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Vorrichtung zur federnden Aufhängung von Achsen, insbesondere
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Starrachsen, am Rahmen von Fahrzeugen Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur federnden Aufhängung von Achsen, insbesondere Starrachsen, am Rahmen
von Fahrzeugen, die eine mit ihrem einen Ende auf einem horizontalen Gelenkbolzen
des Rahmens gelagerte Schwinge aufweist, deren anderes Ende über ein Federelement
am Rahmen abgestützt ist. Die Schwinge besteht dabei aus zwei Teilstücken, die im
Bereich zwischen den Gelenkbolzen und dem Federelement durch elastische Zwischenglieder,
insbesondere Gummielemente, miteinander verbunden sind.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art setzt sich die Schwinge
aus dem eigentlichen Lagerarm sowie einer Trag- und Stützkonstruktion zusammen,
an welcher einerseits die Achse aufgehängt ist und auf der andererseits das Federelement
abgestützt wird.
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Die Verbindung zwischen dem Lagerarm sowie der Trag- und Stützkonstruktion
wird über zwei als Schrauben ausgebildete Steckbolzen und diesen zugeordnete elastische
Zwischenglieder, insbesondere Gummielemente, bewirkt. Der eine Steckbolzen mit dem
zugehörigen elastischen Zwischenglied ist dabei im Bereich zwischen der Achsaufhängung
und dem das Federelement tragenden Sattel vorgesehen, während sich der andere Steckbolzen
mit dem zugehörigen elastischen Zwischenglied an einer Stelle befindet, die zwischen
der Achsaufhängung und der rahmenseitigen Lagerstelle der Schwinge liegt.
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Die beiden Steckbolzen und die ihnen zugeordneten elastischen Zwischenglieder
liegen dabei parallelachsig zur Fahrzeugachse und zur rahmenseitigen Anlenkstelle
der Schwinge.
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Diese Ausgestaltung der bekannten Aufhängevorrichtung für Fahrzeugachsen
hat jedoch verschiedene Nachteile.
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So wirkt es sich ungünstig aus, daß bei kurzzeitigen, aber sehr hohen
Belastungen, wie sie beispielsweise bei Fahrten durch tiefe Schlaglöcher auftreten,
die an der Schwinge wirksam werdenden Zugkräfte nur zu einem geringen Teil in die
Federelemente abgeleitet werden, während der größte Zugkraftanteil auf die rahmenseitige
Anlenkstelle der Schwinge einwirkt. Dieser Nachteil resultiert in der Hauptsache
aus dem relativ großen Abstand der in die Schwinge eingeschalteten elastischen Zwischenglieder
voneinander.
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Ein anderer Nachteil der bekannten Aufhängevorrichtung ist darin zu
sehen, daß das, auch bei Fahrten auf guter Fahrbahn auftretende Nickmoment der Achse
und den Achsmittelpunkt nur zu einem geringen Teil von den elastischen Zwischengliedern
aufgenommen werden kann, weil nämlich die beiden mit großem Abstand hintereinander
liegenden elastischen Zwischenglieder und die ihnen zugeordneten Steckbolzen jeweils
eine parallel zur Fahrzeugachse als auch zur rahmenseitigen aufhängung der Schwinge
gerichtete Einbaulage haben. Dahe-r verhält sich die bekannte Aufhängevorrichtung
verhältnismäßg starr, d.h., die auftretenden Nickmomente werden kaum bedämpft.
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Schließlich hat sich der relativ große Abstand zwischen den beiden
in die Schwinge eingeschalteten elastischen Zwischenglieder auch insofern noch als
nachteilig erwiesen, als sie bei Kurvenfahrten, und zwar'insbesondere bei hoher
Beladung des Fahrzeuges, eine starke Seitenneigung des Aufbaues zuläßt, damit die
Straßenlage des Fahrzeuges beeinträchtigt. Die hierbei auftretenden Torsionskräfte
an der Schwinge können nämlich
durch die eigenartige Anordnung der
elastischen Zwischenglieder nur in unzulänglicher Weise beherrscht werden, d.h.,
die Situationskräfte lassen sich nur in geringem Umfang elastisch abfangen.
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Zweck der Erfindung ist es, die angegebenen Nachteile der bekannten
Aufhängevorrichtungen zu beseitigen. Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung zur federnden Aufhängung von Achsen, insbesondere Starrachsen,
am Rahmen von Fahrzeugen zu schaffen, bei welcher nicht nur die auf die rahmenseitige
Aufhängung der Schwinge einwirkenden Zugkräfte auf ein Minimalmaß verringert, sondern
auch gute Dämpfungseigenschaften hinsichtlich des Nickmomentes der Fahrzeugachse
und bezüglich der Torsionskräfte an der Schwinge aufweist.
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Die Lösung dieses komplexen Problems wird nach der Erfindung auf einfache
Weise dadurch erreicht, daß die Schwinge aus zwei teilweise ineinandergeschobenen,
koaxialen Rohren besteht, die im Bereich zwischen der Achsaufhängung und dem Gelenkbolzen
der rahmenseitigen Aufhängung durch die Zwischenglieder relativ zueinander drehelastisch
verbunden sind.
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Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn gemäß
der Erfindung die beiden Rohre mit radialem Spiel ineinandergreifen.
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In vielen Fällen kann es ferner zweckmäßig sein, wenn nach einem weiteren
Erfindungsmerkmal der maximale Verdrehwinkel der beiden Rohre zueinander um die
gemeinsame Längsachse durch Anschläge begrenzt wird.
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Eine baulich besonders einfache Ausgestaltung der Aufhängevorrichtung
läßt sich erfindungsgemäß erreichen, wenn die Zwischenglieder aus radial zum Querschnitt
der beiden Rohre angeordneten elastischen Buchsen bestehen, die in einer sie umfassenden
Aufnahme, z.B. einem Auge, des einen Rohres sitzen und von einem
in
den Wänden des anderen Rohren abgestützten radialen Bolzen durchgriffen sind. Hierbei
ist es ferner wichtig, daß zwei Zwischenglieder mit geringem Abstand hintereinander
und mit sich kreuzender Lage in verschiedenen Aufnahmen des inneren Rohres sitzen
und die sie durchgreifenden Bolzen als im äußeren Rohr verankerte Steckschrauben
ausgebildet sind.
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Besonders günstige Wirkungsergebnisse stellen sich gemäß der Erfindung
ein, wenn das dem Gelenkbolzen der rahmenseitigen Aufhängung näherliegenden Zwischenglied
mit zum Gelenkbolzen achsparalleler Lage und das der Achsaufhängung näherliegende
Zwischenblied mit zur Bewegungsebene der Schwinge paralleler Achslage den beiden
Rohren zugeordnet ist Ferner hat sich als empfehlenswert gezeigt, wenn der einerseits
die Achsaufhängung bildende und andererseits das Federelement tragende Sattel starr
mit dem vom Gelenkbolzen der rahmenseitigen Aufhängung entfernt liegenden Rohr verbunden
ist.
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Nach einem anderen Weiterbildungsmerkmal der Erfindung ist vorgesehen,
mindestens das Außenrohr, vorzugsweise aber beide Rohre der Schwinge als Vierkant-
oder Rechteckrohre auszubilden. In diesem Falle kann es sich als sinnvoll erweisen,
das Eckenmaß des Innenrohres größer als das lichte Kantenmaß des Außenrohres zu
bemessen, derart, daß die Ecken des Innenrohres mit den Innenflächen des Außenrohres
die den maximalen Verdrehwinkel begrenzenden Anschläge bilden.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung nachfolgend ausführlich erläutert. Es zeigt Fig. 1 in Seitenansicht
eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur federnden Aufhängung von Achsen an Rahmen
von Fahrzeugen,
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 in größerem Maßstab
einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1 und Fig. 5 in größerem Maßstab einen
Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 1.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist durch gestrichelte Linien der Fahrzeugrahmen
1 angedeutet. An diesem Fahrzeugrahmen 1 ist eine Konsole 2 starr befestigt, in
welcher ein Gelenkbolzen 3 so gehalten wird, daß er sich in begrenztem Maße in Vertikalrichtung
ein- und feststellen läßt.
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Auf dem Gelenkbolzen 3, der sich in Horizontalrichtung erstreckt,
ist mit ihrem einen Ende eine Schwinge 4 in einer Vertikalebene schwenkbar aufgehängt,
und zwar so, daß sie vom Gelenkbolzen 3 weg mit verhältnismäßg steiler Neigung nach
abwärts gerichtet ist. Das freie Ende der Schwinge 4 ist starr mit einer Trag- und
Stützkonstruktion 5 verbunden, die einerseits einen Sattel 6 für das Federelement
7 bildet, welches wiederumam Fahrzeugrahmen 1 aufgehängt ist.
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Andererseits wird an der Trag- und Stützkonstruktion 5 der Schwinge
4 auch die Aufhängevorrichtung 8 für die Fahrzeugachse 9 verankert.
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Die Schwinge 4 ist aus zwei Rohren 1o und 11 zusammengesetzt, die,
wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, teilweise koaxial ineinandergeschoben sind.
Die ineinandergeschobenen Abschnitte der beiden Rohre lo und 11 liegen dabei zwischen
der Fahrzeugachse 9 und dem Gelenkbolzen 3, durch welchen die Schwinge 4 an der
Konsole 2 des Fahrzeugrahmens 1 aufgehängt ist.
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Zwischen den ineinandergeschobenen Abschnitten der beiden Rohre 1o
und 11 ist allseitig ein Spiel vorgesehen, wie das den Fig. 3 bis 5 entnommen werden
kann.
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Die beiden Rohre 1o und 11 sind durch zwei als Schrauben ausgebildete
Steckbolzen 13 und 14 miteinander verbunden, welche sich radial durch die Rohrquerchnitte
erstrecken und sich im rechten Winkel kreuzend mit verhältnismäßg geringem Abstand
15 hintereinander angeordnet sind.
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Jeder der beiden Steckbolzen 13 und 14 ist dabei in den sich gegenüberliegenden
Wänden des Außenrohres 11 abgestützt und durchsetzt ein elastisches Zwischenglied
16 bzw. 17. Diese elastischen Zwischenglieder 16 und 17 sind dabei vorzugsweise
als elastische Buchsen in Form von Gummielementen ausgebildet, die in einer sie
umfassenden Aufnahme 18 bzw. 19 in Form eines Auges sitzen und sich radial zum Querschnitt
der beiden Rohre erstrecken.
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Mit Hilfe der Steckbolzen 13 und 14 sowie der elastischen Gummielemente
16 und 17 wird eine praktisch in allen Richtungen elastische Bindung zwischen den
beiden Rohren 1o und 11 hergestellt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der
Steckbolzen 13 und das Gummielement 16, welche dem Gelenkbolzen 3 näherliegen, eine
parallel zu diesem Gelenkbolzen 3 gerichtete Achslage haben, während der Steckbolzen
14 und das Gummielement 17, die der Fahrzeugachse 9 näherliegen, eine parallel zur
Bewegungsebene der Schwinge 4 gerichtete Achslage aufweist.
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Wenn auch übliche runde Rohre einen geringen Gestellungsaufwand bedingen
hat es sich doch als vorteilhaft erwiesen, die Rohre 1o und 11 der Schwinge 4 mit
quadratischem oder rechteckigem Querschnitt auszuführen, wobei das Eckenmaß 20 des
Innenrohres 10 größer zu wählen ist als das lichte Kantenmaß 21 des Außenrohres
11. Hierdurch wird nämlich erreicht, daß die Ecken des Innenrohres 10 mit den Innenflächen
des Außenrohres 11 Anschläge bilden, die den maximalen Verdrehwinkel der beiden
Rohre 10 und 11 um die gemeinsame Längsachse begrenzen.
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Durch diese Ausgestaltung der Schwinge 4 ergeben sich verschiedene
Formteile. So werden bei kurzzeitigen, ab sehr hohen Belastungen, wie sie beispielsweise
bei Fahrten durch tiefe Schlaglöcher auftreten, die auf die Schwinge 4 einwirkenden
Zugkräfte zum größten Teil von den Federelementen 7 abgefangen, d.h., der die Aufhängung
der Schwinge 4 am Fahrzeugrahmen 1 bildende Gelenkbolzen 3 wird weitgehend von diesen
Zugkräften entlastet.
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Bei Fahrten auf guter Fahrbahn wirkt sich die elastische Verbindung
zwischen den beiden Rohren 1o und 11 durch die in geringem Abstand 15 hinterainanderliegenden
Gummielemente 16 und 17 insoweit günstig aus, als ein großer Anteil des Nickmomentes
der Fahrzeugachse 9 um den Achsmittelpunkt elastisch aufgefangen und damit gedämpft
wird.
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Schließlich können die bei Kurvenfahrten und hoher Beladung des Fahrzeuges
an der Schwinge 4 wirksam werdenden Torsionskräfte durch den geringen Abstand 15
der Gummielemente 16 und 17 besser beherrscht werden, so daß die Seitenneigung des
Fahrzeugaufbaues vermindert und dadurch die Straßenlage verbessert wird.