DE1089643B

DE1089643B - Aufhaengung fuer die durch eine starre Achse gefuehrten Hinterraeder von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1089643B
Application number: DEF23125A
Authority: DE
Inventors: Earle S Macpherson
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1956-06-25
Filing date: 1957-05-29
Publication date: 1960-09-22
Also published as: FR1177574A; GB825980A; US3001600A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung für die durch eine starre Achse geführten Hinterräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufender, am Fahrzeugrahmen und an der Hinterachse angelenkter Seitenlenker und eines die Mitte der starren Hinterachse mit dem Fahrzeugrahmen! in Längsrichtung verbindenden, eine Schwingbewegung der Achse zulassenden kürzeren Mittellenkers.

Es sind Radaufhängungen der vorgenannten Art bekannt, die die Aufgabe haben, eine erhöhte Stabilität des Fahrzeuges gegen Seitenneigung zu erzielen. Hierzu sind die Seitenlenker und der Mittellenker so angeordnet und gelagert, daß die seitliche Abstützung der Hinterachse in einem Kugelgelenk des Mittellenkers erfolgt und die Neigungsachse verhältnismäßig hoch liegt, so daß den im Schwerpunkt angreifenden Massenkräften nur ein geringer Hebelarm für Seitenneigungen des Wagenkastens zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt nun.die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung zu schaffen, die mit Bezug auf das Heben und Senken der Heckpartie des Fahrzeuges beim Bremsen und Beschleunigen eine diesem Heben und Senken entgegenwirkende Charakteristik aufweist, die über den gesamten Bereich des Flatterns und Stoßens des Rades wirksam ist..Eine derartige dem Heben und Senken· der Heckpartie des Fahrzeuges beim Bremsen oder Beschleunigen entgegenwirkende Charakteristik ist aber mit den bekannten Konstruktionen von Radaufhängungen nicht gegeben.

Die Erfindung besteht darin, daß die Gelenke der mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen vorderen Enden der Seitenlenker tiefer als die Gelenke der mit der Hinterachse verbundenen hinteren Enden der Seitenlenker angeordnet sind und das vordere Gelenk des in bekannter Weise von seinem hinteren Gelenk an der Hinterachse aus nach vorn aufwärts gerichteten Mittellenkers innerhalb der durch das hintere Gelenk an der Hinterachse und der Hinterachse selbst hindurchgelegten, zur Fahrzeuglängsachse senkrecht verlaufenden Ebenen angeordnet ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Gelenke des Mittellenkers sowie die hinteren Gelenke der Seitenlenker zwischen eimer unteren Horizontalebene durch die vorderen Gelenke der Seitenlenker und einer oberen Horizontalebene durch die ideelle Achse der Hinterräder angeordnet. Die hinteren Gelenke der Seitenlenker liegen dabei entweder auf einer senkrechten Ebene durch die ideeelle Achse der Hinterräder und zwischen einer mittleren senkrechten Ebene durch die Längsachse des Fahrzeuges und einer seitlichen senkrechten Ebene durch die Mitte der Hinterräder, oder jedes der hinteren Gelenke der Seitenlenker liegt auf einer senkrechten, durch das obere Gelenk des Mittellenkers Aufhängung

für die durch eine starre Achse geführten Hinterräder von Kraftfahrzeugen

Anmelder:

Ford-Werke Aktiengesellschaft,
Köln, Henry-Ford-Straße

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. Juni 1956

Earle S. MacPherson,

Huntington Woods, Oakland, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

führenden und die ideelle Achse zwischen einer mittleren senkrechten Ebene durch die Längsachse des Fahrzeuges und einer seitlichen senkrechten Ebene durch die Mitte der Hinterräder schneidenden Ebene. Die Seitenlenker konvergieren in Vorwärtsrichtung, d. h., sie nähern sich in Längsrichtung mit ihren vorderen Enden.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 die teilweise weggebrochene schaubildliche Darstellung des hinteren .Teiles eines Kraftfahrzeugrahmens mit einer Radaufhängung gemäß der Erfindung, ■ ■ '

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche schaubildliche Darstellung, bei der zur besseren Übersicht verschiedene Teile weggelassen sind,

Fig. 3 die schematische Draufsicht auf eine Radaufhängung gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 4 die schematische Hinteransicht der Ausführung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen im vergrößerten Maßstab dargestellten Längsschnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5,

Fig. 7 eine die Geometrie einer Radaufhängung gemäß Fig. 1 bis 6 darstellende schematische Seitenansicht und die ;

Fig. 8 die schematische Draufsicht einer der Fig. 3 entsprechenden geänderten:Ausführungsform.

Der in der Zeichnung dargestellte hintere Teil des Rahmens 12 eines Kraftfahrzeuges mit einer Aufhängung für die Hinterräder 11 besitzt zwei längsverlaufende Seitenrahmenschienen IS₁ die durch Querträger

009 608/212

14, 16 und 17 miteinander verbunden sind. Zwischen den Querträgern 14 und 17 ist ein längs verlauf ender, nach oben durchgebogener Rahmenteil 18 angeordnet, der im wesentlichen in der Längsmittellinie des Fährzeugrahmens liegt. Die Verbindungen zwischen dem mittleren Rahmenteil 18 und den Querträgern bestehen aus elastisch nachgiebigen Teilen 19. An dem Rahmenteil 18 ist das Ausgleichgetriebegehäuse 21 hängend befestigt, an dessen beiden Seiten die Bremsen 22 sitzen. Das Ausgleichgetriebegehäuse und die Bremsen sind also am Fahrzeugrahmen befestigt und bilden keinen Teil der ungefederten Massen der Aufhängung. Die Bremsen 22 sind durch Universalgelenke 23 mit den querverlaufenden, Antriebswellen 24 verbunden. Jede Antriebswelle 24 ihrerseits ist mit ihrem äußeren Ende mittels eines Universalgelenkes 27 an dem Achsschenkel 26 angeschlossen, der den Radbefestigungsflansch 28 für das Hinterrad 11 trägt.

Die Achsschenkel 26 sind mittels Wälzlagern 29 in einem Achsschenkelgehäuse 31 gelagert. Wie besonders in Fig. 4 erkennbar, weist jedes Achsschenkelgehäuse 31 einen nach unten und gegen die Fahrzeugmitte zu gekrümmten Ansatz 32 auf, der mit dem äußeren Ende einer starren Hinterachse 33 zu einer Einheit verbunden ist. Die sich gegenüberliegenden Seitenteile 34 der Hinterachse sind nach hinten geneigt und mittels eines querverlaufenden Mittelteiles 36 miteinander verbunden. Die Gestaltung der Hinterachse 33 und die Art der Befestigung an den Achsschenkelgehäusen 31 mittels der abwärts weisenden Ansätze 32 hinter der ideellen Radachse 37 ergibt einen Raum für die Anordnung des Ausgleichgetriebegehäuses 21 und der Bremsen 22.

Die Hinterachse 33 ist mit dem Fahrzeugrahmen derart verbunden, daß eine bestimmte Steuerung ihrer Bewegung beim Heben und Senken der Hinterräder 11 ebenso wie beim Schwanken des Wagenkastens erreicht wird., Die Befestigung der Hinterachse erfolgt durch zwei als Zugarme dienende Seitenlenker 38 und 39 zu beiden Seiten der Längsmittellinie des Fahrzeugrahmens und einen in der Längsmittellinie liegenden Mittellenker 41.

Die Seitenlenker 38 und 39 sind einander gleich, und ihre Anordnung erfolgt symmetrisch, nach hinten auseinanderlaufend, zu beiden Seiten der Längsmittellinie des Fahrzeugrahmens. Es wird daher nur der Seitenlenker 38 mit seiner Lagerung im einzelnen beschrieben.

Am vorderen- Ende ist der Seitenlenker 38 mittels eines Schwenkzapfens eines Gelenkes 42 in einem Lager 43, das zwischen einer der Seitenrahmenschienen 13 und der Längsmittellinie des Fahrzeugrahmens angeordnet ist, schwenkbar mit dem Querträger 16 verbunden. Die Schwenkzapfen der Gelenke 42 liegen in einer Flucht längs einer horizontalen und quer zur Längsmittellinie verlaufenden Achse.

Am hinteren Ende ist der Seitenlenker 38 mit der Hinterachse 33 durch ein als Universalgelenk ausgebildetes Gelenk 46 verbunden. Das Gelenk 46 wird von einem an dem Seitenlenker 38 angeordneten StJitzteil 44 und einem an dem Seitenteil 34 der Hinterachse angeordneten Stützteil 47 getragen. Das Gelenk 46 liegt, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, in einer senkrechten Ebene durch die ideelle Radachse 37 und etwas unterhalb dieser Radachse und ferner am Seitenteil 34 der Hinterachse 33 verhältnismäßig nahe am Universalgelenk 27 der Antriebswelle 24.

Der Stützteil 44 ist mit einem nach innen weisenden Flansch 48 versehen, an dem das untere Ende eines Stoßdämpfers 49 befestigt ist. Der Stofdämpfer ist nach innen geneigt und mit einem an der inneren Seite der Seitenrahmertschiene 13 befestigten Stützteil 51 schwenkbar verbunden.

Wie die Fig. 2, 5 und 6 zeigen, ist als Verbindung zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Mittelteil 36 der Hinterachse 33 ein kurzer Mittellenker 41 angeordnet. Der Mittellenker 41 besitzt ein Gelenkauge 52, welches eine Gummibüchse 53 umschließt. Die Gummibüchse 53 sitzt auf einem Schwenkzapfen eines Gelenkes 54, das in zwei seitlichen Stützteilen 56 eingesetzt ist, die an der Rückseite des Mittelteiles 36 der Hinterachse 33 befestigt sind. Der Mittellenker 41 verläuft von seinem Gelenk 54 aus nach vorn aufwärts. Am oberen Ende ist der Mittellenker 41 mit einem Gelenkauge 57 versehen, welches eine Gummibüchse 58 umschließt. Die Gummibüchse 58 sitzt auf einem Schwenkzapfen eines Gelenkes 59, das zwischen zwei Stützteilen 61 eingesetzt ist. Diese Stützteile sind an der Unterseite des in Längsrichtung verlaufenden Rahmenteiles 18 durch Schrauben 62 befestigt. Der Mittellenker 41 hält die Hinterachse 33 schwenkbar um die horizontale Achse des Gelenkes 59 an dem Fahrzeugrahmen. Die Schwenkbewegung verläuft in einem Bogen mit eiiiem Radius, der gleich der Entfernung zwischen den Drehachsen der Gelenke 59 und 54 ist.

Der Mittellenker 41 ist ferner so ausgebildet, daß er eine Schwingbewegung der Hinterachse 33 um eine Längsachse ermöglicht, um eine Seitenneigung des Fahrzeuges zu gestatten. Diese Ausbildung kann durch ein Kugelgelenk oder eine andere universal gelenkige Verbindung zwischen dem Mittellenker 41 und dem Fahrzeugrahmen verwirklicht werden. Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Seitenneigung dadurch ermöglicht, daß die Gummibüchse 58 des Gelenkes 59, wie Fig. 6 erkennen läßt, eine verhältnismäßig dicke Wandstärke aufweist, aus verhältnismäßig weichem Gummi oder anderem nachgiebigem Material besteht, ihr äußerer Umfang im Längsschnitt V-förmig gestaltet ist und das Innere des Gelenkaüges 57 entsprechend V-förmig ausgebildet ist.

Die Schwenkachse des Gelenkes 59 liegt senkrecht über dem Mittelteil 36 der Hinterachse 33 und vorzugsweise unter der Horizontalebene durch die ideelle Radachse 37.

Die Radaufhängung gemäß der Erfindung kann mit jeder geeigneten Federungseinrichtung, z. B. Schraubenfederung, ausgerüstet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Luftfederung 66 (Fig. 1) vorgesehen, deren oberer Teil 67 und unterer Teil 68 durch eine Membran 69 verbunden sind und an den Seitenrahmenschienen 13 und den Seitenlenkern 38, 39 angreifen.

Fig.. 7 zeigt die Geometrie der Bewegung in der Aufhängung während des Hebens und Senkens eines Hinterfades 11. Die starr miteinander verbundenen Teile der Hinterachse (Ächsschenkelgehäuse 31, Ansatz 32 und Hinterachse33) erscheinen in Seitenansicht als L-förmiger Teil 31 bis 33. Der Teil 31 bis 33 ist mit dem Gelenk 46 mit dem hinteren Ende des Seitenlenkers 38 verbunden, der mit dem Gelenk 42 am Fahrzeugrahmen angelenkt ist. Der Teil 31 bis 33 ist ferner über das Gelenk 54 mit dem unteren Ende des MittelienkerS 41 verbunden, der seinerseits mit dem Gelenk 59 am Fahrzeugrahmen· angelenkt ist. Beim Heben des Hinterrades, wobei sich die ideelle Achse 37 aufwärts mit Bezug auf den Fahrzeugrahmen bewegt, bewegt sich das Gelenk 46 aufwärts auf einem Bogen Ä, dessen Mittelpunkt in der horizontalen Querachse des vorderen Gelenkes 42 liegt. Da der Seiten-

lenker 38 nach vorn abwärts in seiner Normalstellung geneigt ist, bewegt sich das Gelenk 46 während des Hochgehens schneller vorwärts, als wenn der Seitenlenker in der Normalstellung waagerecht liegen würde. Gleichzeitig schwingt das Gelenk 54 am unteren Ende des Mittellenkers 41 in einem Bogen B um das Gelenk 59. Hierbei steuern der Seitenlenker 38 und der Mittellenker 41 die Hinterachse 33 mit dem Achsschenkelgehäuse 31 derart, daß die ideelle Radachse 37 sich auf einer geneigten Bahn C bewegt. Eine beliebige Stellung beim Heben des Hinterrades ist in strichpunktierten Linien angedeutet, und es ist zu erkennen, daß die Bahn C der ideellen Radachse 37 nach oben und nach hinten verläuft und in jedem Punkt einen Winkel α mit der Senkrechten durch die ideelle Radachse bildet. Bei der Beschleunigung des Fahrzeuges ergibt sich somit eine nach oben gerichtete, der Senkung des hinteren Teiles des Fahrzeugrahmens entgegenwirkende Kraft, die gleich der an den Rädern angreifenden Beschleunigungskraft, vermehrt um den Tangens des Winkels α ist. Während des Senkens steuern der Seitenlenker 38 und der Mittellenker 41 die Radbewegung in der Weise, daß die ideelle Radachse 37 sich auf der Bahn C abwärts, und zwar in einer abwärts und nach vorn geneigten Richtung bewegt. Die Verzögerungskraft auf die Hinterräder infolge des Bremsens ergibt eine demAnheben entgegenwirkende Kraft auf den Fahrzeugrahmen. Diese tritt in Form einer abwärts gerichteten Kraft auf den Mittellenker 41 auf. Die abwärts gerichtete Kraft wirkt der Tendenz des hinteren Teiles des Fahrzeugrahmens, sich beim Bremsen zu heben, entgegen.

Bei bekannten Aufhängungen ist eine gewisse dem Heben und¹ Senken entgegenwirkende Steuerung vorgesehen, indessen ist diese Steuerung nicht gleichmäßig über den gesamten Bereich der Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte verteilt. Oft ergibt sich beim Heben und Senken eine unzureichende Kraft gegenüber der Kraft, die notwendig wäre, um der Tendenz des Fahrzeugrahmens, sich zu heben oder zu senken, entgegenzuwirken. Bei einigen Aufhängungen z. B. besteht die Bahn C in einer scharfen Kurve, die um eine Achse unterhalb und¹ hinter der Hinterachse verläuft. Daraus kann sich ein vollständiger Verlust der der Hubwirkung entgegengesetzten Kraft bei extrem starken Rückbewegungen des Hinterrades ergeben. Bei einer Aufhängungsgeometrie nach der Erfindung indessen beschreibt die Bahn C etwa eine gerade Linie, so daß eine sachgemäße Gegenkraft gegenüber dem Heben und Senken über den gesamten Bereich der Radbewegungen gegeben ist.

Bei Seitenneigung des Fahrzeuges wird ein Schwingen der Hinterachse 33 um eine Längsachse durch den Mittellenker 41 zugelassen. Diese Bewegung ergibt zusammen mit der Steuerung durch die Seitenlenker 38 und 39 eine gesteuerte Bahn der Bewegung für die Achsen der Hinterräder. Die Steuerung ist so, daß z. B. bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges sich das Hinterrad an der Außenseite der Kurve relativ zu seiner Normallage nach vorwärts bewegt.

Fig. 8 zeigt eine geänderte Ausführungsform der Erfindung. Das Gelenk 71 zwischen dem hinteren Ende des Seitenlenkers 72 und einem Lagerteil 73 an der Hinterachse 74 liegt in einer senkrechten Ebene 76, die durch das vordere Gelenk 77 des Mittellenkers 78 führt und die ideelle Radachse 37 zwischen einer senkrechten Ebene durch die Längsmittellinie des Fahrzeugrahmens und einer senkrechten Ebene durch die Mitte der Hinterräder schneidet. Hierdurch liegt das Gelenk 71 hinter der ideellen Radachse 37, und es ergibt sich eine Aufhängung, bei der die Geschwindigkeit der Seitenneigung gleich der Hübgeschwindigkeit des Hinterrades ist. Solange das Gelenk 71 in der Ebene 76 liegt, sind die beiden Geschwindigkeiten etwa gleich, und es werden sehr gute Fahreigenschaften erreicht, die besser sind als bei üblichen Anordnungen, bei denen die Anhubgeschwindigkeit des Hinterrades beträchtlich höher ist als die Geschwindigkeit der Seitenneigung.

Claims

Patentansprüche:

1. Aufhängung für die durch eine starre Achse geführten Hinterräder von Kraftfahrzeugen mittels zweier in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufender, am Fahrzeugrahmen und der Hinterachse angelenkter Seitenlenker und eines die Mitte der starren Hinterachse mit dem Fahrzeugrahmen in Längsrichtung verbindenden, eine Schwingbewegung der Hinterachse zulassenden kürzeren Mittellenkers, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (42) der mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen vorderen Enden der Seitenlenker (38 und 39 bzw. 72) tiefer liegend als die Gelenke (46 bzw. 71) der mit der Hinterachse (33 bzw. 74) verbundenen hinteren Enden der Seitenlenker angeordnet sind und das vordere Gelenk (59 bzw. 77) des in bekannter Weise von seinem hinteren Gelenk (54) an der Hinterachse (33 bzw. 74) aus nach vorn aufwärts gerichteten Mittellenkers (41 bzw. 78) innerhalb des durch das hintere Gelenk (54) und der Hinterachse (33 bzw. 74) hindurchgelegten, zur Fahrzeug-Mittellängsachse senkrecht verlaufenden Ebenen angeordnet ist.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke des Mittellenkers (41 bzw. 78) sowie die hinteren Gelenke (46 bzw. 71) der Seitenlenker (38 und 39 bzw. 72) zwischen einer unteren Horizontalebene durch die vorderen Gelenke (42) der Seitenlenker und einer oberen Horizontalebene durch die ideelle Achse (37) der Hinterräder (11) angeordnet sind.

3. Aufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Gelenke (46) der Seitenlenker (38 und 39) auf einer senkrechten Ebene durch die ideelle Achse (37) der Hinterräder (11) und zwischen einer senkrechten Ebene durch die Mittellängsachse des Fahrzeuges und einer seitlichen senkrechten Ebene durch die Längsmitte der Hinterräder liegen.

4. Aufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der hinteren Gelenke (71) der Seitenlenker (72) auf einer senkrechten, durch das obere Gelenk (77) des Mittellenkers (78) führenden und die ideelle Achse (37) zwischen einer senkrechten Ebene durch die Mittellängsachse des Fahrzeuges und einer seitlichen senkrechten Ebene durch die Längsmitte der Hinterräder schneidenden Ebene (76) liegt.

5. Aufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlenker (38 und 39 bzw. 72) in Vorwärtsrichtung konvergieren.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 964928, 870 798,
406, 744981.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen