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Achsanordnung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine
Anordnung von Starr-, Pendel-, Hebel- oder Parallelogrammachsen für Kraftfahrzeuge,
bei der die Achse mittels eines Schubrohres auf- und abwärts schwingbar und um die
Längsachse des Fahrzeuges verdrehbar am Rahmen oder Aufbau gelagert ist. Zur Lagerung
des Schubrohres wurde bisher ein Kugel- oder Kardangelenk verwendet, wobei durch
Anordnung besonderer Führungen oder durch geeignete Anordnung oder Ausbildung der
Tragfedern dafür gesorgt war, daß jede Bewegung der Achse in der Querrichtung verhindert
würde. Bei dieser üblichen Anordnung hat sich gezeigt, daß Querstöße infolge von
Unebenheiten der Fahrbahn od. dgl. in starkem Maße auf den Aufbau übertragen werden,
so daß die Wageninsassen belästigt bzw. die Ladung gefährdet wird, und außerdem
tritt eine übermäßige Beanspruchung der Federn und Federgehänge auf, so daß diese
leicht brechen bzw. ausgeschlagen werden.
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Gemäß der Erfindung werden die angeführten Nachteile beseitigt, indem
die Achse quer, zur Fahrtrichtung nachgiebig angeordnet ist. Das hat zur Folge,
daß das Achsaggregat als Ganzes bei Querstößen ausweichen kann, wobei durch dämpfend
wirkende Rückführfedern die Übertragung der Stöße auf den Aufbau weitgehendst unterbunden
wird. Überdies können nun auch ohne weiteres ungeführte Schraubenfedern als Tragfedern
zur Verwendung gelangen.
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Die Tragfedern können schrägwirkend angeordnet sein und gleichzeitig
zur Rückführung des
Schubrohres in die Mittellage dienen. Statt
dessen können gesonderte Rückführfedern vorgesehen werden, die im wesentlichen quer
zum Fahrzeug wirken. Solche Federn werden dann zu beiden Seiten des Schubrohres,
und zwar zwischen diesem und einem als Widerlager dienenden Schwingglied angeordnet,
das am Fahrzeug um eine quer liegende Achse schwenkbar ist.
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Dieses Schwingglied kann gegebenenfalls auch zur Lagerung des kugeligen
Anlenkkopfes des Schubrohres dienen, wobei die Drehachse des Schwinggliedes zwischen
dieser Anlenkstelle der Schubrohrkugel und der Abstützstelle der Rückführfedern
liegen kann und als Wippe wirkt, die sich den Bewegungen des Schubrohres besonders
günstig anpaßt.
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Weitere vorteilhafte Anordnungsmöglichkeiten ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung einer Reihe in den Zeichnungen schematisch veranschaulichter
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Es zeigt die Abb. I eine Starrachsanordnung,
Abb. 2a und 2b eine abgeänderte Starrachsanordnung, ' Abb. 3a bis 3d eine weitere
Abänderung für beide Achsen eines Fahrzeuges, Abb. 4a bis 4e Pendelachsen, Abb.
5a bis 5e eine Parallelogrammachse und Abb. 6a bis 6e verschiedene vorteilhafte
Schubrohranordnungen.
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Die die Räder I tragende starr ausgebildete Achse 2 gemäß der Abb.
I ist mit einem Schubrohr 3 zu einem Ganzen vereinigt und durch ungeführte Schraubenfedern
4 gegen den Rahmen 5 abgestützt. Das Schubrohr 3 ist mittels eines Kugelkopfes 6
am Rahmen 5 gelagert, und zwar mittelbar durch ein V-förmiges Führungsglied 7, dessen
Schenkel hier als doppelarmige Hebel ausgebildet sind. Das Führungs- oder Schwingglied
ist mittels Zapfengelenke um eine Achse X-X drehbar, welche in bezug auf den Anlenkpunkt
6 des Schubrohres gegen die Tragachse 2 hin versetzt ist. Die von der Tragachse
2 abgekehrten Arme 8 des Schwinggliedes 7 gehen an der Spitze des V in einen Ringteil
über, der den Kugelkopf 6 des Schubrohres 3 umfaßt. Die beiden anderen Arme 9 des
Schwinggliedes 7 dienen als Widerlager für je eine zwischen dem betreffenden Arm
9 und dem Schubrohr 3 angeordnete, quer zur Fahrtrichtung wirkende Feder I0. Diese
Federn wirken dämpfend auf die Bewegung des Schubrohres, wenn das Achsaggregat unter
der Wirkung von Querstößen seitlich ausweicht, und führen das Achsaggregat wieder
in die Normallage zurück.
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Die Anordnung des gemeinsam mit dem Schubrohr schwingenden Schwinggliedes
7 verhindert eine Änderung des Abstandes der beiden Abstützpunkte der Federn I0
voneinander, so daß deren Wirkung beim Auf- und Abwärtsschwingen der Tragachse 2
immer gleichbleibt und keine unerwünschten Federkräfte ausgelöst werden. Es ist
nun nicht notwendig, daß zum Abfedern des Achsaggregats bzw. des Schubrohres in
der Querrichtung und zur Rückführung des Schubrohres besondere Rückführfedern vorgesehen
sind; vielmehr können auch die Tragfedern 4 selbst für diesen Zweck herangezogen
werden. Die Abb. 2a und 2b zeigen eine solche Anordnung. Die ungeführten Schraubenfedern
4 sind derart schräg nach oben gegen die Längsmittelebene des Fahrzeuges hin geneigt,
daß sie sowohl in der vertikalen als auch in der Querrichtung wirken. Aus der Abb.
2a ist gleichzeitig eine weitere Abänderung ersichtlich, indem das Schubrohr selbst
zweiteilig ausgeführt ist. Es setzt sich aus einem mit der Tragachse 2 verbundenen
Hülsenteil II und einem in der Fahrtrichtung verlaufenden Balken I2 zusammen. Der
Balken I2 ist unmittelbar an einem Querträger des Rahmens mittels eines Kugelgelenks
gelagert. Der Hülsenteil II ist auf dem Balken I2 entgegen der Wirkung zweier am
Balken an den beiden Stirnseiten des Hülsenteiles angeordneten Federn I3, I4 gleitbar
angebracht. Der Unterschied gegenüber dem Schubrohr nach Abb. I liegt vor allem
darin, daß die in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Schubkräfte elastisch aufgenommen
werden, während die Wirkung als Drehmomentstütze unverändert bleibt.
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Die Schubrohrausbohrung nach Abb. 2a bietet den Vorzug, daß zusätzlich
zur Vertikalbeweglichkeit, Verdrehbarkeit und Quernachgiebigkeit der Tragachse auch
noch eine vielfach erwünschte Nachgiebigkeit der Achse in der Fahrtrichtung erreicht
wird.
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Bei der eben geschilderten Ausführungsform fallen natürlich auch das
zur Lagerung des Schubkugelkopfes 6 und als Widerlager für die Querfedern dienende
Schwingglied 7 weg.
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Übrigens muß dieses Schwingglied 7 nicht gegen den Anlenkpunkt des
Schubrohres versetzt sein, wie das bei der Beschreibung der Abb. I erwähnt wurde,
sondern die Drehachse X-X des Gliedes 7 kann durch den Anlenkpunkt des Schubrohres
verlaufen. Die Abb. 3a und 3b veranschaulichen eine vorteilhafte Ausführungsform
dieser Art. Sowohl die Vorderachse 2 als auch die Hinterachse I5 sind hier mit Hilfe
von Schubrohren 3 bzw. I6 am Rahmen 5 gelagert. Die beiden Schubrohre sind einander
zugekehrt und ihre Kugelgelenke durch halbkugelige Ausbildung der beiden Schubrohrköpfe
I7, I8 zu einem einzigen Gelenk züsammengefaßt, welches auf der ebenfalls gemeinsamen
Achse X, 7X, der beiderseitigen Schwingglieder i9, 2o liegt.
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In Abb. 3 d ist ein Ausführungsbeispiel des Doppelkugelgelenks in
Zerlegung dargestellt. 17 und i8 sind die als Kugelschalen ausgebildeten Anlenkköpfe
der beiden Schubrohre 3 und 16. Die Kugelschalen 17 und 18 sind durch einen übergeschobenen,
entsprechend geformten Ring 21 mit Hilfe der Schrauben 22 gegen eine Gelenkkugel
23 verspannt.
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Die Schrauben 22 dienen gleichzeitig zur Befestigung des ganzen Gelenks
an einem Balken 24, der quer liegend am Rahmen 5 befestigt ist und an den Enden
Zapfen 25 zur drehbaren Lagerung der bereits genannten Schwingglieder i9, 2o trägt.
Diese
Schwingglieder I9, 20 weisen zwecks Lagerung auf den Zapfen 25 entsprechend ausgebildete
Lagerteile 26, 27 auf, die, von beiden Seiten an den Zapfen 25 angelegt und etwa
durch einen übergeschobenen Ring 28 zusammengehalten, genügend Spiel zwischeneinander
lassen, um voneinander unabhängige Schwenkbewegungen der Schwingglieder I9, 20 in
dem notwendigen Ausmaß zu gestatten.
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Jedes Schwingglied I9 bzw. 20 hat die Form eines V, dessen Schenkel
in der eben geschilderten Weise angelenkt sind, während die Spitze des V in Form
eines Ringes 29 ausgebildet ist, der das zugehörige Schubrohr mit Abstand umgibt.
In dem Zwischenraum zwischen Ring und Schubrohr ist eine Gummimetalleinlage 30 untergebracht
(Abb. 3c).
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Die ringförmige Gummimetalleinlage 30 zeigt an den Seiten Aussparungen
3I im Gummikörper, welche eine bevorzugte Nachgiebigkeit in der Horizontalen bewirken,
während der übrige Gummikörper bei Querkrafteinwirkungen auf Schub beansprucht wird.
Eine sinngemäß angepaßte Gummimetalleinlage dieser Art kann auch bei der Ausführungsform
nach Abb. I statt der Querfeder I0 Verwendung finden.
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Die Anordnung nach den Abb. 3a bis 3d hat insbesondere bei Verwendung
ungeführter Schraubenfedern als Tragfedern noch den besonderen Vorzug, daß nur drei
Schmierstellen (Anlenkstellen der Schubrohre und Schwingglieder) vorhanden sind,
welche nahe beieinanderhegen und zudem beispielsweise bei Geländefahrzeugen ohne
weiteres hoch verlegt werden können.
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Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht nur auf starre Achsen
beschränkt. Die Abb. 4a bis 4e zeigen eine entsprechend ausgebildete, nicht angetriebene
Pendelachse. Die Halbachsen 32, 32 sind mit Hilfe von langen Zylinderhalbschalen
33, 33, welche durch übergestreifte Ringe 34, 34 zusammengehalten werden, auf einem
als Schubrohr wirkenden Balken 35 gelagert, welcher in der Längsrichtung des Fahrzeuges
verläuft und mit seinem vorderen, wieder als Kugelkopf 36 ausgebildeten Ende in
einem Schwingglied 37 gelagert ist, während das rückwärtige Ende 38 mittelbar oder
unmittelbar gegen den Rahmen 40 abgestützt ist. Auf dem Balken 35 sind ferner vor
und hinter der Lagerstelle der Halbachsen 32, 32 Schraubenfedern 4I und 42 aufgebracht,
welche den Längskräften der Achse entgegenwirken.
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Das Schwingglied 37 hat im wesentlichen wieder V-Form, wobei die Spitze
des V die Lagerstelle für den Kopf 36 des Schubrohres bildet, während die Schenkel
43 des V mit ihren freien Enden als Widerlager für in der Querrichtung wirkende
Federn 44 dienen, welche zwischen den Schenkeln 43 und dem Schubrohr angeordnet
sind. Das Schwingglied 37 selbst ist um eine Achse x2-x2 schwingbar, welche quer
zum Fahrzeug durch die Spitze des V verläuft.
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In den Abb. 4a, 4b und 4c ist das rückwärtige Ende 38 des Schubrohres
35 durch eine ungeführte Schraubenfeder 39 zentral gegen den Rahmen 40 abgestützt.
Die Halbachsen 32, 32 sind durch eine Querverbindungsfeder 45 abgefedert. Die Schraubenfeder
39 ist infolgedessen auf Druck beansprucht.
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Abweichend hiervon sind in Abb. 4d die Halbachsen durch ungeführte
Schraubenfedern 46, 46 gegen den Rahmen 4o abgestützt, so daß die zentrale Feder
39 des Schubrohres 35 auf Zug beansprucht ist.
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Schließlich zeigt die Abb. 4e eine weitere Abänderung, bei welcher
zur Verringerung der gegenseitigen Verlagerung der Abstützpunkte 47, 48 der langen
Federn 46 (Abb. 4d) in der Querrichtung ein Zwischenträger 49 zwischen dem Schubrohr
35 und dem Rahmen 40 eingeschaltet ist. Die Halbachsen 32, 32 stützen sich gegen
diesen Zwischenträger 49 mittels wesentlich kürzerer Federn 5o ab, während die Abstützung
des Zwischenträgers 49, wie dargestellt, durch zwei Schraubenfedern 5I oder auch
durch Gehänge, Rollenführungen od. dgl. erfolgen kann.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit zeigen die Abb. 5a bis 5e. Die
Räder sind hier in Parallelogrammachsanordnung an Querblattfedern 52, 53 befestigt,
die über ein geeignetes Verbindungsstück 54 mit dem vorderen Ende des Schubrohres
55 verbunden sind. Das rückwärtige Ende 56 des Schubrohres ist wieder kugelgelenkartig
an einem Querträger 57 des Rahmens 4o gelagert. Zur Abfederung des Schubrohres gegen
den Rahmen sind hier in der Nähe der Achsanordnung seitliche Ansätze 57 am Schubrohr
vorgesehen, welche als Auflager für ungeführte Schraubenfedern 58 dienen, die sich
an ihrem anderen Ende gegen einen bügelartigen Querbalken 59 abstützen, der in irgendeiner
geeigneten Weise nach Abb. 5d, 5e oder ähnlich an den Rahmenlängsträgern 4o befestigt
ist. Der Rahmen kann dadurch sehr tief gelegt werden. Diese Ansätze 57 können auch
durch ein das Schubrohr umfassendes, im wesentlichen ringförmiges Mittelglied zu
einem Waagebalken vereinigt und gegebenenfalls um die Achse des Schubrohres auf
demselben schwenkbar sein.
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Die elastische Quernachgiebigkeit der Achsanordnung bzw. des Schubrohres
ist hier durch quer zum Fahrzeug wirkende Schraubenfedern 6o gesichert, die zu beiden
Seiten des Schubrohres zwischen diesem und den freien Enden 61 der Schenkel eines
Schwinggliedes 61, 62, 63, welches im wesentlichen die Form eines H aufweist,
angeordnet sind. Die anderen Enden 62 der Schenkel des Schwinggliedes sind mit Zapfen
versehen und an den Rahmenlängsträgern angelenkt. Der Querbalken 63 des H ist als
Ring ausgebildet, welcher das Schubrohr mit solchem Spiel (Abb. 5e) umgibt, daß
er die Querbewegungen des Schubrohres nicht behindert.
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Die Lage des Anlenkpunktes des Schubrohres in bezug auf den Rahmen
ist für die Anordnung gemäß der Erfindung im wesentlichen gleichgültig. Für besondere
Fälle wird man jedoch darauf bedacht sein, das Schubrohr möglichst lang zu machen,
um zu verhindern, daß die seitlich nachgiebige Achse eine nennenswerte Lenkwirkung
ausübt.
Das gilt insbesondere für die gelenkte, also im allgemeinen
die Vorderachse.
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Die Abb.6a zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches vorteilhaft bei
kurzem Radstand zur Anwendung gelangt und infolge der starken Zurückverlegung des
Schubrohranlenkpunktes 64 einen langen Schwenkarm für die Vorderachse 65 gewährleistet.
Bei Querstößen treten daher wesentlich geringere Schrägstellungen der Achse auf.
Hierbei wird allerdings der Schwenkarm der Hinterachse 66 entsprechend verkürzt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 6b sind die Schwenkarme beider Achsen
länger, als es dem halbierten Radstand entspricht. Erreicht wird das dadurch, daß
sich die Schubrohre 67, 68, wie dargestellt, in horizontaler Richtung oder aber
auch in vertikaler Richtung übergreifen. Die hierdurch bedingte Unsymmetrie kann
unter Beibehaltung der übrigen Vorteile vermieden werden, wenn gemäß der Abb. 6c
das eine Schubrohr 69 gabel-oder trompetenförmig gestaltet wird und das andere Schubrohr
70 mit solchem Spiel seitlich bzw. rundum einfaßt, daß die notwendigen Seitenbewegungen
der beiden Schubrohre nicht behindert werden.
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Die eben angedeuteten Anordnungen der Schubrohre hatten zur Voraussetzung,
daß die beiden Schubrohre einander zugekehrt waren. Eine größere Freiheit in der
Wahl des Anlenkpunktes für die Schubrohre ergibt sich, wenn beide Schubrohre im
gleichen Sinn verlaufen, wie das in den Abb.6d und 6e angedeutet ist.
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Im allgemeinen sei noch bemerkt, daß die Anlenkpunkte der beiden Schubrohre
ohne weiteres auch in verschiedenen Horizontalebenen liegen können.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung kann sinngemäß auch für angetriebene,
ebenso wie für Hebelachsen angewendet werden.
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Darüber hinaus können die Räder, unabhängig vom gewählten Achssystem
(also Starr-, Pendel-, Hebel- oder Parallelogrammachse), zwecks Erzielung einer
zusätzlichen Quernachgiebigkeit für sich verschiebbar auf den Naben angeordnet werden,
wobei die Rückstellung der Räder durch Federn in bekannter Weise bewirkt wird.