DE3718137A1 - Einzelradaufhaengung fuer ein lenkbares rad an einem nutzfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung für ein lenkbares Rad an einem Nutzfahrzeug, insbesondere Omnibus, in Doppeltrapez-Querlenkerausführung, mit Merkmalen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Solche Einzelradaufhängungen kommen an Nutzfahrzeugen der Anmelderin, insbesondere Omnibussen zur Anwendung. Deren druckschriftliche Veröffentlichung geht aus den Firmenpro­ spekten "MAN, Typ 750 HO", "MAN Reisebus SR" sowie der MAN-Fachveröffentlichung "Die Luftfederung im Nutzfahrzeug" von Prof. Dr. Klammer hervor. Bei der dort dargestellten Einzelradaufhängung sind je zwei unter einem bestimmten Winkel zueinander stehende Querlenker jeweils gelenkig in einer Ebene einenendes an einem Achsschenkelträger, andern­ endes am Fahrzeuggerippe angeschlossen. Diese Anschlußver­ bindung erfolgt jeweils über zur Fahrzeugslängsachse paral­ lel angeordnete Lagerzapfen, wobei die achsschenkelträger­ seitigen Enden der oberen Querlenker und der unteren Quer­ lenker jeweils mit einem einzigen Lagerbolzen fest ver­ schraubt und über diesen am Achsschenkelträger angeschlossen sind. Der Winkel zwischen den Querlenkern der oberen Quer­ lenkerebene ist bei dieser Ausführung größer als jener zwi­ schen den Querlenkern der unteren Querlenkerebene. Am Achs­ schenkelträger ist über einen Achsschenkelbolzen begrenzt beweglich der Achsschenkel des Rades angeschlossen. Als ela­ stisches Zwischenglied zwischen einem achsschenkelträgersei­ tig verschraubten Querlenker-Lagerbolzen und dem Achsschen­ kelträger sind den Lagerbolzen umgebende Gummilager vorgese­ hen. Die Lenkeinschläge des Rades um die Achsschenkelschwenk­ achse werden durch Einwirkung eines am Achsschenkel ange­ schlossenen Lenkgestänges gesteuert. Am Achsschenkelträger sind ferner oben ein sich andernendes am Fahrzeuggerippe ab­ stützendes Federorgan und gegebenenfalls seitlich ein andern­ endes ebenfalls am Fahrzeuggerippe angelenkter Stoßdämpfer angeschlossen.

Aufgrund der vernünftigerweise zur Fahrzeuglängsachse paral­ lelen Anordnung der die Querlenker mit dem Achsschenkelträ­ ger einerseits und dem Fahrzeuggerippe andererseits gelenkig verbindenden Lagerzapfen ergibt sich ein relativ großer Schwenkwinkelausschlag für die Querlenker. Diese Anordnung führt bei am Rad auftretenden Längskräften typischerweise zu Kippmomenten um eine die achsschenkelträgerseitigen Querlen­ ker-Lagermitten verbindende Achse, da zwischen dieser an der Fahrzeugaufstandsebene und dem Achsschenkel-Schwenkachsen­ durchstoßpunkt in letzterer ein beträchtlicher Längskrafthe­ belarm unvermeidlich bleibt. Der große Schwenkwinkel einer­ seits und die hohen Kippmomente andererseits setzen entspre­ chend nachgiebige - um aber eine exakte Radführung zu ge­ währleisten - trotzdem entsprechend stabil ausgeführte Gum­ milager voraus. Wegen der auftretenden Kippmomentbelastung unterliegen diese Gummilager gewissen Abnützungserscheinun­ gen, die je nach Belastungszuständen der Achsaufhängung und dem Zustand der Straßen, auf dem das Fahrzeug betrieben wird, früher oder später einen Austausch durch neue Gummila­ ger unumgänglich machen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Einzelradaufhängung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Längskrafthebelarm in der Fahrzeugaufstandsebene, der zu den beschriebenen Kippmomenten führt, erheblich reduziert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Querlenker einzeln durch ein eigenes Gelenk am Achsschenkel­ träger angelenkt ist, und daß die Schnittpunkte der Querlen­ ker-Achsen auf einer gemeinsamen Geraden liegen, die sich mit der Achsschenkel-Schwenkachse in bzw. nahe der Fahrzeug­ aufstandsebene im Punkt (S) schneidet.

Durch die Einzelanlenkung jedes Querlenkers am Achsschenkel­ träger ist in vorteilhafter Weise eine Schrägstellung der achsschenkelträgerseitigen und fahrzeuggerippeseitigen Quer­ lenkeraufnahmen möglich. Durch die weitere erfindungsgemä­ ße Ausgestaltung der Einzelradaufhängung werden bei auftre­ tenden Längskräften auf den Achsschenkelträger einwirkende Kippmomente vermieden. Ebenso werden die Schwenkwinkelaus­ schläge der Querlenker und damit der Gummilager unter In­ kaufnahme nur geringer Lager-Achsverdehnungen durch die hierfür verantwortlichen resultierenden Längen der Querlen­ ker geringer als bei der eingangs beschriebenen Bauart.

Entsprechend einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Er­ findung sind die Querlenker der oberen Querlenkerebene kür­ zer und weiter von ihrem Achsen-Schnittpunkt entfernt am Achsschenkelträger angelenkt als die Querlenker der unteren Querlenkerebene, wodurch die Ein-/Ausfederungs-Spurverände­ rung minimiert wird.

Außerdem sind die Querlenker nunmehr in vorteilhafter Weise einzeln jeweils beidseitig in Gelenken am Achsschenkelträger bzw. dem Fahrzeuggerippe gefaßt, deren bevorzugte Bewegungs- Achsen jeweils senkrecht zur Querlenkerachse und vorzugswei­ se in einer Horizontalebene angeordnet sind.

Bedingt durch die Verkürzung der oberen Querlenker steht an der Oberseite des Achsschenkelträgers ein vergrößertes Ab­ stützplateau für das Federorgan zur Verfügung, welcher Um­ stand entweder die Anbringung eines durchmessergrößeren, ge­ gebenenfalls niedriger bauenden Federorganes und/oder die Abstützung des Federorganes in der oberen Querlenkerebene ermöglicht. Insbesondere in letzterem Fall ist eine sehr niedrig bauende Gesamtanordnung der Einzelradaufhängung rea­ lisierbar.

Im einzelnen ist jeder Querlenker an beiden Enden vorzugs­ weise durch je einen ein Lagerauge an ihm senkrecht zur Querlenkerachse durchdringenden Bolzen gelagert, welcher gegen­ über dem Lagerauge mit einer geringen, elastischen Winkel­ beweglichkeit um die Achsen senkrecht zur Bolzenachse ausge­ staltet sein muß. Diese Winkelbeweglichkeit ist gerade so groß zu bemessen, daß ein Zwängen der Querlenker am Achs­ schenkelträger bei dessen Schwingungshubbewegungen ver­ mieden wird.

Insgesamt gesehen erbringt die erfindungsgemäße Einzelrad­ aufhängung somit folgende Vorteile, nämlich:

• - eine exakte Achsführung bei auftretenden Längskräften am Rad durch Vermeidung des Längskrafthebelarmes in der Fahrzeugaufstandsebene,
• - geringere Querlenkerlager - Verdrehwinkel durch die jetzt bestimmenden diagonalen Querlenkerlängen,
• - eine günstige Anordnungsmöglichkeit für das Federorgan am Achsschenkelträger, und
• - die Verwendung von kostengünstigen Querlenkern und einfa­ chen Lagerverbindungen.

Die Stabilisierung des Achsschenkelträgers um die die Quer­ lenkermittellinien-Schnittpunkte verbindende Achse kann ent­ weder

• - in Anbetracht des vermeidbaren Längskrafthebelarmes an der Fahrzeugaufstandsebene den Rückstellmomenten bei Achswin­ kelauslenkung der Lenkerbolzen zugeordnet werden, oder
• - es kann ein Querlenker als Führungslenker mit achsschen­ kelträgerseitig exakter auslenkungsstarrer Lagerung ausge­ führt werden.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Einzelradaufhängung an­ hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spieles näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 weitgehend schematisiert, d.h. ohne Schraffuren, die Einzelradaufhängung für ein lenkbares Rad in Fahrtrichtung "Vorwärts" von hinten,

Fig. 2 die Einzelradaufhängung gemäß Fig. 1 ohne Lenkge­ stänge und ohne Stoßdämpfer,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Einzelradaufhängung zur Darstellung der Anbindung des Lenkgestänges an den Achsschenkel,

Fig. 4 eine Ansicht der oberen Querlenkerebene von oben, und

Fig. 5 eine Ansicht der unteren Querlenkerebene von oben.

Das in der Zeichnung mit (1) bezeichnete lenkbare Rad ei­ nes Nutzfahrzeuges, insbesondere Omnibusses, ist mit seinem Felgenkörper (2) über mehrere Kugel- bzw. Wälzlager (3) auf der Nabe (4) eines Achsschenkels (5) drehbar gelagert. Die Einzelradaufhängung für dieses Rad (1) ist durch eine Doppeltrapez-Querlenkerkonstruktion gebildet, bei der je zwei unter einem bestimmten Winkel zueinander stehende Quer­ lenker (6, 7 bzw. 8, 9) jeweils gelenkig in einer Querlenker­ ebene einenendes an einem Achsschenkelträger (10), anderen­ endes über weiter hinten noch näher beschriebene Lagerböcke am Fahrzeuggerippe (11) angeschlossen sind. Die obere Quer­ lenkerebene ist in den Fig. 1 und 2 durch eine mit (12) angezogene strichpunktierte Linie dargestellt, während die untere, hierzu parallele Querlenkerebene durch die strich­ punktierte Linie (13) angegeben ist.

Jeder der vier Querlenker (6, 7 bzw. 8, 9) ist einzeln durch ein eigenes Gelenk (14 bzw. 15 bzw. 16 bzw. 17) am Achsschen­ kelträger (10) sowie andernendes durch ein eigenes Gelenk (18 bzw. 19 bzw. 20 bzw. 21) am Fahrzeuggerippe (11) jeweils in einer entsprechenden Gelenkaufnahme (22 bzw. 23 bzw. 24 bzw. 25) am Achsschenkelträger (10) und (26 bzw. 27 bzw. 28 bzw. 29) am Fahrzeuggerippe (11) angelenkt.

Die Achse des Querlenkers (6) ist durch eine strichpunktier­ te Linie (30), die Achse des Querlenkers (7) durch eine strichpunktierte Linie (31), die Achse des Querlenkers (8) durch eine strickpunktierte Linie (32) und die Achse des Querlenkers (9) durch eine strichpunktierte Linie (33) markiert. Die Achsen (30, 31) der Querlenker (6, 7) der obe­ ren Querlenkerebene (12) schneiden sich im mit "O" bezeich­ neten Schnittpunkt. Die Achsen (32, 33) der Querlenker (8, 9) der unteren Querlenkerebene (13) schneiden sich in dem mit "U" bezeichneten Schnittpunkt. Die Schnittpunkte "O" und "U" der Querlenkerachsen (30, 31 bzw. 32, 33) liegen auf ei­ ner gemeinsamen, durch eine strichpunktierte Linie (34) mar­ kierten Geraden, die sich mit der in der Zeichnung durch ei­ ne strichpunktierte Linie (35) markierten Achsschenkel- Schwenkachse im Punkt "S" schneidet. Dieser Schnittpunkt "S" liegt vorzugsweise in der Fahrzeugaufstandsebene (Linie 48) oder nahe derselben. Die Achsschenkel-Schwenkachse (Linie 35) geht zentral durch den Achsschenkelbolzen (36) der ent­ sprechenden Achsseite hindurch, der die gelenkmäßige Verbin­ dung zwischen dem Achsschenkelträger (10) und dem Achsschen­ kel (5) herstellt.

Die Querlenker (6, 7) der oberen Querlenkerebene (12) sind kürzer als die Querlenker (8, 9) der unteren Querlenkerebe­ ne (13). Außerdem sind die Querlenker (6, 7) der oberen Quer­ lenkerebene (12) weiter von ihrem Achsen-Schnittpunkt "O" entfernt am Achsschenkeltträger (10) angelenkt als die Quer­ lenker (8, 9) der unteren Querlenkerebene (13) von ihrem Schnittpunkt "U".

Bedingt durch diese Verkürzung der oberen Querlenker (6, 7) ist an der Oberseite des Achsschenkelträgers (10) ein ver­ größertes Abstützplateau (38) für ein Federorgan (39) gege­ ben. Bei diesem Federorgan (39), das in der Zeichnung ledig­ lich schematisiert angedeutet ist, kann es sich um eine her­ kömmliche Fahrzeugfeder oder um einen Luftfederbalg handeln. Das relativ große, aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Querlenker (6, 7) gegebene Abstützplateau (38) ermög­ licht im Vergleich zu bislang bekannten Lösungen insbesonde­ re die Abstützung des Federorganes (39) in der oberen Quer­ lenkerebene (12). Dieser Fall ist in der Zeichnung (Fig. 1 und 2) dargestellt.

Wie bereits weiter vorn erwähnt, sind die Querlenker (6, 7 bzw. 8, 9) jeweils beidseitig mit Gelenken in Gelenkaufnah­ men am Achsschenkelträger (10) bzw. dem Fahrzeuggerippe (11) gefaßt. Die Achsen der Gelenke sind jeweils senkrecht zur Achse (30 bzw. 31 bzw. 32 bzw. 33) des jeweiligen Querlen­ kers (6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9) und in der jeweiligen Querlen­ kerebene (12) bzw. (13) angeordnet. Dabei ist jeder Querlen­ ker (6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9) an beiden Enden durch je einen, eine Querbohrung in einem endseitig an ihm angeordneten La­ gerauge (41, 42) sowie eine Querbohrung in der zugehörigen Gelenkaufnahme (22 bis 29) senkrecht zur Querlenker-Achse (30 bzw. 31 bzw. 32 bzw. 33) durchdringenden Bolzen (40) gelagert. Letzterer ist gegen ungewolltes Lösen der Verbund­ lage durch nicht näher erwähnte Mittel gesichert. Inner­ halb seiner jeweiligen Gelenkaufnahme (22 bis 29) ist jeder Querlenker (6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9) im dargestell­ ten mit seinem Lagerauge (41 bzw. 42) zwischen zwei paral­ lelen Gelenkaufnahme-Flächen aufgenommen. Anstelle die­ ser in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform können die Querlenker alternativ jedoch auch mit ihren Lager­ augen (41 bzw. 42) an nur einer einzigen, an der Gelenkauf­ nahme (22 bis 29) am Achsschenkelträger (10) bzw. dem Fahr­ zeuggerippe (11) vorhandenen Gelenkanlagefläche abgestützt sein. Die jeweilige Winkelbeweglichkeit der Querlenker- Lagerbolzen (40) gegenüber den Querlenkern (6, 7, 8, 9) ist gerade so groß zu bemessen, daß ein Zwängen der Querlenker (6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9) in den Gelenkaufnahmen bei den Schwinghubbewegungen des Achsschenkelträgers (10) vermieden wird. An einem Auge (10/1) des Achsschenkelträgers (10) ist über den Achsschenkelbolzen (36) der Achsschenkel (5) ange­ schlossen. Die Lenkbewegungen des Rades (1) um die durch den Punkt "S" und den Achsschenkelbolzen (36) gehende Achsschen­ kelschwenkachse (Linie 35) werden durch Einwirkung eines am Achsschenkel (5) angeschlossenen Lenkgestänges gesteuert. Letzteres ist in der Zeichnung, wie aus den Fig. 1 und 3 er­ sichtlich, nur teilweise dargestellt. Mit (43) ist dabei ein am Achsschenkel (5) außen angeschraubter oder gegebenenfalls an diesen angeformter Spurhebel bezeichnet, an dessen äuße­ rem freien Ende über ein Gelenk (44) eine Spurstange (45) des weiter nicht dargestellten Lenkgestänges angeschlossen ist. Am Achsschenkelträger (10) ist des weiteren - sofern erforderlich und wie aus Fig. 1 ersichtlich - eine seitlich vorspringende Gelenkaufnahme (46) angeordnet, in der ein Stoßdämpfer (47) mit seinem unteren Ende schwenkbeweglich gelagert ist. Andernendes ist der Stoßdämpfer (47) in ähnli­ cher Weise am Fahrzeuggerippe angelenkt.

Im Fahrbetrieb wirkt sich die erfindungsgemäße Konstruktion der Einzelradaufhängung so aus, daß sich die Lage des Schnittpunktes "S" der beiden Linien (34 und 35) zur Fahr­ zeugaufstandsebene (48) nicht bzw. nur unwesentlich ändert. Damit bleibt das Kippmoment, welches den Achsschenkelträger (10) beaufschlagt, verhältnismäßig klein. Ein Zwängen zwi­ schen Achsschenkelträger (10) und Querlenkern (6, 7, 8, 9) kann durch entsprechende Ausgestaltung der begrenzt elastischen Querlenkerlager oder durch Ausbildung jeweils eines achs­ schenkelträgerseitigen Führungslagers pro Achsseite verhin­ dert werden.

Mit der erfindungsgemäßen Einzelradaufhängung ist somit ein Höchstmaß an Richtungsstabilität, exakter Spurführung und Fahrkomfort erreichbar.

Claims (7)

1. Einzelradaufhängung für ein lenkbares Rad (1) an einem Nutzfahrzeug, insbesondere Omnibus, in Doppeltrapez-Quer­ lenkerausführung, bei der je zwei unter einem bestimmten Winkel zueinander stehende Querlenker (6, 7 bzw. 8, 9) jeweils gelenkig in einer Ebene (12 bzw. 13) einenendes an einem Achsschenkelträger (10), andernendes am Fahr­ zeuggerippe (11) angeschlossen sind, wobei der Winkel zwischen den Querlenkern (6, 7) der oberen Querlenkerebe­ ne (12) größer als jener zwischen den Querlenkern (8, 9) der unteren Querlenkerebene (13) ist, wobei ferner am Achsschenkelträger (10) über einen Achsschenkelbolzen (36) ein Achsschenkel (5) schwenkbar gelagert ist, auf dem das Rad (1) drehbar gelagert ist, und wobei die Lenkbewegun­ gen des Rades (1) um den Achsschenkelbolzen (36) durch Einwirkung eines am Achsschenkel (5) angeschlossenem Lenkgestänges (43, 44, 45) erfolgen und schließlich am Achsschenkelträger (10) oben ein sich andernendes am Fahrzeuggerippe (11) abstützendes Federorgan (39) und ge­ gebenenfalls seitlich ein andernendes ebenfalls am Fahr­ zeuggerippe angelenkter Stoßdämpfer (47) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Querlenker (6, 7, 8, 9) einzeln durch ein eige­ nes Gelenk (14-21) in einer eigenen Gelenkaufnahme (22 bis 29) am Achsschenkelträger (10) und dem Fahrzeuggerip­ pe (11) angelenkt ist, und daß die Schnittpunkte (O, U) der Querlenker-Achsen (30-33) auf einer gemeinsamen Ge­ raden (34) liegen, die sich mit der Achsschenkel-Schwenk­ achse (Gerade 35) in einem in bzw. nahe der Fahrzeugauf­ standsebene (48) gegebenen Punkt (S) schneidet.

2. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Querlenker (6, 7) der oberen Querlenkerebe­ ne (12) kürzer sind und weiter von ihrem Achsen-Schnitt­ punkt (O) entfernt am Achsschenkelträger (10) angelenkt sind als die Querlenker (8, 9) der unteren Querlenkerebe­ ne (13).

3. Einzelradaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß bedingt durch die Verkürzung der oberen Querlen­ ker (6, 7) an der Oberseite des Achsschenkelträgers (10) ein vergrößertes Abstützplateau (38) für das Federorgan (39) gegeben ist, welches Abstützplateau (38) insbesondere die Abstützung des Federorganes (39) in der oberen Querlenker­ ebene (12) am Achsschenkelträger (10) ermöglicht.

4. Einzelradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Querlenker (6, 7, 8, 9) jeweils beidseitig mit Gelenken (14-21) am Achsschenkelträger (10) bzw. dem Fahrzeuggerippe (11) angeordneten Lenkeraufnah­ men (22 bis 29) gefaßt sind, deren Achsen jeweils senk­ recht zur jeweiligen Querlenker-Achse (30-33) und in der jeweiligen Querlenkerebene (12 bzw. 13) angeordnet sind.

5. Einzelradaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Querlenker (6, 7, 8, 9) an beiden Enden durch je einen, eine Querbohrung in einem Lagerauge (41) bzw. (42) an diesem und eine Querbohrung in der zugehöri­ gen Gelenkaufnahme (22-29) senkrecht zur Querlenkerach­ se (30-33) durchdringenden Bolzen (40) gelagert und gegenüber einem Lagerauge (41, 42) eines Querlenkers über ein Gummilager mit einer geringen elastischen Winkelbeweg­ lichkeit um die Achsen senkrecht zur Bolzenachse ausge­ stattet ist.

6. Einzelradaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Winkelbeweglichkeit in der jeweiligen Gelenk­ aufnahme (22 bis 29) bzw. gegenüber der Gelenkanlageflä­ che gerade so groß bemessen ist, daß ein Zwängen der Querlenker (6, 7, 8, 9) bei den Schwinghubbewegungen des Achsschenkelträgers (10) vermieden ist.

7. Einzelradaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zur kinematisch exakten Führung des Achsschen­ kelträgers (10) ein achsschenkelträgerseitiges Gelenk pro Achsseite winkelauslenkungsstarr ausgebildet ist.