DE1111039B

DE1111039B - Einzelradaufhaengung bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1111039B
Application number: DET16924A
Authority: DE
Inventors: Leon Thiry
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-07-16
Filing date: 1959-07-13
Publication date: 1961-07-13
Also published as: GB866134A; FR1209266A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelradaufhängung bei Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Querlenker, der im wesentlichen horizontal und parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende elastische Lagerungen aufweist, wobei die Lagerungen mit wenigstens einem unterbrochenen oder ununterbrochenen ringförmigen, radialen Wulst aus Gummi oder ähnlichem plastischem Werkstoff ausgestattet sind, der zwischen zwei starren Anschlägen angeordnet ist, von denen einer unter der Wirkung axialer Stöße in axialer ίο-Richtung gegenüber dem anderen beweglich ist.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist der axiale Schnitt durch die ringförmigen Teile nahezu rechteckig, und sie befinden sich in Ruhestellung an allen Stellen ihrer ebenen großen Flächen in Kontakt mit ihnen zugeordneten, ebenfalls ebenen starren Flächen der metallischen Teile, zwischen denen die elastische Lagerung angeordnet ist und die bei Beschleunigungsänderungen eine relative Axialbewegung ausführen. ao

Bei vielen Fahrzeugen werden die ringförmigen Teile sogar durch die Art ihres Einbaus einer erheblichen Anfangszusammenpressung unterworfen.

Demzufolge tritt bei der geringsten Schwingung wenigstens einer der ringförmigen Teile nicht nur entsprechend seiner eigentlichen Aufgabe in elastisch die relativen Axialverschiebungen begrenzender Weise in Wirkung, sondern er bewirkt oder vergrößert außerdem erheblich den elastischen Widerstand des Gelenks gegen Torsion um seine Achse.

Diese Wirkung der ringförmigen Gummiteile erhöht bei der Aufhängung von Kraftfahrzeugen die Bedeutung der Wirkung solcher elastischen Gelenke gegenüber der der eigentlichen Federn.

Mit anderen Worten werden, wenn mit u der Faktor der Wirkung der elastischen Gelenke bei der Aufhängung von Kraftfahrzeugen und mit ν der der Wirkung der Federn (Blattfedern, Schraubenfedern, Luftfedern usw.) als solche bezeichnet werden, der Faktor u und demzufolge das Verhältnis von u zu ν durch die Wirkung dieser ringförmigen Teile nach dem Gesetz, gemäß dem der Torsionswiderstand eines elastischen Gelenks, welches aus einem beliebigen Kautschukelement besteht, proportional nicht zu der einfachen Entfernung dieses Elements von der Schwingachse, sondern zu dem Quadrat dieser Entfernung ist, erheblich gesteigert. Daraus ergibt sich, daß die außerhalb des Wulstes gelegenen Elemente die überwiegende Rolle für die Erzielung des Torsionswiderstandes eines solchen Kautschukgelenks spielen.

Die Untersuchung dieser Erscheinung ergibt noch Einzelradaufhängung bei Kraftfahrzeugen

Anmelder;

Leon Thiry,
Chagrin Falls, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 16. Juli 1958

Leon Thiry, Chagrin Falls, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Unbekannte und bleibt Gegenstand von Meinungsverschiedenheiten. Es scheint jedoch vorteilhaft zu sein, den Faktor μ für alle Fälle des normalen Ausschlagens des Rades bei der Streckenfahrt soweit als möglich zu vermeiden, um die denkbar weichsten Laufeigenschaften des Fahrzeugs zu erzielen.

Andererseits aber ist es zweifellos von Interesse, daß trotzdem ein möglichst hoher Faktor u für den Fall anormal hoher Ausschläge, wie schroffem Bremsen, schroffer Beschleunigung, plötzliches Loslassen des Kupplungspedals, seitliche Neigung des Fahrzeugs beim Befahren einer Kurve mit großer Geschwindigkeit usw. auftreten, zur Verfügung steht, durch dessen Wirkung das Anheben oder Senken des Vorderteils des Rahmens und die anormalen Beanspruchungen der Achsschenkel verringert, mit anderen Worten eine bessere Stabilität unter diesen extremen Bedingungen erzielt wird.

Die bekannten nachgiebigen Gelenke mit Beilagscheiben oder Wülsten von rechteckigem Querschnitt entsprechen zwar der zweiten, jedoch nicht völlig der ersten der oben gestellten Forderungen. Dieser Nachteil tritt um so deutlicher in Erscheinung, je weicher die elastische Aufhängung arbeitet, wie das bei pneumatischen oder ähnlichen modernen Vorrichtungen für diesen Zweck der Fall ist.

Durch die Erfindung wird dieser schwerwiegende Nachteil vermieden.

100 647/320

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Die neue Aufhängung, die also den Komfort der aus Metall und wird gegen die äußere Stirnseite der

sehr weich gefederten Fahrzeuge mit der günstigeren Hülse 1 unter Zwischenschaltung des Lenkers C

Straßenlage und erhöhten Sicherheit der härteren durch eine auf das mit Gewinde versehene Ende 7

Aufhängungen verbindet, ist dadurch gekennzeichnet, des Bolzens g aufgeschraubte Mutter 7 angedrückt,

daß der Wulst im Ruhezustand höchstens mit einer 5 Die vorstehend beschriebene Gesamtanordnung ist

kleinen Fläche nahe der Gelenkachse an den An- an sich bekannt. Während jedoch bei der bekannten

schlagen anliegt, die sich entsprechend der Relativ- Anordnung der Bund 5 b der Muffe 5 einen axialen

verschiebung der beweglichen Anschlagscheibe unter Querschnitt von rechteckiger oder ähnlicher Form

der Wirkung axialer Stoßbeanspruchung progressiv besitzt und sich in Ruhestellung mit den benachbar-

bis zum Umfang des Wulstes ausdehnt. io ten Flächen 9 und 10 des Flansches 3 der Hülse 2

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung und der Ringscheibe 6 in Kontakt befindet, sind gegehen aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand maß der Erfindung die Flächen 11 und 12 des Bunder Figuren hervor. Von diesen zeigt des 5 & so gestaltet, daß in Ruhestellung der Bund 5 b

Fig. 1 schematisch in Aufsicht den vorderen Teil sich von der Achse Y-Y aus nach seiner Umfangs-

des Rahmens eines Kraftfahrzeuges mit zwei unab- 15 kante 13 hin verjüngt.

hängig voneinander gemäß der Erfindung aufgehäng- Die Flächen 9, 10, 11 und 12 können auch konisch

ten Rädern, mit entgegengesetzter Konizität ausgebildet sein, wobei

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch eine der Auf- die Scheitel der Konen in der Achse Y-Y liegen,

hängevorrichtungen in einem größeren Maßstabe als Das Lager D ist identisch ausgebildet, jedoch ist

Fig. 1, 20 seine äußere Hülse in eine Bohrung / des Lenkers c

Fig. 3 im Längsschnitt und in erheblich größerem eingesetzt, während der Bolzen / durch den Achs-

Maßstabe eines der Gelenke einmal in der Ruhestel- schenkel d oder einen damit fest verbundenen Teil

lung und zum anderen nach einer relativ großen getragen wird. Die dem Lenker c¹ zugeordneten La-

Axialverschiebung; gerD¹ und E¹ sind symmetrisch zu den Lagern!)

Fig. 4, 5 und 6 sind axiale Schnitte durch andere 25 und E in bezug auf die Vertikalebene T-T (Fig. 2)

Ausführungsformen, ausgebildet.

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform. Die Wirkungsweise jeder der beschriebenen Auf-Gemäß dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausfüh- hängevorrichtungen C ist folgende:
rungsbeispiel wird die Erfindung bei der Vorderrad- Wenn bei Fehlen jeder axialen Stoßbeanspruchung aufhängung eines Kraftfahrzeuges angewandt, von 30 das Rad B eine Bewegung nach oben gegenüber dem dem in Fig. 1 schematisch nur die Teile α und a¹ Fahrgestell A ausführt, so schwingen die Lenker c des aufgehängten Rahmens A und die beiden von- und c¹ um die Achsen X-X und Y-Y gegenüber dem einander unabhängigen Räder B dargestellt sind, Rad und dem Rahmen C.

deren jedes mit dem Rahmen A durch eine gemäß Im Verlauf der Schwingbewegung arbeitet der hül-

der Erfindung ausgebildete Aufhängevorrichtung C 35 senförmige Teil 5 α der Muffe 5 auf Torsion und der

verbunden ist. resultierende Wert M₀ des Faktors u ist gering, wäh-

Jede dieser Vorrichtungen ist von an sich be- rend der die Wirkung der elastischen Aufhängung

kannter Bauart und besteht aus zwei Paaren von wiedergebende Faktor ν viel höher ist. Das Verhält-

übereinander angeordneten Lenkern c und c¹, die sich nis m_o/v ist klein. Natürlich wächst der Faktor u von

in Art eines V divergierend von dem Achsschenkel d 40 U₀ an entsprechend der Zunahme der Bewegungen

des Rades bis zum Rahmen erstrecken. Diese Len- des Rades, jedoch bleibt er immer relativ klein, und

kerc bzw. c¹ sind in an sich bekannter Weise mit seine Wirkung kann selbst im Falle einer sehr wei-

dem Achsschenkel d des Rades und mit Beschlägen, chen Aufhängung als entsprechend gering gegenüber

die Lager e bilden und fest an den Holmen α ange- dem Faktor ν betrachtet werden,

bracht sind, durch Bolzen / und g, deren Achsen X-X 45 Während solcher Bewegungen des Rades ohne axi-

und Y-Y wenigstens annähernd horizontal und par- ale Stöße bleiben die Bunde 5 b zwischen den ihnen

allel zur Längssymmetrieachse Z-Z des Fahrzeuges zugeordneten Flächen 9 und 11 frei, so daß sie prak-

liegen, verbunden. Die Befestigung erfolgt unter Zwi- tisch während dieser Radbewegungen nicht zur Wir-

schenschaltung elastischer Lager D-E bzw. D^E¹. kung gelangen und der Faktor u ausschließlich durch

Das Lager £ ist in Fig. 3 in größerem Maßstabe, 50 die Hülse 5 α bestimmt wird.

und zwar in zwei verschiedenen Stellungen, darge- Wenn demgegenüber das Fahrzeug einer plötz-

stellt. Es besteht aus einer inneren metallischen liehen Beschleunigung oder Verzögerung unterworfen

Hülse 1, die auf dem Bolzen g anliegend an einer wird, werden die Bunde 5 b durch den axialen Druck

Muffe h aufgezogen ist, sowie aus einer metallischen progressiv zwischen den ihnen zugeordneten starren

äußeren Hülse 2, deren zylindrischer Teil in die 55 Flächen 9 und 10 des Flansches 3 und der entspre-

Bohrung des Lagerbockes e eingeführt wird. Die chenden Ringscheibe 6 komprimiert. Der Bund legt

Hülse 2 ist mit einem Bund 3 versehen, der sich ge- sich mit Teilen seiner kegelstumpfförmigen Flächen

gen die Stirnfläche 4 anlegt. 11 und 12 an diese Flächen 9 und 10 an, und zwar

Eine mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnete Muffe um so mehr, je größer die axiale Relatiwerschiebung

aus Gummi oder ähnlichem plastischem Werkstoff 60 zwischen der inneren Hülse 1 und der äußeren

weist einen Teil 5 a von der Form einer mehr oder Hülse 2 ist.

weniger zylindrischen Hülse und eines Bundes 5 b auf. Für jeden Wert dieser Beanspruchungen wird ein

Die Muffe 5 kann in radialer Richtung unter Verän- gegebener ringförmiger Bereich der Bunde 5 b zwi-

derung ihres Umf angs und/oder ihrer Länge zwischen sehen den beiden starren Flächen 9 und 10 einge-

der Außenfläche der inneren Hülse 1 und der Innen- 65 preßt, wobei dieser ringförmige Teil in radialer

fläche der Außenhülse 2 sowie zwischen einem Richtung um so stärker wird, je größer die Bean-

Flansch 3 dieser Hülse 2 und einer Anschlagscheibe 6 spruchung wird. Für geringe Beanspruchungen

zusammengepreßt werden. Die Anschlagscheibe 6 ist nimmt der Faktor u einen Wert an, der über U₀ liegt.

jedoch noch sehr klein ist und keine Wirkung auf die Weichheit der Aufhängung ausübt.

Im Falle sehr starker Beanspruchungen wird dagegen der Bund Sb als ganzer zwischen den zwei Flächen 9 und 10 gepreßt und ergibt dann für das Gelenk einen Maximalfaktor u_m, der relativ hoch sein kann. Das Verhältnis u_mlv nimmt einen hohen Wert an. Kurz gesagt, die Federung wird härter und ein übermäßiges Schlagen des Rades vermieden.

Das Gleiche erfolgt im Falle einer plötzlichen Richtungsänderung.

Die Veränderung (u_m — M₀) des Interventionsfaktors für die Torsion des Bundes kann wesentlich höher gemacht werden, weil die Abmessungen des Bundes wesentlich größer gewählt werden können, als es notwendig ist, um den axialen Stoßen zu widerstehen, ohne durch Anwachsen von u ein härteres Verhalten des Fahrzeuges bei der normalen Fahrt herbeizuführen.

Aus den obigen Erläuterungen ist klar ersichtlich, welche Bedeutung das aus der Ruhelage anwachsende Spiel zwischen dem Bund jedes elastischen Gelenks, dessen Durchmesser in weiten Grenzen beliebig gewählt werden kann, und den starren Flächen 9 und 10 im Vergleich zu den bei den üblichen, in der Ruhe eine rechteckige Form aufweisenden Bunden vorliegenden Verhältnissen besitzt, deren Form der Bund gemäß der Erfindung nur am Ende einer axialen Verschiebung als Folge einer sehr großen Beanspruchung annimmt.

Ein Bund, der in Ruhestellung zwischen den zugeordneten Flächen ohne Spiel liegt, ergibt den Maximalfaktor u_m bereits im Falle einer kleinen Beanspruchung und beeinträchtigt die Qualität der Federung während der normalen Fahrt. Dieser erhebliche Nachteil wird durch die Erfindung vermieden.

Das im Ruhezustand verbleibende Spiel zwischen dem Bund und den zugeordneten Flächen kann auf die beiden Seiten des Bundes verteilt oder ganz zwischen diesem Bund und einer der zugehörigen Flächen 9 und 11 vorgesehen sein.

So weist beispielsweise gemäß Fig. 4 die Anschlagscheibe 6 a eine konkave Fläche 10 a auf, durch die das Spiel vergrößert wird, während der Rand dieser Ringscheibe bei 14 zurückgebogen ist, um in der Stellung 14 α den Bund 5 b mehr oder weniger zu umschließen und zu verhindern, daß unter einer außergewöhnlich hohen axialen Beanspruchung der Bund gegenüber den zugeordneten Flächen 9 und 10 α nach außen fließen kann. Die Vergrößerung des Durchmessers des Bundes ist in diesem Falle begrenzt, und es wird auf diese Weise ein möglichst hoher Widerstand gegenüber den höchsten in Betracht kommenden axialen Drücken geschaffen.

Die Scheibe 6 a kann auch, ohne selbst umgebogen zu sein und um gemäß Fig. 4 einen den Umfang des Bundes umschließenden Ring zu bilden, lediglich eine Umkehr der Konizität in einer gewissen Entfernung von der Achse aufweisen.

Gemäß Fig. 5 kann der Bund 5 b zwei kegelstumpfförmige Flächen 11 und 12 aufweisen oder von der Ruhelage an mehr oder weniger in Kontakt mit dem Anschlag 3 stehen, wie dies strichpunktiert bei 15 gezeigt ist.

Die Verformbarkeit des elastischen Bundes kann 6g dadurch, daß eine oder mehrere Aushöhlungen, die sich über den ganzen oder einen Teil seines Umfanges erstrecken, wie beispielsweise eine Auskehlung 15 gemäß Fig. 6, bei welcher der Bund zwei Wülste 5 c und 5d aufweist, vorgesehen werden, erhöht werden.

Im Falle aller vorstehenden Beispiele kann die Muffe 5 mit den koaxialen Hülsen 1 und 2 fest durch ein beliebiges bekanntes Mittel, insbesondere durch Verformung verbunden sein.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf Anordnungen, bei welchen kein Haften der Muffe an dem einen oder anderen der beiden Teile stattfindet und bei welchem ein Film eines Schmiermittels, wie beispielsweise eines Silikons oder ähnlichen Produkts, zwischen den einander zugeordneten Kontaktflächen eingeschlossen wird, wobei das Austreten dieses Schmierfilms durch Dichtungen an den Enden verhindert wird, die außerdem das Eindringen von Fremdkörpern, wie Wasser, Staub usw., verhüten.

Diese abgeänderte Ausführungsform des Gelenks, das dadurch für die gesamte Lebensdauer des damit ausgerüsteten Fahrzeugs geschmiert ist, ermöglicht es, den Faktor u des geschmierten Bereichs auf Null zu verringern, da dieser Bereich keiner Torsion unterliegt. Es verbleibt lediglich der variable Faktor u, der durch die Form des Bundes bestimmt wird.

Bei den verschiedenen beschriebenen Gelenkausführungen ist vorausgesetzt worden, daß der Bund als geschlossener Ring gestaltet ist. Er kann jedoch auch aus mehreren konzentrisch angeordneten Abschnitten bestehen, die in Abständen voneinander angeordnet sind. Außerdem kann bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen an jedem Ende des Lagers ein Bund vorgesehen sein.

In allen Fällen ist es zweckmäßig, die axiale Biegsamkeit des Gelenks zu begrenzen, um zu verhindern, daß Schäden in den zylindrischen Teilen der Hülse auftreten, die bei fest an den beiden Hülsen oder ähnlichen Körpern befestigten Muffen durch Abscheren eintreten könnten. Ebenso ist es bei den permanent geschmierten Lagern erforderlich, daß die Enddichtungen ohne Schaden die Pumpwirkung, die aus den Schwingbewegungen resultiert, aushalten.

Die verschiedenen Lager auf Gummibasis besitzen gleichzeitig die Fähigkeit, hohe axiale Belastungen aufzunehmen. Aus diesem Grunde sind diese Anordnungen besonders wirksam, um Stöße und Schwingungen in Längsrichtung des Fahrzeugs aufzunehmen, gegen welche die Reifen und die eigentlichen Federn ohne nennenswerte Wirkung sind.

Fig. 7 stellt eine Ausführungsform eines Lagers gemäß der Erfindung, und zwar in der freien, d. h. Ruhestellung (III) und in der Endstellung (IV) dar, dessen Muffe 5 e unter der Wirkung eines starken axial gerichteten Stoßes, der eine axiale Verschiebung y zwischen dem inneren Teil Ie und dem äußeren Teil 2 e bewirkt, einer Walkbewegung unter fortschreitender Bildung eines Wulstes Sf unterworfen wird. Der Wulst 5/ ist in der Ruhestellung III kaum vorhanden.

Claims

PATE NTAN SPRUCH ΕΙ. Einzelradaufhängung bei Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Querlenker, der im wesentlichen horizontal und parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende elastische Lagerungen aufweist, wobei die Lagerungen mit wenigstens einem unterbrochenen oder ununterbrochenen ringförmigen, radialen Wulst aus Gummi oder ähnlichem plastischem Werkstoff ausgestattet sind, der zwischen zwei starren Anschlägen angeordnet ist,

von denen einer unter der Wirkung axialer Stöße in axialer Richtung gegenüber dem anderen beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (5 b bzw. Sc, 5 d oder Sf) im Ruhezustand höchstens mit einer kleinen Fläche der Gelenkachse an den Anschlägen (3 und 6) anliegt, die sich entsprechend der Relativverschiebung der beweglichen Anschlagscheibe (6) unter der Wirkung axialer Stoßbeanspruchung progressiv bis zum Umfang des Wulstes (5 b) ausdehnt.
2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen der Anschläge (3 und 6) rechtwinklig zu ihrer Gelenkachse liegen und wenigstens eine der Seitenflächen des Wulstes (56) kegelstumpfförmig gestaltet ist.
3. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Flächen (10 b) der starren Anschläge (3 bzw. 6 b) ebenfalls annähernd kegelstumpfförmig gestaltet ist, so daß sie sich gegen den äußeren Umfang des Anschlages zu von der zugeordneten Fläche (12) des Wulstes (5 b) entfernt.
4. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Flächen (10 α) der starren Anschläge (3 bzw. 6 a) ein radial konkaves Profil aufweist, so daß sie beim axialen Zusammenpressen wenigstens teilweise den Umfang des Wulstes (5 b) umfaßt.
5. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (5 b) in seinem Umfang eine Ausnehmung (15) aufweist.
6. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (15) eine umlaufende Rille bildet.
7. Radaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (5 b) in an sich bekannter Weise mit einem aus dem gleichen Material bestehenden hülsenartigen Teil verbunden ist, der zwischen zwei metallischen Hülsen (1 und 2) angeordnet ist, zwischen denen er in Umfangsrichtung unter der Wirkung eines Schmiermittels gleiten oder in radialer Richtung rollen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 647/320 7.