DE977390C - Achsaufhaengung von Pendelhalbachsen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. APRIL 1966

D16360II/63c

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsaufhängung von Pendelhalbachsen mit angetriebenen Rädern und bezweckt vor allem eine verbesserte Straßenlage des Fahrzeuges.

Es sind Achsaufhängungen von Pendelhalbachsen bekannt, bei der beide Pendelhalbachsen durch ein tiefer als die Radmitten angeordnetes mittleres Scharniergelenk miteinander verbunden und durch ein in der Achse dieses Gelenkes angeordnetes Kugelgelenk am Rahmen aufgehängt sind und das die Radantriebswellen antreibende Achsgetriebe einen Teil einer der beiden Halbachsen bildet, während die in Höhe der Radmitten befindlichen Radantriebswellen durch ein etwa lotrecht über dem Halbachsgelenk liegendes Antriebsgelenk miteinander verbunden sind. Die Spuränderung der Räder und damit der Abrieb der auf den Rädern montierten Reifen kann dadurch verringert werden.

An den Halbachsen auftretende Querkräfte werden jedoch durch das tiefliegende Kugelgelenk hart auf den Fahrzeugoberbau übertragen. Ungünstig ist auch, daß das aus den beiden Halbachsen bestehende Achsaggregat im mittleren Kugelgelenk um eine vertikale Achse ausschwingen kann, so daß sich bei einseitigen Stößen in Fahrtrichtung erhebliche Aus- as lenkbewegungen der Räder ergeben können, die die Spurhaltung der Räder bei Geradeausfahrt beeinträchtigen und durch die vorgesehenen, in Fahrtrichtung nachgiebigen Blattfedern nicht aufgenommen werden können.

Es ist des weiteren eine Bauart bekannt, bei der beide Halbachsen um eine tiefer als die Radmitten liegende Längsachse des Fahrzeugs schwingbar am Fahrzeugboden gelagert sind. Die Räder werden hierbei durch in den zugeordneten Halbachsen gelagerte Antriebswellen angetrieben, welche durch

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eine in der gemeinsamen Gelenkachse gelagerte Schnecke angetrieben werden, die gleichzeitig mit je einem der auf der jeweils zugeordneten Antriebswelle gelagerten und mit der Halbachse mitschwingenden Schneckenrad im Eingriff steht. Zwar werden in diesem Fall die Spuränderungen beider Räder und damit die auf die Räder wirkenden schädlichen, ein Radieren der Reifen hervorrufenden Seitenkräfte verringert, doch ergibt sich auch ίο in diesem Fall — abgesehen .von der verhältnismäßig aufwendigen Bauart — der Nachteil, daß von den Rädern auf die Halbachsen weitergegebene Ouerstöße in der gemeinsamen Gelenkachse der beiden Pendelhalbachsen hart auf den Fahrzeugoberbau übertragen werden. Die Halbachsen sind hierbei mit dem Bohrrahmen des Fahrzeugoberbaus ausschließlich in der gemeinsamen Gelenkachse scharnierartig und unelastisch verbunden, so daß alle an den Halbachsen wirkenden Schubkräfte ausschließlich von den schalenförmigen Gelenkhälften des gemeinsamen Gelenkes aufgenommen werden müssen, die dadurch sehr hoch beansprucht werden.

Bei einer weiteren bekannten Achsaufhängung von Pendelhalbachsen mit angetriebenen Rädern sind die Pendelhalbachsen mittels seitlicher Scharniergelenke an einem Achsgetriebegehäuse gelagert, das seinerseits an einem einzigen mittleren, hochliegenden Punkt am Fahrzeugoberbau elastisch aufgehängt ist, und durch tiefliegende Schubstreben in Fahrzeuglängsrichtung gegen den Fahrzeugoberbau abgestützt. Da die Halbachsgelenke in Höhe der Radmitten angeordnet sind, ergibt sich ein relativ kleiner Abstand zwischen den HaIbachsgelenken und dem hochliegenden Aufhängepunkt, so daß an den Halbachsen wirkende Querstöße nur mit verhältnismäßig kurzem Hebelarm aufgenommen werden können. Das Achsgetriebegehäuse muß sich bei seitlichem Nachgeben schiefstellen, und die Spuränderung der Räder ist verhältnismäßig groß. Um eine lotrechte Achse wirkende Drehmomente müssen ausschließlich von den Schubstreben aufgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, die an den Pendelhalbachsen wirkenden Kräfte, insbesondere Querkräfte und Schubkräfte, in einer für den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit besonders vorteilhaften Weise unter gleichzeitiger wirksamer Abdämpfung der auf die Halbachsen übertragenen Kräfte oder Stöße aufzunehmen.

Die Erfindung besteht demgemäß in der Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale: a) Beide Halbachsen sind in einem gemeinsamen, tiefer als die Radmitten angeordneten mittleren Gelenk an einem am Rahmen (oder Wagenkasten) oberhalb der Radmitten befestigten Lagerbock aufgehängt, wobei das die Radantriebswellen antreibende Achsgetriebe einen Teil einer der beiden Halbachsen bildet, während die in Höhe der Radmitten befindlichen Radantriebswellen durch ein etwa lotrecht über dem Halbachsgelenk liegendes Antriebsgelenk miteinander verbunden sind;

b) das mittlere Gelenk ist als Scharniergelenk mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Scharnierachse ausgebildet;

c) der das gemeinsame Halbachsgelenk tragende Lagerbeck ist am Rahmen (oder Wagenkasten; oberhalb der Radmitten elastisch befestigt, wobei die Halbachsen durch vorzugsweise unterhalb der Radmitten an den Halbachsen angreifende Schublenker in Fahrtrichtung abgestützt sind.

Hierdurch ergeben sich im einzelnen folgende Vorteile:

Durch die Verwendung eines einzigen tiefliegenden Gelenkes für beide Pendelhalbachsen wird im Vergleich zu einer Bauart mit getrennten, in Höhe der Radmitten seitlich angeordneten Gelenken in an sich bekannter Weise einerseits die Spuränderung der Räder und andererseits die Zahl der Gelenke verringert. Eine Vereinfachung des Antriebs ergibt sich dadurch, daß das Achsgetriebe einen Teil der einen Halbachse bildet.

Ferner wird dadurch, daß die Halbachsen in einem tiefliegenden Gelenk an dem als Achsträger dienenden Lagerbock gelagert und der Lagerbock um eine hochliegende Fahrzeugquerachse schwingbar elastisch am Fahrzeugoberbau befestigt ist, ein großer Hebelarm erzeugt, der unter der Wirkung der am tiefliegenden Gelenk angreifenden Querkräfte schon bei verhältnismäßig harten Gummipuffern in der elastischen Aufhängung ein weiches Nachgeben des Lagerbockes ermöglicht.

Dadurch, daß, in Seitenansicht des Fahrzeuges gesehen, der Achsträger mit den an ihm durch Scharniergelenke angelenkten Halbachsen die dritte Seite eines Gelenkdreiecks bildet, dessen andere beiden Seiten durch den Rahmen und die Schubstreben gebildet werden, ist eine eindeutige Kinematik der Achsaufhängung beim Durchfedern der Räder gewährleistet, so daß die dritte Seite der Schwingbewegungen der Schubstreben unter Änderung der Winkel des Dreieckes folgen kann, und zwar um so günstiger, je größer die dritte Seite, d. h. der Abstand des tiefliegenden Gelenkes von den oberen elastischen Befestigungspunkten des Lagerbockes ist. Die Elastizität der Aufhängepunkte ermöglicht hierbei ein Nachgeben des Achsaggregates bei ungleichmäßigem Durchfedern beider Räder in den hierfür erforderlichen Grenzen. In Fahrtrichtung wirkende Schubkräfte bzw. Drehmomente um eine Querachse des Fahrzeuges können dadurch ebenso wie Drehmomente um eine lotrechte Achse besonders sicher und stabil aufgenommen werden. Da die obere Abstützung weitgehend von den Schubkräften entlastet ist und zur Aufnahme der Drehmomente um eine lotrechte Achse auch in Querrichtung ein verhältnismäßig großer Hebelarm entsprechend dem Abstand der elastischen Aufhängepunkte zur Verfügung steht, können die Beanspruchungen in den Aufhängepunkten sehr niedrig gehalten werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Halbachsen unter Zwischenschaltung von Gummilagern am Lagerbock gelagert. Infolge der

dadurch erzielten doppelten Nachgiebigkeit — in den Gelenken der Halbachsen einerseits und in den ßefestigungspunkten des Lagerbockes am Fahrzeugoberbau andererseits — ist eine besonders ruhige Lage des Fahrzeugs gewährleistet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei einer Anordnung, bei der die eine Antriebswelle an ihrem dem Rade entgegengesetzten Ende frei durch die zugeordnete Halbachse hindurchgeführt ίο ist und der auf dieser Antriebswelle angeordnete und auf derselben sowie mit Bezug auf die zugeordnete Halbachse axial verschiebbar gelagerte Gelenkteil des Antriebsgelenkes mit einem Gelenkteil zusammenwirkt, der in der anderen Halbachse bzw. im Achsgetriebegehäuse unnachgiebig gelagert ist, die Gelenkachse des Antriebsgelenkes mit Bezug auf eine durch das Halbachsgelenk gelegte lotrechte Längsebene des Fahrzeuges um einen geringen Betrag nach der Seite der zweitgenannten Antriebswelle zu versetzt. Hierdurch läßt sich erreichen, daß trotz der versetzten Lage von Antriebsgelenk und Halbachsgelenk zueinander und der dadurch sich beim Durchfedern der Räder ergebenden Bewegungsdifferenzen der Mittelachsen beider Halbachsen die hierzu erzwungene Ausbiegung der in der erstgenannten Halbachse frei tragend gelagerten Antriebswelle in Grenzen gehalten werden kann, die dem Spiel im äußeren Wellenlager bzw. der natürlichen Elastizität der Gelenkwellen entspricht.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. ι die schematische Darstellung einer Pendelachsaufhängung mit Einfachgelenkwelle,
Fig. 2 die Ansicht einer konstruktiven Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Bauart, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Ausführung nach Fig. 2, teilweise im Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Erläuterungsskizze für die Gelenkanordnung,

Fig. 5 die schematische Darstellung einer weiteren Bauart mit Pendelhalbachsen und Einfachgelenkwelle, und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform in schematischer Darstellung mit Doppelgelenkwelle.

In Fig. ι sind am Rahmen 10 mittels eines Bockes 11 und eines gemeinsamen Gelenkes 12 die Pendelhalbachsen 13 und 14 gelagert. Die Hinterräder 15, 16 werden von Gelenkwellen 17 bzw. 18 angetrieben, welche sich innerhalb der rohrförmigen Pendelhalbachsen 13, 14 erstrecken und in diesen z. B. durch Kugellager 19 bzw. 20 gelagert sind.

Schraubenfedern 21 oder sonstige geeignete Federn dienen zur Abfederung der Pendelhalbachsen gegen den Rahmen, indem sie sich mit ihren unteren Enden gegen Schublenker 22 abstützen. Die Pendelhalbachse 13 besteht aus dem Achsgetriebegehäuse 23 und dem Rohrgehäuse 24, welches die Antriebswelle umschließt. Mittels eines Armes 25 ist die Halbachse im Gelenk 12 gelagert.

Die Halbachse 14 umschließt in entsprechender Weise die Gelenkwelle 18 im wesentlichen über deren ganze Länge und ist mittels eines nach unten gerichteten Armes 26 durch das Gelenk 12 an den Bock 11 angelenkt. Ein Gelenk 27, welches in der Projektion auf eine Querebene des Fahrzeuges senkrecht oberhalb des Gelenkes 27 angeordnet ist, verbindet die Antriebswelle 28 des im Gehäuse 23 angeordneten Ausgleichsgetriebes mit der Gelenkwelle 18 in der Halbachse 14.

In der konstruktiven Ausführung nach Fig. 2 und 3 umfaßt das Gelenk 12 einen Gelenkzapfen I2^a, welcher mittels Gummipuffer 29" und 29*" in einem hülsenförmigen Auge 30 des Lagerbockes 11 gelagert ist. Letzterer ist in zwei Punkten 31, 32 unter Zwischenschaltung von in der Zeichnung nicht näher dargestellten Gummipuffern beiderseits der Längsmittelebene des Fahrzeuges am Rahmen 10 des Fahrzeuges befestigt.

Auf dem Gelenkzapfen 12" ist die Pendelhalbachse 13 mit dem Achsgetriebe 23 mittels der Lageraugen 25" und 25* gelagert, welche das Auge 30 des Lagerbockes 11 beiderseitig umschließen. Die das Achsgetriebegehäuse nicht umfassende Halbachse 14 weist zwei wannenförmig miteinander verbundene Gabelarme 26" und 26^Ö auf, die beiderseits des Lagerauges 25" auf dem Gelenkzapfen I2^a gelagert sind. Das Gelenk 12 kann in der senkrechten Längsmittelebene des Fahrzeuges oder z. B. auch derart angeordnet sein, daß die senkrechte Längsmittelebene des Fahrzeuges zwischen dem gemeinsamen Gelenkzapfen und der Längsmittelachse des Achsgetriebes verläuft.

Der Gelenkteil 27" ist auf der Antriebswelle 18 verschiebbar gelagert. Der Mittelpunkt des Gelenkes 27 ist hierbei in der gezeichneten Mittellage der Räder nicht genau lotrecht über der Gelenkachse des Gelenkes 12 angeordnet, sondern um einen geringen Betrag hiergegen seitlich versetzt, wie in Fig. 4 in vergrößertem Maßstab durch den Abstand / des Mittelpunktes in dessen Lage 27' angedeutet ist. Hierdurch kann dem Umstand Rechnung getragen werden, daß die Halbachsen verschiedene Hubwege nach oben und unten ausführen könnnen, z. B. relativ zueinander insgesamt einen Winkel Oi₁ beim Aufwärtsfedern beider Halbachsen und einen Winkel x₂ beim Abwärtsfedern derselben. Ist 27' der Mittelpunkt des Gelenkes 27 in der Mittellinie 28' der Antriebswelle 28 und damit in der hiermit stets zusammenfallenden Mittellinie der Halbachsen 13 in der normalen Ruhestellung der Räder, so sei die Mittellinie der Antriebswelle 18 in der Halbachse 14 durch i8' angedeutet. Schwingt die Halbachse 13 und damit die Antriebswelle 28 um den Gelenkpunkt 12 relativ zum feststehend angenommenen rechten Rad nach oben um den Winkel Oc₁ durch, so gelangt der Mittelpunkt des Gelenkes 2"j nach 27", wobei die Mittellinie der Antriebswelle 28 bzw. der Halbachse 13 nach 28" gelangt, wodurch die Mittellinie der Antriebswelle 18 bei feststehendem äußerem Lager 20 in die Lager 18" geschwenkt wird. Beim Abwärtsschwingen der linken Halb-

achse 13 mit der Antriebswelle 28 um den Winkel x₂ in die Lage 28"' ihrer Mittellinie gelangt der Mittelpunkt des Gelenkes 27 nach 27'" und die Mittellinie der Antriebswelle 18 nach 18'". Wie ersichtlich, muß sich also beim vollen Durchfedern der Räder die Welle 18 um den Winkel/? schrägstellen. Damit die Abweichung von einer normalen Äüttellage hierbei möglichst gering ist, wird man zweckmäßig die Halbachse 14 derart bei 12 anlenken bzw. derart bemessen, daß ihre Mittellinie mit einer mittleren Mittellage der Antriebswellenachse, also z. B. etwa mit der Lage 18'" der Mittellinie der Antriebswelle 18 zusammenfällt.

Der Antrieb des Achsgetriebes 34 im Achsgetriebegehäuse 23 erfolgt durch eine Kardanwelle 35, die z. B. vom Antriebsmotor des Fahrzeuges über ein Wechselgetriebe angetrieben wird und ihrerseits das Achsgetriebe über eine Längswelle und ein Tellerrad 36 antreibt, das im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 auf der dem Gelenk 27 entgegengesetzten Seite des Achsgetriebes angeordnet ist. Diese Anordnung des Tellerrades hat den Vorteil, daß das Achsgetriebe und damit auch die Längsantriebswelle 35 näher an das Gelenk 27 heranrücken kann, so daß es geringere Schwingbewegungen mit Bezug auf den Rahmen oder Wagenkasten ausführt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die die Antriebswelle 18 umschließende Pendelhalbachse durch ein Achsglied 14⁰ ersetzt, welches sich über seine ganze Länge unterhalb der Antriebswelle 18 erstreckt und nur an seinem äußeren Ende zur Aufnahme des Lagers 20 für die Antriebswelle bzw. das Rad 16 nach oben gekröpft ist. Das Tellerrad 36 ist in diesem Fall beispielsweise zwischen dem Achsausgleichsgetriebe 34 und dem Gelenk 2j angeordnet, was unter Umständen eine gedrängtere Bauart ermöglicht.

Natürlich kann die eine oder andere Anordnung des Tellerrades sowohl bei der Ausführung nach Fig. ι als auch bei derjenigen nach Fig. 5 vorgesehen sein. Auch kann die linke Halbachse ähnlich wie die rechte Halbachse 14° ausgebildet sein, indem an Stelle eines die Antriebswelle 17 umschließenden Rohres 24 ein sich unterhalb der Antriebswelle erstreckendes Achsglied vorgesehen wird.

Die Ausführung nach Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 dadurch, daß an Stelle einer Einfachgelenkwelle eine Doppelgelenkwelle 18^S vorgesehen ist, welche mittels eines Antriebsgelenkes 2j^a an das Achsgetriebe und mittels eines Gelenkes 27^s an die das Rad 16 unmittelbar antreibende Welle 18* angeschlossen ist. Die Welle 18⁶ ist hierbei mittels Lager 20" und 20⁶ auf dem äußeren Ende der Pendelhalbachse 14⁰ gelagert.

Im übrigen gilt für Fig. 6 sinngemäß dasselbe wie für die vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele. Insbesondere kann die Anordnung derart getroffen sein, daß beide Halbachsen in einander entsprechender Weise, also z. B. entweder als die Antriebswellen umschließende Rohre oder als

unterhalb derselben sich quer zur Fahrtrichtung erstreckende Achsglieder ausgebildet sind, wobei 65 das Achsgetriebe einen Teil der einen Halbachse bildet.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Achsaufhängung von Pendelhalbachsen mit angetriebenen Rädern, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale:

   a) Beide Halbachsen (13, 14) sind in einem gemeinsamen, tiefer als die Radmitten angeordneten mittleren Gelenk (12) an einem am Rahmen (oder Wagenkasten) oberhalb der Radmitten befestigten Lagerbock (11) aufgehängt, wobei das die Radantriebswellen antreibende Achsgetriebe (23) einen Teil einer der beiden Halbachsen (13) bildet, während die in Höhe der Radmitten befindlichen Radantriebswellen (17, 28, i8j durch ein etwa lotrecht über dem Halbachsgelenk (12) liegendes Antriebsgelenk (27) miteinander verbunden sind;

   b) das mittlere Gelenk ist als Scharniergelenk mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Scharnierachse ausgebildet;

   c) der das gemeinsame Halbachsgelenk (12) tragende Lagerbock (11) ist am Rahmen (oder Wagenkasten) oberhalb der Radmitten elastisch befestigt, wobei die Halbachsen durch vorzugsweise unterhalb der Radmitten an den Halbachsen angreifende Schublenker (22) in Fahrtrichtung abgestützt sind.
2. 2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Halbachsen mittels der Scharniergelenke tragende Lagerbock (11) an eine quer zur Fahrtrichtung liegende, insbesondere durch zwei elastische Auf hängepunkte (31. 3²) oberhalb der Radmitten bestimmte Achse nachgiebig bzw. gelenkig mit dem Rahmen (oder Wagenkasten) verbunden ist.
3. 3. Achsaufhängung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbachsen (13, 14) unter Zwischenschaltung von Gummilagern (29°, 29^s) am Lagerbock (11) gelagert sind.
4. 4. Achsaufhängung nach Anspruch 1 bis 3, wobei die eine Antriebswelle an ihrem dem Rad entgegengesetzten Ende frei durch die zugeordnete Halbachse hindurchgeführt ist und der auf dieser Antriebswelle angeordnete und auf derselben sowie mit Bezug auf die zugeordnete Halbachse axial verschiebbar gelagerte Gelenkteil des Antriebsgelenkes mit einem Gelenkteil zusammenwirkt, der in der anderen Halbachse bzw. im Achsgetriebegehäuse unnachgiebig gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachse des Antriebsgelenkes mit Bezug auf eine durch das Halbachsgelenk (12)

   gelegte lotrechte Längsebene des Fahrzeuges um einen geringen Betrag (/) nach der Seite der zweitgenannten Antriebswelle (17) zu versetzt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 653995, 588 121, 567713. 562775, 518847, 448092, 845160; deutsche Patentanmeldung D 10046 II/63 c (bekanntgemacht am 17. 8. 1952);

   französische Patentschriften Nr. 891 014, 882242; französische Zusatzpatentschrift Nr. 40816 (zu

   718743);

   USA.-Patentschriften Nr. 2477090, 2044196, ι 937 653. 2 105 369, 2 055 975.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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