DE3507433A1

DE3507433A1 - Unabhaengiges aufhaengesystem fuer die raeder, insbesondere hinterraeder, eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3507433A1
Application number: DE19853507433
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5200 Siegburg Krude
Original assignee: GKN Automotive Components Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1985-03-02
Publication date: 1985-09-05
Also published as: IT1183773B; GB2154964B; ES540958A0; KR900002128B1; AU563334B2; GB2154964A; KR850006869A; IT8567225A0; IT8553093V0; US4596299A; JPS60189618A; JPH038968B2; ES8602499A1; FR2560565A1; BR8406249A; CA1234170A; GB8505305D0; AU3545584A

Description

■ ι.

Unabhängiges Aufhängesystem für die Räder, insbesondere Hinterräder, eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein unabhängiges Aufhängesystem für die Räder, insbesondere Hinterräder, eines Kraftfahrzeuges, bestehend im wesentlichen aus einer Karosserie, einem Fahrgestell mit um eine Radachse drehbeweglich angeordneten Rädern, Mitteln zum elastischen Lagern des Fahrgestells gegenüber der Fahrbahn und einem Antriebsmotor, dessen Drehmoment mittels einer Längswelle auf ein Differential übertragen wird, welches in nicht starrer Weise am Fahrgestell befestigt ist.

Es ist bereits ein Kraftfahrzeug-Differential bekannt, das am Fahrgestell durch Mittel befestigt ist, die eine Schwenkbewegung des Differentials gegenüber dem Fahrgestell zulassen. In der US-PS 2 698 357 wurde schon eine Anordnung vorgeschlagen, deren Aufgabe es ist, das Absinken des Fahrzeughecks beim Beschleunigungsvorgang sowie die Geräuschemission zu vermindern. Diese Anordnung weist dabei eine Lagerausbildung auf, die eine relative Schwenkbewegung des Differentials in einer Richtung verhindert, während sie die Schwenk-

.5.

bewegung in der anderen Richtung einschränkt. Ausgenommen hiervon sind jedoch solche Bedingungen, die unter extrem hohen Beschleunigungen auftreten. Bei der insoweit vorgeschlagenen Anordnung ist es erforderlich, ein drehmomentübertragendes Gelenk in der Längswelle anzuordnen, welches dem Differential benachbart ist. Hierdurch ist es möglich, dessen Orientierungsänderungen in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit aufzunehmen.

Die Anordnung eines solchen, dem Differential benachbarten Gelenkes erfordert einen zusätzlichen und daher unerwünschten, weil kostenverursachenden Bauaufwand.

Angesichts dieser der Lösung nach US-PS 2 698 357 anhaftenden Nachteile ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein unabhängiges Aufhängesystem zu schaffen, bei dem eine relative Schwenkbewegung des Differentials gegenüber dem Fahrgestell vor allem dann gewährleistet ist, wenn das Fahrzeug in bezug auf die Fahrbahn eine zu dieser senkrechte Bewegung erfährt. Es soll damit ferner auch ein Differential geschaffen werden, das bei entsprechender Ausbildung und Anordnung eine Schwenkbewegung zuläßt, welche imstande ist, zugleich auch jene Funktion zu übernehmen, die bislang nur durch ein zwischen Längswelle und Differential angeordnetes besonderes Gelenk bewerkstelligt zu werden vermochte.

Gelöst wird diese Aufgabe nach dem Willen der Erfindung im wesentlichen durch folgende Merkmale:

- zwei mit jeweils zwei Armen versehene Schräglenker, die mit ihren radseitigen Enden an Radanordnungen befestigt und mit ihren Armen mit je zwei vom Fahrgestell getragenen Schwenklagern verbunden sind, deren Verbindungsgeraden jeweils eine Schwenkachse definieren,

- ein Differential mit einem Gehäuse, an dem sich ein Eingang für eine Antriebs(längs-)welle, zwei rechtwinklig dazu angeordnete Ausgänge für die Rad-Antriebswellen sowie zwei seitliche Verlängerungsstreben befinden, auf welchen beidseitig des Differentialgehäuses Schwenkmittel angeordnet sind, welche es dem Differential zur Aufnahme von Beugebewegungen gestatten, eine Schwenkbewegung um eine Querschwenkachse auszuführen,

eine Längswelle, deren motorseitiges Ende ein die Verbindung mit dem Antriebsmotor bewirkendes beugungsfähiges Gleichlaufdrehgelenk trägt, und deren differentialseitiges Ende mit einer axial verschiebbaren Keilverzahnung versehen ist, die in einem korrespondierend ausgebildeten und an der Differentialeingangsseite angeordneten Gegenstück ihre Lagerung und Führung hat, und eine Beugung des Gleichlaufgelenkes nur bei relativer Veränderung des Fahrgestells gegenüber der Fahrbahn erfolgt.

In vorteilhafter Ausgestaltung des die vorliegende Erfindung tragenden Gedankens wird zudem vorgeschlagen, daß die Schwenkmittel im wesentlichen aus Lagern bestehen, in welchen drehbar Zapfen angeordnet sind, wobei jeweils eine derart gebildete Lagereinheit mit dem Differentialgehäuse und jeweils die andere mit dem Fahrgestell verbunden ist, und wobei beide Lagereinheiten eine gemeinsame Querschwenkachse aufweisen.

Weitere Ausgestaltung erfährt die vorliegende Erfindung auch dadurch, daß zum Dämpfen der durch Antriebsmotor und/oder Differential hervorgerufenen Schwingungen die Lagereinheiten je eine elastische Büchse aufweisen, die jeweils zwischen dem Schwenkzapfen oder einem seiner Abschnitte und dem Lager angeordnet sind.

Sinnvolle Ausgestaltung und Ergänzung erfährt dieser Erfindungsgedanke noch dadurch, daß die in der Querschwenkachse zueinander fluchtend angeordneten elastischen Büchsen geometrisch und stofflich derart bemessen sind, daß sie einen vorbestimmten Winkelversatz gegenüber der Differential-Abtriebs- bzw. Ausgangsachse zulassen, und schließlich auch noch dadurch, daß der vorbestimmte Winkelversatz sich in der Größenordnung von plus/minus vier Grad bewegt.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe von Vorteilen einher, die im Grunde in einem unabhängigen, einfachen, übersichtlichen und zudem praktisch wartungsfreien Aufhängesystem für die Räder, insbesondere Hinterräder, eines Kraftfahrzeuges bestehen. Darüber hinaus läßt sich mit dem vorgeschlagenen System ein Gelenk an der Längswelle einsparen, das im Regelfalle dem Differential benachbart ist.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 das Schema einer Rückansicht einer unabhängigen Radaufhängung,

Fig. 2 die Draufsicht der unabhängigen Radaufhängung entsprechend Fig. 1,

Fig. 3 das Schema einer Gelenkwelle mit beidendig angeordneten Gelenken - teilweise im Schnitt -,

Fig. 4 eine Seitenansicht entlang der Linie H-U der Fig. 2

■I

Fig. 5 eine Ansicht - teilweise im Schnitt - der Schwenkverbindung des Differentials,

Fig. 6 eine seitliche Teilansicht entlang der Linie

6-6 der Fig. 2 mit einer Schwenkverbindung des Differentials, und schließlich

Fig. 7 den Längsschnitt durch ein an sich bekanntes Gleichlaufdrehgelenk, das sich zur Realisierung der Erfindung eignet.

Die Figuren 1 und 2 zeigen das Heck eines an sich bekannten vierrädrigen Kraftfahrzeugs mit einer Karosserie 5 und einem Fahrgestell 12. Dieses besteht u.a. aus einem Rahmen 16, der zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Längsträger 18 und 20 aufweist und aus wenigstens einem zwischen den Längsträgern angeordneten, also quer sich erstreckenden Unterrahmen 22. Der Begriff "Fahrgestell", sowie er hier verwendet wird, beinhaltet ein aus Einzelteilen hergestelltes Fahrzeug, bei dem einige der Fahrgestellteile in dem Fahrzeugaufbau vorgesehen sind und/oder einen Teil des Fahrzeugaufbaus bilden.

Der quer angeordnete Unterrahmen 22 ist mit zwei Außenabschnitten 24, 26 versehen, die sich mit Abstand voneinander von einer mittig angeordneten Differentialbefestigung 28 aus nach außen hin erstrecken. Jeder Außenabschnitt 24, 26 ist mit einem inneren und einem äußeren Arm 30, 32 eines Schräglenkers 34 mittels zweier Schwenkverbindungen 36, 38 verbunden. Diese wiederum bilden zwei Lagerpunkte, welche eine zwischen ihnen sich erstreckende Schwenkachse 40 definieren. Die beiden Schwenkverbindungen 36, 38 weisen an sich bekannte Mittel auf, die es dem Schräglenker 34 gestatten, gegenüber dem quer angeordneten Unterrahmen 22 um die Schwenkach-

se 40 eine Schwenkbewegung auszuführen; die Schwenkverbindungen 36, 38 weisen dabei je einen Schwenkzapfen 42 auf, die von je einer elastischen ringförmigen Büchse 44 gehalten sind. Jede dieser Büchsen 44 wiederum ist am Schräglenker mittels je eines Befestigungslagers 46 angeordnet.

Jeder Schräglenker 34 ist an seinem radseitigen Ende 48 in an sich bekannter Weise mit einer Radanordnung 50 verbunden. Diese Anordnung weist ein Rad 52 auf, das um die Radachse drehbar ist. Jede Radanordnung 50 ist mittels eines inneren und eines äußeren Antriebsgelenkes 56, 58 am inneren bzw. am äußeren Ende einer Antriebswelle 60 angeordnet und mit dem Differential 70 verbunden. Die beiden Gelenke 56, 58 bzw. 14O sind Gleichlaufdrehgelenke an sich bekannter Art.

Jedes Gleichlaufdrehgelenk weist in an sich bekannter Weise ein Innenteil 62 sowie ein Außenteil 64 auf. Diese beiden Teile sind mittels sechs in gleichmäßig umfangsverteiltem Abstand voneinander angeordnete Kugeln 66 miteinander verbunden. Dies gestattet, daß die Achse 68 des Außenteils entlang einer homokinetischen Ebene um einen Gelenkbeugungswinkel A in Bezug auf die Achse 65 des Innenteils gebeugt werden kann. Die Gelenkanordnung nach Fig. 3 zeigt ein Festgelenk, bei dem keinerlei relative Axialbewegung zwischen dem Gelenkinnen- und -außenteil stattfinden kann, während die Gelenkanordnung nach Fig. 7 ein an sich bekanntes Verschiebegelenk zeigt, das eine Axialbewegung gestattet und dessen Teile im wesentlichen die gleichen Bezugszeichen wie die Gelenkanordnung nach Fig. 3 tragen.

Das Differential 70 besteht aus einem Gehäuse 72 mit einem Antriebsritzel (nicht dargestellt). Dieses ist um eine Antriebswelle 74 (= Differential-Eingang) drehbar und mit zwei seitlichen Kegelrädern (nicht dargestellt) verbunden. Diese wiederum sind links und rechts von der Antriebswelle 74 an-

♦ /ΙΟ.

geordnet. Sie übertragen das Antriebsdrehmoment des Motors 144 innerhalb des Differentials 70 seitlich nach außen auf die Antriebswellen 60. Schaltgetriebe und Differentialteile, die nicht zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in den Zeichnungen weggelassen.

Die Differentialausgangsachse 76 verläuft koaxial zu einem der inneren Gleichlaufgelenkteile; das Antriebsdrehmoment wird dabei auf das jeweils andere, äußere Gelenkteil via Antriebswelle 60 übertragen.

Seitlich in entgegengesetzte Richtungen, vom Differentialgehäuse 72 aus gesehen, sind zwei Verlängerungsstreben 80, 82 angeordnet, die schwenkbar mit der zentralen Differentialbefestigung 28 verbunden sind. Jede dieser Streben 80, 82 weist eine seitlich davon angeordnete Befestigungsnabe 84 mit ainer Bohrung 86 auf, die sich koaxial zur Querschwenkachse 88 erstreckt, welche ihrerseits im wesentlichen parallel zur Differentialausgangsachse 76 verläuft und von dieser aus in einem Abstand nach vorn angeordnet ist.

Die zentrale Differentialbefestigung 28 weist zwei seitlich angeordnete Abschnitte 90, 92 auf, die sich vom querliegenden Unterrahmen 22 aus nach hinten erstrecken und unterhalb der äußeren Verlängerungsstreben 80,82 des Differentialgehäuses 72 entlang der Schwenkachse 88 angeordnet sind. Jeder der Abschnitte 90, 92 ist mittels eines Büchsenlagers 96 an einer zylindrischen elastischen Büchse 94 befestigt. Das Büchsenlager 96 wird dabei durch geeignete Verbindungsmittel an je einer seitlichen oberen Fläche der Abschnitte 90, 92 gehalten. Jede der beiden elastischen Büchsen 94 trägt, in Grenzen schwenkbar, einen in der Büchse befindlichen Abschnitt 100 eines Schwenkzapfens 102, dessen Nabenabschnitt 104 in die Bohrung 86 der Befestigungsnabe 84 eingreift. Die elastischen Büchsen sind jeweils zwischen einer inneren An-

lagescheibe 112 und einer äußeren, den Schub aufnehmenden Anlagescheibe 114 angeordnet. Eine Mutter 116 ist auf das andere, freie Ende des Schwenkzapfens 102 aufgeschraubt und liegt an einer Anlagefläche 118 der äußeren Scheibe 114 an.

Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß zwischen dem Schwenkzapfenabschnitt 100 des Schwenkzapfens 102 und der Bohrung 122 der zylinderförmigen elastischen Büchse ein radiales Spiel 120 besteht. Dieses ist so gewählt, daß es eine Winkelbewegung des Schwenkzapfens 102 und damit zugleich auch eine solche des Differentialgehäuses 72 von plus/minus vier Grad in alle Richtungen um die Querschwenkachse 88 gegenüber der elastischen Büchse 94 und gegenüber dem in Querrichtung sich erstreckenden Unterrahmen 22 zuläßt.

Der Differentialeingang 73 des Differentials 70 wirkt mittels einer axial verschiebbaren und keilverzahnten Verbindung 130 mit dem differentialseitigen Ende 132 einer Längswelle 134 zusammen, die um eine Achse 136 drehbeweglich angeordnet ist. Die axial verschiebbare und keilverzahnte Verbindung 130 ist ursächlich dafür, daß die Achse 136 koaxial zu der Differentialeingangswelle 74 bzw. der Längswelle 134 verläuft. Letztere ist mit ihrem motorseitigen Ende 138 mittels eines Gelenkes, etwa in Gestalt eines Gleichlaufdrehgelenkes 140, mit der Abtriebsseite 142 des Motors 144 verbunden, dessen Antriebsdrehmoment entlang der Achse 146 übertragen wird. Das Gleichlaufdrehgelenk 140 gestattet eine Abwinklung zwischen der Achse 136 der Längswelle und der Achse 146 des Motorabtriebes. Die Abwinklung ergibt sich dabei aus der Stellung des Abtriebes 142 des Motors 144 gegenüber dem Differentialeingang 73, wobei eine solche Stellung entweder absichtlich oder durch Verdrängung des Fahrgestellrahmens 16 gegenüber der Fahrbahn 53 erfolgt.

Die schon erwähnte Abwinklung zwischen Motor 144 und Längswelle 134, die durch das Gleichlaufdrehgelenk 140 bewirkt wird, wird durch axiales Rutschen aufgefangen, das durch die rutschende, keilverzahnte Verbindung 130 zusammen mit der Schwenkbewegung um die Querschwenkachse 88 des Differentials 70 gegenüber dem in Querrichtung verlaufenden Unterrahmen 22 entsteht.

Es ist ohne weiteres möglich, daß das vorstehend beschriebene Fahrzeugrad-Aufhängesystem auch verschiedene Kombinationen von Schraubfedern, Blattfedern, Stoßdämpfern und anderen bekannten Dämpfungs- und Federungsvorrichtungen enthalten kann.

Es ist zudem offensichtlich, daß, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, Modifikationen möglich sind. So kann beispielsweise die Konstruktion, welche die Schwenkbewegung um die Querschwenkachse 88 bewirkt, auch auf andere Weise zwischen dem Differential 70 und dem in Querrichtung verlaufenden Unterrahmen 22 angeordnet sein. Weiterhin kann die rutschende, keilverzahnte Verbindung 130 durch eine nichtrutschende Verbindung ersetzt werden. In einem solchen Falle läßt sich auch ein Gleichlauf-Verschiebegelenk, gleich oder ähnlich dem in Fig. 7 dargestellten, verwenden.

Claims

GKN Automotive Components Inc'. 26. Februar 1985 238OO Northwestern Highway Hn/Nb Southfield, Michigan 48075 X0126.001/P84 -108 PATENTANSPRÜCHE

1. Unabhängiges Aufhängesystem für die Räder, insbesondere Hinterräder, eines Kraftfahrzeuges, bestehend im wesentlichen aus einer Karosserie, einem Fahrgestell mit um eine Radachse drehbeweglich angeordneten Rädern, Mitteln zum elastischen Lagern des Fahrgestells gegenüber der Fahrbahn und einem Antriebsmotor, dessen Drehmoment mittels einer Längswelle auf ein Differential übertragen wird, welches in nicht starrer Weise am Fahrgestell befestigt ist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- zwei mit jeweils zwei Armen (30,32) versehene Schräglenker (34), die mit ihren radseitigen Enden (48) an RadanordnuBgen befestigt und mit ihren Armen (30,32) mit je zwei vom Fahrgestell (12) getragenen Schwenklagern (36,38) verbunden sind, deren Verbindungsgeraden jeweils eine Schwenkachse (¹JO) definieren,

- ein Differential (70) mit einem Gehäuse (72), an dem

sich ein Eingang (73) für eine Antriebs(längs-)welle

(74), zwei rechtwinklig dazu angeordnete Ausgänge für

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die Rad-Antriebswellen (76) sowie zwei seitliche Verlängerungsstreben (80,82) befinden, auf welchen beidseitig des Differentialgehäuses (72) Schwenkmittel angeordnet sind, welche es dem Differential zur Aufnahme von Beugebewegungen gestatten, eine Schwenkbewegung um eine Querschwenkachse (88) auszuführen,

eine Längswelle (13¹O, deren motorseitiges Ende (I38) ein die Verbindung mit dem Antriebsmotor (144) bewirkendes beugungsfähiges Gleichlaufdrehgelenk (140) trägt, und deren differentialseitiges Ende (132) mit einer axial verschiebbaren Keilverzahnung versehen ist, die in einem korrespondierend ausgebildeten und an der Differentialeingangsseite angeordnete Gegenstück ihre Lagerung und Führung hat, und eine Beugung des Gleichlaufgelenkes (140) nur bei relativer Veränderung des Fahrgestells (12) gegenüber der Fahrbahn (53) erfolgt.

2. Aufhängesystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schwenkmittel im wesentlichen aus Lagern (96) bestehen, in welchen drehbar Zapfen (102) angeordnet sind, wobei jeweils eine derart gebildete Lagereinheit mit dem Differentialgehäuse (72) und die jeweils andere mit dem Fahrgestell (12) verbunden ist, und wobei beide Lagereinheiten eine gemeinsame Querschwenkachse (88) aufweisen.

.3-

3. Aufhängesystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß zum Dämpfen der durch Antriebsmotor (144) und/oder Differential (70) hervorgerufenen Schwingungen die Lagereinheiten je eine elastische Büchse (94) aufweisen, die jeweils zwischen dem Schwenkzapfen (102) oder einem seiner Abschnitte (100,104) und dem Lager (96) angeordnet sind.

4. Aufhängesystem nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die in der Querschwenkachse (88) zueinander fluchtend angeordneten elastischen Büchsen (94) geometrisch und stofflich derart bemessen sind, daß sie einen vorbestimmten Winkelversatz gegenüber der Differential-Abtriebs- bzw. Ausgangsachse (61) zulassen.

5. Aufhängesystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß der vorbestimmte Winkelversatz sich in der Größenordnung von plus/minus vier Grad bewegt.