DE60119217T2

DE60119217T2 - Radaufhängung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE60119217T2
Application number: DE60119217T
Authority: DE
Inventors: Lars Stenvall
Original assignee: Volvo Car Corp
Current assignee: Volvo Car Corp
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2021-05-19
Also published as: EP1155884B1; SE517991C2; SE0001823L; EP1155884A2; SE0001823D0; US20010042967A1; US6378881B2; EP1155884A3; DE60119217D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Fahrzeug mit einer zur Längsrichtung des Fahrzeugs quer angeordneten Federeinrichtung, wie einer Blattfeder. Die Radaufhängung kann vorteilhaft sowohl für vordere als auch hintere Aufhängungen verwendet werden.
Moderne Radaufhängungen neigen dazu, immer komplizierter zu werden, um die steigenden Anforderungen an ein komfortables Fahren und sicheres Fahrverhalten zu erfüllen. Viele bekannte Typen von Radaufhängungen sind vom so genannten Mehrlenkertyp, der eine Anzahl von gegenseitig verbundenen schwenkbaren Lenkern aufweist. Durch Verwendung einer ausgeklügelten Auslegung der Lenker ist es möglich, einen nahezu optimalen Kompromiss zwischen z. B. Fahrkomfort und Fahrverhalten (wie Seitenführung, Wanken usw.) zu erreichen. Ein Nachteil bei dieser Art von Mehrlenkeraufhängung ist, dass sowohl die Anzahl von Bauteilen als auch die Anzahl von beweglichen Teilen hoch ist, was zu höheren Kosten führt, die nur für teurere Fahrzeuge gerechtfertigt werden können. Die relativ große Anzahl beweglicher Teile, wie Kugelgelenken führt auf die Dauer auch zu durch Abnutzung verursachten höheren Wartungskosten.
Für einfachere Fahrzeuge in niedrigeren Preisbereichen ist es daher wünschenswert, eine Radaufhängung mit einem einfacheren Aufbau vorzusehen, die so wenig bewegliche Teile wie möglich aufweist und mit niedrigeren Kosten gefertigt werden kann, während sie dennoch die Anforderungen an Fahrkomfort und Fahrverhalten erfüllt, die für diese Art Fahrzeug notwendig sind.
Ein Problem bei den zuvor beschriebenen einfachen Radaufhängungen ist, dass es die eingeschränkte Kostenuntergrenze und der Grad an Komplexität schwierig machen, annehmbare Kenndaten im Hinblick auf Wankdämpfung und Wanksteifigkeit zu erreichen. Es ist zum Beispiel wünschenswert, eine progressiv steifere Aufhängung zu erhalten, wenn die Belastung des Fahrzeugs ansteigt.
Ein weiteres Problem bei bekannten Radaufhängungen, wie dem gegenwärtig vorherrschenden McPherson-Typ, ist die Verwendung von sperrigen Feder-/Dämpferbeinen mit gewen delten Federn, die sich in den Motorraum, Kofferraum oder Fahrgastraum des Fahrzeugs erstrecken, wobei sie wertvollen Raum einnehmen, der besser genutzt werden könnte. Der Motorraum wird in modernen Fahrzeugen häufig durch Entwurfsbedingungen eingeschränkt, was es in Verbindung mit steigenden Forderungen nach Motorleistung wünschenswert macht, den verfügbaren Raum für den Motor und seine Zusatzausstattung maximal zu nutzen. Was den Kofferraum anbelangt, ist das Bedürfnis nach einer Ladefläche auf niedriger Ebene ohne ausgedehnte Federbeine offensichtlich.
Ein weiteres Problem mit dem bekannten Typ ausgedehnter Federbeine ist, dass ihre Steifigkeit und aufrechte Stellung im Motorraum ein potentiell erhöhtes Verletzungsrisiko für einen Fußgänger darstellt, sollte sich ein möglicher frontaler Zusammenstoß ereignen, bei dem der Fußgänger auf die Motorhaube des Fahrzeugs prallt. Sowohl die Motorhaube selbst als auch andere Teile der Fahrzeugkarosserie sind besondere konstruiert, um die Aufprallenergie mittels gesteuerter Verformung zu absorbieren. Bei mäßigen Geschwindigkeiten ergibt dies eine relativ sanfte Verzögerung des Körpers des Fußgängers im Vergleich zu dem Körper des Fußgängers, der nach einer anfänglichen Verformung der Motorhaube auf die relativ steifen Federbeine prallt. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, Federbeine dieses Typs aus dem Motorraum zu entfernen.
Ein frühes Beispiel einer bekannten einfachen Radaufhängung unter Verwendung einer quer angeordneten Blattfeder ist in der Britischen Patentschrift GB 264 074 des Jahres 1926 beschrieben. Dieser Radaufhängung fehlen das Wanken unterdrückende Eigenschaften und progressiv anwachsende Wanksteifigkeit, abgesehen davon, dass sie von einem Typ ist, der für moderne Fahrzeuge aus Gründen der Straßenlage ungeeignet ist.
Ein weiteres Beispiel einer einfachen Radaufhängung mit einer quer angeordneten Blattfeder ist aus der Französischen Patentschrift FR 2 632 573 bekannt. Dieser Radaufhängung fehlen ebenfalls das Wanken unterdrückende Eigenschaften und progressiv anwachsende Wanksteifigkeit.
Die Patentschriften EP 0 254 916 und FR 2 733 464 zeigen eine Radaufhängung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. In der Europäischen Patentschrift EP 0 195 536 schließlich ist eine einfachen Radaufhängung mit einer quer angeordneten Blattfeder offenbart, bei der die Bodenfreiheit des Fahrzeugs eingestellt werden kann, indem einer der Sitze der Feder verstellt wird. Jedoch kann keine progressiv anwachsende Wanksteifigkeit erreicht werden.
Das obige Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch Beschaffung einer Radaufhängung für ein Fahrzeug mit:
einer zur Längsrichtung des Fahrzeugs quer angeordneten Federeinrichtung, welche einen ersten Endabschnitt, der an der linken Hälfte des Fahrzeugs in Bezug auf eine senkrechte Längsebene durch die Mitte des Fahrzeugs angeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt aufweist, der an der rechten Hälfte des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei jeder der Endabschnitte direkt oder indirekt an einem Radträger befestigt ist, die jeweils das linke oder rechte Rad des Fahrzeugs an einer äußeren Befestigungsstelle in Bezug auf die Längsebene tragen, und wobei die Federeinrichtung am Fahrzeug durch einen Federsitz an einer inneren Befestigungsstelle auf jeder Seite der Ebene angebracht ist; und
mit einer oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtung mit einem Eingriffsmittel zum Eingreifen in die Federeinrichtung, das jeweils an der linken und rechte Hälfte des Fahrzeugs angebracht ist.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist, dass die Federsitze jeweils einen Hebel enthalten, der Folgendes aufweist:
einen mittigen Aufhängungsabschnitt, in welchem der Hebel relativ zu dem Fahrzeug um eine Aufhängungsachse verschwenkbar ist, welche im Wesentlichen in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist;
einen inneren Endabschnitt, der unterhalb und in Bezug auf die Längsebene innerhalb des mittigen Aufhängungsabschnitts angeordnet ist, wobei die innere Befestigungsstelle des inneren Endabschnitts mit einem Trägerelement versehen ist, welches sich in Kontakt mit der Federeinrichtung befindet, wobei das Trägerelement entlang der Federeinrichtung in Querrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Drehung des Hebels um die Aufhängungsachse verschiebbar ist; und
einen äußeren Endabschnitt, der außerhalb des mittigen Aufhängungsabschnitts angeordnet ist, wodurch die Federeinrichtung mit dem Eingriffsmittel der Auslenkungsbegrenzungseinrichtung in Kontakt gelangt, und eine mit dem Eingriffsmittel verbundene Betätigungseinrichtung zum mechanische Wirken auf den äußeren Endabschnitt derart angeordnet ist, dass der Hebel um die Aufhängungsachse verschwenkbar ist, wodurch das Trägerelement sowie die innere Befestigungsstelle in Richtung nach unten und nach außen zur äußeren Befestigungsstelle der Federeinrichtung hin verschiebbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der äußere Endabschnitt mit einer Wirkfläche versehen, die mit der Betätigungseinrichtung in Kontakt bringbar ist.
Ferner ist die Betätigungseinrichtung vorzugsweise unmittelbar an das Eingriffsmittel angrenzend angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Federeinrichtung eine Blattfeder auf.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Eingriffsmittel eine erste flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer auf, die mit einer zweiten hydraulischen Kammer in der Betätigungseinrichtung durch eine erste Leitung in Verbindung steht.
Zusätzlich weist das Eingriffsmittel eine erste flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer auf, die mit einer in der Betätigungseinrichtung angeordneten zweiten hydraulischen Kammer durch eine erste Leitung in Verbindung steht. Die erste hydraulische Kammer weist vorzugsweise eine elastisch komprimierbare Blase auf, während die zweite hydraulische Kammer vorzugsweise eine elastisch expandierbare Blase aufweist.
Ferner verbindet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine zweite dazwischenliegende Leitung die erste und die zweite hydraulische Kammer, wobei die zweite Leitung mit einem Rückschlagventil ausgerüstet ist, das verhindert, dass Flüssigkeit oder Gas von der zweiten hydraulischen Kammer zur ersten hydraulischen Kammer strömt.
Bei einer ersten alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Betätigungseinrichtung einen hydraulischen Kolben auf, welcher mit der hydraulischen Kammer zusammenwirkt.
Bei einer zweiten alternativen Ausführungsform der Erfindung weist das Eingriffsmittel einen hydraulischen Kolben auf, während die Betätigungseinrichtung eine flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer in Form einer elastisch expandierbaren Blase aufweist, die für ein Zusammenwirken mit dem hydraulischen Kolben eingerichtet ist.
Bei einer dritten alternativen Ausführungsform der Erfindung weist das Eingriffsmittel einen ersten hydraulischen Kolben auf, während die Betätigungseinrichtung einen zweiten hydraulischen Kolben aufweist, der zum Zusammenwirken mit dem ersten hydraulischen Kolben eingerichtet ist.
Bei einer vierten alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Eingriffsmittel fest mit der Betätigungseinrichtung verbunden. Das Eingriffsmittel ist mittels einer Druckfeder nach unten federvorgespannt, während die Betätigungseinrichtung mittels einer Druckfeder in Richtung nach oben federvorgespannt ist.
Zusammenfassend bietet die Erfindung eine einfache und kostengünstige Radaufhängung mit einer Anzahl vorteilhafter Eigenschaften, wie einer automatischen Niveauregelung für ein Fahrzeug mit einer schweren Last, automatische Einstellung des Federkoeffizienten und automatische Regelung der Wanksteifigkeit.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 eine Radaufhängung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, von unten gesehen;
2 eine perspektivische Ansicht der Radaufhängung gemäß der Ausführungsform der 1, unter einem schrägen Winkel von oben gesehen;
3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Befestigung für einen Lenker, der an einem Ende am Rad befestigt ist, unter einem schrägen Winkel von unten gesehen;
4 eine vergrößerte Teilansicht der Befestigung eines Federsitzes;
5 eine Radaufhängung bei normaler Belastung, von vorn gesehen;
6 eine Radaufhängung mit den Rädern in einer extrem tiefen Stellung, die dem Anheben des Fahrzeugs frei vom Boden äquivalent ist, von vorn gesehen;
7 eine Radaufhängung mit den Rädern in einer extremen oberen Stellung, von vorn gesehen;
8 die Radaufhängung in der Stellung bei normaler Belastung der 5, unter einem schrägen Winkel von oben gesehen;
9 die Radaufhängung in der extrem tiefen Stellung der 6, unter einem schrägen Winkel von oben gesehen;
10 die Radaufhängung in einer extremen oberen Stellung der 7, unter einem schrägen Winkel von oben gesehen;
11 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Federsitzes mit der Radaufhängung unter normaler Belastung;
12 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Federsitzes mit der Radaufhängung in der extremen oberen Stellung;
13 einen vergrößerten Querschnitt einer oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtung, die ein Eingriffsmittel und eine Betätigungseinrichtung in einem unbelasteten Zustand aufweist;
14 eine Ansicht entsprechend 13, jedoch mit einem Eingriffsmittel und einer Betätigungseinrichtung in einem belasteten Zustand;
15 eine Schnittansicht einer ersten alternativen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Betätigungseinrichtung einen hydraulischen Kolben aufweist, der zum Zusammenwirken mit der hydraulischen Kammer eingerichtet ist;
16 eine Schnittansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der Erfindung, wobei das Eingriffsmittel einen hydraulischen Kolben aufweist und die Betätigungseinrichtung eine flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer in Form einer elastisch expandierbaren Blase aufweist;
17 eine Schnittansicht einer dritten alternativen Ausführungsform der Erfindung, wobei das Eingriffsmittel einen ersten hydraulischen Kolben aufweist, während die Betätigungseinrichtung einen zweiten hydraulischen Kolben aufweist, der zum Zusammenwirken mit dem ersten hydraulischen Kolben eingerichtet ist; und
18 eine Schnittansicht einer vierten alternativen Ausführungsform der Erfindung, wobei das Eingriffsmittel fest mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 allgemein eine Radaufhängung für ein Fahrzeug gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bezeichnet. In der Figur ist die Radaufhängung 1 an tragenden Trägern 2, 3 befestigt, die Teil des Unterbaus des Fahrzeugs sind. Aus Gründen der Klarheit wurde das Übrige des Fahrzeugs entfernt. Die Träger 2, 3 können, wie in dem Beispiel dargestellt ist, Teil eines herkömmlichen Rahmens eines Fahrzeugs mit rechteckigen Rahmenquerschnitten sein. Sie können jedoch auch Teil einer nicht dargestellten komplexeren Unterbaukonstruktion eines Verbundstrukturtyps sein, bei dem die Träger 2, 3 einen beliebigen Querschnitt haben können. Daher können die Träger 2, 3 so konstruiert sein, dass sie zum Beispiel in eine so genannte Plattform mit einer Sandwichkonstruktion integriert sind. Die Radaufhängung 1 kann vorteilhaft sowohl als Vorderrad- als auch als Hinterradaufhängung verwendet werden.
Wie aus der Figur zu sehen ist, werden ein rechtes Rad 4 und ein linkes Rad 5 jeweils durch einen im Wesentlichen U-förmigen einzelnen Lenker 6, 7 getragen. Es ist anzumerken, dass die normale Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs in 1 nach unten gerichtet ist, und dass die Radaufhängung 1 von unten gesehen wird. In 2 wird sie unter einem schrägen Winkel von vorn und oben gesehen. Überdies sind die Räder 4, 5 in 1 unter Verwendung gestrichelter Linien gezeichnet, um zu vermeiden, das Teile der Radaufhängung 1 verdeckt werden.
Die Lenker 6, 7 sind in Bezug auf ihre entsprechenden Räder an den gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs schwenkbar am Träger 2 beziehungsweise 3 gelagert. Die Lenker 6, 7 sind auf Achsen 9 gelagert, die parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, d.h. in 1 in senkrechter Richtung. Daher ist der Lenker 6 des rechten Rads 4 am Träger 3 in der linken Hälfte des Fahrzeugs und der Lenker 7 des linken Rads 5 am Träger 2 in der rechten Hälfte des Fahrzeugs gelagert. Außerdem sind die Lenker 6, 7 an einem Radbefesti gungsteil bzw. Radträger 40 mit ihren entsprechenden Rädern 4, 5 über einen Radachszapfen 11 verbunden.
Jeder Lenker 6, 7 weist zwei im Wesentlichen parallele Schenkel 12, 13, 14, 15 auf, die sich quer zum Fahrzeug erstrecken. Die freien Enden 16, 17, 18, 19 der Schenkel 12, 13, 14, 15 bilden den ersten Endabschnitt 8. Die Lenker 6, 7 sind ferner mit einem die Schenkel verbindenden geschlossenen Abschnitt 20, 21 versehen, wodurch ein offener Raum 22, 23 zwischen den Schenkeln 12, 13, 14, 15 jedes Lenkers 6, 7 gebildet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein Schenkel 13, 14 jedes Lenkers 6, 7 in den offenen Raum 22, 23 zwischen den Schenkeln 12, 13, 14, 15 des anderen Lenkers 6, 7.
Die Schenkel 12, 14 des einen Lenkers 6 weisen Befestigungsstellen 24, 25 am Fahrzeug auf. Diese Punkte sind in Bezug auf die entsprechenden Befestigungsstellen 26, 27 für die Schenkel 13, 15 des anderen Lenkers 7 in Längsrichtung des Fahrzeugs versetzt angeordnet. Dadurch sind die Lenker 6, 7 unabhängig voneinander um die Achsen 9 schwenkbar.
Ferner sind, wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, die Lenker 6, 7 durch eine einzelne Blattfeder 28 in Querrichtung des Fahrzeugs verbunden. Die Blattfeder 28 weist einen ersten Endabschnitt 36 auf, der in Bezug auf eine senkrechte Mittellängsebene 37, die in 1 als Strichpunktlinie dargestellt ist, in der linken Hälfte des Fahrzeugs angeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt 38, der in Bezug auf die Mittellängsebene 37 in der rechten Hälfte des Fahrzeugs angeordnet ist. Jeder der Endabschnitte 36, 38 ist mit dem das linke beziehungsweise rechte Rad 4, 5 tragenden Radträger 40 an einer in Bezug auf die Mittellängsebene 37 äußeren Befestigungsstelle 39 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Radträger 40 den zuvor beschriebenen Radachszapfen 11 auf.
An der äußeren Befestigungsstelle 39 steht die Blattfeder an jedem Lenker 6, 7 mit einer Strebe 31 in Kontakt. Die Strebe 31 erstreckt sich zwischen den Schenkeln 12, 13, 14, 15 in Längsrichtung des Fahrzeugs. Der zweite Endabschnitt 10 jedes Lenkers 6, 7 ist mit einem Stoßdämpfer 33, 34 verbunden, der mit dem Fahrzeug in einer herkömmlichen nicht dargestellten Weise verbunden ist. Wie deutlich aus den 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Strebe 31 eine zylindrische Form auf. Überdies weist jeder der Endabschnitte 36, 38 der Blattfeder 28 einen nach außen offenen U-förmigen Ausschnitt 51 auf, der so gestaltet ist, dass er Raum für eine untere Befestigungshülse 52 schafft, die am unteren Ende des entspre chenden Stoßdämpfers 33, 34 um die zylindrische Strebe 31 angeordnet ist. Wie besonders deutlich aus 4 ersichtlich ist, sind die Stoßdämpfer 33, 34 jeweils in herkömmlicher Weise unter Verwendung einer oberen Befestigungshülse 53 an einer festen Achse 54 am Fahrzeug befestigt. In 4 ist die äußere Befestigungsstelle 39 als Kontaktstelle zwischen der Strebe 31 und der Blattfeder 28 dargestellt. Aber weil sich diese augenscheinliche Kontaktstelle ins Bild erstreckt, ist die äußere Befestigungsstelle 39 tatsächlich eine Kontaktlinie, zwischen der flachen Blattfeder 28 und der zylindrischen Strebe 31, die in 1 als gestrichelte Linie dargestellt ist. Dies ist in den 3, 11 und 12 angegeben, obwohl die Kontaktlinie verdeckt ist. Jedoch ist die Kontaktlinie beim Ausschnitt 51 für die untere Befestigungshülse 52 der Stoßdämpfer 33, 34 unterbrochen.
Die Blattfeder 28 ist mit dem Fahrzeug auch an einem Federsitz 29, 30, an einer inneren Befestigungsstelle 41 auf jeder Seite in Bezug auf die Mittellängsebene 37 verbunden. Daher ist ein erster Federsitz 29 in der linken Hälfte des Fahrzeugs in Bezug auf die Mittellängsebene 37 angeordnet und ein zweiter Federsitz 30 ist in der rechten Hälfte des Fahrzeugs in Bezug auf die Mittellängsebene 37 angeordnet. Die innere Befestigungsstelle 41 wird im Folgenden genauer beschrieben.
Eine obere Auslenkungsbegrenzungseinrichtung 35 ist jeweils an der linken Hälfte und der rechten Hälfte des Fahrzeugs befestigt. Diese Auslenkungsbegrenzungseinrichtungen 35 bestimmen eine Grenze für die Aufwärtsbewegung der Radaufhängung 1 an den entsprechenden Seiten des Fahrzeugs. Die Grenze ist erreicht, wenn die Radaufhängung 1 eine extreme obere Stellung erreicht, welches die Stellung ist, die die Radaufhängung 1 einnehmen würde, wenn sie zum Beispiel einem starken Stoß von der Straßenoberfläche ausgesetzt ist. Die obere Auslenkungsbegrenzungseinrichtung 35 weist ein Engriffsmittel 43 auf, das zum Eingriff mit der Blattfeder 28 eingerichtet ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die obere Auslenkungsbegrenzungseinrichtung 35 am jeweils entsprechenden Träger 2, 3 mittels eines Kragarms 44 starr befestigt, der vorzugsweise an den Träger 2, 3 geschweißt oder geschraubt ist.
Zur Erläuterung der Bewegungen der Radaufhängung 1 stellen die 5–10 eine Anzahl von Beanspruchungen dar. 5 zeigt eine Vorderansicht der Radaufhängung 1 unter normaler Beanspruchung, wobei die Blattfeder 28 leicht aufwärts gebogen ist und in einer Entfernung von den Eingriffsmitteln 43 beider oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtungen 35 angeordnet ist. 6 zeigt eine Vorderansicht der Radaufhängung in einer extrem tiefen Stellung, in der die Blattfeder 28 deutlich abwärts gebogen ist und in einer Entfernung von den Eingriffsmitteln 43 beider oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtungen 35 angeordnet ist. 7 zeigt eine Vorderansicht der Radaufhängung in einer extremen oberen Stellung, in der die Blattfeder 28 deutlich aufwärts gebogen ist und mit den Eingriffsmitteln 43 der oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtungen 35 in Kontakt gekommen ist. Die 8–10 zeigen perspektivische Ansichten der zuvor beschriebenen Stellungen, wobei 8 die Radaufhängung 1 in einer Stellung bei normaler Beanspruchung darstellt, 9 die Radaufhängung in ihrer extrem tiefen Stellung zeigt und 10 die Radaufhängung in ihrer extremen oberen Stellung veranschaulicht.
Zusätzlich zeigt 4 deutlich, dass die zuvor erwähnten Federsitze 29, 30 jeweils einen im Wesentlichen S-förmigen Hebel 45 enthalten, der einen mittigen Aufhängungsabschnitt 46 aufweist. Der mittige Aufhängungsabschnitt 46 des Hebels 45 ist um eine Aufhängungsachse 32 schwenkbar am Fahrzeug gelagert, wobei die Achse in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Aufhängungsachse 32 ist mit den entsprechenden Trägern 2, 3 durch Befestigungsflansche 42 fest verbunden. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist der Hebel 45 bei dem dargestellten Beispiel zwei sich senkrecht erstreckende Platten 55 auf, die miteinander verbunden sind. Die zwei Platten 55 sind im Wesentlichen flach und erstrecken sich parallel mit einem gegenseitigen Abstand, der im Wesentlichen der Breite der Blattfeder 28 entspricht. Bei einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann der Hebel 45 eine einzelne Platte 55 aufweisen, die sich entlang einer Seite der Blattfeder 28 erstreckt.
Der Hebel weist ferner einen inneren Endabschnitt 47 auf, der unterhalb und in Bezug auf die senkrechte Mittellängsebene 37 innerhalb des mittigen Aufhängungsabschnitts angeordnet ist. Der innere Endabschnitt 47 ist mit einem Trägerelement 48 versehen, das sich an der inneren Befestigungsstelle 41 mit der Blattfeder 28 in Kontakt befindet. Das Trägerelement 48 ist entlang der Blattfeder 28 in Querrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Drehung des Hebels 45 um die Aufhängungsachse 32 verschiebbar. Das Trägerelement 48 weist eine zylindrische Form auf, wodurch es sich mit der Blattfeder 28 entlang einer Linie in Kontakt befindet, welche die innere Befestigungsstelle 41 bildet, wie mit einer gestrichelten Linie in 1 dargestellt ist. Es muss festgestellt werden, dass das Trägerelement 48 nicht unbedingt zylindrisch sein muss, weil andere geometrische Formen verwendet werden können. Die Kontaktlinie erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Breite der Blattfeder 28, wie in dem Beispiel dargestellt ist. Die zwei Platten 55 des Hebels 45 sind an dem inneren Endab schnitt 47 des Hebels verbunden. Die Verbindung wird teilweise durch das Trägerelement 48 und teilweise durch ein Verbindungselement 56 gebildet, das unmittelbar unterhalb der Blattfeder 28 angeordnet ist. Das Verbindungselement 56 dient auch als Haltemittel für die Blattfeder während des Zusammenbaus der Radaufhängung 1. Die Form des Verbindungselements 56 ist aus 3 beziehungsweise 4 klar, in denen es einen aufwärts konvexen Querschnitt aufweist, um die Blattfeder 28 in ihren verschiedenen extremen Stellungen aufzunehmen.
Der Hebel 45 offenbart ferner einen äußeren Endabschnitt 49, der außerhalb des mittigen Aufhängungsabschnitts 46 angeordnet ist. Wenn sich die Blattfeder 28 mit dem Eingriffsmittel 43 der Auslenkungsbegrenzungseinrichtung 35 in Kontakt befindet, ist der äußere Endabschnitt 49 so angeordnet, dass er durch eine mit dem Eingriffsmittel 43 verbundene Betätigungseinrichtung 50 derart mechanisch betätigt wird, dass der Hebel 45 um die Aufhängungsachse 32 geschwenkt wird.
Wie aus 4 ersichtlich ist, führt eine Verschiebung der Betätigungseinrichtung 50 des Hebels 45 um eine Strecke A sowohl zu einer Abwärtsverlagerung des Trägerelements 48 um eine Strecke B und so der inneren Befestigungsstelle 41, welche sich mit der Blattfeder 28 am inneren Endabschnitt 47 in Kontakt befindet, als auch einer Verschiebung um eine Strecke C nach außen zur äußeren Befestigungsstelle 39 der Blattfeder 28. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen der inneren Befestigungsstelle 41 und der äußeren Befestigungsstelle 39 um eine Strecke A verringert wird, wie in 4. Dadurch steigt der Federkoeffizient der Blattfeder 28 entlang dem Teil der Blattfeder, der sich zwischen dem Trägerelement 48 der Federsitze 29, 30 und der Befestigungsstelle der Stoßdämpfer 33, 34 an der Strebe 31 erstreckt. Daher nimmt die Steifigkeit der Blattfeder 28 durch automatische Einstellung des Federkoeffizienten mit steigender Last zu, was eine wünschenswerte Eigenschaft einer zweckmäßigen Radaufhängung ist.
Eine Abwärtsverlagerung des Trägerelements 48 um eine Strecke B hebt auch das Fahrzeug an, entweder aufgrund schwerer Ladung des Fahrzeugs sowohl an der rechten als auch der linken Seite oder während einer durch energische Kurvenfahrt verursachten Wankbewegung. Daher ermöglicht die Erfindung eine wirksame automatische Niveauregulierung in der entgegengesetzten Richtung der Federbewegung bei schwerer Belastung, zusätzlich zu der besagten Versteifung der Aufhängung. Die Abwärts- und Auswärtsbewegung des Trägerelements 48 hebt so das Fahrzeug an und versteift die Aufhängung, wenn es durch die Beanspruchung erforderlich ist. Außerdem wird dies erreicht, ohne dass eine äußere Betätigung oder Steuerung erforderlich ist.
Der äußere Endabschnitt 49 des Hebels 45 ist mit einem Verbindungselement 57 versehen, das die Platten 55 des Hebels 45 verbindet. Das Verbindungselement 57 weist auch eine Wirkfläche 58 auf, die hauptsächlich nach unten zur Betätigungseinrichtung 50 gewandt und zum Kontakt mit der Betätigungseinrichtung 50 eingerichtet ist.
Die Radaufhängung 1 weist durch die automatische Regelung der Wanksteifigkeit auch eine das Wanken unterdrückende Funktion auf, die erzielt wird, wenn sich ein Federsitz 29, 30 auf einer Seite des Fahrzeugs bewegt, wie zuvor beschrieben wurde. Die Anti-Wankwirkung wird mittels des gegenüberliegenden Rads 4 erreicht, das auch einer bestimmten Aufwärtskraftkomponente ausgesetzt wird, wenn das erste Rad 5 nach oben gefedert wird. Die Aufwärtskraftkomponente wird durch das Trägerelement 48 des sich bewegenden Federsitzes 29 am ersten Rad 5 verursacht, das die Blattfeder 28 nach unten drückt. Dies verursacht wiederum, dass das Trägerelement 48 des anderen Federsitzes 30 auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs als Hebeldrehpunkt für den Teil der Blattfeder, der sich zwischen dem ersten Federsitz 29 und dem Endabschnitt 36 der Blattfeder 28 auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs erstreckt. Der Endabschnitt 36 drückt dann den Radträger 40 an dieser Seite aufwärts. Daher wird die Wanksteifigkeit auch durch einen Federsitz beeinflusst, der erfindungsgemäß beweglich angeordnet ist.
Die Gestaltung und die Arbeitsweise des Eingriffsmittels 43 der oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtung 35 und der entsprechenden Betätigungseinrichtung 50 werden nun unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben. Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform enthält das Eingriffsmittel 43 eine erste flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer 59, die mit einer in der Betätigungseinrichtung 50 angeordneten zweiten flüssigkeits- oder gasgefüllten hydraulischen Kammer 61 über eine dazwischenliegenden Leitung 60 in Verbindung steht. Hierdurch werden eine obere Auslenkungsbegrenzungseinrichtung 35 und eine Betätigungseinrichtung 50 mit einer integrierten hydraulischen Funktion erhalten. Wie in 13 zu sehen ist, ist die Betätigungseinrichtung 50 unmittelbar anschließend an das Eingriffsmittel 43 angeordnet.
Die erste hydraulische Kammer 59 weist eine elastisch komprimierbare Blase auf, die aus Gummi oder einem Material mit gummiartigen Eigenschaften, wie einem Kunststoffmaterial, hergestellt ist. Die zweite hydraulische Kammer 61 weist eine elastisch expandierbare Blase auf, die aus dem gleichen oder ähnlichem Material wie die erste hydraulische Kammer gefertigt ist. Wie aus den 13 und 14 ersichtlich ist, sind die erste und die zweite hydraulische Kammer 59, 60 in eine zusammenhängende Blase integriert, die in zwei Abschnitte unterteilt ist.
Eine weitere, zweite dazwischenliegende Leitung 62 verbindet die erste und die zweite hydraulische Kammer 59, 61, wobei die zweite Leitung 62 mit einem Rückschlagventil 63 versehen ist, das verhindert, dass Gas oder Flüssigkeit von der zweiten hydraulischen Kammer 61 zur ersten hydraulischen Kammer 59 strömt. Die hydraulischen Kammern sind vorzugsweise mit Hydrauliköl gefüllt, aber andere Strömungsmittel, wie Wasser oder Luft, können für diesen Zweck verwendet werden. Sowohl die beiden Leitungen 60, 62 als auch des Rückschlagventil 63 sind in einen dazwischenliegenden zylindrischen Abschnitt 64 integriert, der vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
13 zeigt das Eingriffsmittel 43 in einem unbelasteten Zustand, in dem die Blattfeder 28 den Körper des Eingriffsmittels 43 der oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtung 35 noch nicht berührt. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Eingriffsmittel 43 in seinem unbelasteten Zustand eine abgerundete konische Form auf wobei die abgerundete Spitze 65 des Konus zur Blattfeder 28 gerichtet ist. Die hydraulische Kammer 61 der Betätigungseinrichtung 50, die nicht expandiert ist, steht an ihrer oberen Fläche mit der Wirkfläche 58 am Verbindungselement 57 des Hebels 45 in Kontakt.
In 14 hat die Blattfeder 28 aufgrund energischen Fahrens oder einer schweren Ladung mit dem Eingriffsmittel 43 Kontakt aufgenommen. Das Eingriffsmittel 43 wird komprimiert und nimmt eine rundere, komprimierte Form an. Hydraulikfluid strömt von der ersten hydraulischen Kammer 59 im Eingriffsmittel 43 sowohl durch die erste als auch die zweite Leitung 60, 62 in die zweite hydraulische Kammer 61. Dann expandiert die zweite hydraulische Kammer 61 und wirkt so gegen die Wirkfläche 58, dass das Verbindungselement 57 des Hebels 45 nach oben verschoben wird, zum Beispiel um die in 4 dargestellte Strecke A. Wie zuvor beschrieben, wird der Hebel 45 um seine Aufhängungsachse 32 geschwenkt, wodurch das Trägerelement 48 mit seiner inneren Befestigungsstelle 41 um eine Strecke B nach unten und um eine Strecke C nach außen verlagert wird, was zum Beispiel eine Zunahme der Steifigkeit der Feder verursacht. Beim Zurückfedern wirkt die Blattfeder stattdessen mit einer aufwärts gerichteten Kraftkomponente auf das Trägerelement 48 des Hebels 45. Dies verursacht, dass der Hebel 45 in der entgegengesetzten Richtung geschwenkt wird, wodurch die Wirkfläche 58 am Verbindungselement 57 in Abwärtsrichtung auf die hydraulische Kammer 61 drückt. Dies führt dazu, dass Hydraulikfluid in die erste hydraulische Kammer 59 des Eingriffsmittels 43 zurückströmt. Das Strömen findet nur durch die erste dazwischenliegende Leitung 60 statt, weil das Rückschlagventil 63 geschlossen ist und die zweite dazwischen liegende Leitung 62 blockiert. Durch Verwendung eine Hydrauliköls oder eines anderen Strömungsmittels als Hydraulikfluid und Anpassung der Querschnittsfläche der ersten Leitung 60, um einen relativ engen Durchlass zu bilden, wird eine wirksame Dämpfung erreicht, wenn die Blattfeder 28 zurückfedert. Der Dämpfungsgrad kann einfach durch Wahl einer gewünschten Querschnittsfläche für die erste Leitung 60 verändert werden.
Das Eingriffsmittel 43 und die Betätigungseinrichtung 50 können innerhalb des Umfangs der Erfindung in verschiedener Weise ausgebildet sein. Vier derartige Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 15–18 beschrieben.
15 stellt eine erste alternative Ausführungsform der Erfindung dar, bei der das Eingriffsmittel 43 einen hydraulischen Kolben 66 aufweist, der zum Zusammenwirken mit der hydraulischen Kammer 59 eingerichtet ist. Der Kolben 66 ist in einem koaxial angeordneten Zylinder 67 verschiebbar und steht mit der Wirkfläche 58 des Verbindungsabschnitts 57 am Hebel 45 in Kontakt.
16 stellt eine zweite alternative Ausführungsform der Erfindung dar, bei der das Eingriffsmittel 43 einen hydraulischen Kolben 68 aufweist und die Betätigungseinrichtung 50 eine flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer 61 in Form einer elastisch expandierbaren Blase besitzt. Der Kolben 68 ist in einem koaxial angeordneten Zylinder 69 verschiebbar und ist so angeordnet, dass er auf die Blattfeder 28 einwirken kann.
17 stellt eine dritte alternative Ausführungsform der Erfindung dar, bei der das Eingriffsmittel 43 einen ersten hydraulischen Kolben 70 aufweist und die Betätigungseinrichtung 50 einen zweiten hydraulischen Kolben 71 aufweist, der zum Zusammenwirken mit dem ersten hydraulischen Kolben 70 eingerichtet ist. Der erste hydraulische Kolben ist hierfür in einem koaxial angeordneten Zylinder 72 verschiebbar und zum Einwirken auf die Blattfeder 28 eingerichtet, während der zweite Kolben an der Außenseite des Zylinders 72 verschiebbar angeordnet ist.
Schließlich stellt 18 eine vierte alternative Ausführungsform der Erfindung dar, bei der das Eingriffsmittel 43 mit der Betätigungseinrichtung 50 mittels eines dazwischen angeordneten stangenförmigen Teils 73 fest verbunden ist. Eine Druckfeder 74 spannt das Eingriffsmittel 43 in Abwärtsrichtung vor, während eine Druckfeder 75 die Betätigungseinrichtung 50 in Aufwärtsrichtung vorspannt. Das stangenförmige Teil 73 ist durch eine zylindrische Hülse 76 im Kragarm 44 verschiebbar.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, die zuvor und in der Zeichnung beschrieben sind, sondern kann innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche frei abgewandelt werden. Zum Beispiel ist die vorgeschlagene Lösung, bewegliche Federsitze 29, 30 in Verbindung mit einer quer angeordneten Federeinrichtung 28 nicht auf die Verwendung mit kreuzweise angeordneten Lenkern 6, 7 beschränkt, sondern kann auf andere Radaufhängungen angewendet werden. Ferner kann die quer angeordnete Blattfeder 28 durch einige andere Formen von quer angeordneten Federeinrichtungen eines unterschiedlichen Typs und Querschnitts, wie einer Verbundfeder aus faserverstärktem Kunststoff, ersetzt werden.

Claims

Radaufhängung (1) für ein Fahrzeug, mit: einer zur Längsrichtung des Fahrzeugs quer angeordneten Federeinrichtung (28), welche einen ersten Endabschnitt (36), der an der linken Hälfte des Fahrzeugs in Bezug auf eine senkrechte Längsebene (37) durch die Mitte des Fahrzeugs angeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt (38) aufweist, der an der rechten Hälfte des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei jeder der Endabschnitte (36, 38) direkt oder indirekt an einem Radträger (40) befestigt ist, die jeweils das linke oder das rechte Rad (4, 5) des Fahrzeugs an einer äußeren Befestigungsstelle (39), in Bezug auf die Längsebene, tragen, und wobei die Federeinrichtung (28) mit dem Fahrzeug durch einen Federsitz (29, 30) an einer inneren Befestigungsstelle (41) auf jeder Seite der Ebene (37) angebracht ist; und mit einer oberen Auslenkungsbegrenzungseinrichtung (35) mit einem Eingriffsmittel (43) zum Eingreifen in die Federeinrichtung (28), die jeweils an der linken und rechten Hälfte des Fahrzeugs angebracht ist; wobei die Federsitze (29, 30) jeweils einen Hebel (45) aufweisen, welcher einen mittigen Aufhängungsabschnitt (46) aufweist, in welchem der Hebel (45) relativ zu dem Fahrzeug um eine Aufhängungsachse (32) verschwenkbar ist, welche im Wesentlichen in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel ferner aufweist: einen inneren Endabschnitt (47), der unterhalb und in Bezug auf die Längsebene (37) innerhalb des mittigen Aufhängungsabschnitt (46) angeordnet ist, wobei die innere Befestigungsstelle (41) des inneren Endabschnitts (47) mit einem Trägerelement (48) versehen ist, welches sich in Kontakt mit der Federeinrichtung (28) befindet, wobei das Trägerelement (48) entlang der Federeinrichtung (28) in Querrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Drehung des Hebels (45) um die Aufhängungsachse (32) gleitend verschiebbar ist; und einen äußeren Endabschnitt (39), der außerhalb des mittigen Aufhängungsabschnitts (46) angeordnet ist, wodurch die Federeinrichtung (28) mit dem Eingriffsmittel (43) der Auslenkungsbegrenzungseinrichtung (35) in Kontakt gelangt, und eine mit dem Eingriffsmittel (43) verbundene Betätigungseinrichtung (50), die zum mechanischen Wir ken auf den äußeren Endabschnitt (39) derart angeordnet ist, dass der Hebel (45) um die Aufhängungsachse (32) verschwenkbar ist, wodurch das Trägerelement (48) sowie die innere Befestigungsstelle (41) in Richtung nach unten und nach außen auf die äußere Befestigungsstelle (39) der Federeinrichtung (28) hin verschiebbar sind.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Endabschnitt (49) mit einer Wirkfläche (58) versehen ist, die mit der Betätigungseinrichtung (50) in Kontakt bringbar ist.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (50) vorzugsweise unmittelbar an dem Eingriffsmittel (43) angrenzend angeordnet ist.
Radaufhängung (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (28) eine Blattfeder (28) aufweist.
Radaufhängung (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmittel (43) eine erste flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer (59) aufweist.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste hydraulische Kammer (59) eine elastisch komprimierbare Blase aufweist.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste flüssigkeits- oder gasgefüllte hydraulische Kammer (59) mit einer zweiten hydraulischen Kammer (61), die in der Betätigungseinrichtung (50) angeordnet ist, durch eine erste Leitung (60) in Verbindung steht.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite hydraulische Kammer (61) eine elastisch expandierbare Blase aufweist.
Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite, dazwischenliegende Leitung die erste und die zweite hydraulische Kammer (59, 61) verbindet, wobei die zweite Leitung (62) mit einem Rückschlagventil vorgese hen ist (63), das verhindert, dass Flüssigkeit oder Gas von der zweiten hydraulischen Kammer (61) zu der ersten hydraulischen Kammer (59) strömt.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (50) einen hydraulischen Kolben (66) aufweist, welcher mit den hydraulischen Kammern (59) zusammenwirkt.
Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmittel (43) einen hydraulischen Kolben (68) aufweist, während die Betätigungseinrichtung (50) eine flüssigkeits- oder gasgefüllte, hydraulische Kammer (61) in der Form einer elastisch expandierbaren Blase besitzt, die für ein Zusammenwirken mit dem hydraulischen Kolben (68) angeordnet ist.
Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmittel (43) einen ersten hydraulischen Kolben (70) aufweist, und dass die Betätigungseinrichtung (50) einen zweiten hydraulischen Kolben (71) aufweist, der zum Zusammenwirken mit dem ersten hydraulischen Kolben (70) angeordnet ist.
Radaufhängung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmittel (43) fest mit der Betätigungseinrichtung (50) verbunden ist.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmittel (43) in Richtung nach unten durch eine Druckfeder (74) federvorgespannt ist.
Radaufhängung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (50) in Richtung nach oben durch eine Druckfeder (75) federvorgespannt ist.
Radaufhängung (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (36, 38) der Blattfeder (28) mit Stoßdämpfern (33, 34), die an dem Fahrzeug angebracht sind, verbunden sind.