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Radaufhängung für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit
wenigstens einem Radführungsglied, mit einer eine Schraubenfeder aufweisenden Radfederung
und mitwenigstens einem im Umgebungsbereich der Schraubenfeder angeordneten Fahrzeugbauteil.
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Bei Radaufhängungen dieser Art sind häufig sehr beengte Raumverhältnisse
g geben. Aus funktionellen Gründen ist für die einzelnen Teile der Radaufhängung
aber meist eine ganz bestimmte Anordnung erwünscht.
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In Verbindung mit zuen sonstigen, durch die Konzeption des Fahrzeuges
bedingt n Konstruktionsgegebenheiten zwingt dies häufig zu Kompromissen.
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So hat beispielsweise die FR-PS 1,573,273 eine Radaufhängung mit den
Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1 zum Gegenstand, bei der die Schraubenfeder
der Achswelle im Wege steht und deshalb über eine besondere, die Achswelle überbrückende
Abstützung auf dem Radführungsglied abgestützt ist.
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Diese Konstruktion erfordert somit ein spezielles Überbrückungsglied,
dessen Herstellung und Montage zusätzliche Kosten verursacht.
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Bei einer anderen bekannten Radaufhängung (DE-OS 24 31 675) ist die
Schraubenfeder des Federbeines an dessen Dämpfer oberhalb des Fahrzeugrades abzustützen.
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Diese konstruktive Lösung bedingt allerdings eine große Bauhöhe des
Federbeines, die beispielsweise bei Vorderachsen der Tendenz entgegensteht, die
Konturen der Motorhaube immer tiefer zu legen.
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Es sind also vielfältige Kompromisse gegangen worden und zwar sowohl
in konstruktiver als auch in funktioneller Sicht (z.B. hinsichtlich der Federübersetzung),
wobei sich gerade in Verbindung mit der Anordnung von Schraubenfedern wegen des
für diese erforderlichen großen Raumes entsprechende Probleme stellen.
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Besondere Schwierigkeiten ergeben sich natürlich dann, wenn ein bereits
konzipiertes Fahrzeug z.B. von Hinterauf Vorderrad- oder Allradantrieb umzurüsten
oder mit Schraubenfedern anderer Größe für Straße und Gelände auszustatten ist.
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Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung
der eingangs erläuterten Art anzugeben, die eine den unterschiedlichsten Anforderungen
in besonders günstiger Weise anpaßbare Konstruktion ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Radaufhängung ist demgemäß die Schraubenfeder
dort, wo sie eigentlich einem in ihrem Umfeld vorzusehenden Fahrzeugbauteil im Wege
stehen würde, über den Bereich einer Federwindung so aufgeweitet, daß das Fahrzeugbauteil
gemäß Anspruch 2 mit einem Teilstück oder gemäß Anspruch3 mit seinem Gesamtquerschnitt
in dieser Federaufweitung angeordnet werden oder die Schraubenfeder auch vollständig
durchdringen kann, wobei es im letzteren Falle-günstig ist, wenn gemäß Anspruch
4 das Fahrzeugbauteil die Achse der Schraubenfeder schneidet.
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Das Maß der Federaufweitung ist hierbei so zu wählen, daß die das
betreffende Fahrzeugbauteil umschlingenden Windungsteile der gegenüber der regelmäßigen
Federsteigung mit größerer Steigung ausgebildeten bzw. aufgeweiteten Federwindung
sich in einem seitlichen Abstand zum Fahrzeugbauteil befindet, der sicherstellt,
daß bei maximal möglichem Federweg eine Berührung zwischen den Federwindungsteilen
und dem bzw. den Fahrzeugbauteilen ausgeschlossen ist. Die Schraubenfeder kann dabei
aufrecht oder liegend vorgesehen sein.
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Die Angabe "regelmäßige Steigung der Schraubenfeder" in Anspruch 1
ist so zu verstehen, daß entweder alle Federwindungen der Schraubenfeder von Windung
zu Windung über die gesamte Federlänge den gleichen Abstand voneinander haben oder
daß die Steigung zwischen einzelnen Gruppen
von Federwindungen über
die Länge der Schraubenfeder auch in gewissem Umfange verändert ist. Darüber hinaus
kann die Schraubenfeder kreiszylindrisch, kegelstumpfförmig, tonnenförmig oder als
Taillenfeder ausgebildet sein.
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Als Fahrzeugbauteil kann hierbei jedes im Bereich einer Radaufhängung
unterzubringende Teil und somit beispielsweise ein Teil der Radführung z.B. eine
Strebe oder ein Lenker, eine oder mehrere Rohrleitungen, z.B. Auspuffleitungen,
eine Achswelle, ein Karosserieteil oder ein Rad sein.
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Ferner können verschiedene Fahrzeugbauteile zugleich in die Federaufweitung
eingreifen oder diese vollständig durchgreifen.
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Die Schraubenfeder kann gemäß Anspruch 5 ausgebildet sein und damit
z.B. am einen Ende der die größere Steigung aufweisenden Federwindung nur eine Federwindung
und am anderen Ende derselben eine Vielzahl von Federwindungen aufweisen. Ebenso
können zu beiden Seiten der Federaufweitung Federwindungen in einer gleichen oder
in einer unterschiedlichen Anzahl vorgesehen sein. Es ist also offen gelassen, in
welchem Bereich der Schraubenfeder sich die Federaufweitung befinden soll. Dies
richtet sich nach der räumlichen Zuordnung von Schraubenfeder und Fahrzeugbauteil.
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Dabei bietet diese Ausbildung der Schraubenfeder einen gravierenden
Vorteil, besonders dann, wenn sich die Federabstützflächen bei Zusammendrücken oder
Längen der Schraubenfeder zueiner chräg stellen. Es ist dann sichergestellt, daß
sich die Schraubenfe-
der in einem nicht tolerierbaren Umfange quer
zu ihrer Längsachse nicht mehr verformen (ausbauchen) kann. In diesem Zusammenhang
kann es auch günstig sein, die Schraubenfeder nach Anspruch 6 weiterzubilden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand
des Anspruches 7. Diese Federausbildung ist günstig, wenn z.B. der Einbauraum zur
Unterbringung der Schraubenfeder entsprechend beengt ist und dennoch sichergestellt
sein soll, daß die Schraubenfeder sich nicht in unzulässigem Umfange quer zu ihrer
Längsachse verformen kann.
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Ferner kann es im Hinblick auf diese Zielsetzung vorteilhaft sein,
den Drahtdurchmesser der sich beiderseits an die die größere Steigung aufweisenden
Federwindung anschließenden Federwindungen verschieden groß zu wählen und/oder an
mindestens einem der sich an die Federaufweitung anschließenden Federteile den Durchmesser
der einzelnen Federwindungen in Richtung der Abstützfläche dieses Federteils von
Windung zu Windung zu verkleinern.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung: dargestellt.
Es zeigen: Figur 1 eine Rückansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer z.B.
als Einzelradaufhängung ausgebildeten Radaufhängung, wobei das Rad geschnitten dargestellt
ist, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig.l,
Figur
3 bis 5 Darstellungen von Radaufhängungen ähnlich Figur 1, die sich lediglich durch
die Ausbildung ihrer Schraubenfeder voneinander unterscheiden, Figur 6 eine Rückansicht
einer mit einem Federbein ausgestatteten Einzelradaufhängugn.
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Die in Figur 1 gezeigte Einzelradaufhängung dient beispielsweise zur
Lagerung und Führung eines antreibbaren Kraftfahrzeughinterrades 10, das an dem
als Ganzes mit 12 bezeichneten Fahrzeugaufbau in bekannter Weise z.B. mittels eines
unteren Querlenkers 14 und eines an sich bekannten Dämpfer beines 16 geführt ist.
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Zu diesem Zweck ist ein das Hinterrad 10 tragender Radträger 18 in
bekannter Weise am unteren Ende eines Außenrohres 20 des Dämpferbeines 16 unverdrehbar
gehalten, dessen Kolbenstange 22 am Fahrzeugaufbau 12 elastisch abgestützt ist.
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Der Querlenker 14 ist einerseits, vorzugsweise unter Zwischenschaltung
von Gummi in einem am Fahrzeugaufbau 12 vorgesehenen Gelenk 24 schwenkbar gelagert
und andererseits mittels eines Kugelgelenkes 26 am Radträger 18 angelenkt.
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Der Antrieb des Hinterrades 10 erfolgt über eine im Abstand über dem
Querlenker 14 angeordnete und sich quer
zur Fahrzeuglängsachse
erstreckende Achswelle 28, die in bekannter Weise sowohl rad- als auch getriebeseitig
jeweils ein Gelenk 30 bzw. 32 aufweist.
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Mit 34 ist als Ganzes eine aufrecht angeordnete Schraubenfeder bezeichnet,
die, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, zwischen dem Dämpferbein 16 und dem aufbauseitigen
Gelenk 24 des Querlenkers 14 derart angeordnet ist, daß sie in der Draufsicht die
Achswelle 28 überdeckt. Sie stützt sich mit ihrem unteren, eine zumindest teilringförmige
Auflage 35 bildenden Federende auf dem durch den Querlenker 14 gebildeten Radführungsglied
und mit ihrem oberen Ende am Fahrzeugaufbau 12 ab, wozu am Fahrzeugaufbau z.B.
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ein federtellerartig ausgebildetes, vorzugsweise gelenkig gehaltenes
Stützglied 36 vorgesehen ist. Am Querlenker 14 kann das untere Ende der Schraubenfeder
beispielsweise in einer napfartigen Vertiefung 38 in radialer Richtung festgelegt
sein. Die Schraubenfeder 34 kann oben aber auch unmittelbar am Fahrzeugaufbau abgestützt
sein. Die Achswelle 28 durchdringt somit die mit 37 bezeichnete Hüllfläche der Schraubenfeder.
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Die beschriebene Anordnung der Schraubenfeder 34 erfordert eine Maßnahme,
um deren untere Abstützung auf dem Querlenker 14 im Hinblick auf ein die Schraubenfeder
kreuzendes Fahrzeugbauteil, hier beispielsweise in der Form der Achswelle 28, ohne
zusätzliche Hilfsmittel vorteilhaft bewerkstelligen zu können. Zu diesem Zweck ist
im Durchgangsbereich der Achswelle 28 durch die Schraubenfeder 34 die Steigung ihrer
Federwendel so vergrößert, daß eine Schraubenwindung 40 mit ihren Windungsabschnitt
40' und 40" in
entsprechend großem radialen Abstand um die Achswelle
28 herumgeführt ist. Dabei ist sichergestellt, daß bei maximalen Ein- und Ausfederwegen
des Hinterrades 10 zwischen den Windungsabschnitten 40' und 40" der Federwindung
40 und der Achswelle 28 keine Berührung erfolgen kann.
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Wie Figur 2 zeigt, ist die gegenseitige Zuordnung von Schraubenfeder
34 und Achswelle 28 bevorzugt so getroffen, daß sich deren Achsen schneiden. Eine
solche räumliche Zuordnung ist auch für den Fall als optimal zu betrachten, daß
zur federnden Abstützung des Fahrzeugaufbaues 12 die Radaufhängung mit zwei koaxial
ineinander angeordneten Schraubenfedern auszustatten ist, wobei es naheliegend ist,
daß in diesem Falle beide Schraubenfedern im Durchgangsbereich der Achswelle mit-einer
Windung größerer Steigung auszustatten sind. Die Schraubenfedern können in diesem
Falle einander so zugeordnet sein, daß deren die größere Steigung aufweisenden Schraubenwindungen
die Achswelle 28 gegenläufig umgreifen.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem die Achswelle 28 oberhalb
und nahe des Querlenkers 14 verläuft, kann es, wie gezeigt,ausreichend sein, wenn
die steilere Federwindung 40 sich mit dem unteren Windungsteil unmittelbar auf dem
Querlenker 14 abstützt. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn der maximal mögliche
Federweg nicht allzu groß ausgelegt ist, wie dies bei Sport- oder Rennwagen der
Fall ist.
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Die in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Radaufhängungen unterscheiden
sich von der vorbeschriebenen Radaufhängung lediglich in der Ausbildung ihrer Schraubenfeder
34.
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Diese verschiedenen Federausbildungen eigenen sich z.B.
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vorteilhaft für Radaufhängungen, deren Querlenker 14 größer festgelegte
Schwenkwinkel beim Ein- und Ausfedern des Hinterrades 10 auszuführen haben.. Diese
Federausbildungen verhindern, daß das sich oben an die entsprechend steil verlaufende
Federwindung 40 anschließende, eine Vielzahl von die gleiche Steigung aufweisenden
Federwindungen 50 aufweisende Federteilstück nicht in einem nicht mehr tolerierbaren
Umfange quer zur Fahrzeuglängsachse ausbauchen kann.
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Um dies zu erreichen, geht beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3
die steil verlaufende Federwindung 40 unten in einen sich an diese anschließenden
Federteil über, der beispielsweise zwei Federwindungen 52 umfaßt und sich am Querlenker
14 abstützt. Die Steigung dieser Federwindungen 52 entspricht beispielsweise derjenigen
der oberen Federwindungen 50. Dies gilt auch in Bezug auf den Durchmesser des Federdrahtes
und der Federwindungen.
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Dieser untere Federteil könnte natürlich auch nur eine oder auch mehr
als zwei Federwindungen umfassen, je nachdem, wie im Hinblick auf die gegebene Biegehärte
des Federdrahtes und weiterer Federparameter die Biegeweichheit und Steifigkeit
der Schraubenfeder im Übergangsbereich zwischen dem unten Federteil und der Federwindung
40 zu gestalten ist, wobei die Biegeweichheit der mindestens einen unteren Federwindung
stets größer sein soll, als diejenige der steiler verlaufenden Federwindung 40.
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Bei der Radaufhängung gemäß Figur 4 ist der untere, sich auf dem Querlenker
14 abstützende Federteil der Schraubenfeder 34 z.B. ebenfalls durch zwei Federwindungen
54 gebildet,die im Durchmesser größer als die Federwindungen 50 des oberen Federteils
ausgelegt sind.
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Eine derartige Federausbildung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn
der Einbauraum zwischen Achswelle 28 und Querlenker 14 eng bemessen ist.
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Anstelle einer Vergrößerung des Durchmessers der unteren Federwindungen
54 kann aber auch deren Federdraht im Vergleichzu demjenigen der oberen Federwindungen
50 im Durchmesser kleiner gehalten werden.
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Bei der Radaufhängung gemäß Figur 5 ist der untere, sich auf dem Querlenker
14 abstützende und mehrere Federwindungen 56 aufweisenden Teil der Schraubenfeder
34 nach unten zu in Art eines Kegelstumpfes ausgebildet, wodurch sich gleichfalls
die zwischen dem Querlenker 14 bzw. zwischen dessen Federabstützbasis und der steilen
Federwindung 40 erforderliche Biegeweichheit der Schraubenfeder 34 erzielen läßt.
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In Anlehnung an die Radaufhängungen gemäß den Fig.3 bis 5 kann im
Rahmen der Erfindung eine vorteilhafte Konstruktionsvariante auch darin bestehen,
die steil verlaufende Federwindung 40 mit ihrem oberen Ende unmittelbar an einen
Teil der Karosserie bzw. am Stützglied 36 abzustützen und lediglich an deren demliadführungsglied
bzw. Querlenker 14 zugerichteten unteren Ende eine oder mehrere Federwindungen anzuschließen.
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Es ist ebenso möglich, daß anstelle der Achswelle 28 die Schraubenfeder
34 im Bereich einer entsprechend aufzuweitenden Federwindung von einem oder auch
mehreren anderen Bauteilen durchdrungen wird.
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Die Einzelradaufhängung der Figur 6 weist als Radführungsglieder unten
z.B. einen Querlenker 14 und oben ein durch einen Dämpfer 60 und eine Schraubenfeder
62 gebildetes Federbein 64 auf, an dessen Dämpferrohr 66 unten der Radträger 68
starr befestigt ist.
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Das Federbein 64 ist nahe an das Rad 10 herangerückt und erstreckt
sich beispielsweise, ausgehend von seinem oberen Abstützpunkt 70, schräg nach unten
und außen.
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Die Schraubenfeder 62 umgibt das Dämpferrohr 66 im wesentlichen über
dessen gesamte Länge, wobei sie unten auf einem Flansch 72 des Dämfperrohres 66
aufruht, während sie sich mit ihrem oberen Ende an einem auf der Kolbenstange 74
gehaltenen Flansch 76 abstützt.
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Dabei ist die Schraubenfeder 62 noch unter einer größeren Schräge
als der Dämpfer zur Radmittenebene m-m angeordnet, so daß deren unteres Ende zum
Dämpferrohr 66 entsprechend exzentrisch fixiert ist und, von der Radrückseite aus
gesehen, beträchtlich in den Radinnenraum 78 hineinragt.
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Eine solche Federanordnung ist nur möglich, weil die Schraubenfeder
62 dort, wo sich der obere Radteil 10' befindet, eine entsprechend aufgeweitete
Federwindung 80 aufweist, deren Windungsteile 80', 80" diesen Radteil 10' derart
umgreifen, daß der untere Windungsteil 80' mit seinan Anfang 82 näher an der Radmittenebene
m-m liegt als das in den oberen Federteil übergehende Ende 84 des oberen Windungsteiles
80".
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Die Erfindung ermöglicht somit bei Dämpferbeinen eine neuartige und
besonders vorteilhafte Federanordnung, weil es aufgrund der Federaufweitung möglich
ist, daß der obere Radteil 10' mit einem Teil seines Querschnittes die kreiszylindrische
Federhüllfläche 86 durchdringen bzw. in die Schraubenfeder 62 hineinragen kann.
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Diese Konstruktion gestattet es so unter anderem, den Überstand des
Dämpferbeines 64 über das Rad 10 beträchtlich zu verringern.
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Natürlich könnte das Federbein 64 dem Rad 10 auch derart zugeordnet
sein, daß die Federhüllfläche 86 zur Radmittenebene m-m im wesentlichen parallel
verläuft.
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Schließlich ermöglicht die Erfindung den Bau einer Radaufhängung mit
Dämpferbein, bei der, analog zur Konstruktion der DE-OS 27 30 323, die Schraubenfeder,
in Fahrtrichtung gesehen, vor oder hitner dem Dämpferbein angeordnet ist und sich
unten insbesondere zumindest über einen Teil ihres Querschnittes innerhalb des Radinnenraumes
auf dem Radträger abstützt.
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