DE931872C

DE931872C - Coil suspension with almost horizontal suspension characteristics for motor vehicles

Info

Publication number: DE931872C
Application number: DEB830A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Bittel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-11-26
Filing date: 1949-11-26
Publication date: 1955-08-18

Description

Schraubenfederung mit nahezu waagerechter Federungskennlinie für Kraftfahrzeuge Die Erfindung entstand aus der Zielsetzung heraus, eine Fahrzeugfederung zu schaffen, welche die Fahrbahnstöße nahezu vollkommen verschluckt. Dies ist nur mit einer extrem weichen Federung zu erreichen. Beim Gegenstand der Erfindung wird dies insofern verwirklicht, als die Federungskennlinie im mittleren Bereich nahezu waagerecht verläuft.Helical suspension with almost horizontal suspension characteristics for motor vehicles The invention arose from the objective of creating a vehicle suspension, which almost completely swallows the bumps in the road. This is only extreme with one to achieve soft suspension. This is the case with the subject matter of the invention realized when the suspension characteristic curve in the middle area is almost horizontal runs.

Es wurden bereits Federungen vorgeschlagen, bei welchen eine waagerechte Federungskennlinie erzielt werden sollte. Hierbei hatte man jedoch nicht die Notwendigkeit der Verstellung der Federung bzw. der Federungskennlinie erkannt. weil man indessen die Belastungsunterschiede ausgleichen mußte, fügte man der verhältnismäßig komplizierten Federung mit waagerechter Federungskennlinie eine Feder mit üblicher Federkennlinie hinzu, welche die Unterschiede der Zuladung aufnehmen sollte. Damit war aber der alte Zustand wiederhergestellt, weil es der Federungskennlinie und den Federungseigenschaften vollständig gleichgültig ist, ob der üblichen Federkennlinie eine waagerechte Federungskennlinie untergelegt ist oder nicht. Maßgebend ist allein die Federhärte der resultierenden Federungskennlinie. Somit wurde bei den bisherigen Federungen mit Zusatzfedern u. dgl. die Erzielung einer waagerechten Federungskennlinie nicht erreicht.There have already been proposed suspensions in which a horizontal Suspension characteristic should be achieved. Here, however, there was no need the adjustment of the suspension or the suspension characteristic detected. because one meanwhile the load differences had to be balanced out, one added to the relatively complicated one Suspension with a horizontal suspension characteristic a spring with a normal spring characteristic added, which should accommodate the differences in payload. But that was it old condition restored because of the suspension characteristics and the suspension properties It is completely irrelevant whether the usual spring characteristic has a horizontal suspension characteristic is inferior or not. The only decisive factor is the hardness of the resulting spring Suspension characteristic. Thus, with the previous suspensions with additional springs u. Like. The achievement of a horizontal suspension characteristic is not achieved.

Hiernach ging man dazu über, die Federungskennlinie progressiv zu gestalten, Es sollte eine im Verhältnis zur Einfederung des Rades zunehmend steiler werdende Federungskennlinie erreicht werden. Hierüber wurde eine ganze Reihe von Fahrzeugabfederungen mit Schraubenfedern bekannt. Allen gemeinsam ist, daß sie vermittels einer besonderen Anlenkung der Schraubenfeder eine progressive Kennlinie erreichen, während die Kennlinie einer Schraubenfeder selbst linear ist. So hat man z. B. innerhalb des Lenkervierecks der Vorderräder eine auf Zug beanspruchte Schraubenfeder angeordnet.After that, the suspension curve was gradually increased shape, it should become increasingly steeper in relation to the deflection of the wheel suspension characteristic can be achieved. A whole series of Vehicle suspension with coil springs known. What they all have in common is that they mediate A special articulation of the helical spring achieves a progressive characteristic curve, while the characteristic of a helical spring itself is linear. So one has z. B. within the link square of the front wheels arranged a tensioned coil spring.

Beim Gegenstand der Erfindung geht man dagegen ebenso wie bei den zuerst erwähnten Federungen davon aus, die Federungskennlinie - im mittleren Federwegbereich - annähernd waagerecht zu gestalten, . während die Kennlinie in den Grenzbereichen abfällt (Ausfederung) bzw. ansteigt (Einfederung). Zum Unterschied zu den bisherigen Federungsbauarten wird dies jedoch durch eine sehr einfache Anordnung entweder einer Zugschraubenfeder oder einer Zug- und einer Druckschraubenfeder erreicht. Der wesentlichste Unterschied der neuen Federung zu den bisher bekannten Federungen besteht jedoch darin, daß eine Verstellmöglichkeit vorgesehen ist, welche eine Anpassung an die jeweilige Belastung ermöglicht. Wichtig ist hierbei, daß die Verstellung mittels eines in einem Punkt am Fahrzeug fest gelagerten Hebels oder Doppelhebels geschieht. Es sind bereits Federungen z. B. für Motorradsättel und Hinterradfederungen von Motorrädern bekanntgeworden, bei welchen die Verstellung durch eine gleitende Verschiebung der Feder an einem schwingenden Hebelarm ermöglicht wird. Eine solche Verstelleinrichtung schließt die Verstellung während der Fahrt jedoch aus. Dies ist jedoch für eine nahezu waagerechte Federungskennlinie eine unbedingte Notwendigkeit, da sich diese sofort jedem geringsten Belastungsunterschied anpassen muß. Infolge der einfachen Verstellmöglichkeit ist es bei dieser Federung auch möglich, einen Verstellmechanismus zu verwenden, der durch die Federarbeit selbst betrieben wird und der die Federung, ohne daß hierzu eine besondere Energiequelle benötigt wird, die Federung selbsttätig auf die jeweilige Belastung einstellt. Verstelleinrichtungen, die mit fremden Energiequellen arbeiten, sind in elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Ausführung schon vorgeschlagen worden. Infolge des sehr komplizierten Aufbaus und des hohen Preises haben sie sich nicht genügend durchsetzen können.The subject matter of the invention, however, is the same as with the The first mentioned suspension assumes the suspension characteristic - in the middle range of suspension travel - to be designed approximately horizontally,. while the characteristic curve in the limit areas falls (rebound) or increases (deflection). In contrast to the previous ones Suspension types, however, do this by a very simple arrangement of either one Tension coil spring or a tension and compression coil spring achieved. The most essential However, there is a difference between the new suspension and the previously known suspensions in that an adjustment is provided, which an adaptation to the respective load allows. It is important that the adjustment by means of a lever or double lever fixedly mounted in one point on the vehicle happens. There are already suspensions z. B. for motorcycle saddles and rear suspension from Motorcycles become known in which the adjustment by a sliding displacement the spring is made possible on a swinging lever arm. Such an adjustment device however, it excludes the adjustment while driving. However, this is for one Almost horizontal suspension characteristic is an absolute necessity, as this must adapt immediately to every slightest difference in load. As a result of the simple Adjustment is also possible with this suspension, an adjustment mechanism to be used, which is operated by the spring work itself and which the suspension, without a special energy source being required for this, the suspension is automatic adjusts to the respective load. Adjustment devices that use external energy sources work, are already in electrical, hydraulic or pneumatic design has been proposed. As a result of the very complex construction and the high price they have not been able to assert themselves enough.

Die eben geschilderten Verstellmöglichkeiten dürfen nicht mit während der Fahrt verstellbaren Stoßdämpfern verwechselt werden. Diese beeinflussen die Federungseigenschaften nur in verhältnismäßig geringem Maße und können vor allem die Belastungsunterschiede nicht ausgleichen.The adjustment options just described may not be used during driving adjustable shock absorbers are confused. These affect the Suspension properties only to a relatively small extent and above all can not compensate for the differences in load.

Die Federung mit den vorgehend geschilderten Eigenschaften läßt sich mit zwei verschiedenen Ausführungen erreichen, die nachfolgend beschrieben werden. Die erste Ausführung verwendet eine sogenannte Kurbelachse, d. h. eine Radaufhängung mit einem Längslenker, wie sie Bilder i a und i b zeigen. Auf einen Hebel 2a, welcher zusammen mit dem Längslenker einen Doppelhebel 2 bildet, wirkt eine Zugschraubenfeder I ein. Die Anlenkung der Feder am Fahrzeugrahmen erfolgt dagegen über einen kraftschlüssig verstellbaren Hebel 3, dessen Drehpunkt A fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Der Verstellmechanismus, welcher die Verschwenkung und Verstellung des Hebels 3 um den Punkt A bewirkt, wird hier nicht näher behandelt. Eine andere Ausführung nach Bild 2a und 2b arbeitet mit einer Druck- und einer Zugschraubenfeder. Auch hier sind die freien Enden der am Radträger 23 angreifenden Schraubenfedern 21 und 22 über einen Verstellhebel 24, der hier als Winkelhebel ausgebildet ist, mit dem Fahrzeugrahmen verbunden.The suspension with the properties described above can be with two different versions, which are described below. The first embodiment uses a so-called crank axle, i. H. a wheel suspension with a trailing arm, as shown in pictures i a and i b. On a lever 2a, which Forms a double lever 2 together with the trailing arm, a tension coil spring acts I a. The articulation of the spring on the vehicle frame, however, takes place via a force fit adjustable lever 3, the pivot point A of which is firmly connected to the vehicle frame is. The adjustment mechanism, which enables the pivoting and adjustment of the lever 3 caused around point A is not dealt with in any more detail here. Another execution according to Fig. 2a and 2b works with a compression and a tension coil spring. Even here are the free ends of the helical springs 21 and 21 acting on the wheel carrier 23 22 via an adjusting lever 24, which is designed here as an angle lever, with the Vehicle frame connected.

Zunächst die Ausführung, die nur mit einer Zugfeder i arbeitet. Diese Ausführung ist an einen kurzen Schwinghebel bzw. Längslenker 2a gebunden, wie er bei den sogenannten Kurbelachsen zur Anwendung kommen kann. Ein kurzer Längslenker 2a ist hier deshalb erforderlich, weil zur Erzielung der Änderung der Hebelarmübersetzung beim Durchfedern - auf welcher die waagerechte Federkennlinie ja beruht -eine große Winkeländerung des Längslenkers beim Durchfedern erforderlich ist. Um diese Winkeländerung zu erreichen, muß der Längslenker verhältnismäßig kurz bemessen sein. Wie Bilder Ia und Ib zeigen, ist der Längslenkerarm, an dessen freiem Ende 2' sich das Rad befindet, ein Teil des Winkelhebels 2. Am freien Ende 2' des Längslenkers greift somit die Radkraft R an; an dem kurzen Hebel 2a, der mit ersterem den Winkelhebel 2 bildet, greift die Zugschraubenfeder I mit der Federkraft F an. Die Kraft R hat den Abstand H und F den Abstand h vom Drehpunkt O des Winkelhebels 2. Bild Ia zeigt den Winkelhebel 2 in völlig ausgefederter, Bild Ib in völlig eingefederter Stellung.First of all, the version that only works with a tension spring i. This version is tied to a short rocker arm or trailing arm 2a, as can be used in so-called crank axles. A short trailing arm 2a is required here because to achieve the change in the lever arm ratio during deflection - on which the horizontal spring characteristic is based - a large change in the angle of the trailing arm during deflection is required. To achieve this change in angle, the trailing arm must be relatively short. As pictures Ia and Ib show, the trailing arm, at the free end 2 'of which the wheel is located, is part of the angle lever 2. The wheel force R thus acts on the free end 2' of the trailing arm; The tension coil spring I acts with the spring force F on the short lever 2a, which forms the angle lever 2 with the former. The force R is at the distance H and F is at the distance h from the pivot point O of the angle lever 2. Figure Ia shows the angle lever 2 in a fully rebounded position, Figure Ib in a fully rebounded position.

Für die auf das Rad wirksame Kraft R gilt Durch entsprechende Wahl des Anlenkpunktes B der Schraubenfeder i an dem verschwenkbaren Verstellhebel 3 kann man erreichen, daß für Ausschläge oberhalb unterhalb bis zum vom der Waagerechten (Bild i b) die Federkennung nahezu waagerecht verläuft, d. h. für alle Werte des Federweges s die Radkraft R nahezu konstant bleibt. Außer dem gezeichneten Anlenkpunkt B gibt es jedoch noch andere, die angenähert auf dem Kreisbogen b liegen, welchen der Punkt B des Verstellhebels 3 beschreibt. Durch diesen Verstellhebel kann dann die waagerechte Federkennung parallel zu sich verschoben werden.For the force R acting on the wheel, the following applies By appropriate choice of the articulation point B of the helical spring i on the pivotable adjusting lever 3, it can be achieved that the spring characteristic runs almost horizontally for deflections above below to from the horizontal (Fig. Ib), i.e. the wheel force R is almost constant for all values of the spring deflection s remain. In addition to the articulation point B shown, there are, however, others that are approximately on the circular arc b, which point B of the adjusting lever 3 describes. This adjustment lever can then be used to move the horizontal spring identification parallel to itself.

Die zweite Ausführung nach Bild za und 2b arbeitet und einer Zugfeder 22. Im mit einer Druckfeder Gegensatz zur ersten Ausführung ist diese Ausführung nicht an einen kurzen, große Winkelausschläge beschreibenden Schwinghebel oder Längslenker - wie er für Kurbelachsen in Frage kommt - gebunden. Die Zug- und die Druckfeder können hier direkt auf die Achse 23 oder andere mit der Achse oder dem Rad verbundenen Teile wirken, die in gerader oder nahezu gerader senkrechter Richtung durchschwingen. Bild2a zeigt die Federung in der Stellung Federweg s = Null, Bild 2b bei mittlerer Einfederung. In denZeichnungen ist angenommen, daB die Federn direkt auf die Achse 23 wirken. In Bild 2b ist die Stellung für s = Null wie auch für s = bo eingezeichnet, auf welche nachher bei den Diagrammen 3 a und 3 b Bezug genommen wird. Ferner sind in Bild 2b die Kräfte eingezeichnet, welche Zug- und Druckfeder auf den am Fahrzeug bei A angelenkten Verstellhebel2q. ausüben. In Richtung der Druckfeder ist deren Kraft D, in senkrechter Richtung deren Komponente Dk wirksam. Z ist in Richtung der Zugfeder wirksam, während Zk deren Komponente in senkrechter Richtung ist.The second version according to Fig. Za and 2b works and a tension spring 22. In contrast to the first version with a compression spring, this version is not to a short rocking arm or trailing arm describing large angular deflections - as it comes into question for crank axles - bound. The tension and compression spring can be connected here directly to the axle 23 or others connected to the axle or the wheel Parts act that swing through in a straight or almost straight vertical direction. Fig. 2a shows the suspension in the position of spring travel s = zero, Fig. 2b with medium Deflection. In the drawings it is assumed that the springs are directly on the axle 23 act. The position for s = zero as well as for s = bo is shown in Figure 2b, to which reference is made afterwards in diagrams 3 a and 3 b. Furthermore are Figure 2b shows the forces which tension and compression springs act on the vehicle adjusting lever articulated at A 2q. exercise. In the direction the compression spring its force D is effective, and its component Dk is effective in the vertical direction. Z is in Direction of the tension spring effective, while Zk its component in the vertical direction is.

Bei dieser Anordnung wird eine nahezu waagerechte Federungskennlinie wie folgt erzielt. Die Diagramme (Bilder 3a und 3b) zeigen den Verlauf von Dk und Zk über dem Federweg s.With this arrangement there is an almost horizontal suspension characteristic achieved as follows. The diagrams (Figures 3a and 3b) show the course of Dk and Zk over the spring travel s.

Die Summe von Dk und Zk bildet die gesamte auf die Achse oder das Rad wirkende Federkraft Pk, welche die Federungskennlinie bestimmt.The sum of Dk and Zk forms the total on the axis or that Spring force Pk acting on the wheel, which determines the suspension characteristic.

Wählt man die Anordnung so, daß D k für s = Null ein Maximum und für s = b0 gleich Null und Zk an der Stelle s = b0 gleich Dk, Zk wie deren Ableitung nach s an der Stelle s = Null gleich Null ist oder formelmäßig ausgedrückt dann sind die Randbedingungen für eine waagerechte Federungskennlinie von Pk gegeben. Da ferner für jedes s zwischen Null und nahezu gleich ist, ergibt sich über den ganzen Bereich zwischen Null und b0 eine gute Annäherung an die Waagerechte. Auch bei dieser Anordnung kann man durch einen Verstellhebel 24, der hier als Winkelhebel ausgebildet ist, erreichen, daß die Federkennung entsprechend den verschiedenen Belastungen nahezu parallel verschoben wird. Für die Verstellmöglichkeit bei dieser zweiten Ausführung gilt dasselbe, was bereits zur ersten Ausführung hierüber gesagt wurde.If one chooses the arrangement so that D k is a maximum for s = zero and for s = b0 equal to zero and Zk at the point s = b0 is equal to Dk, Zk as its derivative with respect to s is equal to zero at the point s = zero or by a formula expressed then the boundary conditions for a horizontal suspension characteristic of Pk are given. Since, furthermore, for every s between zero and almost the same is, there is a good approximation to the horizontal over the entire range between zero and b0. With this arrangement, too, an adjusting lever 24, which is designed here as an angle lever, can be used to shift the spring rate almost parallel to one another in accordance with the various loads. The same applies to the adjustment option in this second embodiment that was already said about the first embodiment.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Coil suspension with almost horizontal suspension characteristic for motor vehicles, characterized in that the free end of the as an angle lever formed wheel carrier (2 or 23) engaging helical spring (I or 2I, 22) via a pivotable and adjustable lever (3 or 24) in this way with the vehicle frame is connected that by pivoting the lever both the bias as the angular position of the helical spring to the load application is changed.

2. Suspension according to claim I, characterized in that in the suspension, in which one as Tension spring (I) designed helical spring acts on the angle lever (2), the length of the adjusting lever (3) is larger than that of the lever arm (2a) on which the spring (I) engages the angle lever, the pivot point (A) of the adjusting lever so arranged is that the radius of the circular arc (b), which the adjusting lever describes, something is smaller than the distance between the pivot point (0) of the angle lever (2) and the pivot point (A) of the adjusting lever (3).

3. Suspension according to claim i, characterized in that that in the execution with a compression and a tension coil spring the adjustment the wheel axle (at 23) by means of a pivotable and adjustable angle lever (2q.) takes place whose lever arm acting on the compression spring (2i) is greater than the one which acts on the tension spring (22), whereby both lever arms have a slightly smaller one than include a right angle.