DE3507426A1

DE3507426A1 - Aufhaengung fuer eine antriebsachse eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3507426A1
Application number: DE19853507426
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5200 Siegburg Krude
Original assignee: GKN Automotive Components Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1985-03-02
Publication date: 1985-09-05
Also published as: JPS60189616A; FR2560561B1; ES540956A0; IT8567223A0; AU3544784A; IT1183771B; BR8406251A; AU571025B2; KR850006676A; GB8505303D0; FR2560561A1; US4669571A; CA1235153A; IT8567223A1; ES8602497A1; KR890004513B1; GB2155419B; GB2155419A; IT8553091V0

Description

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P8H.106 ΟΟΌ/ΗέΌ

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Aufhängung für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Differential, mit beidseitig angeordneten, über jeweils eine, an ihren beiden Enden mit Gelenken versehene Antriebswellen mit den Differentialausgängen verbundenen, über Lenker am Fahrgestell einzeln angelenkten Antriebsrädern und einer das Differential mit dem Antrieb verbindenden Längswelle, wobei an dem dem Antrieb zugewandten ersten Ende der Gelenkwelle ein Gelenk vorgesehen ist.

Die Erfindung ist auf unabhängige Aufhängungssysteme für angetriebene Vorder- und Hinterräder von Kraftfahrzeugen anwendbar, bei denen eine Kraftzuführeinheit, insbesondere ein Differentialgetriebe an dem Fahrgestell befestigt ist und Kraft über die Antriebswellen, auch Halbwellen für Laufräder genannt, überträgt. Beim Antrieb des Fahrzeugs bewegen

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sich die Räder im Bezug auf das Fahrzeug auf und ab, eine Bewegung, die als Ein- und Ausfederung bezeichnet wird, und wenn die Bewegung der Räder so eingeschränkt ist, daß sie ungefähr normal zur Fahroberfläche verläuft, war es bisher erforderlich, die effektive Länge der Halbwellen entsprechend zu ändern. In anderen Worten, die Entfernung zwischen dem Rad und der Kraftzuführeinheit variiert. Solche Entfernungsänderungen, die man zweckmäßigerweise mit Pendellänge bezeichnen kann, werden normalerweise dadurch aufgenommen, daß man eine relative Axialbewegung entweder zwischen zwei Teilen einer Halbwelle oder eines an der Halbwellenanordnung befestigten Kreuzgelenks zuläßt. Wegen der mit solchen Radbewegungen zusammenhängenden dynamischen Beanspruchung und Änderungen in der Geometrie der Aufhängungsteile als Folge der unterschiedlichen Belastungs- und Straßenverhältnisse, denen das Fahrzeug ausgesetzt ist, ist es bisher im allgemeinen üblich gewesen, die kraftübertragenden Teile vollkommen von den Aufhängungsteilen zu trennen, damit die ersteren nicht durch die Aufhängung beansprucht werden. Die kraftübertragenden Teile tragen nur die mit dem Antrieb des Fahrzeuges in Verbindung stehenden Beanspruchungen, während das Aufhängungssystem alle anderen Beanspruchungen aufnimmt.

Die Ein- und Ausfederungsbewegungen der treibenden Räder verursachen gegenüber dem Fahrgestell seitliche Schubbeanspruchungen. Diese erstrecken sich im allgemeinen axial zu den Halbwellen in Richtung auf die Kraftzuführeinheit. Die Höhe dieser Beanspruchungen hängt von dem übertragenden Drehmoment, den Straßenverhältnissen, Kurvengeschwindigkeiten, Gewichtsverteilung, Radsturz, Fahrzeugbelastung und anderen Faktoren ab. Solche Beanspruchungen werden von den Halbwellen und ihren Kreuzgelenken entweder von, die Räder mit dem Fahrgestell verbindenden Aufhängungsteilen oder von

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anderen zusätzlich zu den Halbwellen vorgesehenen Mitteln abgehalten.

Im allgemeinen werden zwei Arten von drehmomentübertragenden Gelenken zur Verwendung von Halbwellen in Betracht gezogen, d.h. die Hookes- oder Kardangelenke und die Gleichlaufgelenke. Das Hookes-Gelenk besteht aus zwei Gabeln mit parallelen, in einem Abstand voneinander angeordneten Gliedern, die durch einen Kreuzkörper mit an den Gabeln durch Lagerungsmittel befestigten Armen miteinander verbunden sind. Bei einer Art Hookes-Gelenk besteht der Kreuzkörper aus einem Block und zwei Zapfen. Aber selbst wenn hochwertige Werkstoffe verwenadet werden, setzen abmessungsmäßige Einschränkungen der Fähigkeit des Gelenkes, axiale Schubbeanspruchungen zu übertragen, gewisse Grenzen; diese Schubbeanspruchungen können in den Zapfen Spannungen verursachen, die ein Vielfaches der die Drehmomentübertragung begleitenden Spannungen darstellen. Außerdem vergrößern sich die Spannungen in schädlicher Weise durch Vektoraddition. Der Hauptgrund jedoch, der gegen die Verwendung von Hookes-Gelenken in den Halbwellen von unabhängigen Radaufhängungen für treibende Fahrzeugräder spricht, ist die starke Begrenzung des zulässigen Gelenkbeugungswinkels bei hohen Drehmomentbeanspruchungen. Der Grund hierfür besteht darin, daß es sich bei diesen Gelenken nicht um Gleichlaufgelenke handelt, d.h. wenn eine der Gabeln mit einer gleichbleibenden Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird, variiert die Winkelgeschwindigkeit der anderen Gabel zyklisch, wobei diese Variation mit einem wachsenden Gelenkbeugungswinkel zunimmt. Hierdurch werden entsprechend höhere dynamische Spannungen in dem Gelenk und, in dem Maße, wie die Beanspruchungen durch das Gelenk weitergeleitet werden, Fahrzeugschwingungen und -geräu-

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sehe verursacht. Diese Spannungserhöhungen verschleißen das Gelenk in untragbarer Weise, vergrößern in verstärktem Maße die Ungleichförmigkeit in der Winkelgeschwindigkeit und schränken die Drehmomentübertragungsfähigkeit des Gelenkes weiter ein. Normale Herstellungstoleranzen solcher Gelenke allein können untragbare Schwingungen verursachen.

Die Verwendung derartiger Gelenke in Fahrzeugen ist daher im allgemeinen auf Fälle beschränkt, wo die Beugungswinkel wesentlich weniger als 10°, meist sogar weniger als 3° betragen. Aber selbst dann kann es vorkommen, daß andere Mittel vorgesehen werden, um die axialen Schubbeanspruchungen von den Gelenken fernzuhalten. In dem britischen Patent Nr. 765.659 wird z.B. die Verwendung eines Hookes-Gelenkes beschrieben, das nur die Drehmomentbeanspruchung auffängt, während eine Kugel- und Pfannenanordnung um das Gelenk vorgesehen ist, um die Axialbeanspruchungen von diesem fernzuhalten. In der US-PS 3,112,809 wird die Verwendung eines Hookes-Gelenkes gezeigt, das das innere und äußere Ende einer Antriebsachse miteinander verbindet, den seitlichen Kräften widersteht jedoch die Antriebsachse selbst sowie eine freitragende Blattfeder. Solche Gelenke können Axiallasten aufnehmen, die wesentlich höher sind als die, die unter normalen Betriebsbedingungen vorkommen, aber solche Bedingungen beschränken sich lediglich auf die Verwendung des Gelenks als Antriebsteil und nicht als Aufhängungsteil. Zusätzliche Aufhängungsteile sind erforderlich.

Gleichlaufgelenke sind bisher in den Halbwellen von unabhängigen Radaufhängungen verwendet worden, um die oben aufgeführten Nachteile von Hookes- oder Kardangelenken zu vermeiden. Gleichlaufgelenke sind z.B. aus den US-PSen 2,046,584, 3,162,026, 3,688,521, 3,928,985, 4,240,680 oder

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4,231,233 bekannt. Aber auch hier wurden diese Gelenke nur dazu verwandt, um Drehmomentbelastungen aufzunehmen. Bei solchen Gelenken wird das Drehmoment zwischen einem Gelenkaußenteil und einem darin vorgesehenen Gelenkinnenteil durch Kugeln übertragen, wobei jede Kugel in ein Paar gegenüberliegende Rillen in den Gelenkteilen eingreift. Die Kugeln werden in einer gemeinsamen Ebene mittels eines Käfigs gehalten, dessen teilweise kugelige Außenfläche in eine teilweise kugelige Innenfläche des Gelenkaußenteils und dessen teilweise kugelige Innenfläche in die teilweise kugelige Außenfläche des Gelenkinnenteils eingreift. Die Kugeln sind in den Fenstern des Käfigs aufgenommen. Der Käfig und/oder die Rillen in den Gelenkteilen sind so ausgebildet, daß bei gebeugtem Gelenk die Ebene der Kugelmittelpunkte den Winkel zwischen den den beiden Gelenkteilen zugeordneten treibenden und getriebenen Wellenteilen halbiert. In der Praxis wird zwischen den teilweise kugeligen Innen- und Außenflächen des Käfigs und den damit zusammenarbeitenden teilweise kugeligen Flächen der Gelenkteile ein radiales Spiel vorgesehen, um die Schmierung dieser Flächen zu ermöglichen und eine übermäßige Wärmeentwicklung zu vermeiden.

Wenn ein derartiges Gelenk in gebeugtem Zustand ein Drehmoment überträgt, verursachen eine im Inneren sich einstellende Gelenkreibung und geometrische Auswirkungen eine Relativverschiebung zwischen den inneren und äußeren Gelenkteilen, die dann diesen Spielraum einnehmen. Die Kugeln in diametral gegenüberliegenden Rillenpaaren werden in entgegengesetzte Richtungen geschoben, wodurch sich der Käfig gegenüber den Gelenkteilen leicht schräg stellt. Die Endabschnitte der teilweise kugeligen Flächen des Käfigs stoßen radial gegen die teilweise kugeligen Flächen der Gelenkteile an. Dieser

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schräg verlaufende Kontakt wird toleriert, um die unerwünschten Reibungsauswirkungen eines größeren Flächenkontakts mit kleineren Toleranzen zu vermeiden, aber als Folge der Drehmomentübertragung werden innerhalb des Gelenkes Axiallasten erzeugt. In der Praxis können sich solche Lasten bei maximaler Drehmomentübertragung unter extremen Beugungswinkeln auf ca. 150 kg belaufen.

Obgleich solche Gleichlaufgelenke in der Lage sein müssen, solchen im Innern erzeugten Beanspruchungen standzuhalten, ist es bei der Verwendung solcher Gelenke in den Halbwellen von unabhängigen Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen dennoch üblich gewesen, solche Gelenke von den Aufhängungsbeanspruchungen zu isolieren. Die bei den Halbwellen verwendete übliche Anordnung besteht darin, daß es sich bei dem einen Gleichlaufgelenk um ein axial verschiebbares oder Verschiebegelenk handelt, das eine axiale Relativbewegung zwischen den Gelenkteilen gestattet, während das Gelenk an dem anderen Ende der Welle ein Festgelenk ist, das keine Axialbewegung zuläßt.

Ein Beispiel dafür, wie die in Halbwellen verwendeten Gleichlaufgelenke von Aufhängungsbeanspruchungen freigehalten werden, wird in der US-PS 3,709,314 offengelegt. Die Räder werden gegenüber dem Fahrgestell durch obere und untere Arme in Form von Α-Rahmen abgestützt, die vertikal pendeln können. Die Halbwellen haben keinen Anteil an der Bestimmung der Radlage gegenüber dem Fahrzeug und unterliegen daher keinen Beanspruchungen.

Bisher ist es allgemein üblich gewesen, eine Differentialeinheit an einem Fahrgestell in der Weise zu befestigen, daß die Eingangsachse der Differentialeinheit nicht koaxial zur

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Ausgangsachse des Motors verläuft und daß sich deren entsprechende Stellungen während des normalen Fahrzeugbetriebs bewegen. Um diese Bewegungen aufzufangen, ist der Motorausgang normalerweise mit der Differentialeinheit über zwei Gelenke und einer Verbindungswelle, die im allgemeinen mit Längswelle bezeichnet wird, gekoppelt. Das eine Gelenk befindet sich an dem Motorende der Welle und das andere an dem Differentialende. Jedes Gelenk erhöht das Fahrzeuggewicht, die Montagekosten und die anschließenden Wartungskosten. In der US-PS 3,625,300 wird vorgeschlagen, daß eine Achseinheit eines Kraftfahrzeuges durch ein Trägerelement gehalten werden kann, das ein Schwenken der Räder in Bezug auf das Fahrgestell um zwei senkrecht aufeinanderstehenden Achsen ermöglicht, ohne aber eine Relativbewegung um die beiden Achsen zwischen den Rädern und dem Achsgetriebe zu gestatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung für eine Antriebsachse zu schaffen, die unter Einbeziehung der Radantriebswellen (Halbwellen) in die Radaufhängung die Lage des Differentials zur Fahrbahn in einer Mindesthöhe hält und darüber hinaus derart beschaffen ist, daß Gesamtkosten, Gewicht und technischer Aufwand reduziert werden, wobei das Differential so schwenken kann, daß sich die bisher bei einer Fahrzeuglängswelle erforderlichen Gelenke erübrigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) am Fahrgestell ein um eine erste Querachse schwenkbares, als Querrohr ausgebildetes Querträgermittel drehbar gelagert ist, mit dem in einem Abstand voneinander in Fahrzeuglängsrichtung weisende Differentialtragarme fest

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verbunden sind, und daß an den nach außen weisenden Enden der Differentialtragarme eine zweite in einem Abstand zu der ersten Querachse verlaufende Querachse bildende Anlenkpunkte vorgesehen sind, wobei die Differentialtragarme einen Einbauraum für das Differential darstellen,

b) das Differential von den Differentialtragarmen in dem Einbauraum gehalten ist, wobei das Differential einen Differentialeingang mit einer Differentialeingangsachse aufweist, der mit dem zweiten Ende der Längswelle derart verbunden ist, daß eine Schwenkbewegung zwischen der Längswelle und dem Differential unterbunden ist, und das Differential eine Differentialausgangsachse aufweist, die nahe der zweiten Querachse verläuft,

c) Mittel zur Übertragung des Drehmomentes von dem Differential zu den beidseitig angeordneten Rädern vorgesehen sind, wobei diesen Mitteln jeweils ein am Differentialausgang angeordnetes, zur Übertragung von Axialkräften geeignetes Gleichlaufgelenk zugeordnet ist,

d) am Querrohr über Schwenkarme mit den Rädern verbundene Schwenkmittel derart gehalten sind, daß sie um eine durch den Beugungsmittelpunkt des Gleichlaufgelenkes verlaufende Schwenkachse schwenkbar sind, wobei das Differential bei einer vertikalen Relativbewegung zur Fahrbahnfläche um die zweite Querachse schwenkbar ist und die Längswelle gegenüber dem Motor über ein an ihrem ersten Ende angeordnetes Gelenk abwinkelbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung - teil

weise im Schnitt - einer Achsaufhängung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht - teilweise im Schnitt ■

eines Aufhängungssystems nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht - teilweise isometrisch

und teilweise im Schnitt - eines Teils des Aufhängungssystems,

Fig. 4 eine Ansicht - teilweise im Schnitt -

einer Art von Gleichlauffestgelenk, das sowohl Antriebsdrehmoment und axiale Schubbeanspruchungen gemäß der Erfindung trägt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Auf

hängungssystems nach der Erfindung und zwar in voll beanspruchtem und vollkommen unbeanspruchtem Zustand,

Fig. 6 ist eine Ansicht - teilweise im Schnitt

eines axial arbeitenden Gleichlaufverschiebegelenks, das für die Verbindung von Differential und Motor bestimmte an-

dere Anwendungen nach der Erfindung geeignet ist.

Die Fig. 1 bis 6 beziehen sich auf ein vierrädriges Kraftfahrzeug 10 mit einem Aufbau 5 und einem Fahrgestell oder Rahmen 12, einschließlich eines ersten Längsrahmenteils 14 und eines zweiten Längsrahmenteils 16 und wenigstens eines dazwischen angeordneten und entsprechend daran befestigten Querträgers. Der Querträger wird in der Fig. 2 in Form eines Querrohres 18 gezeigt, dessen Außenenden von durch die ersten und zweiten Längsrahmenteile 14 und 16 getragene Büchsen 20 und 21 drehbar gehalten werden, um eine Drehbewegung um eine zu der Achse des Rohres 18 koaxial verlaufende Querachse 19 zu ermöglichen. Von dem Querrohr 18 nach hinten sich erstreckend und - z.B. durch Schweißverbindungen 26 daran befestigt, befinden sich Differentialbefestigungsmittel in Form einer Gabel 28 mit zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Differentialtragarmen 30 und 32, von denen jeder einen Anlenkpunkt 34 und 36 aufweist, die koaxial zu einer zweiten Querachse verlaufen, wie z.B. der Differentialausgangsachse 38 oder irgendeiner geeigneten Achse 53 sowie in der Fig. 5 dargestellt - die sich im wesentlichen parallel zu der ersten Querachse 19 erstreckt und durch einen nach hinten sich erstreckenden Differentialeinbauraum in einem Abstand davon gehalten wird, sowie es aus Fig. 2 ersichtlich ist.

In dem Differentialeinbauraum 40 ist eine Differentialeinheit 42 angeordnet mit einem zu der Differentialeingangsachse oder der Längswellenachse 46 koaxial verlaufenden Differentialeingang 44 und zwei zu der Differentialausgangsachse 38 koaxial verlaufenden, seitlich gegenüberliegenden Differentialausgängen 48 und 50. Jeder Ausgang 48, 50 weist einen

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(nicht dargestellten) ringförmigen Zapfenabschnitt auf, der durch eine (nicht dargestellte) elastische Büchse gehalten wird, die ihrerseits von den Anlenkpunkten 34 und 36 sowie von zwei (nicht dargestellten) Zapfenkappen gehalten wird, die jeden Zapfenabschnitt an dem Differentialtragarm 30 bzw. 32 befestigt. Das Differential 42 wird in den Anlenkpunkten 34 und 36 befestigt, so daß die Differentialausgangsachse 38 koaxial zu der zweiten Querachse verläuft, um sich um diese schwenken zu können - sowie es in Fig. 2 dargestellt ist wenn die Gabel koaxial zu der Differentialausgangsachse befestigt wird. Wie oben erklärt und in der Fig. 5 dargestellt wird, kann jede geeignete Achse 53 verwendet werden, um das Differential um seine Differentialausgangsachse 38 zu schwenken.

Das Fahrzeug weist auch einen Motor 70 mit einem Motorausgang 72 auf, der so ausgelegt ist, daß er ein Antriebsmoment um eine Motorausgangsachse 74 schafft. Der Motorausgang 72 ist mit dem Differentialeingang 44 durch eine Längswelle 82 verbunden, die mit dem Motor durch ein Gelenk 76 und mit dem Differential durch eine Keilwelle 80 verbunden ist, wobei das Gelenk 76 und das Keilwellenende 80 an gegenüberliegenden Enden der Längswelle 82 befestigt sind, die eine Längswellenachse 84 aufweist. Bei dem Gelenk kann es sich um ein Hookes-Gelenk 76 oder um ein Gleichlaufgelenk handeln, das eine Abwinklung zwischen der Motorausgangsachse 74 und der Längswellenachse 84 zuläßt. Das mit einer Keilverzahnung versehene Ende der Längswelle 82 ist dafür verantwortlich, daß die Längswellenachse 84 und die Differentialeingangsachse 46 koaxial verlaufen; gleichzeitig ermöglicht es eine axiale Bewegung der Längswelle gegenüber dem Motor. Die Längswelle 82 überträgt das von dem Motor 70 erzeugte Antriebsdrehmoment auf den Differentialeingang 44, und das

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Differential 42 leitet dieses Antriebsdrehmoment zu den seitlich gegenüberliegenden Differentialausgängen 48 und 50 um.

Als Alternative kann zu der Verbindung mit dem Motor ein an sich bekanntes Gleichlaufverschiebegelenk verwendet werden, während zu der Verbindung mit dem Differential eine verschraubte Flanschverbindung Anwendung finden kann, die das Differential 42 direkt mit der Längswelle 82 verbindet und weder eine axiale Schiebebewegung noch eine Abwinklung zwischen dem Differential 42 und dem an dem Differential 42 befestigten Längswellenende 80 zuläßt. Das Gleichlaufverschiebegelenk, das den Motor 70 mit der Längswelle 82 verbindet, ermöglicht daher die axiale Schiebebewegung sowie die Abwinklung zwischen dem Motor 70 und der Längswelle 82. Gleichlaufverschiebegelenke sind bekannt; ein Beispiel hierfür wird in der Fig. 6 gezeigt. Die Längswelle 82 ist an dem Innenteil befestigt, während die Motorausgangswelle 72 in der Weise an dem Außenteil befestigt ist, daß eine Axialbewegung sowie eine Abwinklung der Längswelle gegenüber dem Motorausgang ermöglicht wird.

Um eine Motor-/Längswellenabwinklung zwischen der Motorausgangsachse 74 und der Längswellenachse 84 in der vertikalen Ebene zu ermöglichen, ist das Differential 42 um die zweite Querachse 38 durch die Wirkung der Differentialzapfenabschnitte auf den entsprechend elastischen Büchsen gegenüber den Anlenkpunkten 34 und 36 schwenkbar. Um eine Motor-/-Längswellenabwinklung zwischen der Motorausgangsachse 74 und der Längswellenachse 84 in der horizontalen Ebene zu gestatten, kann das Differential 42 um die vertikale Differentialachse 43 gieren, wenn die Differentialzapfenabschnitte sich in ihren elastischen Büchsen gegenüber den Anlenkpunkten 34

und 36 verdrehen. Der Fachmann wird ohne weiteres erkennen können, daß diese Gier- und Schwenkbewegung des Differentials auch durch geeignete äquivalente Mittel bewirkt werden kann.

Das Fahrzeug weist außerdem eine unabhängige Radaufhängung für jede Antriebsradanordnung 90 auf. Jede unabhängige Radaufhängung besteht wenigstens aus einem ersten Aufhängungsteil 92 und einem zweiten Aufhängungsteil 94, um jede Antriebsradanordnung 90 unabhängig an einer Fahrbahn 96 zu halten. Jedes erste Aufhängungsteil 92 besteht aus einer Halbwellenanordnung mit einem inneren Gleichlaufgelenk 98, das mittels einer Halbwelle oder Antriebswelle 100 mit einem äußeren Gleichlaufgelenk 102 verbunden ist. Das innere Gleichlaufgelenk 98 ist an jeder Seite des Differentialausgangs 48 und 50 befestigt, und das äußere Gleichlaufgelenk 102 ist an einer Radanordnung 90 befestigt, um die Antriebsräder 104 um ihre Radachse drehend anzutreiben.

Bei jedem inneren und äußeren Gleichlaufgelenk 98 und 102 handelt es sich vorzugsweise um ein Festgelenk, das keine Axialbewegung zuläßt, wie dies im einzelnen in der Fig. 4 dargestellt ist, und es weist ein Gelenkinnenteil 106 und ein Gelenkaußenteil 108 auf, die die entsprechenden Wellen verbinden, zwischen denen einen Winkel A, der auch als Beugungswinkel bekannt ist, besteht. Der Beugungswinkel der Anordnung beträgt normalerweise bei stationärem Fahrzeug ca. 3° bis 6°, aber wenn das Fahrzeug unter Vollast steht sowie bei Radein- und -ausfederung kann der Winkel auch 10° bis 15° oder mehr betragen.

Bei einigen Anwendungen kann es sich bei entweder im inneren oder äußeren Gleichlaufgelenk 98 oder 102 oder bei beiden um

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ein in axialer Richtung arbeitendes an sich bekanntes Verschiebegelenk, sowie es in der Fig. 6 dargestellt ist, um ein teleskopisches oder keilverzahntes Gelenk handeln, solange solche Gelenktypen an beiden Enden ihres axialen Verschiebeweges Axialkräfte übertragen können und in gleicher Weise wie ein Gleichlauffestgelenk als Aufhängungsteil der unabhängigen Radaufhängung dienen. Weiterhin kann es bei einigen Anwendungsfällen erforderlich sein, daß nur für das innere Gelenk ein Gleichlaufgelenk verwandt wird, während für das äußere Gelenk ein anderer Typ erforderlich ist.

Jedes zweite Aufhängungsteil 94 weist einen Schwenkarm 110 auf, der der Radbewegung Widerstand leistet, und einen Drehstab 112, der mit dem Querrohr 18 zusammenarbeitet. Jeder Schwenkarm 110 hat ein radseitiges Ende 114 und ein drehstabseitiges Ende 116. Das radseitige Ende 114 ist mit der Radanordnung 90 schwenkbar, z.B. durch eine Schwenkverbindung 91 verbunden, und das Drehstabende 116 weist einen axialen Längenabschnitt 118 mit einer darin sich befindenden Sechskantfassung 120 auf, die ein sechskantförmiges Ende des Drehstabes 112 aufnimmt. Das andere Ende 124 des Drehstabes 112 ist sowohl axial als auch unverdrehbar an einem vorderen Rahmenende 13 des Fahrzeugrahmens 12 in geeigneter, bekannter Weise wie z.B. durch eine weitere Anordnung 126, bestehend aus Innensechskant und Schraube, befestigt. Wie es am besten aus der Fig. 3 zu erkennen ist, ist jeder Drehstab 112 schwenkbar in einer ringförmigen Stabbüchse 130 befestigt, die ihrerseits an dem Querrohr 18 z.B. durch Flansche 132 und 134 befestigt ist, welche zur Verhinderung von Verdrehung in ümfangsrichtung mit Abflachungen 136 versehen sind.

Die ersten und zweiten Aufhängungsteile 92 und 94 sind um eine Schwenkachse 140 schwenkbar, die dadurch entsteht, daß

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die Längsachse 113 des Drehstabs 112 mit dem Beugungsmittelpunkt 99 des inneren Gleichlaufgelenks 98 fluchtet. Dementsprechend dreht sich der Drehstab 112 in Bezug auf die Büchse 130, wenn der Schwenkarm 110 sich um die Schwenkachse dreht. Die ersten und zweiten Aufhängungsteile 92 und 94 sind auch um die Querachse 19 schwenkbar. Der Neigung, sich um jede dieser Achsen zu schwenken, wird seitens des Schwenkarms 110 dämpfend Widerstand geleistet. Die Schwenkachse 140 gestattet eine Relativbewegung hierum zwischen dem Differential 42 und der Radanordnung 90 als Folge der Wirkung des Schwenkarms 110. Dieser Bewegung widersetzt sich jedoch die Torsionssteifigkeit des Drehstabs 112, dessen sechskantförmiges Ende 122 durch den Schwenkarm 110 mit der Radanordnung 90 verbunden ist. Wie es der Fachmann ohne weiteres erkennen kann, kann die Torsionssteifigkeit des Drehstabo 112 so ausgewählt werden, daß sie anderen bekannten Aufhängungsparametern gerecht wird oder sie ausgleicht.

Jeder Drehstab 112 hat eine vorbestimmte Längs- oder Biegesteifigkeit, die so ausgewählt wurde, daß sie anderen Aufhängungsüberlegungen gerecht wird. Diese Längsbiegesteifigkeit wird durch die Stabbüchse 130 auf das Querrohr 18 übertragen mit dem Ziel, einer Bewegung um die Querachse 19 zwischen dem Fahrzeugrahmen 12 und entweder dem Differential oder der Radanordnung 90 oder beiden Widerstand zu leisten. Für den Fachmann wird es offensichtlich sein, daß auch äquivalente Mittel vorgesehen werden können, die sich einer solchen Biegebewegung widersetzen. Zum Beispiel könnte eine gewickelte Feder zwischen jeder Radanordnung 90 und dem Fahrgestell 10 vorgesehen werden, oder es könnten hydraulische oder anderweitige Nivellierungsmittel entweder an der Radanordnung 90 oder dem Differential 42 angebracht werden. Weiterhin wird es der Fachmann ohne weiteres erkennen kön-

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nen, daß die der Bewegung Widerstand leistenden Mittel verschiedene Kombinationen von Schraubenfedern, Blattfedern, Stoßdämpfern und anderen bekannten Aufhängungsvorrichtungen sein können.

Die Arbeitsweise der unabhängigen Radaufhängung gemäß der Erfindung ist vielleicht besser verständlich, wenn man auf die beiden in der Fig. 5 gezeigten Antriebsstrangstellungen Bezug nimmt. Die Position I stellt den Vollastzustand dar, bei dem das Fahrzeug mit einem fünf Personen in dem Fahrgastraum entsprechenden Gewicht und 150 kg in dem Gepäckraum belastet ist. Position II stellt einen normalen unbelasteten Zustand dar, bei dem sich der Fahrzeugrahmen vom Boden hochstellt, bis sich die Räder gerade von der Straßenoberfläche abheben. Die unabhängige Radaufhängung ist so konstruiert, daß alle anderen normalen Bedingungen, einschließlich Ein- und Ausfederung und Kurvenfahrt zwischen den Stellungen entsprechend Position I und II liegen.

Um den Vollastzustand I zu erreichen, werden der Fahrzeugrahmen 12 und das Querrohr 18 nach unten in Richtung auf die Fahrbahnfläche 96 in die Zeichnungsebene gemäß Fig. 2 oder nach unten in Richtung auf die Fahrbahnfläche 96 gemäß den Figuren 1 und 5 bewegt. Nimmt man an, daß das Antriebsrad 104 in Bezug auf die Fahrbahnfläche 96 nicht ein- und ausfedert, dann hat jedes Antriebsrad 104 die Tendenz, relativ zu dem Fahrzeugrahmen 12 nach oben um die Querachse 19 sowie um die Schwenkachse 140 zu schwingen. Dieser Bewegung wird jedoch seitens des Drehstabs 112 über den Schwenkarm 110 dämpfend Widerstand geleistet. Der Aufwärtsbewegung um die Schwenkachse 140 widersetzt sich die Torsionssteifigkeit jedes Drehstabes 112, und der Aufwärtsbewegung um die Querachse 19 widersetzt sich die Längsbiegesteifigkeit jedes Drehstabs 112.

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Da die Differentialtragarme 30 und 32 sowohl um die Querachse 19 als auch eine parallele Achse 53 gemäß Fig. 5 oder um die Differentialausgangsachse 38 schwenkbar sind, bewegt sich das Querrohr 18 in Bezug auf die Fahrbahnfläche 96 nach unten. Um die leichte Vorwärtsbewegung des Differentialeingangs 144 relativ zu dem Motor 72 bei der Abwärtsbewegung der Differentialtragarme 30 und 32 aufzufangen, verschiebt sich das motorseitige Ende 86 der Längswelle 82 in dem Gleichlaufgelenk 76 um einen geringen nach Betrag 86'.

Obwohl der Anmelder hier die beste Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben hat, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, daß entsprechende Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne von dem Umfang der Erfindung, die nur die folgenden Ansprüche eingeschränkt wird, abzuweichen.

- Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Aufhängung für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Differential, mit beidseitig angeordneten, über jeweils eine, an ihren beiden Enden mit Gelenken versehene Antriebswellen mit den Differentialausgängen verbundenen, über Lenker am Fahrgestell einzein angelenkten Antriebsrädern und einer das Differential mit dem Antrieb verbindenden Längswelle, wobei an dem dem Antrieb zugewandten ersten Ende der Gelenkwelle ein Gelenk vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) am Fahrgestell (12) ein um eine erste Querachse (19) schwenkbares, als Querrohr (18) ausgebildetes Querträgermittel drehbar gelagert ist, mit dem in einem Abstand voneinander in Fahrzeuglängsrichtung weisende Differentialtragarme (30, 32) fest verbunden sind, und daß an den nach außen weisenden Enden der Differentialtragarme (30, 32) eine zweite in einem Abstand zu der ersten Querachse Verlaufende Querachse (38 oder 53) bildende Anlenkpunkte vorgesehen sind, wobei die Differentialtragarme (30, 32) einen

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Einbauraum (40) für das Differential (42) darstellen,

b) das Differential (42) von den Differentialtragarmen (30, 32) in dem Einbauraum (40) gehalten ist, wobei das Differential (42) einen Differentialeingang (44) mit einer Differentialeingangsachse aufweist, der mit dem zweiten Ende der Längswelle (82) derart verbunden ist, daß eine Schwenkbewegung zwischen der Längswelle (82) und dem Differential (42) unterbunden ist, und das Differential (42) eine Differentialausgangsachse aufweist, die nahe der zweiten Querachse (38, 53) verläuft,

c) Mittel zur Übertragung des Drehmomentes von dem Differential (42) zu den beidseitig angeordneten Rädern (104) vorgesehen sind, wobei diesen Mitteln jeweils ein am Differentialausgang angeordnetes, zur Übertragung von Axialkräften geeignetes Gleichlaufgelenk

(98) zugeordnet ist,

d) am Querrohr (18) über Schwenkarme (110) mit den Rädern (104) verbundene Schwenkmittel derart gehalten sind, daß sie um eine durch den Beugungsmittelpunkt

(99) des Gleichlaufgelenkes (98) verlaufende Schwenkachse (140) schwenkbar sind, wobei das Differential (42) bei einer vertikalen Relativbewegung zur Fahrbahnfläche um die zweite Querachse (38, 53) schwenkbar ist und die Längswelle (82) gegenüber dem Motor über ein an ihrem ersten Ende angeordnetes Gelenk (76) abwinkelbar ist.

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Antriebsachse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Schwenkmittel als Torsionsstab (112) ausgebildet sind, der einer Bewegung um die Schwenkachse (140) entgegenzuwirkt.

Antriebsachse den Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

f) die Schwenkmittel derart ausgeführt sind, daß sie einer Längsbewegung auf der Schwenkachse (140) entgegenwirken.

Antriebsachse nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

g) das Differential (42) um eine zweite Achse schwenkbar ist, die entweder durch die erste Querachse (18), die Differentialausgangsachse (38) oder die Schwenkachse (140) gebildet ist.

5. Aufhängung für eine Antriebsachse, dadurch gekennzeichnet, daß

h) das Differential um eine dritte der genannten weiteren Achsen (18, 38 oder 140) schwenkbar ist.

6. Aufhängung für eine Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrgestell,
dadurch gekennzeichnet, daß

i) an dem Fahrgestell zur Schwenkung um eine quer zur

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Λ.

Fahrzeuglängsachse verlaufende Achse (19) Querträgermittel (18) vorgesehen sind,

k) eine mit den Querträgermitteln verbundene Kraftzuführungseinheit (Differential 42) mit auf einer Ausgangsachse liegenden Ausgängen mit einem jedem Ausgang zugeordneten zur Übertragung von axialen Schubkräften geeigneten Gleichlaufgelenk (98),

1) von den Querträgermitteln gehaltene Schwenkmittel, die die Schwenkung um eine Schwenkachse ermöglichen, die sich durch den Beugungsmittelpunkt (99) des zugeordneten Gleichlaufgelenkes erstreckt und im wesentlichen senkrecht auf der Querachse (18) und der Ausgangsachse (38) steht,

m) ein die Radanordnung und die Schwenkmittel verbindender Schwenkarm (110), wobei die Kraftzuführeinheit (Differential 42) eine relative Schwenkbewegung um wenigstens zwei der folgenden Achsen, nämlich die Ausgangsachse (38), die Querachse (18) und die Schwenkachse (140) durchführen kann.

7. Aufhängung für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges mit Fahrgestell und Differential zur Drehmomentübertragung von einem Motor zu den Antriebsrädern, dadurch gekennzeichnet, daß

n) an dem Fahrgestell Querträgermittel (18) befestigt sind, die eine Schwenkbewegung um eine erste, sich quer zum Fahrzeug erstreckende Achse (19) ermöglichen,

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ο) eine zweite Achse (38, 53) in einem Abstand von der ersten Achse (19) angeordnet ist,

p) Mittel (30, 32) zur Befestigung des Differentials
(42) an den Querträgermitteln (18) vorgesehen sind, die eine Schwenkbewegung um die zweite Achse zulassen, wobei das Differential (42) eine Schwenkbewegung sowohl um die erste Achse (18) als auch um die zweite Achse (38, 53) bei einer Relativbewegung eines Antriebsrades (104) zum Fahrgestell (12) ausführt.