DE1959844A1

DE1959844A1 - Hinterachsaufhaengung

Info

Publication number: DE1959844A1
Application number: DE19691959844
Authority: DE
Inventors: Arning Klaus H; Transou Jun Robert H
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-12-23
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1970-07-30
Also published as: GB1284777A; ES372519A1; SE365755B; FR2026837A1; BE743547A; US3575441A

Description

8 München 13, den 2 B-MC V. 1969
Hohenstaufenstr. 2, lel. 33 8111

Ford -Werke

5 Köln - Deutz
Ottoplatz 4

"Hinterachsaufhängung¹¹

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der Anmeldung Se.No,
785 875 vom 23. Dezember 1968 in den Vereinigten Staaten von
Nordamerika in Anspruch genommen.

Kurzbeschreibung.

Die Erfindung betrifft eine Hinterachsaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einem starren Achsgehäuse und zwei unteren Lenkern, die dieses
Achsgehäuse mit dem Unterbau des Fahrzeuges verbinden. Diese Lenker sind nach vorne und nach außen abgewinkelt. Ein Stabilisierungsstab erstreckt sich mit seinem mittleren Bereich quer zur Fahrzeuglängeachse und ist mit dem Rahmsn des Fahrzeuges verbunden. Pie Enden
set Stabes bilden ober« Lenker, welche «ich nach hinten und nach

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außen erstrecken und mit dem Achsgehäuse verbunden sind. Dieser Stabilisierungsstab bestimmt zusammen mit den unteren Schräglenkern den Fahrzeuglauf, die Seitwärtsbewegung des Fahrzeugaufbau? und den Auftrieb der Achse. _r.

Hauptbeschreibung» _r

Die gebräuchlichste Ausführungsform der Hinterachsaufhängung bei Kraftfahrzeugen ist heute im Regelfall diejenige mit Lenkern und Schraubenfedern* Dabei sind meistens zwei untere Lenker vorgesehen, welche sich nach vorwärts und leicht nach innen erstrecken oder parallel zueinander verlaufen, und wenigstens ein oberer Lenker, welcher das Achsgehäuse mit dem Fahrzeugrahmen verbindet, FUr diese Aufhängung ist weiterhin ein Panhard-Stab vorgesehen, welcher bestimmend ist fUr die seitliche Bewegung. Dieser Stab ist mit seinem einen Ende gelenkig mit dem Rahmen verbunden und erstreckt sich quer zu einer Gelenkverbindung mit dem Achsgehäuse» Die FederabstUtztung des Unterbaus wird durch Schraubenfedern bewirkt, welche sich.zwischen dem Rahmen und den Achsgehäuse abstutzen. Eine derartige Aufhängung weist mehrere Vorteile auf, ihr hauptsächlichster Vorteil ist ihre Fähigkeit, einen ruhigen Fahrzeuglauf sicherzustellen. Infolge ihrer Vielzahl von Einzelteilen ist jedoch eine solche Aufhängung relativ teuer sowohl in der Herstellung wie auch in der Montage» Die große Anzahl der Einzelteile erschwert darüber hianaus bei der Montage das Auffinden der optimalen Laufeigenschaft,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinterachsaufhängung fUr Kraftfahrzeuge zu schaffen, welche ein optimales Fahrverhalten zu erreichen erlaubt und weiche insbesondere in ihrer Herstellung und Montage einfach und wirtschaftlich ist.

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Nach einer bevorzugten AurfUhrungsform der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe eine Hinterachsaufhängung geschaffen, die ein starres, die beiden antreibenden Räder Miteinander verbindendes Achsgehäuse aufweist· Zwei untere Lenker sind «it ihren hinteren Enden mit StUtZ-winkeln des Achsgehäuses verbunden, während ihre vorderen Enden mit de« Fahrzeugrahmen verbunden sind. Diese Lenker verlaufen schräg nach vorne und nach außen· Ein einstUckiger Stabilisierungsstab erstreckt sich ie wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse und ist «it seinen Mittleren Bereich an de« Fahrzeugrahmen gelagert. Die Enden dieses Stabes verlaufen schräg nach hinten und nach außen und sind ns it StUtzwinkeln des Achsgehäuses fest verbunden. Diese schrägverlaufenden Enden des Stabilisierungsstabes sind zusätzlich in Seitenansicht nach vorne und unten geneigt. Zwischen dem Achsgehäuse und dem Fahrzeugrahmen sind Schraubenfedern und Stoßdämpfer angeordnet.

Der einstöckige Stabilisierungsstab erfüllt zusammen mit den unteren Schräglenkern mehrere Funktionen der Steuerung oder Verhinderung einer Seitwärtsbewegung des Fahrzeugaufhaus, des Fahrzeuglauf ε und des Auftriebs des Achsgehäuses während der Beschleunigung und während des Abbremsens. Die in Seitenansicht gesehene Neigung der Stabenden Gehofft weiterhin in Kombination mit den unteren Lenkein ein sehr erwünschenr· wertes tiefes Rollzentrum. Die geringe Elastizität der verschiedenen, den Stabilisierungsstab und die unteren Lenker «it dee Fahrzeugrahmen und mit dem Achsgehäuse verbindenden Gumei blich sen erlaubt eine begrenzte Querbewegung des Fahrzeugaufbaus in Bezug auf die Hinterachse. Indem die unteren Lenker nach vorne und nach außen abgewinkelt sind, bewirkt eine Querbewegung des Fahrzeugaufbaues, die aus der während eines Kurvens hervorgerufenen Zentrifugalkraft resultiert, eine Schrägstellung des Achsgehäüses in Richtung der Hintersteuerung. Diese Eigenschaft ist bekannt unter dem Namen Seitenschub-Hintersteuerung und sie trägt wesentlich dazu bei, die Fahreigenschaften eines Kraft-

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fahrzeuges optimal zu gestalten, die vorliegende Erfindung gibt dazu mit ihrer Aufhängung einen wesentlichen Beitrag.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung erlennhar. Es zeigt: *

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Hinterachsaufhängung für ein Kraftfahrzeug gemäß Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Hinterachsaufhängung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Aufsicht von hinten auf die Hinterachsaufhängung gemäß

Fig. 1, und
Fig. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4 - 4 der Fig. T.

In den in der Zeichnung veranschaulichten Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hinterachsaufhängung bezeichnet in Fig. 1 die Bezugsziffer 10 den Rahmen zum Abstutzen eines Fahrzeugaufbaues, der einen linken und einen rechten Träger 12 und 14 aufweist, welche durch einen Querträger 16 verbunden sind. Ein linkes Rad 18 und ein rechtes Rad sind an den äußeren Enden eines starren Achsgehäuses 22 drehbar gelagert. Dieses Achsgehäuse 22 umfaßt ein Ausgleichgehäuse 24. Das Ausgleichsgetriebe innerhalb dieses Gehäuses 24 erhält seinen Antrieb von der Fahrzeugmaschine und gibt diesen Über nicht dargestellte Achswellen innerhalb des Gehäuses 22 an die Räder 18 und 20 ab»

Das Achsgehäuse 22 ist nun Bit de« Rahmen 10 «ittels der erfindungsgemäßen Aufhängung verbunden. Diese umfaßt einen linken und einen rechten, unteren Lenker 26 und 28, deren vordere Enden mit den seitlichen Trägern 12 und 14 des Rahmens verbunden sind, während deren hintere Enden mit Stutzwinkeln 30 und 32 verbunden sind, die an das Achsgehäuse 22 angeschweißt sind. Wie insbesondere au* Fig. 1 erkennbar, sind die Lenker 26 und 28 abgewinkelt und verlaufen schräg

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nach vorne und nach außen. Die Seitenträger 12 und 14 weisen abgewinkelte Abschnitte 34 und 36 auf, die im wesentlichen parallel zu der Abwinklung der Lenker 26 und 28 liegen· Aus Fig. 4 ist erkennbar, daß der Abschnitt 34 des einen Seitenträgers in Querschnitt im wesentlichen hutfurmig gehdten und nach der einen Seite offen ist» Der Lenker 26 ist in diesen Abschnitt 34 eingepaßt und mit diesem mittels einer Gummibuchse 37 und eines Gelenkbolzens 38 gelenkig verbunden· Der Arm 26 besitzt zwei miteinander fluchtende Bohrungen, in welche die Gummibuchse 37 mittels eines Preßsitzes eingepaßt ist. Der Gelenkbolzen durchdringt die Seitenflansche des Rahmenabschnittes 34 und geht durch die Mitte der SmmibUchse 37 hindurch. Der rechte, untere Lenker 28 ist gleichartig mit den Rahmenabschnitt 36 mittels einer elastischen Buchse 39 und eines Gelenkbolzens 40 verbünden» Die hinteren Enden der Lenker 26, 28 sind mit den Stutzwinkeln 30 und 32 des Achsgehäuses mittels Gelenkbolzen 42 und 44 verbunden, die durch GummibUchsen hindurchgehen, welche an den Enden der Lenker befestigt sind, Diese Gelenke an den hinteren Enden der Lenker 26, 28 sind gleichartig mit denjenigen gemäß Fig. 4. Aus der Seitenansicht gemäß Fig. 2 ist erkennbar, daß der Rahmenträger 12 einen nach oben gekrümmten Abschnitt 45 aufweist, der Über das Achsgehäuse 22 reicht. Dieser Abschnitt 45 erlaubt in Kombination mit dem offenen Querschnitt des Trägerabschnittes 34 dem Lenker 26, um den Gelenkbolzen 38 durchzufedern und rUckzufedern, ohne daß es dabei zu einer Berührung des Trägers 12 kommt.

Ein aus einem Stuck hergestellter Stabilisierungsstab 46 weist einen sich quer erstreckenden Mittelteil 48 auf, der mit seinen beiden Enden in Gummilagern 50 und 52 gelagert ist. Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar, weist das linke Gummilager 50 ein Gummielement 54 auf, welches den Stab 46 am linken Ende des Querteils 48 umfaßt. Ein U-förmiger Körper 56 klemmt dieses Gummielement 54 ortsfest fest,

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er ist mittels Bolzen 58 und 60 an den Rahmenteil 16 befestigt. Die Lagerung 52 an rechten Ende des mittleren Stabteils 48 ist gleich mit der Lagerung 50, die in Fig. 2 dargestellt ist. Mit dem Stabilisierungsstab 46 einstückig verbunden sind obere Lenkerteile 62 und _ , 63, die nach rückwärts und nach außen schräg verlaufen. Die Enden und 65 dieser Stabteile 62 und 63 sind mit Stützwinkel 66 und 67 verbunden, die an die linken und rechten Außenenden des Achsgehäuses angeschweißt sind. Die Stabenden 64, 65 sind jeweil.s mit einem Gewinde versehen, um sie so an den StUtzwinkeln 66, 67 des Achsgehäuses mittels bajonettähnlicher Halter 68 und 69 festlegen zu können. Der Halter 68 für das linke Stabende 64 umfaßt zwei Gummielemente 70 und 71, welche das Gewindeende umgeben. Die Gummielemente 70,71 liegen zu beiden Seiten des zentralen Steges 72 des Achsgehäuse-StUtzwinkels 66, Unterlegscheiben 73 und 74 sind neben den Gummielementen 70 und 71 angeordnet, die so durch auf das Gewindeende 64 des Stabes aufgeschraubte Muttern 75 und 76 unter Druck eingespannt werden können. . Der bejonettähnliche Halter 69, welcher das rechte Stabende 65 «it dem Stutzwinkel 67 verbindet, ist gleichartig ausgebildet.

In der bevorzugten Ausführungsfor« der E_rfindung weisen die elastischen Lager 50, 52, welche den Stab 46 mit dem Rahmen 10 verbinden, und die elastischen Verbindungen 68 und 69, welche die Stabenden 64, 66 nit den StUtzwinkeln 66, 67 des Achsgehäuses verbinden, ein geringeres Federungsvereögen auf als die GumnibUchsen 37, 39, welche die Lenker 26, 28 nit den Rahmen 10 verbinden, und die elastischen Büchsen, welche die Lenker 26, 28 nit den StUtzwinkeln 30, 32 verbinden.

An das Achsgehäuse 22 ist ein Winkel 82 angeschweißt, welcher einen unteren Sitz fUr eine link· Schraubenfeder 83 bildet· Ein oberer Federsatz 84 ist an den Querträger 16 neben dem Trägerteil 45 angeschweißt. Das obere Ende der Schraubenfeder 83 sitzt auf der Platte

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Gleichartig it ein· rechte Schraubenfeder 85 zwischen einem Achswinkel 86 und einen Rahmenwinkel 87 angeordnet. Linke und rechte Stoßdämpfer 90 und 91 dämpfen die Relativbewegung zwischen dem Rahmen 10 und der Achse 22. Der Winkel 66 weist einen nach unten hängenden Teil 88, an welchen das untere Ende des hydraulischen Stoßdämpfers 90 festgelegt ist. Ein Auslegerstift 92 geht durch ein Auge 94 am unteren Ende des Stoßdämpfers 90 hindurch und dient der Festlegung dieses Auges 94 an dem Winkelteil 88. Das obere Ende des Stoßdämpfers 90 ist an dem Winkel 84 festgelegt, welcher den oberen Federsitz bildet, und zwar mittels einer bajonettähnlichen Halterung, die in ihrer Gemmtheit mit 96 bezeichnet ist. Der rechte Stoßdämpfer 91 ist zwischen dem Rahmenwinkel 87 und dem Achswinkel 67 gleichartig angeordnet.

Für ein in Maesnfextigung hergestelltes Kraftfahrzeug weist die erfindungsgemäße Aufhängung zahlreiche Vorteile auf. Da der Stabilisierungsstab 46 eine Vielzahl von Funktionen ausübt, ist die Aufhängung in ihrer Gesamtheit von unkomplizierter AusfUhrungsfor». Die erfindungsgemäße Aufhängung ist damit billiger in ihrer Herstellung und weiterhin billiger in ihrer Montage. Neben diesen ökonomisch«η Vorteilen bringt die erfindungsgemäße Aufhängung aber insbesondere auch den Vorteil einer verbesserten Wirkung. Indem die Enden 62 und 63 in der Ansicht gemäß Fig. 1 nach außen und nach rückwärts angeordnet sind, wird dadurch in Kombination mit der Anordnung der'unteren Lenker 26 und 28 nach vorne und nach außen eine seitliche Stabilität der Aufhängung erreicht. Durch diese Anordnung kann damit auf einen Panhard-Stab zur Aufrechterhaltung der Querlage des Achsgehäuses verzichtet werden. Die Winkelanordnung der unteren Lenker 26, 28 relativ zu den oberen Lenkern 62, 63 schafft eine seitliche Steifheit. Diese Erkenntnis wird über eine Betrachtung der.Verhältnisse in Richtung ihrer Längsachsen bei Draufsicht gemäß: Pig* 1 veranschaulicht. Die

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effektive Längsachse des einstöckigen oberen Lenker« 62 ist in dieser Fig, nit der Achse A angedeutet, die durch die Mitte del: Bajonettverbindung 68 und des Lager« 50 gebt. Die Achte B geht durch die Mitte der Verbindungen 69 und 52 und bildet die effektive Längsachse des oberen Lenkers 63, Die Längsachsen der Lenker 26 und 28 sind mit C und D bezeichnet* Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung beträgt nun der Winkel zwischen den Achsen A und C und zwischen den Achsen B und D bei Draufsicht 60 , um so die erwünschte, seitliche Stabilität zu erhalten. Die Stabteile 62 und 63 erlauben nun jedoch in Kombination »it den verschiedenen GummibUchsen und den verschiedenen Lagerungen der Aufhängung eine geringe seitliche Bett wegung des Rahmens 10 (und des durch diesen abgestutzten Fahrzeugaufbaus) relativ zu dem Achsgehäuse 22 während eines Kurvens. Werden der Fahrzeugaufbau und der Rahmen 10 nach der Seite bewegt, dann sind die unteren Lenker 26 und 28, welche nach vorne und nach außen abgewinkelt sind, bestrebt, daß Achsgehäuse 22 schrägzustellen, so daß die Räder 18 und 20 eine geringfügige Lenkung in Richtung der Hintersteuerung erfahren« Andererseits sind die oberen Lenker 62 und 63, welche nach hinten und außen abgewinkelt sind, bestrebt, die Achse in Abhängigkeit von derselben seitlichen Bewegung des Fahrzeugaufbaus geringfügig in Richtung einer Übersteuerung zu lenken· Da nun die unteren Lenker 26 und 28 mit der Achse 22 und dem Rahmen 10 ψ mittels elastischer Büchsen verbunden sind, welche ein höheres Federungsvermägen aufweisen als der Gummi, welcher den Stab 46 mit denselben Teilen verbindet, wird die Geometrie der unteren Lenker 26, 28 dominieren, so daß das Achsgehäuse 22 in Abhängigkeit von einer seitlichen Kraft auf den Fahrzeugaufbau eine Schrägstellung in Richtung der Hintersteuerung erfahren wird. Es liegt die Erkenntnis vor, daß ein derartiger Quarschub in Richtung der Hintersteuerung eine wünschenswerte Eigenschaft einer Aufhängung ist, da damit die Stabilität eines kurvenden Fahrzeuges erhöht werden kann·

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Di· seitliche Bewegung und der aus der Zentrifugalkraft resultierende Steuerungswinkel werden ie Rahmen der erfindungsgemäßen Aufhängung durch die folgenden drei Hauptfaktoren bestiemtι (1) das Federungsvermugen der Büchsen, welche die verschiednsien Lenker «it dem Rahmen und dem Achsgehäuse verbinden; (2) die Spannweite zwischen den Lenkern; und (3) die Geometrie oder winkelmäßiger Anordnung der Lenker bei Draufsicht. Bei einer in der Praxis erprobten AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Aufhängung wies der Fahrzeugaufbau eine seitliche Verschiebung in der Größenordnung zwischen etwa 1360 und 1815 kg je 25 mm auf· Wurde mit einem solchen Fahrzeug eine scharfe Kurve gefahren, dann wurde eine seitliche Verschiebung in der Größenordnung zwischen etwa 8 mm und 12 mm festgestellt·

Wie aus Fig· 2 erkennbar, wird das Achsgehäuse 22 während der Beschleunigung und während des Abbremsens durch die Wirkung der oberen Teile 62 und 63 des Stabes 46 in Kombination mit den unteren Lenkern 26 und 28 an .' einer Drehung um seine Achse gehindert. Die Teile 62 und 63 sind in Seitenansicht deshalb nach vorne und nach unten abgewinkelt, um fUr das Beschleunigen bzw. das Abbremsen Kräfte entstehen zu lassen, welche einem Niederdrucken bzw. einem Hochheben entgegenwirken. Eine derartige Ausführungsfora schafft auch ein erwünschenswertes, tiefes Rollzentrum·

Die Geometrie der Einzelteile der Aufhängung bestimmt den geometrischen Ort des Rollzentrums· In der Darstellung gemäß Fig· 1 geht die Rollachse E durch den Punkt X, in welchem sich die Achsen A und B der oberen Lenker 62 und 63 schneiden, und durch den Punkt Y, in welchen sich die Achsen C und D der unteren Lenker 26 und 28 schneiden· Das Rollzentrum ist mit dem Punkt Z angegeben, welcher auf der Rollachse E liegt, und zwar im Schnittpunkt dieser Achse mit dem Zentrum des Achsgehäuses 22 bei Draufsicht. Wie aus Fig. 3 erkennbar, liegt dieses Rfcllzentrum (Punkt Z) relativ tief für eine

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Lenker-Aufhängung. Ein tiefes Rollzentrun vergrößert in Verbindung mit dem Stab 46 die Stabilität des Fahrzeuges während eines Kurvens. Der Stab 46 fungiert als ein Stabilisator und bestimmt hauptsächlich das Verhalten des Fahrzeugaufbaus während der Fahrt· Die Federn 83 und 85 sind in diesem Zusammenhang nur von sekundärer Bedeutung. Diese Federn können deshalb eine relativ niedrige Federkraft aufweisen,um so ggfs. ein weiches Fahrverhalten zu schaffen. In den herkömmlichen Aufhängungen mit Lenkern ist die Rollsteifheit nahezu ausschließlich abhängig von dem Ort der Anordnung der Schraubenfedern und von deren Federkraft.

Die erfindungsgemäße Aufhängung zeichnet sich damit aus durch die Einfachheit ihrer Konstruktion und die Wirtschaftlichkeit ihrer Herstellung. Der obere Stabilisierungsstab fungiert als ein gegen ein Rollen wirkender Stab. In Kombination mit den unteren Lenkern fungiert er weiterhin als eine Einrichtung zur Steuerung der Seitwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus und zur Verhinderung eines Achsauftriebs während der Beschleunigung. Schließlich bringt die erfindungsgemäße Aufhängung mit der Anordnung ihrer Einzelteile den Vorteil, daß sie eine Seitwärtsbewegung mit einer Querschub-Hintersteuerung schafft.

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Claims

T9B8844 ■Μ Ansprüche

1.) Hinterachsaufhängung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher das starre Achsgehäuse über Lenker mit dem Unterbau verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erste, untere Lenker (26, 28) schräg nach vorne und nach außen verlaufen und über erste elastische Gelenke (37, 39) mit dem Achsgehäuse (22) bzw. mit dem Unterbau (10) verbunden sind, und daß zwei zweite obere Lenker (62, 63) schräg nach hinten und außen verlaufen und über zweite elastische Gelenke (50, 52, 68, 69) mit dem Achsgehäuse bzw. mit dem Unterbau verbunden sind.

2. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elastischen Gelenke (50, 52, 68, 69) ein höheres Federungsvermögen aufweisen als die ersten elastischen Gelenke (37, 39). .

3. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten oberen Lenker (62, 63) einstückig nit einem Stabilisierungsstab (46) sind, dessen abgewinkelte Enden zwischen dem Achsgehäuse (22) und dem Unterbau (10) angeordnet sind. .

4. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Stabilisierungsstab einstückig verbundenen Lenker (62, 63) in Seitenansicht schräg nach unten und nach vorne verlaufen.

5. Hinterachsaufhängung nach einen der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierungsstab (46) einen quer verlaufenden Mittelteil (43) aufweist, und daß seine mit ihm einstükkig verbundenen Lenker (62, 63) schräg nach hinten und nach außen verlaufen.

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6. Hinterachsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Enden der ersten, unteren Lenker (26, 28) innerhalb von zu ihnen parallelen, ini Querschnitt U-förmigen Abschnitten von linken und rechten R.ahmenträgern (12, 14) des Unterbaus (10) liegen und mit deren vertikalen Seitenwänden über Gelenkbolzen und Elastische Büchsen verbunden sind.

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