DE3403466C2 - - Google Patents
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Description
Es ist bei längslenkergeführten Starrachsen bekannt, einen
Drehstab-Stabilisator in die Starrachse zu integrieren. Bei
einer aus dem DE-GM 16 78 346 entnehmbaren Ausgestaltung
dieser Art besteht die Starrachse aus einer linken und einer
rechten Achshälfte, deren einander zugewandte Enden einander
koaxial überlappen und aneinander drehbar geführt sind, wobei
sich zwischen den einander zugewandten Enden ein Drehstab
erstreckt, der einer Verdrehung der einen Achshälfte gegenüber
der anderen entgegenwirkt.
Bei einer anderen, aus der US-PS 39 51 225 entnehmbaren Achse
ist diese selbst als Drehstab-Stabilisator ausgebildet, wobei
sie durch einen L, V oder T-förmigen Profilstab gebildet ist.
Beide vorbeschriebenen Ausgestaltungen sind von schwieriger
und kostenintensiver Bauweise. Im ersten Fall ist die
schwierige Bauweise konstruktiv bedingt, weil die Starrachse
wegen ihrer Teilung in zwei Hälften sehr stabil ausgeführt
werden muß, um den Schwachpunkt der Teilung auszugleichen. Im
zweiten Fall ist die Achse zwar einstückig, jedoch ist diese
Starrachse teuer, weil sie selbst auf ihrer ganzen Länge
als Drehstab ausgebildet ist und deshalb nicht nur ein großer
Drehstab sondern auch eine große Menge teueren
Drehstab-Materials vorgegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
längslenkergeführte Starrachse so auszubilden, daß bei
Gewährleistung einer guten Funktion eine einfache und
kostengünstige Bauweise erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt zu einer einfachen und
kostengünstigen Bauweise sowohl für die Starrachse selbst als
auch für den Drehstab. Ersteres wird zu einem großen Teil
schon deshalb erreicht, weil bei der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung die Starrachse als Achsrohr einstückig ist und deshalb von
Natur aus geeignet ist, große Belastungen aufnehmen zu können,
so daß unter Berücksichtigung der Sicherheitsbestimmungen ein
verhältnismäßig kleiner Durchmesser gewählt werden kann. Dies gilt
auch für den Drehstab.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird keine
Torsions-Federwirkung ausgeübt, wenn die Räder beider Seiten
gleichzeitig nach oben oder unten bewegt werden. Wenn jedoch
das Fahrzeug eine Neigungsbewegung ausführt, wird ein
Drehmoment erzeugt, das der Neigungskraft entgegenwirkt. Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung eignet sich insbesondere für
die Hinterachsaufhängung eines Automobils mit Frontantrieb.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die aus Gründen
einer einfachen und kostengünstigen Bauweise sowie einer guten
Raumausnutzung von Vorteil sind,
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung
dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Achsaufhängung mit einer
längslenkergeführten Starrachse in Form eines Achsrohres im Schnitt als
erstes Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Achsaufhängung mit
längslenkergeführter Starrachse im Schnitt als
zweites Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 einen Stabilisator der Achsaufhängung nach Fig. 3 im
horizontalen Schnitt.
In der Beschreibung der beiden Ausführungsbeispiele werden
gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder
korrespondierender Teile verwendet.
Gemäß Fig. 1 und 2 sind Achsschenkel 2, 3 am in Fahrtrichtung
linken und rechten Ende L, R eines Achsrohres 1 befestigt.
Ein linkes Rad 4 und ein rechtes Rad 5 sind drehbar auf den
Achsschenkeln 2 und 3 gelagert. Das Achsrohr 1 ist hinter und
unterhalb der Rotationsachse O der Räder 4 bzw. 5 angeordnet, so
daß eine die Rotationsachse O und die Mittelachse des
Achsrohrs 1 schneidende Ebene entgegen der Fahrtrichtung
schräg abwärts verläuft.
Es ist zu beiden Seiten der Achsaufhängung ein linker
Längslenker 6 und ein rechter Längslenker 9 vorgesehen, die
mit ihren vorderen Enden 7 bzw. 10 jeweils um eine im wesentlichen
horizontale Querachse schwenkbar mit dem Chassis des Fahrzeugs
verbunden sind. Das hintere Ende 8 des linken Längslenkers 6
ist am Achsschenkel 2 befestigt, d. h. am linken Ende L des
Achsrohrs 1. Das hintere Ende 11 des rechten Längslenkers 9
ist durch eine Lagerung 12 schwenkbar mit dem
Achsschenkel 3 bzw. dem rechten Ende R des Achsrohrs 1
verbunden. Wenn sich die Räder 4 bzw. 5 aufwärts bzw. abwärts
bewegen, schwenken die Längslenker 6 bzw. 9 nach oben bzw. nach
unten um deren Verbindungspunkte mit dem Chassis, wobei eine
Relativbewegung in Fahrt- oder Rückwärtsrichtung verhindert
ist.
Das Achsrohr 1 besteht aus einem Rohr, in dem sich ein
Stabilisator in Form eines Drehstabs 13 erstreckt. Das linke
Ende A des Drehstabs 13 ist mit dem linken Ende L des
Achsrohrs 1 so verbunden, beispielsweise durch eine
Kerbverzahnung, daß das linke Ende A des Drehstabs 13 sich
gegenüber dem Achsrohr 1 nicht verdrehen kann. Dagegen ist das
rechte Ende B des Drehstabs 13 drehbar am rechten Ende R des
Achsrohrs 1 mittels eines Drehstablagers 14 gehalten. Das
rechte Ende B des Drehstabs 13 ragt über das rechte Ende R des
Achsrohrs 1 hinaus. Ein Verbindungsglied 16, das als Steuerarm
dient, ist zwischen einem einstückig am rechten Ende B des
Drehstabs 13 ausgebildeten Ankerarm 15 und dem rechten
Längslenker 9 eingefügt.
An den Enden L, R des Achsrohrs 1 sind jeweils
Stützarme 17 und 18 vorgesehen, die von den Enden L, R nach vorn
vorstehen. Zwischen dem Chassis und den Stützarmen 17 bzw. 18 ist
jeweils ein Stoßdämpfer 19 bzw. 20 drehbar gelagert. Wie aus
Fig. 2 ersichtlich, sind die Stoßdämpfer 19 und 20 derart
angeordnet, daß ihre Achsen Punkte durchlaufen, welche in
unmittelbarer Nähe der Radachsen O der Räder 4 und 5 liegen. Die
Stoßdämpfer 19 und 20 weisen koaxial angeordnete
Schraubenfedern 21 bzw. 22 zum Zweck einer elastischen Halterung
des Achsrohrs 1 am Chassis auf.
Ein Panhardstab 23, der in einer durch die Radachsen O der
Räder 4 und 5 verlaufenden vertikalen Ebene benachbart angeordnet
ist, ist mit seinem einen Ende schwenkbar an einem vorderen
Abschnitt des Achsrohrs 1 zum Zweck einer Schwenkbewegung um
eine Achse angebracht, die sich im wesentlichen parallel zur
Längsachse des Chassis erstreckt. Das andere Ende des
Panhardstabes 23 ist schwenkbar am Chassis angebracht, so daß
der Panhardstab 23 dazu dienen kann, die relative Bewegung
zwischen dem Achsrohr 1 und dem Chassis in seitlicher Richtung
zu begrenzen.
Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Achsaufhängung ist
folgende:
Wenn sich das linke und das rechte Rad 4 und 5 aufgrund einer
Unebenheit der Straßenoberfläche gleichzeitig nach oben bzw.
nach unten bewegen, werden beide Längslenker 6 und 9 um die
Verbindungspunkte ihrer vorderen Enden 7 bzw. 10 nach oben bzw.
unten geschwenkt. Dementsprechend schwenkt der Panhardstab 23
ebenfalls nach oben bzw. nach unten um den Punkt, an dem er
mit dem Chassis verbunden ist. Folglich wird das Achsrohr 1
nach oben bzw. unten bewegt, während es parallel zum Chassis
gehalten wird. Die Bewegungsenergie des Achsrohrs 1 wird von
den Schraubenfedern 21 und 22 und den Stoßdämpfern 19 und 20
absorbiert.
Bei Belastung des linken Rades 4,
beispielsweise in einer Rechtskurve,
schwenkt der linke Längslenker 6 um sein
vorderes Ende 7 nach oben. Das Achsrohr 1, das an seinem
linken Ende L mit dem Längslenker 6 verbunden ist, dreht sich
gemäß der Darstellung in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn als
Ergebnis der Schwenkung dieses Längslenkers 6. Folglich wird
das linke Ende A des Drehstabs 13, das am Achsrohr 1 befestigt
ist, in derselben Richtung gedreht. Der rechte Längslenker 9,
welcher schwenkbar mit dem rechten Ende R des Achsrohrs 1
verbunden ist, wird durch die Lagerung 12 von der Schwenkung des Achsrohrs 1
freigehalten, und er behält seine Position bei, es sei denn,
daß sich auch das Rad 5 nach oben bzw. nach unten bewegt.
Andererseits dreht sich das rechte Ende B des Drehstabs 13,
das mit dem Längslenker 9 über das Verbindungsglied 16
verbunden ist, nicht in bezug auf das Chassis, es sei denn,
daß auch der Längslenker 9 geschwenkt wird. Folglich wird der
Drehstab 13 durch die Kräfte, die auf dessen beiden Enden A und B
einwirken, verdreht, wodurch eine Kraft erzeugt wird, die der
relativen Bewegung zwischen den Rädern 4 und 5 entgegenwirkt. Als
Ergebnis wird der Neigungswinkel des Chassis verringert und
somit die Lagestabilität bzw. die Straßenlage des Fahrzeugs
verbessert.
Wenn das rechte Rad 5 nach oben bewegt wird, wird der rechte
Längslenker 9 nach oben geschwenkt, wobei eine Drehung des
rechten Endes B des Drehstabs 13 bezüglich des Chassis
erfolgt. Dabei wird aufgrund der Lagerung 12 der linke Längslenker 6 nicht geschwenkt,
es sei denn, daß das linke Rad 4 ebenfalls nach oben bzw.
unten bewegt wird. Somit wird das Achsrohr 1 und das linke
Ende A des Drehstabs 13, welches am Achsrohr 1 befestigt ist,
nicht in bezug auf das Chassis geschwenkt. Folglich wird durch die Kräfte, die dessen
beiden Enden A, B zugeführt werden, eine
Verdrehkraft auf den Drehstab 13
ausgeübt, um der Anhebung
des rechten Rades 5 entgegenzuwirken.
Auf diese Weise erzeugt, wenn das linke oder rechte Rad 4 bzw. 5
nach oben bzw. nach unten bewegt wird, der Drehstab 13 ein
Moment, das einer derartigen relativen Bewegung der Räder 4 und 5
einen Widerstand entgegensetzt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die
Achsen der Stoßdämpfer 19 und 20 derart, daß sie durch Punkte
verlaufen, welche sehr dicht an den Drehachsen O der Räder 4 bzw. 5
liegen. Gemäß dieser Anordnung ist es möglich, die Differenz
der Dämpfungskräfte zwischen den Stoßdämpfern 19 und 20 zu
verringern, welche durch die Differenz des Schwenkwinkels
zwischen den beiden Längslenkern 6 und 9 verursacht wird.
Zusätzlich ist es durch die Anordnung des Panhardstabes 23 in
Nachbarschaft der vertikalen Ebene, die durch die Radachsen O
der Räder 4 und 5 verläuft, möglich, den Betrag der Auslenkung
der Räder 4 und 5 durch externe Kräfte zu verringern, wodurch die
Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert wird.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 3
und 4 ist im wesentlichen identisch mit dem vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiel, mit Ausnahme der Konstruktion des Stabilisators
und der Konstruktion der Verbindung zwischen dem
Stabilisator und dem Achsrohr 1.
Wie es in Fig. 4 deutlich gezeigt ist, ist auch bei diesem
Ausführungsbeispiel der Stabilisator im Achsrohr 1
axial aufgenommen. Der Stabilisator ist durch ein
Verdrehrohr 25, das vom rechten Ende R des Achsrohrs 1 her
eingesetzt ist, und einen Torsionsstab 26, der sich axial im
Verdrehrohr 25 erstreckt, gebildet. Ein Ende 27 des
Verdrehrohrs 25 ragt nach außen über das rechte Ende R des
Achsrohrs 1 hinaus. Eine Verdrehrohrplatte 28 ist am
vorstehenden Ende 27 befestigt. Andererseits ist ein
Nabenträger 29 zur Halterung des Achsschenkels 3 am rechten
Ende R des Achsrohrs 1 befestigt. Die Verdrehrohrplatte 28 ist
am Nabenträger 29 mittels Schrauben 30 befestigt. Somit ist
das äußere bzw. rechte Ende 27 des Verdrehrohrs 25 am
Nabenträger 29 befestigt, d. h. am Achsrohr 1. Ein
Gummidichtungsring 31, der zwischen dem äußeren Ende 27 des
Verdrehrohrs 25 und dem Achsrohr 1 angeordnet ist, ist dazu
bestimmt, zu verhindern, daß Schmutzwasser in das Achsrohr 1
eintreten kann. Das andere bzw. innere Ende 32 des
Verdrehrohrs 25 erstreckt sich im Achsrohr 1 bis zu einer
mittleren Position davon und wird dort durch ein ringförmiges
Halteteil 33 gehalten, das aus Gummi hergestellt ist.
Ein hohlzylindrischer Körper 36 ist drehbar in dem äußeren Ende 27
des Verdrehrohrs 25 aufgenommen und mittels eines Lagers 34
darin gelagert. Ein ringförmiges, von außen eingesetztes
Dichtungsteil 35 dient dazu, das Eindringen von Schmutzwasser
oder dergl. in das Lager 34 zu verhindern. In der inneren
Umfangsfläche des zylindrischen Körpers 36 sind Federnuten 37
ausgebildet. Federnuten 38 sind auch in der inneren
Umfangsfläche des inneren Endes 32 des Verdrehrohrs 25
ausgebildet. Die äußeren Umfangsflächen der beiden Enden
des Torsionsstabes 26 sind mit Stegen zum Eingreifen in die
Federnuten 37 bzw. 38 ausgebildet. Somit ist das innere Ende des
Torsionsstabes 26 undrehbar im inneren Ende 32 des
Verdrehrohrs 25 gehalten, während das äußere Ende des
Torsionsstabes 26 undrehbar mit dem zylindrischen Körper 36
verbunden ist. Daher ist der
Torsionsstab 26 an seinem inneren Ende mit dem inneren
Ende 32 des Verdrehrohrs 25 nicht verdrehbar verbunden, und
er ist durch das äußere Ende 27 des Verdrehrohrs 25
verdrehbar im rechten Ende R des Achsrohrs 1 gelagert. Das
äußere offene Ende des zylindrischen Körpers 36 ist durch eine
Kappe 39 verschlossen. Am zylindrischen Körper 36 ist der
Ankerarm 15 befestigt, wobei das Verbindungsglied 16, das als
Steuerarm dient, zwischen dem Ankerarm 15 und dem zweiten
Längslenker 9 eingefügt ist.
Die Achsaufhängung dieses Ausführungsbeispiels arbeitet wie
folgt.
Wenn sich das linke Rad 4 und das rechte Rad 5 gleichzeitig
nach oben bzw. nach unten bewegen, werden der linke
Längslenker 6 und der rechte Längslenker 9 um ihre
Verbindungsstellen mit dem Chassis an ihren vorderen Enden 7
oder 10 nach oben bzw. nach unten geschwenkt, so daß der
Panhardstab 23 um die Verbindungsstelle, an der er mit dem
Chassis verbunden ist, ebenfalls nach oben bzw. nach unten
geschwenkt wird. Folglich bewegt sich das Achsrohr 1
parallel zum Chassis nach oben bzw. nach
unten. Die Energie dieser Bewegung des Achsrohrs 1 wird durch
die Schraubenfedern 21 und 22 sowie die Stoßdämpfer 19 und 20
absorbiert.
Wenn das linke Rad 4 relativ zum Chassis aufwärts geschwenkt
wird, wird der linke Längslenker 6 um den Drehpunkt an seinem
vorderen Ende 7 nach oben geschwenkt. Da das linke Ende L des
Achsrohrs 1 am Längslenker 6 befestigt ist, kann das
Achsrohr 1 wie beim ersten Ausführungsbeispiel relativ zum
Chassis entsprechend der Schwenkung des Längslenkers 6 mit
geschwenkt werden. Der rechte Längslenker 9, der schwenkbar
mit dem rechten Ende R des Achsrohrs 1 verbunden ist,
verbleibt in seiner Lage. Das andere Ende des Torsionsstabes 26
ist mit dem rechten Längslenker 9 durch den
zylindrischen Körper 36, den Ankerarm 15 und das
Verbindungsglied 16 drehfest verbunden. Daher werden der
Torsionsstab 26 und das Verdrehrohr 25 unter Torsion verformt,
wobei sie ein Drehmoment erzeugen, das der relativen
Verdrehung zwischen den Rädern 4 und 5 entgegenwirkt. Folglich
wird der Neigungswinkel des Chassis verringert, wodurch die
Stabilität des Fahrzeugs verbessert wird.
Wenn das rechte Rad 5 relativ zum Chassis angehoben wird, wird
der rechte Längslenker 9 nach oben geschwenkt, so daß sich das
andere Ende des Torsionsstabes 26 relativ zum Chassis dreht.
Der linke Längslenker 6 wird nicht geschwenkt. Als Ergebnis
werden das Verdrehrohr 25 und der Torsionsstab 26 unter Torsion
verformt, wobei sie einer Anhebung des rechten Rades 5
entgegenwirken.
Auf diese Weise erzeugt der Stabilisator ein Drehmoment, das
eine Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des jeweils anderen linken
oder rechten Rades 4 bzw. 5 entgegenwirkt.
Die Anordnung kann auch derart ausgeführt sein, daß das rechte
Ende 27 des Verdrehrohrs 25 direkt am Achsrohr 1 befestigt ist.
Bei den vorbeschriebenen Anordnungen sind die Länge und der
Durchmesser des Stabilisators
frei innerhalb der Größe
des Hohlraums des Achsrohrs 1 in Übereinstimmung mit der
festgelegten Federkonstante bestimmt. Demzufolge ist es
gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Stabilisator so
zu konstruieren, daß er bei erforderlicher Festigkeit
ein minimales Gewicht aufweist, wodurch das Gewicht der
Achsanordnung im ganzen verringert werden kann.
Claims (8)
1. Längslenkergeführte Starrachse mit einem Drehstab-Stabili
sator mit folgenden Merkmalen:
- - der Stabilisator (Drehstab 13, Verdrehrohr 25 mit Torsionsstab 26) ist im Inneren des Achsrohrs (1) der Starrachse geführt,
- - das Achsrohr (1) ist torsions- und biegesteif ausgebildet und gegenüber den Radachsen (O) in Längsrichtung des Fahrzeuges versetzt,
- - der Stabilisator (Drehstab 13, Verdrehrohr 25 mit Torsionsstab 26) ist mit einem Ende am Achsrohr (1) festgelegt und mit dem anderen Ende drehbeweglich aus dem Achsrohr (1) herausgeführt und am zugehörigen Längslenker (9) über eine Hebelverbindung (15, 16) angelenkt,
- - dieser zugehörige Längslenker (9) ist gegenüber dem Achsrohr (1) drehbeweglich gelagert (12), während der andere Längslenker (6) mit dem Achsrohr (1) drehfest verbunden ist.
2. Längslenkergeführte Starrachse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stabilisator sich als Drehstab (13) auf der gesamten Länge des
Achsrohrs (1) erstreckt und die zueinandergehörigen
Enden (A, L) des Drehstabs (13) und des Achsrohrs (1)
undrehbar miteinander verbunden sind (Fig. 1).
3. Längslenkergeführte Starrachse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stabilisator durch ein Verdrehrohr (25) und einen
darin axial angeordneten Torsionsstab (26) gebildet ist,
deren von dem gegenüber dem Achsrohr (1) drehbeweglich
gelagerten Längslenker (9) abgewandte Enden (32) drehfest
miteinander verbunden sind und deren dem Längslenker (9)
zugewandte Enden (27) verdrehbar aneinander gelagert sind,
wobei das Ende (27) des Drehrohrs (25) drehfest mit
dem zugehörigen Ende (R) des Achsrohrs (1) verbunden ist
und das Ende des Torsionsstabes (26) drehfest mit einem
Ankerarm (15) der Hebelverbindung (15, 16) verbunden ist (Fig. 3).
4. Längslenkergeführte Starrachse nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ankerarm (15) mit einem hohlzylindrischen
Körper (36) verbunden ist, der sich koaxial zwischen die
Enden des Torsionsstabes (26) und des Verdrehrohrs (25)
erstreckt und im Endbereich des Drehrohrs (25) drehbar
gelagert ist sowie durch eine Keilnutverbindung (37)
drehfest mit dem zugehörigen Ende des Torsionsstabes (26)
verbunden ist (Fig. 4).
5. Längslenkergeführte Starrachse nach einem der
Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hebelverbindung (15, 16) durch einen mit dem Stabilisator (Drehstab 13, Torsionsstab 26)
verbundenen Ankerarm (15) und ein letzteren mit dem
zugehörigen Längslenker (9) verbindenden
Verbindungsglied (16) gebildet ist.
6. Längslenkergeführte Starrachse nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch
einen nahe einer durch die Drehachsen (O) der Räder (4; 5)
gehenden Vertikalebene angeordneten Panhardstab (23),
dessen eines Ende mit dem Achsrohr (1) und dessen anderes
Ende mit dem Chassis schwenkbar verbunden ist.
7. Längslenkergeführte Starrachse nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
zwei zwischen den Enden des Achsrohrs (1) und dem Chassis
angeordnete Stoßdämpfer (19; 20) mit Schraubenfedern (21;
22), deren Längsachsen Punkte durchlaufen, welche in
unmittelbarer Nähe der Rotationsachsen (O) der
Räder (4; 5) liegen.
8. Längslenkergeführte Starrachse nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Achsrohr (1) hinter der Rotationsachse (O) der
Räder (4; 5) angeordnet ist.
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DE3403466C2 true DE3403466C2 (de) | 1989-12-21 |
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