DE887742C

DE887742C - Wheel suspension for motor vehicles

Info

Publication number: DE887742C
Application number: DEF7860A
Authority: DE
Inventors: Frederick William Dixon
Original assignee: Harry Ferguson Research Ltd
Current assignee: Harry Ferguson Research Ltd
Priority date: 1951-12-12
Filing date: 1951-12-12
Publication date: 1953-08-27
Also published as: FR1054313A

Description

Die Erfindung betrifft die Radaufhängung für ein. Kraftfahrzeug, bei dem ein Paar gelenkter Räder an innen allseitig gelenkig am Fahrgestell angeschlossenen Halbachsen sitzt, die durch gegensinniges Schwenken von einer Lenkvorrichtung gesteuert werden können. Erfindungsgemäß sollen die Halbachsen durch besondere Vorrichtungen beim Aufundabschwingen verkürzt und verlängert werden, um ein Radieren durch Spuränderung zu vermindern und um das Rollzentrum tief zu legen. Diese Vorrichtung kann aus einer unterhalb jeder Halbachse angebrachten Strebe bestehen, die an die Halbachse mit einachsigem oder allseitigem Gelenk angeschlossen und an das Fahrgestell allseitig beweglich angelenkt ist.The invention relates to the suspension for a. Motor vehicle in which a couple is steered Wheels on the inside on all sides articulated semi-axles connected to the chassis, which by opposing Pivoting can be controlled by a steering device. According to the invention the semi-axes are shortened and lengthened by special devices when swinging up and down to reduce erasure due to lane change and to lower the roll center. This device can consist of a strut attached below each semi-axis, which at the semi-axis is connected with a uniaxial or all-round joint and is connected to the chassis on all sides is articulated movably.

Gemäß der Erfindung besteht die Radaufhängung für ein Fahrzeug der soeben beschriebenen Art aus einer von der Halbachse nach oben gehenden federnd zusammendrückbaren Strebe, deren Anlenkungspunkt am Fahrgestell genau oder nahezu in der senkrechten Achse liegt, um die beim Lenken die Halbachse geschwenkt wird.According to the invention, the suspension for a vehicle is that just described Kind of a resiliently compressible strut going up from the semi-axis, whose The articulation point on the chassis is exactly or almost in the vertical axis around which when steering the semi-axis is pivoted.

Weiter kann gemäß der Erfindung die als Aufhängung dienende federnde Strebe an ihrem oberen Ende allseitig beweglich in oder nahe der senkrechten Geraden angelenkt sein, die durch das allseitige Gelenk zwischen unterer Strebe und Fahrgestell geht, und schräg liegend unten mit einem Zapfengelenk die Halbachse halten.Furthermore, according to the invention, the resilient strut serving as a suspension can be attached to its upper End to be hinged on all sides movable in or near the vertical straight line that runs through the all-round Joint between the lower strut and the chassis goes, and lying diagonally below with a Pivot joint hold the semi-axis.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.

Fig. ι zeigt im Schaubild ein Fahrgestell mit erfindungsgemäßer Radaufhängung, wobei der Aufbau der Deutlichkeit halber weggelassen ist;Fig. Ι shows a diagram of a chassis with the invention Suspension, the structure being omitted for the sake of clarity;

Fig. 2 ist ein Grundriß des Fahrgestells;Fig. 2 is a plan view of the chassis;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt;Fig. 3 is a side view, partly in section;

Fig. 4 ist eine entsprechende Vorderansicht;Fig. 4 is a corresponding front view;

Fig. 5 ist eine entsprechende Rückansicht;Fig. 5 is a corresponding rear view;

Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt etwa längsFig. 6 is a vertical section approximately longitudinally

einer Ebene durch die Linie io-io der Fig. 7 und zeigt die Aufhängung der Vorderräder;a plane through the line io-io of Figure 7 and shows the suspension of the front wheels;

Fig. 7 zeigt schematisch die Bewegung einer gewöhnlichen Schwingachse;Fig. 7 schematically shows the movement of an ordinary swing axis;

Fig. 8 zeigt im Gegensatz zu Fig. 7 schematisch die Bewegung einer erfindungsgemäß aufgehängten Schwingachse.In contrast to FIG. 7, FIG. 8 shows, schematically, the movement of a device suspended according to the invention Swing axis.

Nach Fig. 1 bis 4 besteht das Fahrgestell aus einem röhrenförmigen Gehäuse 1 von verhältnismäßig geringem Durchmesser, an dem sämtliche Räder 2 mit Halbachsen 3 angebracht sind. Hinten am Gehäuse 1 sitzt ein Getriebekasten 4, an den der Motor 5 nach hinten über die Hinterachse ausladend angebaut ist. Vorn am Gehäuse 1 sitzt das vordere Differentialgehäuse 6. Da' es sich um. einen Vierradantrieb handalt, haben sowohl die Vorderräder als auch die Hinterräder je ein Differentialgetriebe 6. 7 ist der Fahrersitz und 8 das Lenkrad.According to Fig. 1 to 4, the chassis consists of a tubular housing 1 of relatively small diameter on which all wheels 2 with semi-axles 3 are attached. Rear on the housing 1 sits a gear box 4, to which the motor 5 protrudes backwards over the rear axle is grown. At the front of the housing 1 sits the front differential housing 6. Since 'it is. a Four-wheel drive hand, both the front wheels and the rear wheels each have a differential gear 6. 7 is the driver's seat and 8 is the steering wheel.

Nach Fig. 6 hat jede Schwingachse 3 eine innere umlaufende Welle und ein äußeres Achsgehäuse. Das Rad 2 wird durch die innere Welle angetrieben und läuft auf einem Lager über dem Außenende des Achsgehäuses, das die Biegungsmomente aufnimmt. Die innere Welle besteht aus einer Hohlwelle 81, die über eine gleitende Nutverbindung 82 an die angetriebene Welle 55 des Differentialgetriebes ' angeschlossen ist. Am äußeren Ende trägt die Welle 81 eine Nabe 83 mit der von einem Ring 85 gehaltenen Innenfelge 84. Die Nabe 83 läuft auf dem Kugellager 83^A des äußeren Achsgehäuses 86. Dieses Gehäuse gleitet teleskopartig in einem inneren Gehäuseteil 56 und wird von diesem durch eine schwache Schraubenfeder 87 abgedrückt. Diese Nabenanordnung ergibt eine fast frei fliegende Achse und ist im wesentlichen gebräuchlich, mit der Ausnahme, daß hier wegen des Fehlens einer Bremstrommel die Lage des Lagers frei gewählt werden kann. So· z. B. liegt das Lager 83^ in der Belastungsebene, was höchst erwünscht ist.According to FIG. 6, each oscillating axle 3 has an inner rotating shaft and an outer axle housing. The wheel 2 is driven by the inner shaft and runs on a bearing over the outer end of the axle housing, which absorbs the bending moments. The inner shaft consists of a hollow shaft 81 which is connected to the driven shaft 55 of the differential gear via a sliding groove connection 82. At the outer end, the shaft 81 carries a hub 83 with the inner rim 84 held by a ring 85. The hub 83 runs on the ball bearing 83 ^{A of} the outer axle housing 86. This housing slides telescopically in an inner housing part 56 and is supported by a weak one Coil spring 87 pressed. This hub arrangement results in an almost free-floating axle and is essentially in use, with the exception that here, due to the lack of a brake drum, the position of the bearing can be freely selected. So z. B. is the bearing 83 ^ in the load plane, which is highly desirable.

Zu beiden Seiten seines Unterteiles 59 trägt dasOn both sides of its lower part 59 carries the

Differentialgehäuse an je einer Stütze 88 eine Lagerhülse 89, in der sich ein hohler, mit einem Absatz versehener Zapfen 90 um eine senkrechte Achse drehen kann. Der Zapfen 90 ist durch einen Sprengring 91 gehalten und läuft auf Rollen 92. Fest am unteren Ende des Zapfens sitzt ein Arm 93, der in einem zylindrischen Teil 94 in einer Gummilagerbuchse 95 einen Gelenkbolzen 96 zum Anlenken zweier Streben 97 trägt.. Diese Streben können sich um die Bolzenachse drehen und außerdem auch durch den Bolzen 96 die Gummibuchse etwas zusammendrücken. Sie gehen an'beiden Seiten der Achse vorbei und tragen oben eine ähnliche Gummibuchse 95 mit einem Bolzen 96, durch den sie an eine zwischen zwei Platten 99 befestigte Hülse 98 angelenkt sind. Diese Plätten 99 stehen auf dem Achsgehäuse 86 und sind mit oberen Ausbiegungen 100 an den Flansch einer Kappe ιοί angeschweißt. Die unteren Enden der Streben: können sich um die Zapfen 90 drehen und dadurch die Bewegung der Schwingachse in einer-'später zu beschreibenden Weise beeinflussen. .■..■.Differential housing on each support 88 a bearing sleeve 89, in which a hollow, with a Paragraph provided pin 90 can rotate about a vertical axis. The pin 90 is through a Snap ring 91 held and runs on rollers 92. An arm sits firmly on the lower end of the pin 93, in a cylindrical part 94 in a rubber bushing 95 a hinge pin 96 for Linking two struts 97 carries .. These struts can rotate about the bolt axis and also also use the bolt 96 to compress the rubber bushing a little. They go on both sides the axis over and wear a similar rubber bushing 95 with a bolt 96 through the top they are articulated to a sleeve 98 fastened between two plates 99. These plates are 99 on the axle housing 86 and are welded with upper bends 100 to the flange of a cap ιοί. The lower ends of the struts: can rotate about the pins 90 and thereby the movement the swing axis in a-'to be described later Influence way. . ■ .. ■.

Die federnde Aufhängung- für die Schwingachse hat die Gestalt eines hydraulischen oder pneumatischen Teleskopdämpfers 102 bekannter Bauart, den eine Schraubenfeder 103 umgibt, die sich gegen die oben und unten am Dämpfer angebrachten Kappen 104 und 101 stützt. Die obere Kappe setzt sich in einer kegelförmigen Haube 105 fort, in der ein Lager io6 die Kugel 107 umschließt. Diese Kugel sitzt an einem aufrechten Ständer 108 auf dem Differentialgehäuse, der mit dem anderen Ständer 108 durch eine Versteifung 109 verbunden ist (Fig. 6). Die Haube 105 umschließt die Kugel so, daß das obere Ende der Aufhängungsstrebe sich am Fahrgestell allseitig beweglich um einen Punkt dehen kann, der in der senkrechten Verlängerung der Drehachse des Zapfens 90 liegt. Die untere Befestigung des· Dämpfers an der Kappe 101 besteht aus zwei diese Kappe umgebenden Gummischeiben 102^ durch die eine von der Mutter 103^s gehaltene Schraube IO3^D gesteckt ist.The resilient suspension for the oscillating axis has the form of a hydraulic or pneumatic telescopic damper 102 of known type, which is surrounded by a helical spring 103 which is supported against the caps 104 and 101 attached to the top and bottom of the damper. The upper cap continues in a conical hood 105 in which a bearing 106 encloses the ball 107. This ball sits on an upright stand 108 on the differential housing, which is connected to the other stand 108 by a stiffener 109 (FIG. 6). The hood 105 encloses the ball in such a way that the upper end of the suspension strut on the chassis can move around a point on all sides which is in the vertical extension of the axis of rotation of the pin 90. The lower fastening of the damper to the cap 101 consists of two rubber washers 102 2 surrounding this cap, through which a screw IO3 ^D ^{held by the nut 103 s} is inserted.

Die oben beschriebene Radaufhängung gehört zu den Vorderrädern. Die Hinterräder können ebenso· aufgehängt sein oder mit dem Unterschied, daß das Zapfenlager 90 fehlt.The wheel suspension described above belongs to the front wheels. The rear wheels can also be suspended or with the difference that the journal bearing 90 is missing.

Zum Lenken werden die vorderen Halbachsen in entgegengesetzten Richtungen nach vorn und hinten um ihre Wellengelenke geschwenkt. Die Lenkung (Fig. 2) besteht aus Lenkstangen 110, die vorn mit einachsigen oder allseitigen Gelenken an Fortsätze 111 der äußeren Achsgehäuse 86 angeschlossen sind und hinten in ähnlicher Weise an einem Schwinghebel 112 hängen, der in seiner Mitte unter dem Fahrgestell 1 gelagert ist und durch Vor- und Zurückschieben einer angelenkten Steueirstange 113 in irgendeiner bekannten Weise vom Lenkrad 8 bewegt wird. Bevor auf die Bewegungsverhältnisse der oben beschriebenen Aufhän- gung eingegangen wird, soll erst an Hand der Fig. 7, die schematisch eine bisher gebräuchliche Aufhängung darstellt, die Bewegung einer Schwingachse ohne Rücksicht auf vorwärts und rückwärts gerichtete Lenkbewegungen erörtert werden. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Anordnung hat die Anordnung nach Fig. 7 eine nicht teleskopisch zusammenschiebbare Achse 116, so daß das Rad im Kreisbogen um seinen Gelenkpunkt 117 schwingt, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet. Bei der Federungsbewegung der Radaufhängung beschreibt also der Bodenberührungspunkt GC den Bogen A-B. Dabei ändert sich die Spurweite erheblich und ergibt eine Abnutzung durch Radieren. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnungen ist die hohe Lage des Rollzentrums RC, nämdich in der Mitte zwischen und erheblich über den Gelenkpunkten 117. Unter Rollzentrum versteht man die Längsachse, um die sich die gefederte Masse gegenüber der ungefederten Masse seitlich dreht. Eine hohe La.ge des Rollzentrums ist nachteilig, weil bei gegebener Hebung des Rades, z. B. an einem Straßenhöcker, die Bewegung der gefederten Masse eine unzulässig große seitliche Komponente hat, die die Insassen belästigt. Andererseits aber ist die hohe Lage desTo steer, the front semi-axles are pivoted in opposite directions forwards and backwards around their universal joints. The steering system (Fig. 2) consists of handlebars 110 that are forward connected with uniaxial or all-round joints to extensions 111 of the outer axle 86 and rear hanging in a similar manner to a rocker arm 1 12, which is mounted at its center below the chassis 1 and is moved by the steering wheel 8 by sliding an articulated control rod 113 back and forth in any known manner. Before the movement relationships of the suspension described above are discussed, the movement of an oscillating axis should first be discussed with reference to FIG. In contrast to the arrangement described above, the arrangement according to FIG. 7 has a non-telescopically collapsible axle 116, so that the wheel swings in a circular arc about its pivot point 117, as indicated by the dashed line. During the suspension movement of the wheel suspension, the ground contact point GC describes the arc AB. The track width changes considerably and there is wear and tear due to erasing. Another disadvantage of these known arrangements is the high position of the roll center RC, namely in the middle between and well above the hinge points 117. The roll center is understood to be the longitudinal axis about which the sprung mass rotates laterally relative to the unsprung mass. A high La.ge of the roll center is disadvantageous because with a given lift of the wheel, e.g. B. on a street hump, the movement of the sprung mass has an impermissibly large lateral component that annoys the occupants. On the other hand, the high position of the

Rollzentrums vorteilhaft beim Fahren in der Kurve. Nämlich wenn das Rollzentrum z. B. in der Fahrbahn liegt, wie bei Parallelogrammaufhängung der Vorderachsen, bei der die Räder parallel geführt sind, neigt sich der Wagen durch die Zentrifugalkraft in der Kurve weit seitlich, wogegen die obenerwähnte Seitenbewegung beim Überfahren eines Höckers nur klein ist. Die starke Seitenneigung in der Kurve kommt von dem großen senkrechten Abstand des Schwerpunktes der gefederten Masse vom Rollzentrum.Roll center advantageous when driving in the Curve. Namely when the roll center z. B. lies in the roadway, as with parallelogram suspension the front axles, where the wheels are parallel, the car tilts due to centrifugal force in the curve far to the side, whereas the above-mentioned lateral movement when driving over of a hump is only small. The sharp side slope in the curve comes from the large vertical one Distance of the center of gravity of the sprung mass from the roll center.

Wie Fig. 8 zeigt, ändert die Strebe 97 die Kreisbahn dadurch ab, daß sie den Außenteil 86 der Achse nach innen oder nach außen schiebt, je nachdem die Achse aufwärts oder abwärts schwingt. Infolgedessen bewegt sich der Berührungspunkt GC auf der geänderten krummen Bahn C-D, die sich der Senkrechten besser annähert als die Bahn A-B. Daher radieren die Reifen viel weniger. Außerdem verlagert die Wirkung der Strebe das Rollzentrum RC, das nunmehr über der Fahrbahn sehr nahe unter dem Differentialgehäuse liegt, so daß sich eine Mittellage zwischen der beschriebenen hohen und tiefen Lage des Rollzentrums ergibt. Diese mittlere Lösung verbessert die Aufhängung erheblich, indem sie die beiden genannten Extreme vermeidet. As FIG. 8 shows, the strut 97 changes the circular path in that it pushes the outer part 86 of the axle inwards or outwards, depending on whether the axle swings upwards or downwards. As a result, the point of contact GC moves on the changed curved path CD, which approximates the vertical better than the path AB. Therefore the tires erase much less. In addition, the action of the strut shifts the roll center RC, which now lies above the road very close under the differential housing, so that there is a central position between the high and low position of the roll center described. This middle solution improves the suspension significantly by avoiding the two extremes mentioned.

Das Momentanzentrum für jede Schwingachse liegt bei E (Fig. 8) und schreibt eine gekrümmte Bahn, während das tatsächlich resultierende Rollzentrum zwischen und etwas über den Momentanzentren liegt und gleichfalls seine Lage ändert. Die Lage des Punktes E und des resultierenden Rollzentrums hängt von der Neigung der Strebe 97 ab. Daher kann die erfindungsgemäße Anordnung so bemessen werden, daß sich bei vernünftiger Bodenfreiheit die günstigste Lage des Rollzentrums ergibt, ohne daß die Strebe unzulässig lang wird. Dadurch, daß das Gelenk 99 über die strichpunktierte Achsmitte gelegt wird und nicht etwa gar unter diese, kommt auch das Gelenk 96 höher zu liegen und ergibt größere Bodenfreiheit bei gleicher Radführung. Wenn das Gelenk 99 statt dessen in der strichpunktierten Lage angeordnet wäre, läge auch das Gelenk 96 tiefer und beeinträchtigte die Bodenfreiheit.The instantaneous center for each oscillation axis lies at E (Fig. 8) and writes a curved path, while the actually resulting roll center lies between and slightly above the instantaneous centers and also changes its position. The position of the point E and the resulting roll center depends on the inclination of the strut 97. The arrangement according to the invention can therefore be dimensioned in such a way that, given reasonable ground clearance, the most favorable position of the roll center results without the strut becoming inadmissibly long. Because the joint 99 is placed over the dash-dotted axle center and not even under it, the joint 96 also comes to lie higher and results in greater ground clearance with the same wheel guidance. If the joint 99 were instead arranged in the dash-dotted position, the joint 96 would also be lower and impair the ground clearance.

Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Hinterräder nicht gelenkt, aber im übrigen ebenso aufgehängt wie die Vorderräder. An Stelle der Lenkstangen 110 treten bier Verbindungsstangen 118¹, die mit waagerechten Zapfen 119 an den Stützen 120 hängen und mit senkrechten Zapfen 121 am äußeren Achsgehäuse 86 angelenkt sind. Die Hinterachsen schwingen daher nur auf und ab in einer Bahn, die durch die Verbindungsstangen 118 nur wenig beeinflußt wird.In the exemplary embodiment, the rear wheels are not steered, but otherwise suspended in the same way as the front wheels. Instead of the handlebars 110, there are connecting rods 118 ¹ , which hang from the supports 120 with horizontal pins 119 and are hinged to the outer axle housing 86 with vertical pins 121. The rear axles therefore only swing up and down in a path that is only slightly influenced by the connecting rods 118.

Bei der beschriebenen Aufhängung dreht sich das Dreieck, dessen Seiten die Federstrebe 101, 103 und die untere Strebe-97 sind, in der waagerechten Lenkungsbewegung um seine dritte Seite, nämlich die senkrechte Verbindungslinie zwischen dem Kugelgelenk 107 der gefederten oberen Strebe und dem Zapfengelenk 90 der unteren Strebe am Fahrgestell. Daher ändert sich die Zusammendrückung der Feder bei dieser Lenkbewegung nicht. Da der Gelenkpunkt 54 der Schwingachse etwas außerhalb der Verbindungslinie zwischen den Gelenken 107 und 90 liegt, sind die Gummibuchseri 95 nötig, um den Streben 97 eine kleine Bewegungsfreiheit gegen die Schwingachse zu geben.In the suspension described, the triangle rotates, the sides of which are the spring strut 101, 103 and the lower strut 97 are, in the horizontal Steering movement around its third side, namely the vertical connecting line between the ball joint 107 of the sprung upper strut and the pivot joint 90 of the lower strut on the Chassis. Therefore, the compression of the spring changes with this steering movement not. Since the pivot point 54 of the swing axis is slightly outside the connecting line between the joints 107 and 90, the rubber bushes 95 are necessary to give the struts 97 a small one To give freedom of movement against the swing axis.

Indem die oben beschriebene Federaufhängung von der Lenkbewegung unbeeinflußt bleibt, verbindet sie sich vorteilhaft mit einer Schwingachslenkung. Da die Aufhängung als mehrgliedrige Strebe gestaltet ist, ergibt sie in Verbindung mit der unteren Strebe und der Achse eine Schwingbewegung des frei aufgehängten Rades, deren Vorteile oben beschrieben wurden. Weil die Art der Aufhängung das ungefederte Gewicht herabsetzt und dadurch zur gleichmäßigen Adhäsion aller Räder beiträgt, verbessert sie die Vierradbremsung mit einer einzigen Bremse.In that the spring suspension described above remains unaffected by the steering movement, connects they are advantageous with a swing axle steering. As the suspension as a multi-link strut is designed, it results in an oscillating movement in connection with the lower strut and the axle of the freely suspended wheel, the advantages of which have been described above. Because the type of suspension reduces the unsprung weight and thus contributes to the uniform adhesion of all wheels, it improves four-wheel braking with a single brake.

Claims

Claims: 8s

1. Wheel suspension for motor vehicles with a pair of steered wheels on the inside of the chassis articulated semi-axes that swing up and down against the force of a suspension spring can, characterized in that the driven to reduce the erasing movement The wheel axle is shortened and lengthened by sliding using a special device, depending on whether it swings up or down.

2. Wheel suspension according to claim 1, characterized in that an outer piece of the Axis is slidably arranged in an inner piece hanging on the chassis of the same and from an inclined one, at the bottom inside on the chassis and at the top outside on the outer axle piece hinged strut (97) is moved inwards and outwards, depending on whether it is upwards or swings downwards.

3. Wheel suspension according to claim 2, characterized in that the joint between the Strut (97) and the outer axle piece arranged above the center line of this piece is.

4. Wheel suspension according to claim 1, characterized in that each swing axis has one The drive shaft consists of an inner piece (55) and an outer piece sliding therein (81) and runs in a housing, the outer piece (86) also in an inner Piece (56) can slide and at its outer end by a hinged obliquely downwards a joint on the chassis leading strut (97) is guided so that the outer shaft piece (81) together with the wheel (2) is shifted inwards and outwards, depending on the swing axis swings up or down.

5. Wheel suspension according to claim 4, characterized in that the hinge pin which the Strut (97) connects to the outer housing piece (86) in an upper extension of this housing piece is stored.

6. Wheel suspension according to one of the claims to 5, in which the swing axis is controlled by a steering device that is articulated on all sides Swiveled forward and backward in opposite directions to the opposite swing axis is, characterized in that a resiliently compressible, The strut (102, 103) running obliquely upwards to the chassis is used, the upper one on all sides movable joint (1017) on the chassis on an exactly or almost through the hinge point (54) of the swing axis connecting line to the joint (90) of the lower guide strut (97).

For this purpose 2 sheets of drawings

1 5361 8.531 5361 8.53