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EinzelradaufhänRung für die Räder einer Kraftfahrzeug-Hinterachse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzelradaufhängung für die Räder
einer Kraftfahrzeug-Hinterachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten
Art.
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Derartige Einzelradaufhängungen sind in vielfältiger Form, beispielsweise
aus der DE-PS 937 391,1 213 752, der DE-AS 1 028 436 sowie aus der DE-OS 29 27 486
bekannt.
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Bei diesen bekannten Einzelradaufhängungen ist eine aus einem oder
mehreren aufeinandergeschichteten Federblättern bestehende Blattfeder entweder in
Verbindung mit radführenden Feder- bzw. Dämpferbeinen oder in Verbindung mit Querlenkern,
vorzugsweise mit oberen Querlenkern, vorgesehen. Diese sich quer zur Fahrtrichtung
von einer zur anderen Fahrzeugseite erstreckende Blattfeder dient nicht nur zur
Abfederung des Fahrzeuges, sondern übernimmt gleichzeitig die Funktion eines Radführungsgliedes,
wobei es bezüglich dieser Funktion wie ein Querlenker wirkt. Die Blattfeder ist
dabei entweder fahrzeugmittig oder über zwei im Abstand zur Fahrzeugmittellängsachse
angeordnete Lagerstellen am Fahrzeugaufbau abgestützt Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine neue vorteilhafte Einzelradaufhängung der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art zu schaffen, die zur Erzielung guter, ausgewogener und insbesondere
komfortabler
Fahreigenschaften in einfacher Weise den vielfältigen
Anforderungen angepaßt werden kann und in ihrem konstruktiven Aufbau trotzdem sehr
einfach ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Blattfederanordnungen aus zwei in einer Horizontalebene im Abstand
hintereinanderliegenden Blattfedern sind an sich bereits bekannt (z. B. US-PS 16
09 946, F-PS 503 620,- F-PS 679 129). Bei diesen bekannten Achsanordnungen handelt
es sich jedoch nicht um Hinterachsen mit einzeln aufgehängten Rädern, sondern um
schwere Starrachsen.
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Bekannt ist auch eine Hinterachse (DE-AS 11 90 810) mit einzeln aufgehängten
Rädern, bei der eine als Radführungsglied dienende, sich quer zur Fahrtrichtung
erstreckende Blattfeder in ihrer Längsrichtung geteilt ist, so daß an sich zwei
unmittelbar nebeneinanderliegende Teilblattfedern vorliegen. Diese Längsteilung
der Blattfeder, die sich von ihren Enden nach der fahrzeugmittig angeordneten Befestigungsstelle
hin stark verbreitert, ist vorgenommen, um die Enden der Blattfeder mit dem Radträger
verbinden zu können, ohne hierfür in der Blattfeder Bohrungen, eingerollte Augen
oder angeschmiedete Zapfen vorsehen zu müssen. Statt dessen sind die Enden der durch
die Längsteilung entstandenen Teilblattfedern mit einander zugekehrten etwa halbkreisförmigen
Einbuchtungen versehen, die den rohrförmigen Teil eines Verbindungsstückes umfassen,
der die beiden Teilblattfedern von oben und unten umfassende Flansche trägt. Durch
in die Flansche eingesetzte Stifte oder Bolzens die an die Außenkontur der Teilblattfedern
zum Anliegen kommen, werden die Teilblattfedern dabei formschlüssig mit dem Verbindungsstück
und damit mit dem Radträger verbunden. Formal sieht diese bekannte Blattfederanordnung
zwar einer Blattfederanordnung mit zwei im Abstand hintereinanderliegenden Blattfedern
ähnlich, praktisch handelt es sich jedoch um eine einzige Blattfeder, die lediglich
zur Herstellung einer gegen Rißbildung wenig anfälligen Gestaltung der Verbindung
zum Radträger in Längsrichtung geteilt ist.
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Erfindungsgemäß werden also als Blattfederanordnung zwei in einer
Horizontalebene im Abstand hintereinanderliegende Blattfedern verwendet, deren freie
Enden unmittelbar oder mittelbar, z. B. über radführende Feder- bzw. Dämpferbeine,
ebenfalls im Abstand zueinander an den Radträgern (Achsschenkeln)
der
Räder angreifen.
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Da die beiden Blattfedern im Abstand hintereinander liegen, greifen
sie an den Radträgern mit einem entsprechend großen Abstand, d. h. mit einer vergleichsweise
großen Basis an, so daß ungewollte Lenkbewegungen der Räder besonderes einfach verhindert
werden können. In entsprechender Weise ergeben sich besonders einfache Möglichkeiten,
ggf. gewollte definierte Lenkbewegungen der Räder zu erzeugen.
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Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
wir die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 a die Draufsicht einer Hinterachse gemäß der Erfindung, Fig. 1 b die Hauptansicht
dieser Hinterachse Fig. 2 bis Fig. 6 verschiedene Varianten dieser Achse.
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Fig. 7 die Draufsicht einer weiteren Hinterachse gemäß der Erfindung,
Fig. 7 a ein abgeändertes Detail dieser Hinterachse, Fig. 8 die Hauptansicht dieser
Hinterachse und Fig. 9 eine Seitenansicht dieser Hinterachse.
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Dargestellt sind in den Figuren lediglich die zum Verständnis der
Erfindung notwendigen Einzelheiten der Radaufhängung.
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In den Figuren la bis 6 sind die Räder 1 der Kraftfahrzeug-Hinterachse
einerseits jeweils über ein radführendes Federbein 4 und andererseits über eine
sich
quer zur Fahrtrichtung von der einen zur anderen Fahrzeugseite erstreckende Blattfederanordnung
3, die neben ihrer Federungswirkung jeweils als unterer Querlenker wirkt, am Fahrzeugaufbau
5 angelenkt Die Blattfederanordnung besteht aus zwei in einer Horizontalebene im
Abstand hintereinander liegenden Blattfedern 31 und 32, die sich im Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. la/lb über zwei jeweils im Abstand zur Fahrzeuglängsachse angeordnete
Lagerstellen 60 gegen den Fahrzeugaufbau 5 abstützen. Sie können in diesen Lagerstellen
z. B. in bekannter Weise eingespannt sein. Die Blattfedern können aber auch jeweils
über nur eine fahrzeugmittige Lagerstelle am Fahrzeugaufbau angreifen. Die freien
Enden der beiden Blattfedern 31 und 32 greifen am Radträger (Achsschenkel) 2 der
Räder 1 an, der im Ausführungsbeispiel Teil des Federbeines 4 ist. Fig. la läßt
gut erkennen, daß ungewünschte Lenkbewegungen der beiden Räder 1 infolge der im
Abstand zueinander veb den Blattfedern 31 und 32 in einfachster Weise verhindert
werden können.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 und 3 erfolgt die
Anlenkung bzw. Abstützung der beiden Blattfedern 31 und 32 am Fahrzeugaufbau 5 -
entweder fahrzeugmittig oder wie in Fig. 1 alb über zwei Lagerstellen -derart, daß
die beiden Blattfedern zumindest annähernd weder in Fahrzeuglängsrichtung noch in
Fahrzeugquerrichtung auslenkbar sind. Die Verwendung von Gummizwischenlagen zur
Geräuschdämpfung etc. ist dadurch natürlich nicht ausgeschlossen.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Verbindungs- bzw. Anlenkstellen
zwischen den beiden Blattfedern 31, 32 und den beiden Radträgern 2 jeweils als elastisch
nachgiebige Lagerstellen 61 ausgebildet, welche im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
nachgiebig sind, nicht jedoch in Fahrzeugquerrichtung. Hierbei kann es sich z. B.
um längsnachgiebige Gummilager der Radträger mit in Fahrtrichtung weisender Lagerachse.
handeln, an denen die Blattfederenden angreifen. Diese Achsausführung weist einen
Längsfedereffekt auf, und zwar für beide Räder unabhängig voneinander, wodurch ein
entsprechend hoher Fahrkomfort erzielt wird.
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In vorteilhafter Weise ist es auch möglich, dem Kraftfahrzeug in einfacher
Weise ein lastunabhängiges Eigenlenkverhalten zu vermitteln. Zu diesem Zweck sind
im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Verbindungs- bzw. Anlenkstellen zwischen
der vorderen Blattfeder 31 und den beiden Radträgern 2 d;o elastisch
nachgiebige
Lagerstellen 62 ausgebildet, welche im wesentlichen nur in Fahrzeugque rr ichtung
nachgiebig sind. Die Verbindungs- bzw. Anlenkstellen zwischen der hinteren Blattfeder
32 und den Radträgern 2 sind dagegen als Lagerstellen 63 ausgebildet, die im wesentlichen
nur Schwenkbewegungen der Radträger 2 um durch diese Lagerstelle 63 verlaufende,
zumindest annähernd vertikale Schwenkachsen zulassen. Durch diese spezielle Anordnung
werden die Fahrzeugräder 1 bei angreifenden Seitenkräften, z. B. beim Durchfahren
von Kurven, ausgelenkt, und zwar zuladeabhängig. Bei hoher Beladung des Fahrzeuges
werden die Räder infolge der dann großen Zentrifugalkraft um einen vergleichsweise
großen Winkel ausgelenkt, während sich bei vergleichsweise kleiner Beladung nur
ein kleiner Auslenkwinkel einstellt. Die Auslenkung der Räder erfolgt dabei in einer
Richtung, die eventuell vorhandenen tJberste eendenzen des Fahrzeuges entgegenwirkt.
Durch die beschriebenen Eigenschaften wird die Änderung des Eigenlenkverhaltens
des Fahrzeuges infolge Zuladung (Übersteuertendenz) also weitgehend ausgeschaltet,
so daß das Fahrzeug ein weitgehend lastunabhängiges Eigenlenkve rhalten besitzt
Ein derartiges lastunabhängiges Eigenlenkverhalten kann auch in einfacher Weise
dadurch erzielt werden, daß die vordere Blattfeder 31 so am Fahrzeugaufbau angelenkt
wird, daß sie beim Auftreten entsprechender Zentrifugalkräfte nach Art einer Spurstange
in Fahrzeugquerrichtung elastisch nachgiebig auslenkbar ist. In Fig. 4 ist eine
entsprechende Achsvariante dargestellt. Bei dieser Anordnung sind sämtliche Verbindungs-
bzw. Anlenkstellen 64 zwischen den beiden Blattfedern 31, 32 und den beiden Radträgern
2 derart ausgebildet, daß Blattfedern und Radträger jeweils um eine zumindest annähernd
vertikale Achse gegeneinander verschwenkbar sind. Die vordere Blattfeder 31 ist
dabei am Fahrzeugaufbau 5 über eine elastisch nachgiebige Lagerstelle 65 in Fahrzeugquerrichtung
elastisch nachgiebig angelenkt. Die hintere Blattfeder 32 dagegen ist zumindest
annähernd weder in Fahrzeuglängs- noch in Fahrzeugquerrichtung auslenkbar. Auch
bei dieser Achsanordnung werden die beiden Räder 1 beim Auftreten entsprechender
Seitenkräfte in eine einer Übersteuertendenz entgegenwirkenden Richtung ausgelenkt
und zwar ebenfalls lastabhängig.
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Die in Fig. 5/5a dargestellte Achsanordnung stimmt im wesentlichen
mit der in Fig. 4 dargestellten Anordnung überein. Sie unterscheidet sich von dieser
durch die besondere Art der Anlenkung der vorderen Blattfeder 31 am Fahrzeugaufbau
5. In diesem Ausführungsbeispiel ist die vordere Blattfeder 31
pendelnd
am Fahrzeugaufbau 5 angelenkt und zwar derart, daß sie um eine im Abstand d unterhalb
der Blattfeder fahrzeugmittig in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse 66 pendelt.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Lenkbewegung der beiden Räder 1 bei Rollneigung
des Fahrzeuges bewirkt.
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Die vordere Blattfeder wirkt dabei nämlich als pendelnde Ausgleichsfeder,
welche - wegen des Hebelarmes d - bei Neigung in Pfeilrichtung eine Ausgleichbewegung
der vorderen Anschlußstellen der Radträger hervorruft.
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Fig. 6 schliemich zeigt eine Hinterachsanordnung, bei der die beiden
Blattfedern 31 und 32 am Fahrzeugaufbau 5 derart elastisch nachgiebig angelenkt
sind, daß sie im wesentlichen zwar weder in Fahrzeuglängsrichtung, noch in Fahrzeugquerrichtung
nachgeben können, jedoch lXm eine jeweils fahrzeugmittige vertikale Achse 67 schwenkbar
sind. Die Verbindungs- bzw. Anlenkstellen 64 zwischen den Blattfedern 31, 32 und
den Radträgern 2 entsprechen denen der in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Anordnungen.
Bei an den Rädern 1 angreifenden Längskräften tritt auch bei dieser Anordnung ein
gewisser, komforterhöhender Längsfedereffekt auf, allerdings nur dann, wenn an den
Rädern unterschiedlich hohe Längskräfte angreifen. Nur dann findet nämlich eine
Parallelschwenkung beider Blattfedern (in Draufsicht) um ihre fahrzeugmittigen Anlenkachsen
67 statt, wobei jedoch das mit der kleineren Längskraft beaufschlagte Rad zwangsweise
nach vorn ausweichen muß.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 a bis 6 ist als zweites
Radführungsglied ein Federbein 4 vorgesehen. Statt dessen kann auch ein oberer Querlenker
vorgesehen werden, der derart am Radträger (Achsschenkel) angelenkt sein muß, daß
der Radträger die durch elastische Ausbildung der verschiedensten Anlenkpunkte der
beiden Blattfedern bedingten A uslenkbewegun gen verzwängungsfrei durchführen kann.
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In dem in den Figuren 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Räder 1 der Kraftfahrzeug-Hinterachse wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
wieder über eine sich quer zur Fahrtrichtung von der einen zur anderen Fahrzeugseite
erstreckende Blattfederanordnung aus zwei in einer Horizontalebene im Abstand hintereinanderliegenden
Blattfedern, die einerseits als Fahrzeugfederung und andererseits als unterer Querlenker
wirkt, am Fahrzeugaufbau 5 angelenkt Die Anlenkung der Blattfedern 3 und 32 am Fahrzeugaufbau
erfolgt
derart starr, daß die Blattfedern zumindest annähernd weder in Fahrzeuglängs- noch
in Fahrzeugquerrichtung auslenkbar sind, wobei sie entweder fahrzeugmittig - wie
in Fig. 7 gezeigt - oder an zwei im Abstand zueinander liegenden Stellen - wie in
Fig. 1 a gezeigt - am Fahrzeugaufbau 5 befestigt sind.
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Abweichend von den vorherigen Ausführungsbeispielen ist als zweites
Rad führungsglied kein radführendes Federbein, sondern ein oberer Querlenker 7 vorgesehen.
Dieser ist derart ausgebildet und aufbauseitig sowie radträgerseitig angelenkt,
daß sein am Radträger (Achsschenkel) 2 angelenktes Ende in Fahrzeuglängsrichtung
ausgelenkt wird, wenn am Fahrzeugrad 1 Längskräfte L angreifen. Im Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 7 ist der Querlenker daher als Zweipunktlenker 7 ausgebildet, der sowohl
am Radträger (Achsschenkel) 2 als auch am Fahrzeugaufbau 5 derart angelenkt ist,
daß er in dieser Lagerstelle kugelige Bewegungen ausführen kann.
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Wenn auf das Rad 1 eines in Fahrtrichtung F fahrenden Kraftfahrzeuges
z. B.
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infolge Straßenunebenheiten eine Längskraft einwirkt, dann greift
diese am Achsschenkel 2 in Höhe der Radachse an, wie dies in Fig. 9 dargestellt
ist Dieser wird daher infolge der federnden Nachgiebigkeit der beiden Blattfedern
31 und 32 mit seinem oberen Ende in Pfeilrichtung nach hinten geschwenkt, was wegen
der vorbeschriebenen Ausbildung und Anlenkung des oberen Querlenkers 7 möglich ist
Die beiden am Achsschenkel 2 angelenkten Blattfedern 31, 32 werden dabei wie angedeutet
in Pfeilrichtung nach oben bzw. nach -unten ausgelenkt Die Größe der Schwenkbewegung
des Achsschenkels 2 hängt einerseits von der Federhärte der beiden Blattfedern 31
und 32 ab und andererseits davon, welchen Abstand a die Blattfedern untereinander
und welchen Abstand b sie vom Angriffspunkt der Längskraft L haben. Durch entsprechende
Abstimmung dieser Werte aufeinander kann die Größe der Schwenkbewegung des Achsschenkels
2, d. h. die komfortfördernde Nachgiebigkeit den Komfortwünschen entsprechend festgelegt
werden.
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Es ist natürlich auch möglich, die Schwenkbewegung des Achsschenkels
2 bzw.
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des am Achsschenkel angelenkten Endes des Querlenkers 7 mittels eines
mechanischen Anschlages auf einen zulässigen Maximalwert zu begrenzen. Im Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 7 sind zu diesem Zweck sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende stabförmige
Begrerzungsglieder 8 vorgesehen, die mit ihrem einen Ende gelenkig am Fahrzeugaufbau
5 angelenkt sind und mit ihrem
anderen Ende mit Spiel an den Querlenkern
7 angreifen. Wie nur schematisch angedeutet, ist das Spiel der Kopplung zwischen
Querlenker 7 und Begrenzungsglied 8 so gewählt, daß die Querlenker einerseits verzwängungsirei
dem Ein-und Ausfedern der Fahrzeugräder 1 folgen können, andererseits aber die Schwenkbewegung
in Fahrzeuglängsrichtung begrenzt ist.
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Die gegebenenfalls gewünschte mechanische Begrenzung der Schwenkbewegung
des oberen Querlenkers kann in einfacher Weise aber auch durch Einsatz eines Dreiecklenkers
71 realisiert werden, indem das eine aufbauseitige Lager 9 in Fahrzeugquerrichtung
elastisch nachgiebig ausgebildet wird, wie dies in Fig. 7 a angedeutet ist, wobei
es von der Lage der beiden aufbauseitigen Lager relativ zum radseitigen Lagerpunkt
abhängt, ob das vordere, wie im Ausführungsbeispiel, oder das hintere aufbauseitige
Lager elastisch nachgiebig ausgebildet wird. Es ist leicht erkennbar, daß bei Einsatz
eines solchen Dreiecklenkers mit-nachgiebiger Anlenkung das am Achsschenkel 2 angelenkte
Ende dieses Dreiecklenkers bei am Fahrzeugrad angreifenden Längskräften L ebenfalls
in der vorbeschriebenen Weise in Fahrzeuglängsrichtung ausgelenkt werden kann, wobei
die Auslenkbewegung unabhängig von der vorbeschriebenen Bemessung der Federhärte
der beiden Blattfedern 31 und 32 sowie der Abstände a und b durch die Lagerausbildung
des quernachgiebigen Lagers 9 begrenzt ist Beim Bremsen, macht sich die komforterhöhende
längsnachgiebige Anlenkung des oberen Achsschenkelspunktes nicht nachteilig bemerkbar,
obgleich die beim Bremsen auf das Fahrzeug rad 1 einwirkenden Längskräfte wesentlich
höher sind als die sonstigen maximal betriebsmäßig auftretenden Längskräfte. Wie
aus Fig. 9 leicht zu ent-nehmen ist, wirkt beim Bremsen nämlich ein durch die am
Radaufstandspunkt angreifenden Bremskräfte bewirktes Moment M B auf den Achsschenkel
2, dessen Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Momente ist, die durch sonstige
am Rad angreifende betriebsmäßige Längskräfte verursacht werden. Es ist bei dieser
Konstellation somit in sehr einfacher Weise möglich, einerseits durch Anordnen entsprechender
mechanischer Anschläge zumindest annähernd völlig zu verhindern, daß sich das obere
Achsschenkelende unter der Wirkung des Bremsmomentes M B in Fahrzeuglängsrichtung
nach vorne, in Fig. 9 also nach links, verlagert, und andererseits die
obere
Anlenkung des Achsschenkels 2 wie vorbeschrieben so auszubilden, daß das obere Achsschenkelende
beim Einwirken üblicher betriebsmäßiger Längskräfte komforterhöhend in Fahrzeuglängsrichtung
nach hinten, in Fig. 9 also nach rechts, ausweicher kann.
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Denkbar wäre es auch, bei Einzelradaufhängungen der in den Figuren
7 bis 9 gezeigten Art an Stelle zweier Blattfedern nur eine Blattfeder vorzusehen.
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Dort würde die Blattfeder dann zur Erzielung des begrenzten Nachgebens
(Längsfedereffekt) des oberen Achsschenkelendes allerdings nur auf Torsion beansprucht
werden und die radseitigen Blattfederlagerstellen erheblich stärker belastet werden.
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