DE2622736A1 - Aufhaengemechnismus fuer ein vierraedriges fahrzeug - Google Patents
Aufhaengemechnismus fuer ein vierraedriges fahrzeugInfo
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Description
6 Frankiiiri a. M. 1 8408
AIDA ENGINEERING KABUSHIKI KAISHA, Sagamihara, Japan
Aufhängemechanismus für ein vierrädriges Fahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufhängemechanismus für vierrädrige Fahrzeuge, insbesondere auf einen Aufhängemechanismus
für vierrädrige Kraftfahrzeuge des Typs, bei dem die Fahrzeugräder unabhängig aufgehängt sind.
Es sind bereits verschiedene Fahrzeug-Aufhängesysteme vorgeschlagen
worden, um die Stoßabsorptionseigenschaften der Fahrzeuge zu verbessern und das Schlingern und Kippen der Fahrzeuge
zu reduzieren, welche Erscheinungen auftreten können, wenn die Fahrzeuge.auf unebenen Straßen gefahren werden. Diese Fahrzeug-Aufhängesysteme
weisen jedoch eine komplizierte Konstruktion auf und sind daher teuer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Aufhängemechanismus
für vierrädrige Fahrzeuge zu schaffen, der hinsichtlich der Konstruktion relativ einfach ist und das Schlingern
und Kippen der Fahrzeuge ganz erheblich verringern kann, um dadurch den Fahrkomfort zu verbessern.
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Es soll ferner ein Aufhängemechanismus für vierrädrige Fahrzeuge
vorgesehen werden, der die Schaffung von Türwegen an beiden Seiten des Fahrzeugkörpers nicht beeinträchtigt und
der ferner den Kofferraum und den Motorraum der Fahrzeuge nicht verengt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Aufhängemechanismus
für einen vierrädrigen Fahrzeugkörper gelöst, der gekennzeichnet ist durch zwei horizontale vordere Torsionsstangen,
die durch einen Frontteil des Fahrzeugkörpers drehbar gehalten und in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Fahrzeugkörpers
ausgefluchtet sind, zwei vordere Arme, die sich in Bezug auf den Fahrzeugkörper nach vorne erstrecken und an
den querverlaufenden äußeren Enden der vorderen Torsionsstangen befestigt sind, wobei die vorderen Arme die vorderen Fahrzeugräder
tragen, zwei vordere vertikale Arme, deren obere Enden an den querverlaufenden inneren Enden der vorderen Torsions- ■
stangen befestigt sind, zwei horizontale hintere Torsionsstangen, die durch einen hinteren Teil des Fahrzeugkörpers
drehbar gehalten und in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Fahrzeugkörpers ausgefluchtet sind, zwei hintere Arme,
die sich in Bezug auf den Fahrzeugkörper rückwärts erstrecken und an den querverlaufenden äußeren Enden der hinteren Torsionsstangen
befestigt sind, wobei die hinteren Arme die hinteren Fahrzeugräder tragen, zwei hintere vertikale Arme, deren obere
Enden an den querverlaufenden inneren Enden der hinteren Torsionsstangen befestigt sind, zwei Verbindungsglieder, die sich
in Längsrichtung erstrecken und deren vordere Enden mit den unteren Enden der vorderen vertikalen Arme schwenkbar verbunden
und deren hintere Enden mit den unteren Enden der hinteren vertikalen Arme schwenkbar verbunden sind und einen querverlaufenden
Hebel, der an seinem mittleren Teil durch den Fahrzeugkörper schwenkbar abgestützt ist und mit seinen beiden Enden
mit den mittleren Teilen von einem der Paare von vorderen und
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hinteren vertikalen Armen schwenkbar verbunden ist.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und
den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und
mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt, der schematisch ein Kraftfahrzeug zeigt, das mit dem Aufhängemechanismus
gemäß der Erfindung versehen ist;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht des Aufhängemechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des Aufhängemechanismus gemäß der
Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Ansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5, die einen gewissen Betriebszustand des
Aufhängemechanismus veranschaulicht und
Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche schematische Ansicht, die jedoch einen anderen Betriebszustand des
Aufhängemechanismus zeigt.
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Es wird nun auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen. In diesen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugkörper-Aufhängemechanismus
gemäß der Erfindung gezeigt, der vordere Torsionsstangen 2 und 3 und hintere Torsionsstangen 4 und 5
aufweist, welche sich alle quer zur longitudinal en Mittellinie eines Fahrzeugkörpers 1 erstrecken. Nach vorne verlaufende,
im allgemeinen horizontale vordere obere Arme "6 und 7, die nach vorne etwas divergieren, sind mit ihren hinteren Enden
starr mit.den querverlaufenden äußeren Enden der vorderen Torsionsstangen 2 bzw. 3 verbunden, und nach hinten verlaufende,
im allgemeinen horizontale rückwärtige obere Arme 8 und 9, die nach hinten etwas divergieren, sind mit ihren vorderen
Enden starr mit den querverlaufenden äußeren Enden der hinteren Torsionsstangen 4 bzw. 5 verbunden.
Unterhalb der vorderen oberen Arme 6 und 7 sind nach vorne verlaufende vordere untere Arme 10 und 11 vorgesehen. Die
hinteren Enden der unteren Arme 10 und 11 sind an der Frontwand
des Fahrzeugkörpers 1 bei 10a bzw. 11a schwenkbar gelagert. Sogenannte Königs- oder Achszapfen 12 sind ferner vorgesehen,
um die vorderen oder freien Enden der vorderen oberen Arme und 7 und die vorderen oder freien Enden der vorderen unteren
Arme 10 bzw. 11 schwenkbar untereinander zu verbinden. Die Achsen 13a und 14a der Vorderräder 13 und 14 werden von den
Achszapfen 12 so getragen, daß sie gesteuert werden können.
In ähnlicher Weise sind unterhalb der nach hinten verlaufenden hinteren oberen Arme 8 und 9 sich nach rückwärts erstreckende
rückwärtige untere Arme 16 und 17 vorgesehen, und die vorderen Enden der unteren Arme 16 und 17 sind an der Rückwand des
Fahrzeugkörpers 1 bei 16a und 17a schwenkbar befestigt. Gelenkzapfen
18 sind vorgesehen, um die hinteren Enden der rückwärtigen oberen Arme 8 und 9 und die hinteren Enden der rückwärtigen
unteren Arme 16 bzw. 17 schwenkbar untereinander zu verbinden,
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Achsen 19a und 20a der Hinterräder 19 und 20 werden von den Gelenkzapfen 18 drehbar gehalten. Die Achsen 19a und 20a
sind mit einer Antriebswelle eines Motors (nicht gezeigt) verbunden, der an der Rückwand des Fahrzeugkorpers 1 befestigt
ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, bildet eine zylindrische Schutzhülse
22 ein integrales näher gelegenes Ende des rückwärtigen oberen Arms 8 und umschließt die linke hintere Torsionsstange 4. In
Abstand voneinander angeordnete ringförmige elastische Lager
23 und 24 sind am Fahrzeugkörper 1 befestigt und weisen Gummiringe
25 und 26 auf, die zwischen ihren inneren und äußeren Enden eingeschaltet sind. Diese Lager 23 und 24 dienen dem
Zweck, die zylindrische Schutzhülse 22 an ihren beiden Enden federnd zu haltern, so daß die zylindrische Schutzhülse 22
um ihre Längsachse drehbar ist. Das äußere Ende der Torsionsstange 4 ist bei 4a mit dem äußeren Ende der zylindrischen
Schutzhülse 22 keilverzahnt. Die Torsionsstange 4 ist an ihrem inneren Ende bei 4b mit dem oberen Ende eines sich nach unten
erstreckenden vertikalen Armes 27 keilverzahnt. Das obere Ende ist einteilig mit einer querverlaufenden hohlen Stummelwelle
27a ausgebildet, die in Lagerschalen 27b drehbar gelagert ist,
welche an der Innenseite der zylindrischen Schutzhülse 22 befestigt sind.
Eine weitere zylindrische Schutzhülse 29 von der gleichen Konstruktion wie die Schutzhülse 22 ist zu dem Zweck vorgesehen,
die rechte hintere Torsionsstange 5 zu umschließen. Die Schutzhülse 29 bildet ein integrales naheliegendes Ende des hinteren
oberen Armes 9 und ist durch den Fahrzeugkörper 1 über ringförmige federnde Lager drehbar gehalten, von denen eines bei
30 in Fig. 3 angedeutet ist. Diese Lager sind identisch mit den federnden Lagern 23 und 24. Das äußere Ende der Torsionsstange
5 ist mit dem äußeren Ende der zylindrischen Schutzhülse
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29 keilverzahnt, und das querverlaufende innere Ende der Torsionsstange 5 ist bei 5b mit dem oberen Ende eines anderen
nach unten ragenden vertikalen Armes 31 keilverzahnt, wobei das obere Ende aus einem Stück mit einer hohlen Stummelwelle
31a hergestellt ist, die durch die Innenseite der zylindrischen Schutzhülse 29 über Gleitlager frei drehbar abgestützt ist.
Der Arm 31 hat die gleiche Länge wie der Arm 27.
Die vorderen Torsionsstangen 2 und 3 sind ebenfalls am Fahrzeugkörper
1 gelagert und mit den vorderen oberen Armen 6 und in der gleichen Art und Weise verbunden, wie oben beschrieben
wurde, und die oberen Enden von nach unten ragenden vertikalen Armen 32 und 33, die gleiche Länge haben, sind ebenfalls mit
den inneren Enden der vorderen Torsionsstangen 2 bzw. 3 keilverzahnt bzw. durch eine Keilverzahnung verbunden.
Die unteren Enden der vertikalen Arme 32 und 27 an der linken Seite des Fahrzeugkörpers 1 sind bei 35 und 36 mit einem
horizontal verlaufenden Verbindungsglied 34 schwenkbar verbunden,
und in ähnlicher Weise sind die unteren Enden der vertikalen Arme 33 und 31 an der rechten Seite des Fahrzeugkörpers 1
bei 38 und 39 mit einem weiteren horizontal verlaufenden Verbindungsglied 37 schwenkbar verbunden. Die Verbindungsglieder
34 und 37 sind beide durch einen Hohlkanal oder Tunnel geführt, der in einem longitudinalen zylindrischen Teil 40 am unteren
Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 ausgebildet ist, wie Fig. 1 zeigt.
Zwischen den vertikalen Armen 27 und 31, die am hinteren Endabschnitt
des Fahrzeugkörpers 1 vorgesehen sind, ist eine im allgemeinen querverlaufende Welle oder ein Hebel 41 von verhältnismäßig
kurzer Länge eingeschaltet, dessen Mittelteil über ein Drehgelenklager 43 mit dem rückwärtigen Ende eines
Verbindungsglieds 42 derart verbunden ist, daß er in jeder
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beliebigen Richtung verschwenkbar ist. Das vordere Ende des Verbindungsglieds 42 ist über einen horizontalen Bolzen 45
an einem ortsfesten Bügel 44 (Fig. 4) schwenkbar angebracht, der in der Nähe des hinteren Endes des longitudinalen zylindrischen
Abschnitts 40 vorgesehen ist. Die zwei Enden des kurzen Hebels 41 sind über Drehgelenklager 46 mit den vertikalen
Armen 27 bzw. 31 verbunden. Im einzelnen sind die zwei Enden der Welle 41 in die inneren Laufringe von Drehgelenklagern
46 eingepaßt, die dem Drehgelenklager 43 ähnlich sind, und die
äußeren Laufringe der gleichen Lager sind in Aussparungen 47 und 48 verschiebbar aufgenommen, die einander gegenüberliegend
in den vertikalen Armen 27 bzw. 31 vorgesehen sind. Eine Schwenkbewegung oder Verlagerung von einem der Arme 27 und 31
nach vorne oder hinten um die Achse der zugeordneten Torsionsstange bewirkt demzufolge eine Verlagerung oder Versetzung des
anderen Armes um einen gleichen Abstand, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu jener der Verstellbewegung des anderen
Armes.
Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus des Mechanismus ergibt sich folgendes:
Wenn einer der vorderen und hinteren oberen Arme an einer Seite des Fahrzeugkorpers nach oben um die Achse der zugeordneten
Torsionsstange geschwenkt wird, wird der andere der vorderen und rückwärtigen oberen Arme um die Achse der zugeordneten
Torsionsstange nach unten geschwenkt und umgekehrt» Die Ausmaße der vertikalen Verstellbewegungen der freien Enden der vorderen
und hinteren oberen Arme und damit die Ausmaße der vertikalen Verstellbewegungen der vorderen und hinteren Radachsen sollten
gleich oder im wesentlichen gleich zueinander sein. Wenn sich die Belastungen an den vorderen und hinteren Rädern voneinander
unterscheiden, wird das Produkt aus der Länge des vorderen oberen Arms und der Vorderradbelastung an jeder Seite des
Fahrzeugkorpers mindestens im wesentlichen gleich dem Produkt
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aus der Länge des rückwärtigen oberen Armes und der Hinterradbelastung
auf der gleichen Seite gemacht. Ferner werden die Längen der vertikalen Arme 32 und 27 oder 33 und 31 an
jeder Seite des Fahrzeugkörpers so ausgewählt, daß die dadurch verursachten vertikalen Verstellbewegungen der Vorder- und
Hinterräder wenigstens im wesentlichen gleich zueinander sind.
Aus dem oben beschriebenen Grund ist das Verhältnis der Länge des vorderen oberen Arms an jeder Seite zur Länge des zugeordneten
vertikalen Arms gleich dem Verhältnis des hinteren oberen Arms an jeder Seite zur Länge des zugeordneten vertikalen
Arms. Wenn demzufolge das Fahrzeug z.B. aus einem Heckmotor-Typ besteht, bei dem die Belastung der Hinterräder größer ist
als diejenige der Vorderräder, ist die auf den rückwärtigen vertikalen Arm 27 oder 31 und das horizontale Verbindungsglied
34 oder 37 nach hinten ausgeübte Kraft größer als die Kraft, die an dem vorderen vertikalen Arm 32 oder 33 angreift und
das gleiche horizontale Verbindungsglied 34 oder 37 nach vorne
zieht.
Die Drehmomente oder Kräfte, die durch die Radbelastungen in den nahegelegenen Enden der oberen Arme 6 und 8 oder in den
Torsionsstangen 2 und 4 an der linken Seite des Fahrzeugs erzeugt werden, werden auf den Arm 27 übertragen und in ein
Moment im vertikalen Arm 27 umgewandelt, und in ähnlicher Weise werden die Drehmomente oder Kräfte, die durch die Radlasten
in den näher gelegenen Enden der oberen Arme 7 und 9 oder in den Torsionsstangen 3 und 5 an der rechten Seite des Fahrzeugs
erzeugt werden, auf den Arm 31 übertragen und in ein Moment im vertikalen Arm 31 umgewandelt. Wenn die auf die vertikalen
Arme 27 und 31 einwirkenden Momente gleich sind, wird die kurze Welle 41, deren mittlerer Teil durch den Fahrzeugkörper
abgestützt wird, in der normalen Position gehalten, die durch volle Linien in Fig. 4 angedeutet ist, so daß der Fahrzeug-
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körper horizontal gehalten wird.
Wenn ein Fahrzeugrad, z.B. das rechte Vorderrad 14 nach oben verstellt wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird das rechte
Hinterrad 20 aus den oben erläuterten Gründen nach unten verstellt, und die resultierende Schwenkbewegung des vertikalen
Armes 31 um die Achse der Torsionsstange 5 bewirkt eine
Schwenkbewegung oder Verlagerung des Hebels 41 in die Position, die in Fig. 4 durch die Linie 0-0 angedeutet ist.
Die Schwenkbewegung des Hebels 41 bewirkt wiederum, daß der vertikale Arm 27 an der linken Seite sich in entgegengesetzter
Richtung um ein gleiches Winkelausmaß verschwenkt, wodurch das Hinterrad 19 an der linken Seite um einen Abstand angehoben
wird, der gleich ist dem Ausmaß der Abwärtsbewegung des rechten Fahrzeugrads 20. Gleichzeitig hiermit wird das linke Vorderrad
13 um eine Strecke gesenkt, die gleich ist dem Ausmaß der Aufwärtsverstellung des rechten Vorderrads 14.
Wenn die Fahrzeugräder 13» 14, 19 und 20 von einem ebenen
Boden G1 weg auf einen Boden G2 rollen, der einen Hocker M aufweist, wie in strichpunktierten Linien in Fig. 6 angedeutet
ist, und das Rad 14 über diesen Hocker M rollt, werden die Räder in.die Positionen 13', 141, 191 und 20* verstellt. Im
einzelnen bewegt sich das Rad 13 nach unten, das Rad 20 nach unten und das Rad 19 nach oben, so daß sämtliche Räder
in Berührung mit der unebenen Oberfläche des Bodens G2 gehalten werden.
Wenn umgekehrt die Fahrzeugräder auf einem Boden G3 abrollen, der eine Vertiefung H aufweist, wie in Fig. 7 gezeigt ist,
und das Rad 14 in diese Vertiefung H hineinläuft, werden die Räder 14 und 19, die sich diagonal einander gegenüberstehen,
nunmehr gesenkt, wie bei 14" und 19" angedeutet ist, während
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die anderen zwei diagonal einander gegenüberstehenden Räder 13 und 20 angehoben werden, wie bei 13" und 20" angedeutet ist.
Auch dadurch werden wieder sämtliche Räder in Berührung mit der unebenen Oberfläche des Bodens G3 gehalten.
Im Zusammenhang mit beiden oben beschriebenen Fällen ist ohne
weiteres erkennbar, daß kein Schlingern und Kippen des Fahrzeugs in jeder der vertikalen Ebenen auftritt, die die Diagonalen
X und Y in Fig. 5 einschließen. Es ist erkennbar, daß dies auch für den Fall zutrifft, daß irgend ein anderes Rad
als das Rad 14 über einen Höcker oder in eine Vertiefung läuft.
Für den Fall, daß die Vorder- oder Hinterräder über einen Höcker oder in eine Vertiefung laufen, führt der Mechanismus keinerlei
Bewegung aus, mit Ausnahme, daß die vorderen oder hinteren Arme 6, 7 oder 8, 9 nach oben oder unten geschwenkt werden,
und zwar aufgrund der Torsion der vorderen oder hinteren Torsionsstangen 2, 3 oder 4, 5» und die Stoßabsorption bzw.
Stoßdämpfung erfolgt durch die Torsionsstangen.
Gemäß der Erfindung beeinträchtigt der Mechanismus nicht die Schaffung von Türwegen am Fahrzeug, da die Torsionsstangen
und ihre zugeordneten Arme an vorderen und hinteren Abschnitten des Fahrzeugkörpers montiert sind und die Glieder, welche die
vorderen und hinteren Torsionsstangenmechanismen verbinden unterhalb des Bodens des Fahrzeugkörpers geführt sind* Da ferner
die Räume unmittelbar vor und hinter den vorderen und rückwärtigen Torsions stangen nicht von dem Mechanismus eingenommen
werden, werden durch diesen die Räume für die Schaffung des Kofferabteils und Motorabteils des Fahrzeugkörpers nicht eingeschränkt
.
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Claims (6)
- PatentansprücheAufhängemechanismus für ein vierrädriges Fahrzeug, gekennzeichnet durch zwei horizontale vordere Torsionsstangen (2, 3), die durch einen Frontabschnitt des Fahrzeugkörpers (1) drehbar gehalten und in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Fahrzeugkörpers ausgerichtet sind, zwei vordere Arme (6,7),die sich gegenüber dem Fahrzeugkörper (1) nach vorne erstrecken und an den querverlaufenden äußeren Enden der vorderen Torsionsstangen (2, 3) befestigt sind, wobei die vorderen Arme (6, 7) die Vorderräder (13, 14) des Fahrzeugs tragen, zwei vordere vertikale Arme (32, 33), deren obere Enden an den querverlaufenden inneren Enden der vorderen Torsionsstangen (2, 3) befestigt sind, zwei horizontale hintere Torsionsstangen (4, 5), die durch einen rückwärtigen Teil des Fahrzeugkörpers (1) drehbar gehalten und in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Fahrzeugkörpers ausgerichtet sind, zwei hintere Arme (8, 9), die sich gegenüber dem Fahrzeugkörper (i)nach rückwärts erstrecken und an den querverlaufenden äußeren Enden der hinteren Torsionsstangen (4, 5) befestigt sind, wobei die hinteren Arme (8, 9) die Hinterräder (19, 20) des Fahrzeugs tragen, zwei hintere vertikale Arme (27, 31), deren obere Enden an den querverlaufenden inneren Enden der hinteren Torsionsstangen (4, 5) befestigt sind, zwei Verbindungsglieder (34, 37), die sich in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers erstrecken und deren vordere Enden an den unteren Enden der vorderen vertikalen Arme (32, 33) schwenkbar angeschlossen sind und deren hintere Enden an den unteren Enden der rückwärtigen609853/0255vertikalen Arme (27, 31) drehbeweglich angeschlossen sind, land durch einen querverlaufenden Hebel (41), der an seinem Mittelabschnitt durch den Fahrzeugkörper schwenkbar abgestützt ist und an seinen beiden Enden mit mittleren Abschnitten von einem der Paare (27, 31) der vorderen und hinteren vertikalen Arme schwenkbar verbunden ist.
- 2. Aufhängemechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß sich die Verbindungsglieder (34, 37) durch einen hohlen Kanal erstrecken, der im unteren Teil (40) des Fahrzeugkörpers (1) ausgebildet ist.
- 3. Aufhängemechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Hebel (41) mit den vertikalen Armen (27, 31) über Gelenklager (46) schwenkbar verbunden ist, die in Ausnehmungen (47, 48) verschiebbar sitzen, welche in den vertikalen Armen (27, 31) ausgebildet sind.
- 4. Aufhängemechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (41) durch den Fahrzeugkörper (1) über ein Verbindungsglied (42) schwenkbar abgestützt ist, das sich in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers (1) erstreckt und mit seinem einen Ende mit dem Fahrzeugkörper und mit seinem anderen Ende mit dem Hebel (41) schwenkbar verbunden ist.
- 5. Aufhängemechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,das eine Schutzhülse (22, 29) enthält, die das innere Ende jeweils eines vorderen und hinteren Arms (6, 7;609853/02558, 9) bildet und durch den Fahrzeugkörper drehbar abgestützt ist und daß die Schutzhülse (22, 29) die Torsionsstange (2, 3 bzw. 4, 5) einschließt, die dem inneren Ende zugeordnet ist.
- 6. Aufhängemechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stummelwelle (27a, 31a) in der Schutzhülse (22, 29) drehbar angeordnet ist und einen einstückigen oberen Teil des vertikalen Armes (27, 31) bildet, der der Torsionsstange (4, 5) zugeordnet ist.ReFu/Pi.609853/0255Le e rs e i te
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