assignee: KIEVSKIJ INZENERNO-STROITEL'NYJ INSTITUT KIEW/KIEV SU
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-09-01
Publication date: 1989-08-03
Also published as: IT8141512A0; GB2087034A; JPS57500142A; SE432739B; GB2087034B; SE8105666L; DE3050256A1; US4763885A; CA1179694A; SE8303207L; SE8303207D0; IT1146032B; FR2475171A1; WO1981002141A1; FR2475171B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine federnde Radauf hängung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Radaufhängung ist aus der GB-PS 2 61 586 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung hat die als elastischer Bügel ausgebildete Biegefeder eine konstante Krümmung, so daß das in ihren einzelnen Querschnitten wirkende Biegemoment entsprechend dem Abstand des jeweils betrachteten Querschnitts von der Ver bindungslinie der Anlenkpunkte der Biegefeder verschieden groß ist. Dies ergibt angesichts der über die Länge der Feder konstanten Form ihres Querschnitts eine ungleichmäßige Ausnutzung ihres Materials.

Außerdem ist die bekannte Feder ähnlich wie die Blattfeder eines Blattfederpakets gestaltet und beansprucht, d. h. sie hat einen Querschnitt, dessen Hauptträgheitsachse, bezüglich der das Trägheitsmoment maximal ist, in der Biegeebene der Feder liegt. Gegenüber dieser Beanspruchung ist die Feder biegeweich, so daß sie für eine vorgegebene Federkrafterzeugung schwer und materialaufwendig sein muß.

Ähnliches gilt für eine aus DE-PS 1 97 917 bekannte Radaufhängung, bei der die an einem Lenker geführte Radachse mittels eines Blattfederpakets etwa konstanter Krümmung abgefedert ist. Auch hier ist eine bestmögliche Ausnutzung des Materials der Federn nicht gegeben.

An sich ist aus der DE-OS 26 19 587 eine bügelförmige Biegefeder bekannt, deren Querschnitt so liegt, daß seine Hauptträgheitsachse, bezüglich der das Trägheitsmoment maximal ist, rechtwinklig zur Biegeebene der Feder verläuft. Diese Feder hat aber mit einer Radaufhängung nichts zu tun, sondern dient in einer Fahrzeug trommelbremse zur Kraftbeaufschlagung der Bremsbacken im Sinne von deren Rückführung in die unwirksame eingezogene Lage.

Somit ist in den in bekannten Radaufhängungen verwendeten Biege federn der Federwerkstoff nicht optimal genutzt, weil die im Sinne einer bestmöglichen Materialausnutzung wünschenswerte maximal zulässige Spannung nur in einem Teilbereich ihrer Erstreckung erreicht wird. Eine mögliche Anpassung des Querschnitts über die Länge zur Verbesserung der Werkstoffnutzung und zur Kosten- und Gewichts einsparung würde eine aufwendige Bearbeitung oder gebaute Federn (Blattfederpakete) erfordern.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine federnde Radaufhängung für ein Fahrzeug zu schaffen, bei der die Biegefeder einfacher und leichter ausgebildet sein kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus dem Patentan spruch 1.

Bei einer erfindungsgemäßen Biegefeder liegt der die Aufgabenlösung herbeiführende Wirkmechanismus darin, daß über die beiden auf einer zum Mittelstück parallelen Linie liegenden Anlenkpunkte und die Schenkel im wesentlichen konstante Hebelarme für die Belastung geschaffen sind und das Mittelstück über seine ganze Länge mit einem im wesentlichen konstanten Biegemoment beaufschlagt wird. Damit kann zumindest in diesem ganzen mittleren Bereich der Federwerkstoff ohne komplizierte Formgebung gleich mäßig maximal genutzt werden, wobei die Beanspruchung in der Ebene ihrer maximalen Steifigkeit zu einer besonders materialsparenden und leichtbauenden Biegefeder führt.

Eine Grenze findet die Gestaltung mit durchgängig gleichbleibendem Querschnitt, wenn Knick- und Beulgrenzen erreicht werden. Hier schafft eine Anpassung des Querschnittsverlaufes über der Länge Abhilfe.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Ansprüche 2 bis 10 betreffen vorteilhafte Einbau möglichkeiten der Biegefeder in eine Radaufhängung und zeigen die konstruktive Flexibilität der vorgeschlagenen Ausbildung.

Dabei sind z. B. in der in Anspruch 4 angesprochenen Ausbildung, besonders raumsparende Anordnungen möglich, weil der Bewegungsbe reich des Rades innerhalb des Federbügelraums liegen kann. In den in den Ansprüchen 8, 9 und 10 angesprochenden Ausbildungen kann die Biegefeder als Ersatz für übliche Federbeine verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Aus führungsbeispielen an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Grundform der für die vorliegende Radaufhängung verwendeten bügelförmigen Biegefeder;

Fig. 2 eine erste Ausbildung der federnden Radaufhängung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 3 die Kinematik der Radaufhängung gemäß Fig. 2 in der Draufsicht;

Fig. 4 bis 10 weitere Ausbildungen der Radaufhängung in schematischer Darstellung.

Die in der vorliegenden Radaufhängung verwendete Biegefeder 1 gemäß Fig. 1 hat die Form eines Bügels in C-Form mit einem geraden Mittelstück 2 und an beiden Seiten abgebogenen Schenkeln 3, 4, an deren Enden je ein Federauge 5, 6 zur Anlenkung am Fahrzeugchassis oder an einem anderen Element der Radaufhängung ausgebildet ist. Das Mittelstück 2 verläuft im wesentlichen parallel zur Verbindungslinie der Federaugen, so daß die längs dieser Verbindungslinie wirkenden Kräfte der Feder im Mittelstück 2 auf dessen gesamter Erstreckung ein im wesentlichen konstantes Biegemoment erzeugen.

Im Verhältnis zur Länge der Schenkel 3, 4 ist das Mittelstück 2 von größerer Länge und hat einen Querschnitt, dessen Hauptträg heitsachse, bezüglich der das Trägheitsmoment maximal ist, rechtwinklig zur Biegeebene der Feder verläuft. Dabei wird das Mittelstück in Richtung seiner größten Biegesteifigkeit auf Biegung beansprucht. Die Schenkel 3, 4 können ohne große Fertigungsschwierigkeiten mit veränderlicher Höhe derart ausge führt werden, daß die Höhe zu den Federaugen 5, 6 hin abnimmt, so daß diese bezüglich der Biegebeanspruchung als gleichfeste Körper ausgebildet sein können und auch hier eine optimale Werkstoffausnutzung verwirklichbar ist.

Fig. 2 und 3 illustrieren eine erste Ausbildung der Verwendung einer solchen Biegefeder in einer Radaufhängung.

Jedes Rad 13 ist auf einer Radachse 14 gelagert, welche mittels zweier Schräglager 10 und zweier Radführungshebel 7 in Form von zweiarmigen Winkelhebeln geführt ist. Jeder Radführungs hebel 7 hat einen radtragenden Arm 8 und einen Federangriffsarm 9 und ist mit seinem diese beiden Arme verbindenden Knie am Fahrzeugchassis 12 um einen AnlenkpunktO schwenkbar gelagert. Der Anlenkpunkt des radtragenden Arms 8 an der Radachse 14 ist mit A bezeichnet.

Die bügelförmige Biegefeder 1 wirkt zwischen dem Ende des Federan griffsarms 9 des Radführungshebels 7 und einem Anlenkpunkt D am Chassis 12. Der hier angelenkte Schenkel ist der chassisfeste Schenkel 4, während der andere Schenkel 3 an einem Anlenkpunkt E mit einem Federangriffsarm 9 gelenkig verbunden ist.

Der Anlenkpunkt der Schräglenker 10 am Chassis 12 ist mit C und der Anlenkpunkt an der Radachse 14 ist mit B bezeichnet. Zwischen der Radachse 14 und dem Chassis 12 sind noch zwei Schwingungsdämpfer 11 angeordnet.

In Fig. 2 ist strichpunktiert gezeigt, welche Lage das Rad 13 beim Einfedern um die Höhe H, z. B. beim Überfahren eines Hindernisses, einnimmt, wobei der radtragende Arm 8 des Rad führungshebels 7 um den Winkel α schwenkt und seine eingefederte Längsachse ebenfalls strichpunktiert dargestellt ist. Die je weiligen Anlenkpunkte A, B und E nehmen dabei die ebenfalls gezeigten neuen Stellungen A ₁, B ₁ und E ₁ ein. Der letztere ver lagert sich dabei um den Betrag 2 · δ. Der Mittelpunkt F des geraden Mittelstücks 2 der Biegefeder 1 ist dabei zur Position F ₁ hin verlagert.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß in der Seitenansicht der Radauf hängungskinematik die Schräglenker 10 parallel zum radtragenden Arm 8 des Radführungshebels 7 liegen, so daß die Anlenkpunkte O A B C ein Gelenkparallelogramm bilden, was zur Folge hat, daß die Radachse 14 beim Einfedern ihre räumliche Orientierung beibehält und die beim Beschleunigen und Bremsen wirkenden Drehmomente auf das Fahrzeugchassis 12 übertragen werden.

Einige der durch die Verwendung der beschriebenen Biegefeder eröffneten konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten der Radauf hängung sind in Fig. 4 bis 10 illustriert. Die konkrete Ausbildung wird im Einzelfall von den Gegebenheiten der Fahrzeugkonstruktion und der Einsatzbedingung des Fahrzeuges abhängen.

Fig. 4 zeigt eine Radaufhängung mit einem Führungshebel 7, dessen Arme 8, 9 einen spitzen Winkel β miteinander bilden, wobei der radtragende Arm 8 etwa waagerecht liegt und der Federan griffsarm 9 nach oben weist. Der an diesem angreifende Schenkel 3 der Biegefeder 1 stellt etwa die Fortsetzung des Federangriffsarms 9 dar, und ihr gerades Mittelstück 2 verläuft wiederum etwa waagerecht. Auf diese Weise verläuft die die Anlenkpunkte D, E der Biegefeder 1 verbindende Linie etwa parallel zur die Anlenkpunkte A, O, d. h. die Radachse und die Schwenkachse des Führungshebels 7 verbindenden Linie. Eine solche Kon struktion eignet sich besonders dann, wenn zwischen der Radachse 14 und der Unterseite des Fahrzeugs, etwa im Radhaus, genügend Platz zur Verfügung steht. Die Biegefeder 1 wird beim Einfedern des Rades 13 auf Zug beansprucht.

Fig. 5 zeigt eine Radaufhängung mit einem Radführungshebel 7, bei dem der Winkel β zwischem dem radtragenden Arm 8 und dem Federangriffsarm 9, ausgehend vom radtragenden Arm 8 und im Uhrzeigersinn gemessen, größer als 180° ist. Dabei sind beide Arme voneinander weg weisend nach unten geneigt. Die Biegefeder 1 ist ähnlich wie in Fig. 4 angeordnet. Diese Anordnung erlaubt eine etwas höhere Bodenfreiheit und einen schrägen Verlauf des Einfederungswegs der Radachse 14. Die Biegefeder 1 wird hier beim Einfedern des Rades 13 auf Druck beansprucht. Beide Lösungen gemäß Fig. 4 und 5 ergeben eine in Fahrzeuglängsrichtung recht kompakte Konstruktion.

Fig. 6 zeigt eine Lösung, bei der die Anordnung des Radführungs hebels 7 etwa der Fig. 5 entspricht und die Biegefeder 1 etwa in Verlängerung des radtragenden Arms 8 des Radführungshebels 7 angeordnet und nach unten offen ist. Zwischen der die Anlenk punkte D, E der Biegefeder 1 verbindenden Linie und der durch die Radachse 14 (Anlenkpunkt A) gehenden Horizontalen liegt ein stumpfer Winkel γ. Eine solche Konstruktion ist zweckmäßig, wenn oberhalb des Rades wenig Platz zur Verfügung steht, aber die Möglichkeit gegeben ist, die Feder in einem anschließenden Bereich, beispielsweise im Bereich des Kofferraums eines Personen wagens, unterzubringen.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung, bei der der Radführungshebel 7 nicht abgewinkelt ist und seine beiden Arme 8 und 9 in einer Erstreckung liegen, wobei der Federangriffsarm 9 einen Teil des radtragenden Arms 8 darstellt. Die Biegefeder 1 greift somit an einem Anlenkpunkt E an, der zwischen dem Anlenkpunkt A des Rades 13 und der Schwenkache O liegt, wobei die Biegefeder 1 steil aufgerichtet ist und ihre offene Seite vom Rad 13 wegweist. Der Winkel γ zwischen der ihre Anlenkpunkte D, E verbindenden Linie und der Horizontalen durch die Radachse 14 (Anlenkpunkt A) ist ein spitzer. In dieser Ausbildung kann die Biegefeder 1 ein übliches Federbein ersetzen.

Fig. 8 zeigt eine Konstruktion ähnlich wie Fig. 5, die durch die Wahl anderer Winkel besonders niedrig baut. Fig. 9 zeigt die Verwendung eines Radführungshebels 7, dessen Arme 8, 9 auf einer Geraden beidseits der Schwenkachse O liegen, also einen Winkel β von 180° zwischen sich einschließen. Hierbei ist die Biegefeder 1 wieder steil angeordnet. Die Konstruktion gemäß Fig. 10 entspricht wiederum etwa der Ausbildung gemäß Fig. 7, wobei die Biegefeder 1 jedoch zum Rad 13 hin offen ist. Es ist ersichtlich, daß im Rahmen der gezeigten Beispiele viele Lösungsmöglichkeiten gegeben sind.

In den Einbaufällen von Fig. 2, 4, 6 und 9 wird die Biegefeder 1 auf Zug beansprucht, wobei sich durch die Annäherung des mittleren Bereichs ihres geraden Mittelstücks 2 an die Verbindungslinie ihrer Anlenkpunkte D E (ersichtlich aus der in Fig. 2 gezeigten Verlagerung des Punktes F nach F ₁) in an sich bekannter Weise eine etwas progressive Federcharakteristik ergibt. In allen Fällen wird jedoch auf Grund der Formgebung der Biegefeder deren Werkstoff optimal genutzt, so daß die vorgeschlagene Radauf hängung besonders leicht und auch kompakt gebaut werden kann.

Claims

1. Federnde Radaufhängung für ein Fahrzeug mit mindestens einem als Lenker ausgebildeten Radführungselement, das am Fahrzeugchassis (12) gelagert ist und einen Hebel (7) bildet, dessen einer Hebelarm an der Radachse (14) und dessen anderer Hebelarm an dem einen Ende einer als elastischer Bügel ausge bildeten Biegefeder (1) angelenkt ist, die sich mit ihrem anderen Ende gegen das Fahrzeugchassis (12) abstützt, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- der als Biegefeder (1) wirkende elastische Bügel weist C-Form auf, mit einem geraden Mittelstück (2) und an beiden Seiten abgebogenen Schenkeln (3 und 4);
- das Mittelstück (2) verläuft im wesentlichen parallel zur Verbindungslinie der Anlenkpunkte (D; E) der Schenkel (4; 3) am Fahrzeugchassis (12) und Radführungshebel (7);
- Mittelstück (2) und Schenkel (3 und 4) bilden wesentlich einen Träger mit über seiner Länge konstanter Biegespannung, wobei
- das im Verhältnis zu den abgebogenen Schenkeln (3) längere Mittelstück (2) des Federbügels (1) einen Querschnitt aufweist, dessen Hauptträgheitsachse, bezüglich der das Trägheitsmoment maximal ist, rechtwinklig zur Biegeebene der Feder verläuft.

2. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Federbügel (1) mit im wesentlichen horizontal verlaufendem geradem Mittelstück (2) angeordnet ist, und daß der Radführungshebel (7) als zweiarmiger Winkelhebel ausgebildet ist, dessen radtragender Arm (8) um eine im wesent lichen horizontale Lage schwingt und dessen kürzerer Federan griffsarm (9) zum Anlenkpunkt (E) am Hebelangriffs schenkel (3) des Federbügels (1) abgewinkelt ist (Fig. 2, 4).

3. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbügel (1) nach oben offen ist,
der Federangriffsarm (9) des Radführungshebels (7) nach oben abgewinkelt ist,
und der Federbügel (1) und der radtragende Arm (8) des Rad führungshebels (7) auf der gleichen Seite von der Schwenk achse des Radführungshebels (7) liegen (Fig. 2).

4. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbügel (1) nach unten offen ist,
der Federangriffsarm (9) des Radführungshebels (7) nach oben abgewinkelt ist,
und der Federbügel (1) und der radtragende Arm (8) des Rad führungshebels (7) auf der gleichen Seite von der Schwenk achse (O) des Radführungshebels (7) liegen (Fig. 4).

5. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbügel (1) nach unten offen ist,
der Federangriffsarm (9) des Radführungshebels (7) nach unten abgewinkelt ist,
und der Federbügel (1) und der radtragende Arm (8) des Rad führungshebels (7) auf der gleichen Seite von der Schwenk achse (O) des Radführungshebels (7) liegen (Fig. 5, 8).

6. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbügel (1) nach unten offen ist,
der Federangriffsarm (9) des Radführungshebels (7) nach unten abgewinkelt ist,
und der Federbügel (1) und der radtragende Arm (8) des Radführungshebels (7) auf verschiedenen Seiten von der Schwenkachse (O) des Radführungshebels (7) liegen (Fig. 6).

7. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbügel (1) mit im wesentlichen vertikal verlaufendem geradem Mittelstück (2) angeordnet ist,
und daß die Schwenkachse (O) des Radführungshebels (7) sowie dessen Anlenkpunkt (A) an der Radachse (14) und dessen An lenkpunkt (E) am Hebelangriffsschenkel (3) des Federbügels (1) im wesentlichen in einer Ebene liegen.

8. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Radführungshebel (7) zwei armig ausgebildet ist,
und der Federbügel (1) zum Rad (13) hin offen ist (Fig. 9).

9. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt (E) des Hebel angriffsschenkels (3) des Federbügels (1) am Radführungs hebel (7) zwischen dessen Schwenkachse (O) und dem Anlenk punkt (A) der Radachse liegt,
und die offene Seite des Federbügels (1) vom Rad (13) weg weist (Fig. 7).

10. Federnde Radaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt (E) des Hebel angriffsschenkels (3) des Federbügels (1) am Radführungs hebel (7) im wesentlichen zwischen dessen Schwenkachse (O) und Anlenkpunkt (A) der Radachse liegt
und der Federbügel (1) zum Rad (13) hin offen ist (Fig. 10).

11. Federnde Radaufhängung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Instabilitäten z. B. durch Knicken oder Beulen der Querschnitt des Mittel teils (2) über dessen Länge veränderlich gestaltet ist.