DE1931490A1

DE1931490A1 - Fahrzeugabfederung

Info

Publication number: DE1931490A1
Application number: DE19691931490
Authority: DE
Inventors: Albert Grosseau
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1968-07-09
Filing date: 1969-06-20
Publication date: 1970-02-12
Also published as: US3674285A; BE734768A; FR1586884A

Description

3220-69 CITROEN S.A. (AUTOMOBILES CITROEN, BERLIET, PANHARD)

Pahrzeugabfederung.

Die Erfindung betrifft die Fahrzeugabfederungen, welche auf jeder Seite des !Fahrzeugs ein Pendelglied aufweisen, welches das Rad trägt und mit einem einen lotrechten Ausschlag ausführenden Abfederungselement durch einen Zapfen verbunden ist, welcher in der Querrichtung tiefer als die Achse des Rades angeordnet ist, wobei elastische Anschläge zwischen dem Abfederungselement und dem Pehdelgliedvorgesehen sind, welche die Verschwenkungen des letzteren um seinen Zapfen begrenzen. Von derartigen Abfederungen betrifft die Erfindung insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich, solche, deren einen lotrechten Ausschlag ausführendes Abfederungsglied durch einen Längsarm gebildet wird, welcher an das Fahrgestell oder den Wagenkasten des Fahrzeugs durch einen zweiten zu dem Zapfen

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. ■ . \- ■■;■■. - ; ; ; / .-.■. . - 2-_v - -- 3220-69 ■ ; ; des Pendelgliedes parallelen Zapfen angelenkt ist. ^

Bekanntlich haben die Längsausschläge des

so abgefederten Rades, welche von den Schwingungen des Pendelgliedes unreine querliegende Schwenkachse beiderseits einer stabilen Gleichgewichtsstellung herrühren, in welcher sich die Achse des Rades auf der gleichen Lotrechten wie der Zapfen des Pendelgliedes befindet, die Wirkung, die Fahrtgeräusche und die auf den Wagenkasten von den Abfederungsgliedern übertragenen Stosse zu dämpfen.

Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige Abfederungen so auszubilden, dass sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen, insbesondere hinsichtlich des Komforts und der Geräuschlosigkeit eines auf einem unebenen Boden fahrenden Fahrzeugs.

Hierfür ist die erfindungsgemässe Abfederung dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen des Pendelgliedes in wenigstens einem Lager aus einem elastomeren oder halbelastischen Werkstoff angeordnet ist, wobei die elastischen Anschläge so ausgebildet sind, dass sie nicht nur die Verschwenkungen des Pendelgliedes begrenzen, sondern auch dazu beitragen, die Schwenkachse desselben in einer praktisch unveränderlichen Stellung in Bezug auf das Abfederungselement zu halten.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Pig. 1, 2 und 3 zeigen in einer zum Teil

lotrecht längs der Linie I-I der Fig. 2 geschnittenen Ansicht bzw. in Seitenansicht bzw. in einem waagerechten Schnitt längs der Linie ITI-III der Fig. 2 eine gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Abfederung.

Fig· 4 und 5 zeigen schematisch,in einem

Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 bzw. V-V der Fig. 1 zv/ei verschiedene Arbeitsweisen der elastischen Anschläge.

Fig. 6, 7 und 8 zeigen in einem lotrechten Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig· 7 bzw. in Seitenansicht bzw. in Draufsicht eine gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Abfederung.

Bekanntlich wirken bei der Fahrt eines

Kraftfahrzeugs auf einem unebenen Boden auf die Räder waagerechte Stosse, welche von der lotrechten Abfederung nicht ge--

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dämpft werden. Diese waagerechten "Stösse werden auf das Fahrgestell und die Karosserie des Fahrzeugs übertragen» was insbesondere für die Fahrgäste unangenehme Schwingungen und Fahrtgeräusche zur Folge hat- Bekanntlich genügt es, zur Verringerung dieser Fahrtgeräusche und zur Erhöhung des Komforts des Fahrzeugs, einen geringen Längsaussohlag des Hades (d.h. einen zu der.Fahrtrichtung parallelen Ausschlag) zuzulassen, während alle anderen Verschiebungen, welche die Strassenlage des Fahrzeugs beeinträchtigen und insbesondere die Spur, die Vorspur (oder Öffnung) und den Radsturz." des Fahrzeugs verändern können, möglichst begrenzt v/erden müssen. Hierdurch wird das Fahrzeug sozusagen mit einer "waagerechten" Abfederung versehen, welche ■in Analogie mit der lotrechten Abfederung den Rädern einen Längsausschlag gestattet, wodurch die von der Fahrt herrührenden waagerechten Stösse aufgenommen v/erden.

Hierfür enthält die Abfederung auf jeder

Seite des Fahrzeugs ein Pendelglied 5 oder 5a, welches das Rad 4 trägt und mit einem einen lotrechten Ausschlag ausführenden Abfederungselement durch einen Zapfen 7 oder 7a verbunden ist, welcher in der Querrichtung tiefer als die Achse des Rades 4 angeordnet ist, wobei elastische Anschläge zwischen dem Abfederungselement und dem Pendelglied 5 oder 5a vorgesehen sind, welche die Verschwenkungen des letzteren um seinen Zapfen 7 oder 7a begrenzen.

Bei den dargestellten Ausführungsformen

wird das Abfederungselement durch einen Längsarm 1 gebildet, welcher mit dem Fahrgestell A durch eine elastische Vorrichtung 2 verbunden ist, welche auf ihn die abgefederte Last überträgt, und welcher um eine starr mit dem Fahrgestell verbundene querliegende Welle 3 schwenken kann. Das Rad 4 ist an dem Pen-

delglied 5 oder 5a mittels eines Achsschenkels 6 angebracht, welcher entweder starr oder drehbar (bei einem Triebrad) befestigt und ggfs. (bei einem Lenkrad) um eine etwa lotrechte Achse schwenkbar ist. Die Achse des Achsschenkels 6 liegt angenähert -in einer zu dem Zapfen 7 parallelen waagerechten Ebene. Der Achsschenkel 6 und der Zapfen 7 liegen beiderseits des Pendelgliedes 5.

Erfindungsgemäss ist nun der Zapfen 7 oder 7a innerhalb eines elastischen Lagers 8 (Fig. 1 bis 3) oder

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- 4 - ;'.'. 3220-69 von zwei Lagern 8a (Fig* 6 bis 8) aus einem elastomeren oder halbelastischen Werkstoff angeordnet, und die elastischen Anschläge sind so ausgebildet, dass sie nicht nur die Verschwen-v kungen des Pendelgliedes 5 oder 5a begrenzen, sondern auch dazu beitragen, die Schwenkachse desselben in einer praktisch unveränderlichen Stellung gegenüber dem Arm 1 zu halten.

. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 ist eine nachgiebige Verbindung zwischen dem starr mit dem Pendelglied 5 verbundenen Zapfen 7 und dem Abfederungsarm 1 hergestellt. Hierfür ist der durch einen zylindrischen Umdrehungskörper gebildeten Zapfen 7 gleichachsig in einer starren zylindrischen Muffe 9 untergebracht, welche zu dem Zapfen 7 gleichachsig und fest mit dem Abfederungsarm 1 verbunden ist. Das elastische Lager 8 wird dann zweckmäVsig durch eine Gummimuffe gebildet, welche an zwei nicht dargestellten Metallmuffen fest haftet, von denen die eine ausserhalb der Gummimuffe angeordnet und in die starre Muffe 7 eingepresst ist, während die andere innerhalb der Gummimuffe liegt und auf den Zapfen 7 aufgepresst ist. Das Lager 8 liegt an demdem Rad 4 am nächstenliegenden Ende derstarren Muffe 9. ,

Die elastischen Anschläge sind ebenfalls

durch wenigstens zwei zylindrische Muffe 10 und 11 aus einem Elastomer gebildet. Diese Muffen 10 und 11 Binden zylindrisehen Bohrungen 12 und 13 angeordnet, welche in dem innerhalb der starren Muffe 9 aber ausserhalb des Lagers 8 liegenden Abschnitt des Zapfens 7 ausgebildet sind. Die gegeneinander versetzten Achsen der Bohrungen liegen senkrecht zueinander, wenn zwei von ihnen vorhanden sind, wobei die eine z.B. waagerecht und die andere lotrecht liegt, und schneiden die Achse des Zapfens 7 rechtwinklig. Ferner bildendiese Anschläge eine Buchse, welche zu den Bohrungen 12 und 13 gleiehaehsige und starr mit der starren Muffe9 verbundene zylindrische Stäbe 14 und 15 umgeben. Jeder Anschlag 10 und 11 kann, wie bereits für das Lager 8 ausgeführt, zweckmässig durch eine Gummimuffe gebildet werden,: welche fest an zwei nicht dargestellten Metallmuffen haftet, von denen die äussere mit dem Zapfen 7 und die innere mit dem Stab 14 oder 1_s5 in Berührung steht. Anstatt zwischen dem .Zapfen 7 und den Stäben 14 und 15 können die elastischem Anschlage auch zwischen den letzteren und der Muffe 9 -liegen,-Wobei", dann die Stäbe 14 und 15 starr mit dem Zapfen 7 .

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(anstatt mit der Muffe 9) verbunden sind. Die starre Muffe 9 hat zweckmässig eine Länge I von wenigstens 120 mm, so dass ein ziemlich langes Lager 8 verfügbar ist und die Stäbe 14 und 15'genügend weit von diesem Lager entfernt werden können. Da angenommen werden kann» dass die Mitte des Lagers 8 einen Gelenkpunkt 0 bildet, sind dann die durch die Entfernungen der Stäbe 14 und 15 von dem Punkt 0 dargestellten Hebelarme gross genug, um eine Neigung des Zapfens 7 um den Punkt 0 zu ver— • hindern.

Um die innerhalb der starren Muffe 9 angeordneten Teile zu schützen! kann auf das von dem Rad 4 am weitesten entfernte freie Ende der Muffe 9 ein z.B. aus einem Elastomer bestehender nachgiebiger Stöpsel· 16 aufgesetzt werden, welcher den Ringraum zwischen dem Zapfen 7 und der starren Muffe 9 verschliesst und das Eindringen von Fremdkörpern verhindert.

Bei der zweiten in Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform wird die naöhgiebige Verbindung zwischen dem Pendelglied 5a und dem starr mit dem Abfederungsarm 1 verbundenen Zapfen 7a hergestellt. Fig. 6, 7 und 8 betreffen insbesondere die Abfederung eines Lenkrades 4, welches dureh eine vorzugsweise zu der querliegenden Schwenkachse parallele Lenk-Schubstange D gesteuert wird.

Bei dieser Ausführungsform wird das Pendelglied durch einen Teil 5a. gebildet» welcher durch die Vereinigung von zwei U-förmigen einander nicht schneidenden.Gabeln entstanden ist, welche die gleiche Mittelebene haben und so angeordnet sind» dass die Schenkel 'der U etwa senkrecht zu den Seiten eines rechten Winkels liegen, und dass die Konkavitäten der U. der-Aussenseite des rechten Winkels zugewandt sind* Die waagerechten Schenkel 5ab der ersten Gabel besitzen etwa lotrechte Bohrungen» welche eine Achse 17 aufnehmen, um welche der Achsöchenkel 6 des Lenkrades 4 schwenkbar ist. Die lotrechten Schenkel 5ac der zweiten Gabel enthalten etwa waagerechte Bohrungen, welche den Zapfen 7a aufnehmen, um welchen das Pendölglied_i 5a schwenkt _? wobsei der Zapfen 7a starr mit dem zwischen den Schenkeln 5||e endigenäen Abfederungsarm. 1 verbunden ist. In den Bohyiuigen $©? Schenkel 5a© sind zwei elasti-» sehe Lager Sj, angeordnet, ^elci^ eine nachgiebige Verbindung zwischen den, Sohenke^n |g§ und -~$$m ZsBfen Ta her¹St fellen »Diese

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elastischen Lager stehen nach dem Innern der Schenkel 5ac vor⁴," um Queranschläge 8ab zwischen dem Abfederungsarm 1 und dem Pendelglied 5a zu bilden. Ein anderer insbesondere zur Begrenzung der Längsausschläge des Rades bestimmter Anschlag wird durch eine elastische zylindrische Muffe 10a mit lotrechter Achse gebildet, welche in dem Pendelglied 5a untergebracht ist und einen starr mit dem Abfederungsarm 1 verbundenen lotrechten Stab 14a umgibt. '

Die in Fig.' 1 bis 3 dargestellte erste

Ausführungsform einer Abfederung für Kraftfahrzeuge arbeitet folgendermassen.

Infolge der Anordnung des Zapfens 7

unter dem Achsschenkel "6 und unter der Wirkung des Gewichts des Fahrzeugs und der Bodenrückwirkung suchen sich die Achsen des Achsschenkels 6 und des Zapfens 7 in die gleiche lotrechte Ebene einzustellen. Die Gleichgewichtsstellung ist stabil, und jede Abweichung bewirkt das Auftreten eines Moments zur Rückholung in diese Stellung· ' . .

Wenn auf das Rad 4 ein waagerechter Stoss

parallel zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs wirkt, wird "er auf den Achsschenkel 6 übertragen und erzeugt ein Drehmoment, welches den Zapfen 7 um seine Achse zu drehen sucht, wie dies durch den Doppelpfeil a in Fig. 2 angedeutet ist. Das elastische Lager 8 setzt diesem Drehmoment nur ein geringes widerstehendes Moment entgegen, während die elastischen Anschläge 10 und 11 ein nicht vernaehlassigbares widerstehendes Moment erzeugen, welches von ihrer in Fig. 5 schematisch durch Pfeile angedeuteten Arbeitsweise herrührt· Da sich der Zapfen 7 gegenüber der starren Muffe 9 um einen kleinen Winkel α um seine Achse dreht, dreht sich die Achse der in dem Zapfen 7 ausgebildeten Bohrung 12 ebenfalls um einen Winkel α (Fig. 5) gegenüber der Achse des starr mit der Muffe 9 verbundenen Stabes 14* Dies hat eine solche Verformung der Muffe 10 zur Folge, dass auf der gleichen Mantellinie der Muffe ein Ende 18 zusammengedrückt wird, während das andere Ende 19 gespannt wird. Diese Arbeitsweise von elastischen Muffen wird "konische. Arbeitsweise" genannt. Die beiden so verformten elastischen Anschläge 10 und 11 setzen ein stetig zunehmendes widerstehendes Moment entgegen, welches zwar einen gewissen üängsausschlag des Rades 4 gestattet,, die-

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sen aber auf ziemlich kleine jedoch eine Dämpfung der waagerechten StOSse ermöglichende Werte begrenzt. Der Achsschenkel 6 beschreibt in Wirklichkeit einen kleinen Kreisbogen, welcher seiner zu dem Boden parallelen Tangente gleichgesetzt werden kann, und der Ausschlag kann als geradlinig angesehen werden.

Bei Ausschlägen des Rades 4 gemäss dem

Doppelpfeil b der Pig. 3, welche Änderungen der Vorspur entsprechen» arbeiten offenbar das Lager 8 und der elastische Anschlag 10 auf Druck. Diese Arbeitsweise ist in Pig. 4 dargestellt (in welcher die Richtung der Kräfte durch einen Pfeilangedeutet ist), und es zeigt sich, dass alle auf der gleichen Mantellinie liegenden Punkte entweder zusammengedrückt oder gespannt werden. Da die benutzten elastischen oder halbelastischen Werkstoffe, insbesondere Gummi* eine gute Druckfestigkeit besitzen, und da der Abstand, d.h. der Hebelarm, zwischen dem Lager 8 und dem Anschlag 10 gross ist, ist das durch den Anschlag 10 und das Lager 8 bei ihrer Zusammendrückung erzeugte widerstehende Moment gross, und die Ausschläge gemäss dem Doppelpfeil _b der Pig. 3 sind vernachlässigbar.

Ebenso sind die Ausschläge längs des Doppelpfeils £ der Pig· 1, welche Änderungen des Radsturzes entsprechen, vernachlässigbar, da das Lager 8 und der Anschlag auf Druck arbeiten und einen starken Widerstand entgegensetzen.

Schliesslich sieht man, dass bei den Querverschiebungen in Richtung des Doppelpfeils <1 der Pig. 1 die elastischen Anschläge 10 und 11 beide auf Druck arbeiten und bomit einen starken Widerstand leisten. Die durch derartige Verschiebungen erzeugten Spuränderungen können daher nur vernachlässigbar sein.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform der Pig. 6, 7 und 8 ist den obigen Srläuterungen ähnlich.

-uie Läng saus schlage des Rades 4 gemäss-dem

Doppelpfeil a der Pig.· 7 werden im wesentlichen durch die auf Druck arbeitende elastische Muffe 10a begrenzt.

Die Ausschläge des Rades 4 längs der Doppelpfeile b_ und £ der Pig« 8 und 6 werden durch den Widerstand der elastischen Lager 8ja vernachlässigbar gemacht, welche einen gegenseitigen Abstand haben und auf Druck arbeiten.

Die seitlichen Verschiebungen gemäss dem

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Doppelpfeil ti der Pig. 6 sind ebenfalls vernachlässigbar, da die elastischen Anschläge 8ab und ylOjl auf Druck arbeiten.

Bei dieser zweiten AuBfuhrungsform können

daher wie bei der ersten nur die Längsausschlage eine nicht ; ^ vernachlässigbare Amplitude annehmen, die die Aufnahme der ί waagerechten Stösse ermöglicht. Ferner kann die elastische Muffe 10a unsymmetrisch so ausgebildet werden, dass sie eine geringe Biegsamkeit in der Querrichtung zur Verringerung der Spuränderungen entsprechendenden Schwingungen d, und eine erhebliche Biegsamkeit in der Längsrichtung zur Ermöglichung begrenzter Längsausschlage besitzt. Diese Unsymmetrie wird z.B. durch entsprechend innerhalb der Muffe angeordnete Hohlräume erzielt. Dies gilt auch für die Anschläge 10 und 11 der ersten Ausführungsform. In beiden Fällen begrenzen die elastischen Muffen 10, 11 oder 10a nicht nur die Verschwenkungen des Pendelgliedes 5 oder 5a, sondern tragen auch dazu bei, die Schwenkachse des letzteren in einer praktisch unveränderlichen Stellung in Bezug auf den Abfederungsarm zu halten.

_v Bei den beiden obigen Ausführungsformen

kann also das Rad Ausschläge in der Längsrichtung ausführen, ohne dass die Vorspur, die Spur und der Radsturz praktisch verändert werden, wodurch das Geräusch und die Schwingungen ohne Veränderung der Strassenlage des Fahrzeugs verringert werden. Da ferner eine Unterbrechung des Zusammenhalts zwisehen den Metallteilen vorhanden ist, erfolgt eine zusätzliche Filterung der Restschwingungen an der Stelle der elastischen Lager und Anschläge, wodurch der Komfort des Fahrzeugs erhöht wird. Die Lebensdauer wird durch das Fehlen der Reibung von Metallteilen aneinander erhöht, und die Herstellung ist einfacher, wodurch der Gestehungspreis verringert wird.

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt

werden. So können insbesondere das Lager 8 und/oder die Anschläge 10 und 11 aus e'inem Kunststoff oder einem halbelastischen Werkstoff der unter,dem Namen "Vulkollan" bekannten Art hergestellt werden. Ferner kann das Lager 8 durch ein Kugelgelenk aus Kunststoff gebildet werden.

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Claims

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. . Patentansprüche

Γ 1.))Fahrzeugabfederung, welche auf jeder

Seite des Fahrzeugs ein Pendelglied aufweist, welches das Rad trägt und mit einem einen lotrechten Ausschlag ausführenden Abfederungselement durch einen Zapfen verbunden ist, welcher in der Querrichtung angeordnet ist und tiefer als die Achse des Rades liegt, wobei elastische Anschläge zwischen dem Abfederungselement und dem Pendelglied vorgesehen sind, welche die Verschwenkungen desselben um seinen Zapfen begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (7 oder 7a) innerhalb wenigstens eines Lager (8 oder 8a) aus einem elastomeren oder halbelastischen Werkstoff angeordnet ist, wobei die elastischen Anschläge so ausgebildet sind,- dass sie nicht nur die Verschwenkungen des Pendelgliedes (5 oder 5a) begrenzen, sondern auch dazu beitragen, die Schwenkachse des letzteren in einer praktisch unveränderlichen Stellung in Bezug auf das Abfederungselement (1) zu halten.

2o) Fahrzeugabfederung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (7) starr mit dem Pendelglied (5) verbunden ist-und das elastische Lager (8) durch eine zylindrische an einem äusseren und einem inneren Metallring fest haftende Gummimuffe gebildet wird, welche zwischen einer starren fest mit dem Abfederungselement (1) verbundenen Muffe (9) und dem Zapfen (7) angeordnet ist·

5.) Fahrzeugabfederung nach Anspruch 2,

gekennzeichnet durch zwei elastische Anschläge, welche durch zylindrische an einem äusseren und einem ,inneren Metallring fest haftende Gummirauffen (10, 11) gebildetwerden, welche in in dem Zapfen (7) ausgebildeten Bohrungen angeordnet sind und fest mit dem Abfederungselement (1) verbundene Stabe (T4, 15) umgeben, wobei die Achsen dieser Bohrungen etwa senkrecht zueinander liegen und die Achse des Zapfens (7) rechtwinklig schneiden«. *

* 4«.) Fahrzeugabfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (7a) starr mit dem Abfederungselement (1) verbunden ist j wobei zwei elastiseht Lager (8ja) in. dem Bendelglied (5a) beiderseits des Endes des Abfederungselestents (1) angeordnet sind_f inweichender Zapfen

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(7a) untergebracht ist.

.■"."■■"■". 5·-) Fahrzeugabfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (8) des Zapfens (7) durch ein Kugelgelenk aus Kunststoff gebildet wird. .

€►) Fahrzeugabfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass das einen lotrechten Ausschlag ausführende Abfederungselement (1) durch einen Längsarm gebildet wird, welcher an das Fahrgestell oder den Wagenkasten (A) des Fahrzeuges durch einen zu dem Zapfen (7) des Pendelgliedes (5 oder 5a) parallelen zweiten Zapfen (3) angelenkt ist. ^{5 ;}

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