NUTZFAHRZEUG MIT ELASTISCH AUFGEHÄNGTEM FAHRERHAUS
Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug, dessen Fahrerhaus beweglich und abgefedert mit dem Rahmen des Nutzfahrzeuges verbunden ist, wobei sich mindestens ein in einer Querebene zur Fahrtrichtung angeordneter Träger des Fahrerhauses über Federbeine am Rahmen und mittels eines Paares im Wesentlichen in dieser Querebene angeordneter Schwingarme aufrahmenfesten Lagern abstützt, wobei ein Ende der Schwingarme gelenkig mit dem Träger verbunden ist.
Die bewegliche und elastische Aufhängung des Fahrerhauses soll Verwin- düngen des Rahmens und Schwingungen vom Fahrerhaus fernhalten und, heute vor allem, den Komfort der Insassen erhöhen. Dazu gehört das Auffangen vertikaler Stöße, deshalb die elastische Aufhängung, weiters die Führung in Längs- und Querrichtung sowie das Verhindern von Rollbewegungen (Drehung um die Fahrzeuglängsachse) des Fahrerhauses, vor allem bei Kurvenfahrt. Zu letzterem sollte der Schwerpunkt des Fahrerhauses möglichst nahe dem Rollzentrum, bzw räumlich betrachtet der Rollachse, liegen.
Eine gattungs gemäße Aufhängung des Fahrerhauses ist aus der Praxis bekannt. Die Schwingarme bilden dort mit dem Rahmen als Basis und dem Träger des Fahrerhauses als Koppel einGelenkviereck. Führt das Fahrerhaus bezüglich des Rahmens eine Rollbewegung aus, so liegt das Roll- Zentrum im gedachten Schnittpunkt der beiden Schwingarme. Der Rollbewegung wirken die Federbeine entgegen. Ein Einfedern des Fahrerhauses in vertikaler Richtung ist mit der Kinematik eines Gelenkviereckes, streng genommen, nicht möglich. Praktisch wird es aber durch gummielastische Elemente zwischen den Schwingarmen und der Basis bzw dem Steg mög- lieh, solange die von den gummielastischen Elementen aufzunehmenden Verschiebungen nicht zu groß sind. Um sie klein zu halten, müssen die Schwingarme angenähert horizontal angeordnet sein. Ihr gedachter Schnittpunkt, das Rollzentrum liegt dann aber sehr tief, weit unter dem Schwerpunkt des Fahrerhauses. Trotz kleiner Verschiebungen sind die gummi- elastischen Elemente verschleissanfällig.
Aus der EP 426 5 10 A 1 ist es bekannt, unter Vermeidung eines Gelenkviereckes, die Rollbewegung des Fahrerhauses durch eine eigene Rolldämpfung hintanzuhalten und die Seitenführung des Fahrerhauses einem Panhardstab zu überlassen. Die Rolldämpfung besteht aus zwei am Rahmen angelenkten Winkelhebeln, deren erste Schenkel über einen Rolldämpfer miteinander verbunden sind und deren gleich gerichtete zweite Schenkel mit dem Träger des Fahrerhauses verbunden sind. Beim Rollen bewegen sich die beiden ersten Schenkel somit in entgegengesetzten Rich- tungen. Da aber das Rollzentrum im Schnittpunkt des Panhardstabes mit der Fahrzeuglängsmittenebene liegt, ist es auch wieder sehr weit unter dem Schwerpunkt des Fahrerhauses.
Es ist somit Ziel der Erfindung, die Aufhängung des Fahrerhauses so zu verbessern, dass das Rollzentrum im Schwerpunkt des Fahrerhauses liegt, auf einfache Weise und mit möglich geringem Platzbedarf und Verschleiss. Insgesamt soll der Komfort des Fahrerhauses bei möglichst geringen Ko- sten fühlbar verbessert werden.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass:
a) das andere Ende der Schwingarme sich jeweils auf einem ersten An- lenkpunkt eines ersten bzw eines zweiten Umlenkhebels abstützt, welche Umlenkhebel in dem jeweiligen Lager in der Querebene schwenkbar gelagert sind und welche einen zweiten Anlenkpunkt besitzen,
b) die zweiten Anlenkpunkte des ersten und des zweiten Umlenkhebels mittels einer angelenkten Querstange miteinander verbunden sind,
c) der erste Umlenkhebel ein einarmiger Hebel ist, dessen zweiter Anlenkpunkt sich auf der einen Seite einer gedachten Verbindungslinie der rahmenfesten Lager befindet, und
d) der zweite Umlenkhebel ein zweiarmiger Hebel ist, dessen zweiter Anlenkpunkt sich auf der anderen Seite einer gedachten Verbindungslinie der rahmenfesten Lager befindet.
Die zwischen Schwingarmen und Rahmen vorgesehenen Umlenkhebel und die Querstange erlauben die kinematisch korrekte Vertikalbewegung des Fahrerhauses bei exakter Seitenführung. Die Anlenkpunkte der Querstange beiderseits der gedachten Verbindungslinie, mit anderen Worten ihre diagonale Anordnung, sorgen dafür, dass die ersten Anlenkpunkte der Um-
lenkhebel immer gleich hoch und seitlich fixiert sind. Dadurch kann der Winkel der Schwingarme so gewählt werden, dass ihr gedachter Schnittpunkt im Schwerpunkt des Fahrerhauses liegt. Fliehkräfte können daher nicht zu dessen Rollen führen. Auf diese Weise sind die Querbeschleuni- gungskräfte entkoppelt. Wegen der korrekten Kinematik können aber auch die Schwingarme sehr kurz ausgeführt werden, was deren Einbau auch bei kleinem Einbauraum möglich macht.
In einer möglichen Ausführungsform befindet sich die gelenkige Verbin- düng des Schwingarmes mit dem Träger des Fahrerhauses über dem ersten Anlenkpunkt und näher der Fahrzeugmitte (Anspruch 2). Diese ist vorteilhaft für die vordere Aufhängung des Fahrerhauses, die möglichst tief liegen soll. Das trifft insbesondere zu, wenn in einer Weiterbildung der Träger des Fahrerhauses die quer zur Fahrtrichtung liegende Kippachse zum Kippen des Fahrerhauses aufnimmt (Anspruch 3).
In einer anderen möglichen Ausführungsform befindet sich die gelenkige Verbindung des Schwingarmes mit dem Träger des Fahrerhauses unter dem ersten Anlenkpunkt und ist weiter von der Fahrzeugmitte entfernt (An- spruch 4). Diese Ausführungsform ist vorteilhaft für die hintere Aufhängung des Fahrerhauses, insbesondere wenn es sich um ein Fahrzeug mit Mittelmotor handelt, bei dem die Aufhängung diesen überbrücken muss.
In einer zweckmässigen Weiterbildung für Fahrzeuge mit kippbarem Fah- rerhaus ist die gelenkige Verbindung des Schwingarmes mit dem Träger des Fahrerhauses zum Kippen des Fahrerhauses lösbar (Anspruch 5).
Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, das andere Ende der Schwingarme und die Lager der Umlenkhebel in Fahrzeuglängsrichtung zu
verbreitern (Anspruch 6), oder die Federbeine zwischen dem Schwingarm und dem Rahmen anzuordnen (Anspruch 7). Ersteres dient der Aufnahme von auf das Fahrerhaus wirkenden Längskräften, zweiteres der Platzersparnis und der kinematischen Beeinflussung der Federungscharakteristik.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 : Einen Teil des Rahmens eines erfmdungsgemäßen Fahrzeuges mit der vorderen und hinteren Aufhängung des Fahrerhauses, axonometrisch,
Fig. 2: die vordere Aufhängung des Fahrerhauses, in Fahrtrichtung gesehen, Fig. 3 : die hintere Aufhängung des Fahrerhauses, gegen die Fahrtrichtung gesehen, Fig. 4: einen Schnitt nach IV-IV in Fig.3, vergrößert.
In Fig. 1 ist der Rahmen des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeuges summarisch mit 1 bezeichnet, die vordere Aufhängung eines nicht dargestellten Fahrerhauses mit 2 und die hintere Aufhängung mit 3. Ein Pfeil 4 gibt die Fahrtrichtung des Fahrzeuges an, er zeigt nach vome. Der Rahmen besteht aus einem linken 5 und einem rechten 6 Rahmenlängsträger 5, 6 und aus einigen Rahmenquerträgern 7, ein rohrförmiger ist zu sehen. Von dem Fahrerhaus ist nur ein vorderer Träger 8 und ein hinterer Träger 9 abgebildet. Der vordere Träger 8 kann die Kippachse eines kippbaren Fahrerhauses enthalten oder mit ihr verbunden sein. Der hintere Träger 9 des Fahrerhauses ist mit dem Fahrerhaus fest verbunden und umfasst bei kippbarem Fahrerhaus eine Verriegelungsvorrichtung. Eine solche könnte aber auch zwischen dem Träger 9 und dem Boden des Fahrerhauses oder im Schwingarm 21 vorgesehen sein.
Die vordere Aufhängung 2 besitzt auf jeder Seite ein Federbein 10, das in bekannter Weise mit einer Dämpfungsvorrichtung kombiniert sein kann. Der Träger 8 des Fahrerhauses ist über Schwingarme 1 1 und Umlenkhebel 12,1 3 mit rahmen festen Lagern 15, 16 verbunden. Der linke Umlenkhebel 12 unterscheidet sich vom rechten Umlenkhebel 13 und beide sind mit einer diagonalen Querstange 14 verbunden.
Die hintere Aufhängung 3 wird nebst den Federbeinen 20 von Schwing- armen 21 gebildet, die sich über Umlenkhebel 22,23, die wieder verschieden und mit einer Querstange 24 verbunden sind, aufrahmenfesten Lagern 25,26 abstützt. Diese sind hier über den Rahmenlängträgern 5,6 angeordnet, wozu an diesen Steher 27 fest angebracht sind. Mittels dieser Steher kann ein nicht dargestellter Motor-Getriebeblock des Fahrzeuges über- brückt werden, wenn dieser unter dem hinteren Teil des Fahrerhauses angeordnet ist.
Fig.2 zeigt die vordere Aufhängung 2 so, dass die Kinematik besser erkennbar ist. Ein Ende 30 der Schwingarme 1 1 ist gelenkig am Träger 8 an- gebunden. Das Rollzentrum 3 1 liegt im Schnittpunkt der Schwingarme 1 1 , erheblich über dem Träger 8 des Fahrerhauses, in der Nähe dessen Schwerpunktes. Der linke Umlenkhebel 12 besitzt einen ersten Anlenkpunkt 32 für das andere Ende des Schwingarmes 1 1. Der rechte Umlenkhebel 13 besitzt einen ersten Anlenkpunkt 33 für das andere Ende des Schwingarmes 1 1. Die Enden 30 liegen höher und näher der Fahrzeugmitte als die ersten Anlenkpunkte 32.33. Der Schnittpunkt der gedachten Verbindungslinien der Punkte 30 und 32 bzw 33 ist das Rollzentrum 31 des Fahrerhauses.
Ein zweiter Anlenkpunkt 34 des linken Umlenkhebels 12 ist mit einem zweiten Anlenkpunkt 35 des rechten Umlenkhebels 13 über eine Querstange 14 verbunden. Die beiden Umlenkhebel 12, 13 sind in rahmenfesten Lagern 15, 16 an Rahmen 1 gelagert. Ihre gedachte Verbindungslinie ist mit 36 bezeichnet. Der linke Umlenkhebel 12 ist ein einarmiger Hebel, der rechte ( 13) ein zweiarmiger. Dadurch befinden sich die beiden zweiten Anlenkpunkte 34,35 einer auf der einen und der andere auf der anderen Seite der Verbindungslinie 36.
Solange diese „diagonale" Lage der Querstange 14 gegeben ist, kann die Form der Umlenkhebel 12, 13 in weiten Grenzen variiert werden. Die diagonal angeordnete Querstange 14 bewirkt, dass gleichzeitige Vertikal - bewegungen der beiden Anlenkpunkte 32,33 nicht behindert werden und nur auf die Federbeine 10 wirken, dass beim Einwirken seitlicher Kräfte aber eine Bewegung der Umlenkhebel 12, 13 nicht stattfinden kann, sodass die ersten Anlenkpunkte 32,33 bei diesem Belastungsfall praktisch unbeweglich sind.
Fig. 3 zeigt die hintere Aufhängung 3. Der hintere Träger 9 des Fahrer- hauses besitzt abwärts gerichtete Beine 39, an denen an beiden Seiten bei 40 ein Ende eines Schwingarmes 21 schwenkbar gelagert ist. Dessen anderes Ende ist auf der linken Seite in einem ersten Anlenkpunkt 42 des linken Umlenkhebels 22 angelenkt, auf der rechten Seite der erste Anlenkpunkt 43 des rechten Umlenkhebels 23. Hier liegen die Punkte 40 tiefer als die ersten Anlenkpunkte 42,43 und sind weiter voneinander entfernt. Daraus ergibt sich wieder in gedachter Verlängerung der Schwingarme 21 das Rollzentrum 41. Die Umlenkhebel 22,23 besitzen jeweils einen zweiten Anlenkpunkt 44 und einen zweiten Anlenkpunkt 45. Diese sind wieder mit einer Querstange 24 verbunden, die hier leicht abgewinkelt ist. Die beiden Um-
lenkhebel 22,23 sind wieder in rahmenfesten Lagern 25,26 schwenkbar. Für deren Gestaltung und für die Lager der zweiten Anlenkpunkte 44,45 bezüglich einer gedachten Verbindungslinie 46 der Lager 25,26 gilt das zu Fig. 2 gesagte.
In Fig.4 ist noch im Detail dargestellt, dass die Schwingarme und Umlenkhebel zur Längsabstützung des Fahrerhauses verbreitert sind. Der Schwingarm 21 erhält so nach der Art eines Dreiecklenkers einen Nebenarm 21 ', der erste Anlenkpunkt 43 wird eine Schwingachse 43 ', der Umlenkhebel 23 wird ein dreidimensionaler Körper 23' und das rahmenfeste Lager 26 erstreckt sich über die horizontale Dimension des Stehers 27.