DE2100048A1

DE2100048A1 - Federnde Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2100048A1
Application number: DE19712100048
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-01-02
Filing date: 1971-01-02
Publication date: 1972-07-27
Also published as: NL7117737A; FR2120167A1; GB1348582A; BE777114A; ATA1056771A; IT943391B; AT327018B; FR2120167B1; BR7108704D0; DE2100048C2; NL153810B

Description

"Federnde Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge"

Die Erfindung betrifft eine federnde Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge, worin der Achskörper an zwei beiderseits der Fahrzeugmitte gelegenen, aus wenigstens zwei Blattfedern bestehenden Längsschwingen befestigt ist. Die Aufhängung bezieht sich in erster Linie auf luftgefederte Achsaggregate. Die Achsen können Triebachsen oder auch Anhängerachsen sein. Desweiteren kommt die Anwendung in Lenkkranzaggregaten, Lenksehernelaggregaten und Lenkschenkelaggregaten in Betracht.

Ziel der Erfindung ist eine leichte Achsaufhängung mit entsprechend geringen ungefederten Massen. Dabei sollen die Längs ■ schwingen Stabilisatorfunktionen ausüben. Auch bei Bruch einer Schwingenfeder soll das Fahrzeug wenigstens behelfsmäßig weiterfahren können.

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Beim Einfedern der Achse in der obenbeschriebenen Achsaufhängung ist der Fall des gleichmäßigen Einfederns beider die Achse tragenden Eäder entsprechend einer Parallelverschiebung des Achs körpers zu unterscheiden von dem Fall des unterschiedlichen Einfederns auf beiden Seiten. Auch ein auf einem Stück seiner Länge mit dem Achskörper zusammengespanntes, eine Schwinge bildendes Blattfederpaar vollzieht bei gleichmäßigem Einfedern lediglich eine Schwenkbewegung um die Anlenksteile der Schwinge. Die Federrückstellkraft wird im wesentlichen von dem eigentlichen Federsystem, im vorliegenden Falle also von einer Luftfederung aufgebracht. Die'Schwinge wird dabei ausschließlich oder überwiegend auf Zug beansprucht.

Anders liegen die Verhältnisse bei ungleichmäßigem Einfedern. Das mit dem Achskörper zusammengespannte Ende eines Blattfederpaketes verläuft etwa tangential zum Achskörperiund jedem vertikalen Abstand des Achskörpers vom Fahrzeughauptkörper entspricht ein bestimmter Winkel zwischen der Horizontalen und der Längsrichtung der Schwinge im Bereich des Achskörpers. Federt die Achse ungleichmäßig ein, hat jede der eine Schwinge bildenden Blattfedergruppen das Bestreben, den vorgenannten Winkel entsprechend dem Einfederweg auf seiner Seite einzustellen. Da die Winkel, die sich frei einstellen würden, auf beiden Seiten wegen der ungleichmäßigen Einfederung verschieden sind, üben die Schwingen auf den Achskörper ein Torsionsmoment aus, doch ist der Achskörper normalerweise starrer als die Schwingen, so daß die beiden Schwingen nachgeben müssen. Es entsteht also zusätzlich zu der normalen statischen Biegemomentverteilung, wie sie durch die Abstände des Achskörpers von der Luftfeder und dem Schwingengelenk gegeben ist, in ,jeder Schwinge ein Biegemoment, das beide Schwingen im Bereich des Achs körpers in gleiche Richtung zur Horizontalen zwingt. Die ungleichmäßige Einfederung hat außerdem die weitere Wirkung, daß die Blattfedern auch die Schrägneigung der Achse mitmachen müssen, so daß sie in. ihrer Längsrichtung tordiert

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würden, wenn sie an ihrem Gelenk nicht nachgeben können oder könnten.

Den damit heraufbeschworenen technischen Problemen versucht man dadurch Herr zu werden, daß eine Torsionsmomentübertragung am Schwingengelenk vermieden wird, daß also die Schwinge hinsichtlich Torsionsbeanspr"chung hier lose gelagert wird. Pur die Aufnahme und Rückstellung der ungleichmäßigen Einfederung sind besondere Stabilisatoren vorgesehen. Lenkt man die Schwin ge so an, daß das Gelenk Torsionskräfte aufnimmt, so muß man die Schwinge sehr stark machen, womit in der Regel auch ihre Biegefedereigenschaften beeinträchtigt werden. Verwendet man eine parabelförmig srewalzte Blattfeder, so nutzt man das kennzeichnende Federungsverhalten einer solchen Feder in der Weise aus, daß das schwache oder dünne Ende der Feder an der Anlenkstelle liegt. Wegen der starken Torsionsbeanspruchung an dieser Stelle kann demnach eine Parabelfeder nicht dazu benutzt werden, die Seitenführungskräfte von diesem Gelenk auf den Achskörper zu übertragen.

Mit der Erfindung werden die vorgenannten und weiteren Nachteile beseitigt.

Die Erfindung betrifft also eine federnde Achsaufhängung für Kraftfahr?'"-ige, vorzugsweise für luftgefederte Fahrzeuge, worin der Achskörper an "zwei beiderseits der Fahrzeugmitte gelegenen, aus wenigstens zwei Blattfedern bestehenden Längsschwingen befestigt ist; die erfundene Achsaufhängung zeichnet sich dadurch aus, daß eine der Blattfedern ein über ihre wirksame Länge gleichbleibendes Widerstandsmoment hat und an dem Fahrzeughauptkörper mittels eines Scharniergelenkes mit einer zur Fahrzeugmittenebene rechtwinkligen Gelenkachse angelenkt ist, während eine zweite der Blattfedern eine Parabelfeder mit zum Scharniergelenk hin schwächer werdendem Widerstandsmoment ist, die im Bereich des Gelenkes der Schwinge so gelagert ist, daß sie dort Vertikalkräfte· und Kräfte quer

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zur Fahrzeuglängsachse kann, um die Längsrichtung* der Schwinge wirkenden Torsionskraft^ jedoch durch entsprechendes Spiel an ihrer Lagerstelle ausweicht. * übertragen

Die Federn sind an ihrem achsseitigem Ende mit dem Achskörper zusammengespart, so daß also eine Torsion um die geometrische Achse des Achskörpers zu einer Biegebeansx>ruchung der Blattfedern führt. Die Blattfeder mit über der Länge gleichbleibendem Widerstandsmoment hat im einfachsten Falle einen konstanten Querschnitt über die Länge» Diese Blattfeder, der Einfachheit halber als "gewöhnliche" Blattfeder 'bezeichnet, umfaßt an der G-elenkstelle einen G-elenkbolzen mit einem Federauge, so daß beide ein Scharniergelenk bilden. Somit kann die gewöhnliche Blattfeder außer Zug- und Biegekräften vor allem Seitenführuntrskräfte auf die Achse übertragen. Hinsichtlich der beim Einfedern auftretenden Biegekräfte ist sie jedoch weitgehend von der Parabelfeder entlastet, die wiederum ihrerseits keine oder nur geringe Torsionsmomente im Schwingengelenk überträgt. Unter einer Parabelfeder wird allgemein eine Blattfeder verstanden, deren Dicke und damit deren Querschnittsfläche sich auf der Federlänge nach einer Parabelfunktion ändert.

Der Achskörper kann über oder unter der Blattfederkombination angeordnet sein. Insbesondere für Triebachsen wird erfindungsgemäß die gewöhnliche Feder über den Achskörper hinaus verlängert und ihr Ende wird in einer eine Längsbewegung zulassenden Führung oder in einem längsbeweglichen Gehänge geführt bzw. aufgehängt.

Weitere Merkmale der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen nachstehend erläutert. In der beigefügten Zeichnung zeigen

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Fig. 1 die Seitenansicht eines Anhängerachsaggregates, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine der Fig. 1 im wesentlichen entsprechende

Ansicht eines Achsaggregates einer Triebachse und

Fie. 3 die Einzeldarstellung der von der Seite betrachteten Blattfederkombination.

Mit dem Chassis 10 des Fahrgestells ist ein Lagerbock 12 verschraubt, der beiderseits der Längsmitte des Fahrzeusrs je einen zur Fahrzeuglängsmittenebene rechtwinklig gelagerten Gelenkbolzen 14- aufnimmt. Auf jedem dieser beiden Bolzen 14· ist gemäß der Erfindung in noch zu beschreibender Weise eine aus Blattfedern 16 und 18 gebildete Schwinge angelenkt. Die Schwinge 16, 18 ist mit dem die Fahrζeuerader tragenden, als Rohr ausgebildeten Achskörper 20 starr verspannt. Außerdem ist mit Schwinge und Achsrohr ein vom Achsrohr 20 aus entgegen der Vorwärtsrichtung ragender Tragarm 22 verspannt, der das untere Lager einer Luftfeder 24 bildet, auf derem oberen Ende sich das Chassis 10 abstützt. Alle bisher beschriebenen Teile außer dem Chassis und dem Achsrohr sind doppelt vorhanden, also je einmal beiderseits der Fahrzeuglängsmittenebene. Die Traearme können durch eine gemeinsame Brücke, die die Luftfederbälge aufnimmt, miteinander verbunden sein.

Die Blattfeder oder das Federblatt 16 ist eine gewöhnliche Blattfeder, womit hier gesagt sein soll, daß sie'über ihre ganze Länge einen gleichbleibenden Querschnitt hat. Ihr aneelenktes Ende ist als Federau^e 26 ausgebildet (siehe Zeichnung) das ohne jedes oder ohne wesentliches Spiel eine zylin-

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drische Hülse 28 umgreift, die ebenfalls ohne Spiel den Laerer-• bolzen 14 umsribt, um den sich die Hülse mit dem Federauge drehen kann. Die Blattfeder 16 umfaßt den Bolzen auf ihrer ganzen Breite, die so groß ist, daß das Gelenk 26,28,14- als Scharniergelenk wirkt, das auch Seitenführungskräfte zwischen Achsrohr und Chassis übertragen kann.

Das zweite die Schwinge bildende Federblatt 18 ist als Parabelfeder ausgebildet, wie sie wegen ihrer Federeieenschaft besonders als Kraftfahrzeugfeder geeignet ist. Ihr Widerstandsmoment und Trägheitsmoment nimmt von d«r Anlenkstelle bei 14 zur Einspannstelle am Achsrohr hin zu. Die schwächste Stelle lieert also in der Nähe des Scharniergelenkes 14,28,26. Das schwächste Ende 30 der Parabelfeder umfaßt das Federauge 26 so, daß die Parabelfeder bei gleichem Einfedern der Achse auf beiden Fahrzeugseiten keine Zugkräfte übertragen muß. Wenn sich das Achsrohr infolge ungleichmäßigen Einfederns beider Seiten aus der zur Fahrzeug!ängsmittenebene normalen Lasre in eine Schräglage stellt, verbiegt und tordie^t sich die Federschwinpre 16,18, wobei sich die Mitte des Federauges 30 der Parabelfeder gegenüber der Mitte des Federauges 26 der gewöhnlichen Blattfeder verschiebt. Um diesen Verschiebeweg zu ermöglichen, ist das Federauge 30 wie abgebildet ellipsenförmiec oder oval gestaltet, so daß in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn und hinten Spiel gegenüber dem Federauee 26 bleibt. Das Spiel ist hier mit a und b bezeichnet. Außerdem ist auch in vertikaler Richtung zwischen den beiden Federaugen, also in Richtung der kleinen Achse der von dem Parabelfeder auge gebildeten Ellipse, ein geringes Spiel vorhanden, das so groß ist, daß die Parabelfeder gar keine oder keine ihr gefährlich werdenden ^orsionskräfte über dieses Federauge zu übertragen braucht. Das schwache oder dünne, angelenkte Ende der Parabelfeder wird also nicht auf Torsion beansprucht. Dieses vertikale Spiel ist mit c bezeichnet.

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Zwischen den Federblättern 16 und 18 ist eine mit eingespannte Zwischenlage 32 vorgesehen. Am Einspannende sind die "beiden Federblätter 16,18 mittels eines sie durchdringenden Bolzen miteinander und mit einer mit einem Langloch versehenen Justierplatte 36 verschraubt, die ihrerseits über Zwischenglieder nach dem Justieren mit dem Achsrohr 20 verschweißt wird. Langlöcher in den Zwischengliedern dienen also der Justasre der Schwinge gegenüber dem Achsrohr. Me Vorrichtung zum Zusammenspannen von Achsrohr, Tragarm und Schwinge ergibt sich aus der Zeichnung. Zwei U-Bügel 38 greifen über das *k

Achsrohr 20 derart, daß zwischen ihren Schenkeln die Kombination der Federblätter 18,16 zu liegen kommt. Die Enden dieser U-Bügel gehen durch Bohrungen 40,4-2 in dem Tragarm 22 und durch außen auf den Tragarm aufgesetzte Muttern 46,48 sind Tragarm, Schwinge und Achsrohr fest miteinander verspannt.

In dieser Anordnung werden die Zug-, Seitenführuners- und Torsionskräfte von der gewöhnlichen Blattfeder aufgenommen, wogegen die Parabelfeder sich nur oder fast nur an der Aufnahme von Biegekraften mit der ihr eigenen, vorteilhaften Biegecharakteristik beteiligt. Bei Bruch einer der beiden Federn reicl:'" die jeweils andere noch für eine behelfsmäßige äk Weiterfahrt aus.

Außer der Zwischenlage 32 war eine weitere Zwischenlage 50 zwischen dem Tragarm 22 und der Parabelfeder vorgesehen. Beide Zwischenlagen 32 und 50 bestanden aus Polyamid.

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In der Ausführungsform "nach. Figur 2, die insbesondere für Triebachsen vorgesehen ist, ist die erewöhnliche Blattfeder bis über den Aufstandspunkt 52 der Achse hinaus bis in den Bereich der Luftfeder· 24 verlängert. Ihr Ende ist bei 54 unter Belassung: eines vertikalen Spiels und einer Ausdehnungsmöglichkeit in Längsrichtung seitlich geführt. Dies kann dtirch ein Scher engehänge oder einfach durch ein seitlich an dem Federblatt anliegende Wangen einer Führung geschehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem die Fahrzeugachse und somit d«r Achskörper 20 unterhalb der Schwinge 16,18 angeordnet. Die Schwinge selbst überbrückt hier, wie bei Triebachsen üblich oder notwendig, eine größere Strecke und ist deswegen auf einem Teil ihrer Länge, ausgehend von der starren Einspannung, unterstützt. Die geschieht in einfacher Weise durch eine Verlängerung des hier mit 58 bezeichneten Tragarms nach νοτ*η (Teil 60).

Die vorbeschriebene Triebachsluftfederung ermöglicht die Ausrüstung auch solcher Fahrzeuge mit Luftfederung, die an sich für Blattfederung konzipiert sind. Dadurch werden die Federeigfinschaften verbessert und es können Hebe- und Senkvorgänge zwecks Wechselns der Aufbauten durchgeführt werden. Die Parabelfeder wird also zur Hälfte ihrer Länge unterstützt, also ihre Dimensionierung erleichtert.

Die Parabelfeder dient in erster Linie dazu, das Fahrzeug um eine Längsachse z.B, bei Eurvenfahrt zu stabilisieren. Die Federungsarbeit wird zum weitaus überwiegenden Teil von den Luftfedern übernommen.

Im Zweifel sind alle hier beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination als erfindungswesentlich anzusehen. Schutz wird begehrt für das, was ob.iektiv schutzfähig ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche :

A ΛJ Federnde Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge, worin der Achskörper an zwei "beiderseits der Fahrzeugmi.tte gelegenen, aus wenigstens zwei Blattfedern oder Federblättern bestehenden Langes schwingen "befestigt ..ist-^:, dadurch Kekennzeich.net, daß eine der "Blattfedern 16 ein über ihre wirksame Lance eleichbleibendes Widerstandsmoment hat und an dem Fahrzeusrhauptkörper 10 mittels eines Scharniergelenkes 14,26 mit einer zur Fahrzeugmittenebene normalen Gelenkachse angelenkt ist, während eine zweite der Blattfedern eine Parabelfeder 18 mit zum Scharniergelenk fP 14,26 hin schwächer werdendem Widerstandsmoment ist, die im Bereich des Gelenkes 14,26 der Schwinge so gelagert ist, daß sie dort Vertikal kr äf te übertragen kann, ,"jedoch um die Längsrichtung der Schwinge wirkenden Torsionskräften vorzugsweise durch entsprechendes Spiel an ihrer Lagerstelle ausweicht.
2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf ,ieder Fahrzeugseite nur eine Blattfeder 16 mit über ihre Länge gleichbleibendem Widerstandsmoment (gewöhnliche Blattfeder) vorhanden ist.
3. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet, daß auf jeder Fahrzeugseite nur eine Parabelfeder 18 vorhanden ist.
4. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Fahrzeugseite nur je eine gewöhnliche Blattfeder 16 und Parabelfeder 18 vorhanden ist.

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5. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gewöhnliche Blattfeder 16 eine über ihre Länge konstante Querschnittsscestalt hat.
6. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 Ms 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die gewöhnliche Blattfeder 16 im Scharniergelenk 14,26 einen Scharnierbolzen mit einem Federauece 26 umfaßt und daß das Ende 30 der Pa-

. rabelfeder 1« um dieses Federauge herum gebogen ist.
7. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e k e η η ζ ei* c h η e t, daß die erewöhnliche Blattfeder 16 (Blattfeder mit gleichbleibendem Widerstandsmoment über ihre Länge) über der Parabelfeder 18 liegt.
8. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das um das Blattfederauge 26 herum gebogene Ende 30 der Parabelfeder 18 das Blattfederauge mit vertikalem Spiel "c" umfaßt.
9. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Parabelfederende 30 das Federauge 26 mit Spiel "a,b" in Fahrzeuglängsrichtung umfaßt.
10. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 9i dadurch gekennzeichnet, daß Blattfeder 16 und Parabelfeder 18 mit dem Achskörper 20 starr verspannt sind.
11. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 10, ere kennzeichnet durch ihre Verbindung mit einer Luftfederung 24.

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12. Achs auf hänguns: nach, d<=*n Ansprüchen 1 bis 11, dadurch crekennzeich.net, daß Achskörper 20, Blattfeder 16, Parabelf«der 18 und ein die achsseitigen Enden der Luftfedern 24- aufnehmender Tragarm 22,58 zusammengesOannt sind.
13· Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfederkombination 16,18 unterhalb des Achskörpers 20 liegt.
14. Achs auf hängunp; nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch pcekennz eichnet, daß die Blattfederkombination 16,18 oberhalb des Achskörpers 20 angeordnet ist.
15. Achs auf hänemng nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch ee kennzeichnet, daß der Tragarm 58,60 nach vorn auskragt und die Federkombination 16,18 auf einem Teil ihrer Läiisre unterstützt.
16. Achs auf hänguns: nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Federkombination 16,18 über die Hälfte der Strecke zwischen Achskörper 20 und Scharniergelenk 14,20 unterstützt ist.
17. Achsaufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gewöhnliche Blattfeder 16 über die Stelle der Verspannung τηΐΐ dem Achskörper 20 weiter nach hinten verlängert und nahe ihrem hinteren Ende so geführt ist, daß sie längsbewesclich bleibt, an einer . Seiteribeweffung jedoch gehindert ist.
18. Achsaufhängung nach Anspruch 17, dadurch g e k e nnzeichne t,daß die gewöhnliche Blattfeder 16 mit ihrem hinteren Ende oder in der Nähe ihres hinteren Endes in einem längsbeweglichen Gehänge 54, beispielsweise einem Scherenerehänge aufgehängt ist.

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