DE3405173C2

DE3405173C2 - Radaufhängung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3405173C2
Application number: DE19843405173
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. 7312 Kirchheim Enke; Eberhard Dipl.-Ing. 7024 Filderstadt Hertler; Achim Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Hespelt; Manfred Von Der Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Ohe; Udo Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen Saftien
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1983-03-03
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1985-04-11
Also published as: DE3405173A1

Abstract

Bei Radaufhängungen für Kraftfahrzeuge, die mit einer eine Schraubenfeder aufweisenden Radfederung ausgestattet sind, kann aus funktionellen Gründen für die einzelnen Teile der Radaufhängung eine bestimmte gegenseitige Zuordnung erwünscht sein, die in Verbindung mit den sonstigen, durch die Konzeption des Fahrzeuges bedingten Konstruktionsgegebenheiten zu baulichen Kompromissen zwingt. Um in solchen Fällen auf teuere Kompromißlösungen verzichten zu können, wird vorgeschlagen, ein oder mehrere der Schraubenfeder entsprechend zuzuordnende Fahrzeugbauteile zwischen Windungsteilen einer gegenüber der regelmäßigen Steigung der Schraubenfeder eine größere Steigung aufweisenden Federwindung hineinragen zu lassen oder durch den aufgeweiteten Federteil der Schraubenfeder hindurchzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem Radführungsglied, mit einer eine Schraubenfeder aufweisenden Radfederung und mit wenigstens einem in den Hüllzylinder der Schraubenfeder eingreifenden, mit der gefederten und/ oder ungefederten Masse verbundenen Fahrzeugbauteil.

Bei Radaufhängungen dieser Art sind häufig sehr beengte RaumverhäJtnisse gegeben. Aus funktionellen Gründen ist für die einzelnen Teile der Radaufhängung aber meist eine ganz bestimmte Anordnung erwünscht. In Verbindung mit den sonstigen, durch die Konzeption des Fahrzeuges bedingten Konstruktionsgegebenheiten zwingt dies häufig zu Kompromissen.

So hat beispielsweise die FR-PS 15 73 273 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.

Diese Konstruktion erfordert somit ein spezielles Überbrückungsglied, dessen Herstellung und Montage zusätzliche Kosten verursacht

Bei einer anderen bekannten Radaufhängung (DE-OS 24 31 675) ist die Schraubenfeder des Federbeines an dessen Dämpfer oberhalb des Fahrzeugrades abzustützen.

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.

Es sind also vielfältige Kompromisse gegangen worden, und zwar sowohl in konstruktiver als auch in funktioneller Sicht (7. B. hinsichtlich der Federübersetzung), wobei sich gerade in Verbindung mit der Anordnung von Schraubenfedern wegen des für diese erforderlichen großen Raumes entsprechende Probleme stellen.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich natürlich dann, wenn ein bereits konzipiertes Fahrzeug z. B. von Hinterrad- auf Vorderrad- oder Allradantrieb umzurüsten oder mit Schraubenfedern andt.vr Größe für Stra ße und Gelände auszustatten ist.

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.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindunpsgemäßen Radaufhängung ist demgemäß die Schraubenfeder dort, wo sie eigentlich einem in ihrem Umfeld vorzusehenden und dabei in deren Hüllzylinder eingreifenden Fahrzeugbauteil im Wege stehen würde, derart ausgebildet, daß das Fahrzeugbauteil mit seinem Gesamtquerschnitt oder mit einem Teil hiervon zwischen den mit vergrößertem Abstand zueinander liegenden Windungsteilen angeordnet werden oder die Schraubenfeder auch vollständig durchdringen kann. Die Schraubenfeder kann dabei aufrecht oder liegend vorgesehen sein.

Die Schraubenfeder kann kreiszylindnsch, kegelstumpfförmig, tonnenförmig oder als Taillenfeder ausgebildet sein.

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.

Ferner können verschiedene Fahrzeugbauteile zugleich zwischen die mit vergrößertem Abstand zueinan-

der liegenden Windungsteüe eingreifen oder die Schraubenfeder vollständig durchgreifen.

Die Schraubenfeder kann gemäß Anspruch 2 ausgebildet sein und damit z. B. an der einen Seite der Federaufweitung nur eine Federwindung und der anderen Seite eine Vielzahl von Federwindungen aufweisen. Ebenso können zu beiden Seiten der Federaufweitung Federwindungc; 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.

Dabei bietet eine solche Ausbildung der Schraubenfeder einen besonderen Vorteil dann, wenn sich die Federabstützflächen bei Zusammendrücken oder Längen der Schraubenfeder zueinander schräg stellen. Es ist dann sichergestellt, daß sich die Schraubenfeder 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 3 weiterzubilden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 4. Eine derartige 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.

Ferner kann es im Hinblick auf diese Zielsetzung vorteilhaft sein, die Erfindung nach Anspruch 5 und/oder 6 bzw. 7 weiterzubilden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Rückansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer z. B. als Einzelradaufhängung ausgebildeten Radaufhängung, wobei das Rad geschnitten dargestellt ist,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1,

Fig.3 bis 5 Darstellungen von Radaufhängungen ähnlich Fig. 1, die sich lediglich durch die Ausbildung ihrer Schraubenfeder voneinander unterscheiden,

Fig.6 eine Rückansicht einer mit einem Federbein ausgestatteten Einzelradaufhängung.

Die in Fig. 1 gezeigte Einzelradaufhängung dient beispielsweise zur Lagerung und Führung eines antreibbaren Kraftfahrzeughinten ades 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 Dämpferbeines 16, geführt ist.

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.

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 angelenkl.

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 getriebeseilig jeweils ein Gelenk 30 bzw. 32 aufweist.

Mit 34 ist als Ganzes* eine aufrecht angeordnete Schraubenfeder bezeichnet, die, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, zwischen dem Dämpferbein 16 und dem aufbauseitigen Gelenk 24 des Quedenkers 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. ein federtellerartig ausgebildetes, vorzugsweise gelenkig gehaltenes Stützglied 36 vorgesehen ist Am Querlenker

ίο 14 kann das untere Ende der Schraubenfeder 34 beispielsweise in einer napfartigen Vertiefung 38 in radialer Richtung festgelegt sein. Die Schraubenfeder 34 kann oben aber auch unmittelbar am Fahrzeugaufbau 12 abgestützt sein. Die Achswelle 28 durchdringt somit den mit 37 bezeichneten Hüllzylinder der Schraubenfeder 34.

Die beschriebene Anordnung der Schraubenfeder 34 erfordert eine Maßnahme, um deren untere Abstützung auf dem Querlenker 14 im Hinblick :if ein die Schraubenfedcr 34 kreuzendes Fahrzeugbau^!! 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 Federwindung 40 mit ihren Windungsteilen 40' und 40" in entsprechend großem radialen Abstand um die Achswelle 28 herumgeführt ist Dabei ist sichergestellt, daß be^: maximalen Ein- und Ausfederwegen des Hinterrades 10 zwischen den Windungsteilen 40' und 40" der Federwindung 40 und der Achswelle 28 keine Berührung erfolgen kann.

Wie F i g. 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 jwei koaxial ineinander angeordneten Schraubenfedern auszustatten ist, wobei es naheliegend ist, daß in diesem Falle beice Schraubenfedern im Durchgangsbereich der Achswelle mit einer Windung größerer Steigung auszustatten sind. Die Schraubenfedern könnet, in diesem Falle einander so zugeordnet sein, daß deren die größere Steigung aufweisenden Schraubenwindungen die Achswelle 28 gegenläufig umgreifen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem die Achswelle 28 oberhalb und nahe des Querlenkersl4 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 mögp.hf Federweg nicht allzu groß ausgelegt ist, wie dies bei Sport- oder Rennwagen der Fall ist.

Die in den F i g. J bis 5 gezeigten Radaufhängungen unterscheiden sich von der vorbeschriebenen Radaufhängung lediglich in der Ausbildung ihrer Schraubenfeder 34.

Diese verschiedenen Federausbildungen eignen sich z. B. vorteilhaft für Radaufhängungen, deren Querlen-

ker 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 auf-

weisenden Federwindungen 50 aufweisende Federteilstück nicht in einem nicht mehr tolerierbaren Umfange quer zur Fahrzeuglängsachse ausbauchen kann.

Um dies zu erreichen, geht beim Aus'ührunesbeisniel

gemäß Fig.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.

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 weitere Federparameter die Biegeweichheit und Steifigkeit der Schraubenfeder im Übergangsbereich zwischen dem unteren Federteil und der Federwindung 40 zu gestalten ist, wobei die Biege-Weichheit der mindestens einen unteren Federwindung stets größer sein soll, als diejenige der steiler verlaufen-

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Bei der Radaufhängung gemäß Fig.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.

Eine derartige Federausbildung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn der Einbauraum zwischen Achswelle 28 und Querlenker 14 eng bemessen ist.

Anstelle einer Vergrößerung des Durchmessers der unteren Federwindingen 54 kann aber auch deren Federdraht im Vergleich zu demjenigen der oberen Federwindungen 50 im Durchmesser kleiner gehalten werden.

Bei der Radaufhängung gemäß F i g. 5 ist der untere, sich auf dem Querlenker 14 abstützende und mehrere Federwindungen 56 aufweisende 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.

In Anlehnung an die Radaufhängungen gemäß den F i g. 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 dem Radführungsglied bzw. Querlenker 14 zugerichteten unteren Ende eine oder mehrere Federwindungen anzuschließen.

Es ist ebenso möglich, daß anstelle der Achswelle 28 die Schraubenfeck-f 34 im Bereich einer entsprechend so aufzuweitenden Federwindung von einem oder auch mehreren anderen Bauteilen durchdrungen wird.

Die Einzelradaufhängung der Fig.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.

Das Federbein 64 ist nahe an das Fahrzeugrad 10 herangerückt und erstreckt sich beispielsweise, ausgehend von seinem oberen Abstützpunkt 70, schräg nach unten und außen.

Die Schraubenfeder 62 umgibt das Dämpferrohr 66 im wesentlichen über dessen gesamte Länge, wobei sie unten auf einem Flansch 72 des Dämpferrohres 66 aufruht, während sie sich mit ihrem oberen Ende an einem auf der Kolbenstange 74 gehaltenen Flansch 76 abstützt.

Dabei ist die Schraubenfeder 62 noch unter einer größeren Schräge als der Dämpfer 60 zur Rad.nittenebene 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.

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 seinem Anfang 82 näher an der Radmittenebene m-m liegt als das in den oberen Federteil übergehende Ende 84 des oberen Windungsteiles 80".

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 den kreiszylindrischen Hüllzylinder 86 durchdringen bzw. in die Schraubonfcd?¹" 62 hineinragen kann.

Diese Konstruktion gestattet es so unter anderem, den Überstand des Dämpferbeines 64 über das Fahrzeugrad 10 beträchtlich zu verringern.

Natürlich könnte das Federbein 64 dem Fahrzeugrad 10 auch derart zugeordnet sein, daß der Hüllzylinder 86 zur Radmittenebene m-m im wesentlichen parallel verläuft.

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 od^r hinter dem Dämpferbein angeordnet ist und sich unten insbesondere zumindest über einen Teil ihres Querschnittes innerhalb des Radinnenraumes auf dem Rad träger abstützt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem Radführungsglied, mit einer eine Schraubenfeder aufweisenden Radfederung und mit wenigstens einem in den Hüllzylinder der Schraubenfeder eingreifenden, mit der gefederten und/oder ungefederten Masse verbundenen Fahrzeugbauteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugbauteil (Achswelle 28; oberer Radteil 10') in den HOllzylinder (37; 86) der Schraubenfeder (34; 62) zwischen deren Endwindungen eingreift und dabei zwischen zwei Windungsteile (40', 40"; 80', 80") hineinragt, deren Abstand voneinander gegenüber dem entsprechenden Abstand der Nachbarwindung so weit vergrößert ist, daß das Fahrzeugbauteil (Achswelle 28; oberer Radteii 10') mit den Windungsteilen (40', 40"; S/i ,80") auch bei maximaler Ein- und Ausfederung berührungslos ist.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der mit vergrößertem Abstand zueinander liegenden Windungsteile (4C', 40"; 80', 80") sich mindestens eine volle Nachbarwindung (50 bzw. 52) anschließ*

3. Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeweichheit der sich beiderseits an die mit vergrößertem Abstand zueinander liegenden Windungsteile (40', 40"; 80', 80") anschließenden rederwindungen (50; 52) unterschiedlich groß ist.

4. Radaufhängung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die '"--'jndungsdurchmesser der sich beiderseits an die mit vergrößertem Abstand zueinander liegenden Windungsteile (40', 40"; 80', 80") anschließenden Federwindungen (50; 54) unterschiedlich groß sind.

5. Radaufhängung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser der sich an die Federaufweitung anschließenden Federwindungen verschieden ist.

6. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Federwindungen mindestens eines der sich an die Federaufweitung anschließenden Federteile in Richtung seines Endes von Federwindung (56) /u Federwindung (56) abnimmt.

7. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der mit vergrößertem Abstand zueinander liegenden Windungsteile mit seinem einen Ende in eine teilringförmige Federauflage (35) ausläuft.

8. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugbauteil durch ein Karosserieteil gebildet ist.

9. Radaufhängung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugbauteil ein Teil der Radführung ist.

10. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugbaüteil durch ein Fahrzeugrad (10) gebildet ist.