DE19940527A1 - Unabhängige Vorderradaufhängung für Nutzfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Für eine unabhängige Vorderradaufhängung von Nutzfahrzeugen wird eine Aufteilung der der Radaufhängung zugehörigen Abstützung vorgenommen, bei der die Führung des Radträgers über ein teleskopisches Radführungsglied erfolgt, das von Feder- und Dämpfer-Kräften weitgehend freigehalten wird und es werden die Feder- und Dämpfer-Kräfte über eine separat angeordnete Feder-Dämpfer-Kombination aufgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft eine unabhängige Vorderradaufhängung für Nutzfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine unabhängige Vorderradaufhängung der vorgenannten Art ist aus der EP 0 128 303 A1 bekannt, bei der das Führungsglied durch einen oder mehrere parallel angeordnete Stoßdämpfer gebildet ist und bei der, unabhängig hiervon und gegen die Fahrzeug­ längsmitte versetzt, eine Luftfeder auf dem Führungslenker an­ geordnet ist, der seinerseits die untere Führung für das Füh­ rungsglied und den im Bereich der Anlenkung am Führungslenker starr damit verbundenen Radträger bildet. Durch diesen Aufbau ergibt sich für die Luftfeder bei flacher Bauweise zwar eine günstige Abstützung gegenüber dem jeweiligen Rahmenlängsträger. Andererseits ist aber der große Baulänge aufweisende Stoßdämp­ fer als Führungsglied insbesondere bei Nutzfahrzeugen, infolge der hohen Radlasten, auch erheblichen Biegemomenten ausgesetzt, mit der Folge, dass dessen Ansprechverhalten durch eine ent­ sprechend hohe Klemmung erheblich verschlechtert wird, was ins­ besondere in Verbindung mit einer Luftfederung und dem bei die­ ser erreichbaren Komfort nachteilig ist, abgesehen von dem durch die Verkantung des Stoßdämpferkolbens bedingten Ver­ schleiß gerade bei hohen, stoßartigen Belastungen.

Entsprechende Nachteile sind auch bei unabhängigen Radaufhän­ gungen mit Führungsgliedern in Form von Federbeinen oder Dämp­ ferbeinen gegeben, zumal eine zur Achse des Feder- bzw. Dämp­ ferbeines schräge Anordnung der Feder bei Luftfedern außeror­ dentlich aufwendige konstruktive Maßnahmen nach sich zieht (EP 0 395 214 A1).

Bei einer weiteren unabhängigen Radaufhängung mit einem Feder­ bein (DE 40 10 323 A1) ist das mit einer Luftfeder kombinierte Federbein an einem gegen die Fahrzeuglängsmitte auskragenden Arm des Radträgers über das Führungsrohr seiner Kolbenstangen­ führung starr befestigt, das seinerseits den radseitigen Feder­ teller für die Luftfeder trägt, deren aufbauseitige Abstützung durch eine Balgträger gebildet ist, welcher der aufbauseitig elastisch und drehbar abgestützten Kolbenstange zugeordnet ist. Der Balgträger bildet zugleich die obere, elastische Abstützung für eine Stoßdämpfer, der bei zum Federbein paralleler Erstrec­ kung zwischen Federbein und Rad den Kragarm des Radträgers mit Spiel durchsetzend unterhalb desselben elastisch am Radträger abgestützt ist. Ergänzend zum Federbein als oberer, aufbausei­ tiger Abstützung des Radträgers ist dieser mit einem unteren als Dreieckslenker ausgebildeten Querlenker gelenkig verbunden und über diesen geführt, so dass über das in erheblichem Ab­ stand zum Dreieckslenker oberhalb der Radmitte am Kragarm des Radträgers befestigte Federbein erhebliche Querkräfte abgefan­ gen werden müssen, was eine solche Konstruktion, abgesehen von dem hohen konstruktiven Aufwand, für Nutzfahrzeuge wenig geeig­ net erscheinen lässt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, kompakte, verschiedene Federvarianten ohne weitergehende bauli­ che Änderungen ermöglichende, lenkbare Einzelradaufhängung zu gestalten.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Zusammenfassung der Feder- und Dämpferfunktionen als Feder-Dämpfer-Kombination in einer Baugruppe ist es möglich, dieser die erforderlichen Zug-Druckanschläge zuzuordnen und so zu einer kompletten Baueinheit zu kommen, die einerseits monta­ gegünstig ist und andererseits in einfacher Weise die Darstel­ lung sowohl von Luft- wie auch von Stahlfedervarianten der Radaufhängung ermöglicht, was gerade im Hinblick auf die Vari­ antenvielfalt bei Nutzfahrzeugen, insbesondere leichten Nutz­ fahrzeugen wesentlich ist, um bei grundsätzlich gleichem Aufbau Fahrzeuge unterschiedlichen Komfortverhaltens und für unter­ schiedliche Einsatzzwecke zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich sind durch die Abstützung der Feder-Dämpfer-Kombination gegen den Führungslenker, die die Entlastung von Querführungskräften mit sich bringt, die Anordnungs- und Abstützmöglichkeiten ge­ genüber dem jeweils benachbarten, längs laufenden Rahmenträger des Fahrzeuges erweitert, so dass die Abstützkräfte für die Radführung günstig in die zentrale Rahmenkonstruktion des Fahr­ zeuges eingeleitet werden können.

Da die Feder-Dämpfer-Kombination im Rahmen der Erfindung durch Biegemomente nicht belastet ist, ist deren Ansprechen durch aus abzufangenden Querkräften bedingte Verspannungen, insbesondere Klemmkräfte in der Dämpferführung nicht beeinflusst, und es läßt sich deshalb insbesondere in Verbindung mit luftgefederten Varianten ein weiches, komfortables Ansprechverhalten realisie­ ren. Hierzu trägt auch die weitere Ausgestaltung der Radaufhän­ gung mit der in Abstützrichtung weichen Lagerung des Führungs­ gliedes bei, das zwar durch die aus Radaufstandskräften und/oder Seitenkräften resultierenden Biegemomente belastet ist, das aber durch die zumindest im wesentlichen über die Fe­ der-Dämpfer-Kombination erfolgende Aufnahme der zur Radlast korrespondierenden Abstützkräfte in Achsrichtung elastisch weich gegenüber dem Aufbau abgestützt werden kann, so dass bei kleinen Radbewegungen kein Losbrechen der Teleskopführung not­ wendig ist und dementsprechend auftretende Klemmkräfte den Fahrkomfort auch nicht beeinträchtigen können. In Anbetracht der angesprochenen Funktionstrennung kann das Führungsglied auch als schlanke Teleskopführung ausgebildet sein, die in Ver­ bindung mit der Anlenkung am Radträger oberhalb des Führungs­ lenkers in ihrer Baulänge kurz gehalten werden kann. Zudem kann der Anlenkpunkt des Führungslenkers am Radträger nahe zur Rad­ längsmittelebene positioniert werden, so dass die auftretenden Biegemomente klein gehalten werden können. Weiter ermöglicht die angesprochene Funktionstrennung und die radnahe Verbindung des Radträgers mit dem Führungslenker auch eine günstige Lage der durch den Anlenkpunkt des Führungsgliedes am Aufbau und die Verbindung des Führungslenkers am Radträger festgelegten Len­ kachse.

Wenn auch die möglichst vollständige Entlastung des Führungs­ gliedes von Feder- bzw. Dämpferkräften eine bevorzugte erfin­ dungsgemäße Lösung darstellt, so kann das Führungsglied im Rah­ men der Erfindung doch auch als zusätzliches Dämpfungselement eingesetzt werden, insbesondere in Verbindung mit einer Ausge­ staltung desselben, bei der die Dämpfung um die Mittellage, insbesondere um die Konstruktionslage sehr klein ist, insbeson­ dere gegen Null geht und erst bei stärkeren Auslenkungen pro­ gressiv gegen die Endlagen ansteigt, da so das Komfortverhalten für den Normalbetrieb durch die Zusatzfunktion des Führungs­ gliedes als Dämpfer nicht beeinflusst wird, andererseits aber für extreme Belastungen, so beispielsweise auch zur Wankstabi­ lisierung eine zusätzliche Dämpfungsfunktion zur Verfügung steht. Insbesondere ist es so auch möglich, das als Zusatzdämp­ fer ausgebildete Führungsglied in seinem Dämpfverhalten auf das Dämpfungsverhalten der Feder-Dämpfer-Kombination abzustimmen und eine Progression der Dämpfung bei größeren Federbewegungen zu erreichen.

Im Rahmen der Erfindung findet bevorzugt als Führungslenker ein an sich bekannter, sogenannter Dreieckslenker Verwendung. Wird anstelle eines solchen Dreieckslenkers ein Führungslenker in aufgelöster Bauweise verwendet, also ein aus zwei Einzelstreben gebildeter Führungslenker, dessen beide Einzelstreben radträ­ gerseitig jeweils einen eigenen Anlenkpunkt gegenüber dem Rad­ träger haben, so lassen sich bezüglich der Lage der Lenkachse weitergehende Varianten verwirklichen, da führungslenkerseitig der virtuelle Schnittpunkt der Achsen der Einzelstreben für die Lage der Lenkachse maßgebend ist. Das Führungsglied wird bei dieser Ausgestaltung bezüglich seiner Erstreckung und Anbindung am Radträger sowie der Stellung seines Lagers gegenüber dem Aufbau bevorzugt so angeordnet, dass in der Konstruktionslage die Lenkachse mit der Achse des Führungsgliedes und dessen La­ gerachse zusammenfallen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spieles noch mit weiteren Einzelheiten beschrieben, wobei das schematisiert dargestellte Ausführungsbeispiel die unabhängige Radaufhängung für die eine Seite einer Achse eines Fahrzeuges in Längsansicht zeigt, wobei die Radaufhängung für die gegen­ überliegende nicht dargestellte Seite spiegelbildlich gestaltet ist.

In der Darstellung ist mit 1 im Achsbereich der Umriss des Auf­ baus eines Nutzfahrzeuges gezeigt, von dessen den Aufbau tra­ gendem Rahmen ein Längsträger 2 symbolisch dargestellt ist. Die Längsmittelebene des nicht weiter gezeigten Fahrzeuges ist mit 3 bezeichnet und bildet bezogen auf die gezeigte Radaufhängung eine Symmetrieebene. Die für das Rad 4 dargestellte, unabhängi­ ge Radaufhängung ist insgesamt mit 5 bezeichnet und steht mit dem Rad 4 über dessen Radträger in Verbindung, der mit 6 be­ zeichnet ist und an den in einem unteren Anlenkpunkt 7 gelenkig ein Führungslenker 8 angeschlossen ist, der in nicht näher ge­ zeigter Weise als an sich bekannter, sogenannter Dreieckslenker ausgestaltet ist und der in zwei Anlenkpunkten 9, von den hier nur einer symbolisch dargestellt ist, mit einer zum Rahmen des Fahrzeuges festen und nur andeutungsweise dargestellten Abstüt­ zung 10 verbunden ist, die durch einen am Rahmen befestigten Hilfsrahmen gebildet sein kann und gegebenenfalls auch konso­ lenartige, mit dem Längsträger 2 verbundene Halterungen 11 für eine Feder-Dämpfer-Kombination 12 und ein Führungsglied 13 um­ fasst.

Die Feder-Dämpfer-Kombination 12 umfasst einen Dämpfer 14, der am Führungslenker 8 über ein Gelenk 15 bevorzugt elastisch ab­ gestützt ist. Die Abstützung des Dämpfers 14 gegen den Rahmen bzw. Aufbau des Fahrzeuges erfolgt im Bereich der Halterung 11, gegenüber der die Kolbenstange 16 des Dämpfers unter Bildung eines Gelenkes 17 elastisch abgestützt ist. Benachbart zum Ge­ lenk 17 trägt die Kolbenstange 16 in nicht näher gezeigter Wei­ se einen Federteller 18, gegen den sich der Balg 19 des als Luftfeder 20 ausgebildeten Federelementes der Feder-Dämpfer- Kombination 12 abstützt, deren Federkolben 21 mit dem Führungs­ rohr 22 des Dämpfers 14 fest verbunden ist. Über die Feder- Dämpfer-Kombination, die insbesondere in Form eines Feder- Dämpferbeines gestaltet ist, ist der Führungslenker 8 in Bezug auf Schwenkbewegungen um die durch seine Anlenkpunkte 9 gebil­ dete, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schwenkachse abge­ stützt, und es werden somit auch die Radaufstandskräfte von der Feder-Dämpfer-Kombination 12 aufgenommen.

Das Führungsglied 13 ist im Ausführungsbeispiel durch eine Te­ leskopführung gebildet, welche in der symbolischen Darstellung gemäß dem Ausführungsbeispiel ein inneres Führungsrohr 23 und ein äußeres Führungsrohr 24 umfasst. Das innere Führungsrohr 23 ist über eine Halterung 25 starr gegen den Radträger 6 ver­ spannt, das überlappende, äußere Führungsrohr 24 des teleskopi­ schen, längenveränderlichen Führungsgliedes 13 ist mit der Hal­ terung 11 über eine elastisches Lager 26 verbunden. Das Lager 26 bildet eine gelenkige Abstützung für das Führungsglied 13, die in Richtung der Teleskopachse weich ist, quer hierzu aber hart, so dass in Richtung der Teleskopachse eine elastisch nachgiebige Abstützung gegeben ist, die einen Längsversatz von mehreren Millimetern ermöglicht. In Querrichtung ist die Ab­ stützung dagegen steif.

Eine weitere Reduzierung der vertikalen Steifigkeit der elasti­ schen Lagerung des oberen Anlenkpunktes 26 bei ausreichender Quersteifigkeit kann durch eine kurze Pendelstütze 32 erreicht werden, welche annähernd senkrecht zur Längsachse des Führungs­ gliedes 13 sowie in Fahrzeugquerrichtung liegend die Halterung 11 mit dem aufbauseitigen Teil des Führungsgliedes 13 bevorzugt wenig oberhalb des Anlenkpunktes 26 und mittels zweier Kugelge­ lenke 33, 34 verbindet. Hierdurch lässt sich eine sehr steife Querabstützung des Anlenkpunktes 26 bei betont vertikal wei­ cher, gegebenenfalls auch längsweicher Abstützung desselben er­ reichen. Die Pendelstütze 32 kann relativ kurz gehalten werden, da sie nur die elastisch vertikale Auslenkung des Anlenkpunktes 26 zur Halterung 11 erfährt, welche auch bei vertikal sehr wei­ cher Abstützung allenfalls den Zentimeterbereich erreicht.

Durch das Lager 26 des Führungsgliedes 13 und die Anlenkung 7 des Radträgers 6 am Führungslenker 8 sind Anlenkpunkte festge­ legt, die die Lage der Lenkachse 27 bestimmen. Die Abstützung des Radträgers 6 gegen Verschwenken um die Lenkachse 27 ist nicht weiter dargestellt und kann in bekannter Weise erfolgen. Die Lenkachse 27 verläuft im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel 28 von etwa 12° bei kleinem positiven Lenkradius zur Radaufstandsebene 29. Aufgrund der schlanken Bauweise des Füh­ rungsgliedes 13 ist es darüber hinaus möglich, den Anlenkpunkt 7 zwischen Radträger 6 und Führungslenker 8 relativ weit in die Radschüssel hinein zu verlagern, so dass sich nur ein geringer Querversatz 30 es Anlenkpunktes 7 zur Radmittenlängsebene 31 ergibt. Hierdurch lassen sich die aus den Radaufstandskräften resultierenden Querkräfte auf das Führungsglied 13 klein hal­ ten, was in Verbindung damit, dass das Führungsglied 13 ledig­ lich Führungseigenschaften übernimmt, die Abstützfunktion aber von der Feder-Dämpfer-Kombination 12 übernommen wird, dazu führt, dass das teleskopisch längenveränderliche Führungsglied 13 weitgehend klemmfrei arbeitet. In Verbindung mit der längse­ lastischen Ausgestaltung des Lagers ermöglicht dies, dass klei­ ne Radbewegungen weitgehend über die Längselastizität des La­ gers 26 abgefangen werden können und kein Losbrechen der Tele­ skopführung unter Überwinden der durch Querkraft bedingten Ver­ klemmung erforderlich machen.

Claims (10)

1. Unabhängige Vorderradaufhängung für Nutzfahrzeuge mit einem Radträger (6), der über ein aufrechtes, teleskopisch längenver­ änderliches Führungsglied (13) gehalten ist, das in einem obe­ ren Anlenkpunkt (26) gegen den Fahrzeugaufbau abgestützt und in seinem unteren Bereich in starrer Verbindung zum Radträger (6) steht, der in einem unteren Anlenkpunkt (7) mit einem gegen den Fahrzeugaufbau schwenkbaren Führungslenker (8) verbunden ist, wobei der obere Anlenkpunkt (26) des Führungsgliedes (13) und der Anlenkpunkt (7) des Führungslenkers (8) am Radträger (6) die Lenkachse (27) des Radträgers (6) bestimmen, der gegen den Aufbau über eine am Aufbau und am Führungslenker (8) gehaltene Feder-Dämpfer-Abstützung mit zum Führungsglied (13) gegen die Fahrzeuglängsmitte (3) versetzt liegendem Federelement (20) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-Dämpfer-Abstützung durch eine Feder-Dämpfer- Kombination (12) mit dem Federelement (20) zugeordnetem Dämpfer (14) gebildet ist und dass der obere Anlenkpunkt (26) des Füh­ rungsgliedes (13) als in Querrichtung hartes und in Achsrich­ tung weiches elastisches Lager (26) ausgebildet ist.

2. Unabhängige Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine Luftfeder (20) ist.

3. Unabhängige Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine Stahlfeder ist.

4. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-Dämpfer-Kombination (12) die alleinige Abstützung für die von der Radaufhängung aufzunehmenden Vertikalkräfte bildet.

5. Unabhängige Vorderradaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied (13) als ungefederte und ungedämpfte Gleitführung ausgebildet ist.

6. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied (13) als ergänzend zur Feder-Dämpfer- Kombination (12) wirkender Dämpfer ausgebildet ist.

7. Unabhängige Vorderradaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Dämpfer ausgebildete Führungsglied (13) im Bereich der Konstruktionslage der Radaufhängung zumindest weitgehend ohne Dämpfung arbeitet.

8. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-Dämpfer-Kombination (12) als Feder-Dämpfer-Bein ausgebildet ist.

9. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des Führungsgliedes (13) und der Feder-Dämpfer- Kombination (12) gleichgerichtet sind, insbesondere parallel verlaufen.

10. Unabhängige Vorderradaufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Anlenkpunkt (26) des Führungsgliedes (13) über eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Pendelstütze (32) ge­ führt ist.