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Dokumentenidentifikation DE69429662T2 14.11.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0706904
Titel Verbesserungen an unabhängigen Aufhängungen
Anmelder Oshkosh Truck Corp., Oshkosh, Wis., US
Erfinder Schmitz, Geoffrey W., Wausau, US;
Anderson, Brian K., Oshkosh, US;
Archer, David W., Oshkosh, US;
Schmidt, Daniel J., Lavonia, US
Vertreter Brose und Kollegen, 82319 Starnberg
DE-Aktenzeichen 69429662
Vertragsstaaten BE, DE, FR, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.10.1994
EP-Aktenzeichen 943075119
EP-Offenlegungsdatum 17.04.1996
EP date of grant 16.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.11.2002
IPC-Hauptklasse B60G 3/20

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft allgemein unabhängige Aufhängungen, welche für Anwendungen abseits von Autobahnen (im Gelände) insbesondere zweckdienlich sind und insbesondere eine unabhängige Aufhängung, welche modular ausgebildet ist, d.h. daß sie bei Konfigurationen von gelenkten und von nicht gelenkten Rädern und hierbei sowohl bei angetriebenen und nicht angetriebenen Achsen verwendbar ist. Insbesondere ist die Aufhängung durch eine niedrige Federkennung, einen langen Radhub, eine große Bodenfreiheit und Anpaßbarkeit an flexible Rahmen gekennzeichnet.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Um die Einzigartigkeit der folgenden Erfindung zu begreifen, bedürfen verschiedene, hier verwendete Ausdrücke einer Definition.

Eine Hochgeschwindigkeitsoberfläche wird als Gelände definiert, welches keine Hindernisse aufweist, die in der Höhe den Radhub übersteigen.

Eine niedrige Federkennung bedeutet, daß ein Rad sich nach oben bewegen oder verschoben werden kann, um eine plötzliche Änderung des Geländes zu berücksichtigen, wobei eine minimale Änderung der vertikalen Kraft auftritt. Da die Änderung der vertikalen Kraft das ist, was eine Bewegung der Karosserie hervorruft, ermöglicht es ein Aufhängungssystem mit niedriger Federkennung, daß ein Fahrzeug sich durch ein derartiges Gelände mit sehr geringen Eingangskräften auf Chassis und Fahrer bewegt. Ein weiterer Vorteil einer niedrigen Federkennung ist eine Verringerung des Schubs nach hinten, welcher erzeugt wird, wenn das Rad auf einen vorstehenden Buckel auftrifft. Dieses "Nachgeben" oder "Erleichtern" des Rückwärtsschubes verringert nicht nur die Ermüdung des Fahrers, sondern verringert gleichzeitig die Kraft, die notwendig ist, grobes Gelände zu durchfahren. Eine niedrige Federkennung verringert ferner den Vorwärtsschub, welcher erforderlich ist, um ein bestimmtes Rad die vorne liegende Kante eines Niedriggeschwindigkeitshindernisses heraufzubewegen, so daß die erforderliche Zugkraft verringert wird. Da eine geringere Zugkraft erforderlich ist, kann die modulare unabhängige Aufhängung Niedriggeschwindigkeitshindernisse mit steileren Vorderkanten und unter viel rutschigeren Bedingungen bewältigen.

Ein langer Radhub bezieht sich auf die Vertikalbewegung eines Rades während der Fahrt und insbesondere auf das Ausmaß der Extreme von Geländen, welche als "grob" bezeichnet werden, wodurch die Vielzahl unterschiedlicher Oberflächen, welche die modulare unabhängige Aufhängung mit hoher Geschwindigkeit durchfahren kann, vergrößert wird. Eine Vergrößerung des langen Radhubs vergrößert gleichzeitig die Höhe von Hindernissen, welche mit sämtlichen Reifen in Berührung mit dem Boden überwunden werden können. Das Aufrechterhalten der Berührung zwischen Reifen und Boden vergrößert die Beweglichkeit und verringert die Möglichkeit des Überschlagens des Fahrzeuges.

Eine Niedriggeschwindigkeitsoberfläche ist ein Gelände, welches aus Hindernissen besteht, deren Höhe den Radhub übersteigt.

Eine große Bodenfreiheit bezieht sich auf die Höhe eines Hindernisses, welches zwischen den Reifen einer gegebenen Achse hindurchgelangen kann.

Ein flexibler Rahmen bezieht sich auf das grundsätzliche strukturelle Rahmenwerk des Fahrzeugs und bezeichnet die Fähigkeit des Rahmens, sich während des Betriebs drehend auslenken zu lassen. Das Vorhandensein eines flexiblen Rahmens vergrößert tatsächlich den wirksamen Radhub beim Überwinden von Niedriggeschwindigkeitshindernissen.

Da sich in den meisten westlichen Nationen das Straßensystem verschlechtert und gleichzeitig der Bedarf an effizienten und kostengünstigen Geländefahrzeugen vergrößert, nimmt die Verwendung unabhängiger Aufhängungen bei Geländefahrzeugen immer mehr zu. Obwohl viele unabhängige Aufhängungssysteme entwickelt wurden und praktisch genutzt wurden, scheint keines vollständig für einen großen Bereich von Arbeitsumgebungen zufriedenstellend zu sein. Beispielsweise sind, wenn überhaupt, nur wenige unabhängige Aufhängungssysteme tatsächlich modular in dem Sinne, daß sie bei den lenkbaren und den nicht lenkbaren Rädern und den angetriebenen oder nicht angetriebenen Achsen angewandt werden können. Ferner besteht der derzeitige Trend darin, stärkere und starrere Rahmenstrukturen zu konstruieren, um die zunehmend schweren Arbeitsbedingungen zu erfüllen, und die Erfahrung hat gezeigt, daß dies technisch für viele Anwendungsfälle sehr fraglich ist. Ferner gibt es, falls überhaupt, nur bei wenigen Systemen eine Gemeinsamkeit der Bauteile von Rad zu Rad im merklichen Maße. Letzteres Merkmal ist von zunehmender Bedeutung, da Einzelkonstruktionen von Rad zu Rad die Anfangskosten, die Wartungskosten, die Ersatzteilhaltung und den Ausbildungsstand erhöhen, der erforderlich ist, um Flotten von Schwerlastfahrzeugen mit hohem Wirkungsgrad zu betreiben. Ferner ist bei vielen vorhandenen unabhängigen Aufhängungen die Ermüdung des Fahrers ein ernstzunehmendes Problem. In vielen derartigen Systemen ist der Radhub derartig gering, daß der Fahrer ständig das Gaspedal drücken und loslassen muß, wobei dennoch trotz häufiger Geschwindigkeitsänderungen die auf die Fahrerkabine übertragenen Vertikalkräfte während einer achtstündigen Schicht sehr häufig sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung umfaßt eine modulare unabhängige Aufhängung, welche sowohl bei angetriebenen als auch bei nicht angetriebenen Achsen für lenkbare und nicht lenkbare Konfigurationen verwendbar ist. Zwei derartige Module der Aufhängungen, welche mit der Ausnahme, daß sie spiegelverkehrt sind, identisch sind, bilden die rechte und die linke Aufhängung für eine vorgegebene Achsenposition.

Zusätzlich ermöglichen die Module einen ungewöhnlich langen Radhub. Dies rührt teilweise von der Verwendung angelenkter Steuerarme und einem flexiblen Rahmen her. Tatsache ist, obwohl ein bekanntes Aufhängungssystem etwa 14¹/&sub2; Zoll Radhub aufweist, der Modul nach der vorliegenden Erfindung etwa 18 Zoll ermöglicht, d.h. eine Zunahme von etwa 25 Prozent, und in Verbindung mit einem flexiblen Rahmen wird hierdurch die Hochgeschwindigkeitsoberfläche, für welche das Fahrzeug geeignet ist, bis auf etwa 23 Zoll neu definiert, d.h. etwa eine Zunahme von 60 Prozent.

Gleichzeitig mit dem oben erwähnten langen Radhub gewährleistet die modulare unabhängige Aufhängung nach der Erfindung eine niedrige Federkennung, welche plötzliche Änderungen des Geländes mit minimalen Änderungen der senkrechten Kraft verbindet, was zu geringeren Schlagkräften auf das Chassis und den Fahrer führt, gleichzeitig eine Verringerung des Rückwärtsschubs, wenn die Räder einen vorstehenden Buckel treffen, eine Verringerung der erforderlichen Traktionskräfte und eine Vergrößerung der Fähigkeit, Niedriggeschwindigkeitshindernisse mit steileren Kanten und unter rutschigeren Bedingungen wirksamer zu überwinden, all dies im Gegensatz zu den derzeitigen auf dem Markt befindlichen Konstruktionen.

Ein Aufhängungsmodul nach der vorliegenden Erfindung geht aus von der DE-A-18 06 332, auf welcher der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht, und erreicht das gewünschte Ergebnis durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung ist mehr oder weniger skizzenhaft in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine seitliche perspektivische Ansicht eines Geländefahrzeugs mit der modularen unabhängigen Aufhängung nach der Erfindung, wobei das Überfahren eines Hindernisses durch ein Rad eines vierachsigen Fahrzeugs dargestellt ist;

Fig. 2 eine Hinteransicht der modularen unabhängigen Aufhängung nach der Erfindung, wobei für die Klarheit der Darstellung Teile aufgebrochen und andere weggelassen sind;

Fig. 3 eine Draufsicht, bei welcher Teile aufgebrochen und andere für die Klarheit der Darstellung weggelassen sind;

Fig. 4 eine Seitenansicht der modularen Aufhängungsanordnung nach der Erfindung, wobei Teile weggebrochen und andere weggelassen sind;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der unabhängigen modularen Aufhängungsanordnung nach der Erfindung, wobei Teile weggebrochen und andere zur klareren Darstellung weggelassen sind, wobei die Radanordnung bei der Steuerung gezeigt ist;

Fig. 6 eine Schnittansicht durch einen der vier auf der Innenseite liegenden Steuerarm-Schwenklager der Aufhängung, welche insbesondere das Gleitlager zeigt, welches die Steuerarme mit der Steuerarmmontageanordnung verbindet, und

Fig. 7 eine Schnittansicht durch das einzigartige untere Kugelgelenk am Außenende eines unteren Steuerarms.

BESCHREIBUNG EINER SPEZIELLEN AUSFÜHRUNGSFORM

In der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile in den einzelnen Figuren der Zeichnungen zu bezeichnen.

Ein Geländefahrzeug ist allgemein mit 10 in Fig. 1 bezeichnet, wobei das Fahrzeug in diesem Falle ein Schlepper mit einer allgemein mit 11 bezeichneten Kabine und einem allgemein mit 12 bezeichneten Ladekasten ist. Die Kabine und der Ladekasten sind auf einem flexiblen Rahmen montiert, von welchem der linke Hauptrahmenteil bei 13 veranschaulicht ist. Das Fahrzeug hat in diesem Falle vier allgemein mit 14, 15, 16 und 17 bezeichnete Achsen, von denen auf jeder in diesem Falle eine Einfachreifen-Radanordnung 18, 19, 20 bzw. 21 auf der linken Seite des Rahmens montiert ist. Der Rahmen ist ein flexibler Rahmen in dem Sinne, daß die Kabine und der Ladekasten getrennte Strukturen sind und sich bezüglich zueinander während der Fahrt als Resultat der Wirkung von Torsionskräften auf den Rahmen bewegen können. Obwohl ein Schlepper dargestellt ist, ist offensichtlich, daß die Erfindung bei jedem Geländefahrzeug anwendbar ist, so beispielsweise Baumaschinen, und ebenfalls bei Militärfahrzeugen, wie beispielsweise Tankschleppern.

In Fig. 1 ist der Schlepper sich nach links bewegend in Richtung des Pfeiles veranschaulicht. Der linke Vorderreifen 22 ist auf ein Hindernis in seinem Bewegungsweg getroffen und folglich wurde die gesamte Radanordnung 18 angehoben, bis die Oberseite des Reifens lediglich wenige Zoll unterhalb der darüber liegenden Plattform 24 befindlich ist, auf welcher der Motor montiert ist. Gleichzeitig ist die Radanordnung 19 der linken zweiten Achse auf dem ebenen Boden 26 verblieben, wie auch die dritten und vierten Radanordnungen 20 und 21. Es soll insbesondere darauf hingewiesen werden, daß die Fahrerkabine 11, falls überhaupt, sehr wenig aus ihrer, dem ebenen Boden entsprechenden Normalposition nach oben verschoben wurde, obwohl die linke Radanordnung 18 um mindestens 1 ¹/&sub2; Fuß nach oben verschoben wurde. Der Gesichtspunkt der unabhängigen Aufhängung der Vorderachsenanordnung ist weiter aus der Tatsache ersichtlich, daß der rechte Vorderreifen 28 auf dem ebenen Boden bleibt, obwohl die linke Vorderradanordnung 18 angehoben wurde.

Fig. 3 zeigt eine der Achsen 14-17 auf einer glatten Ebene. Der Einfachheit halber wurde die Achse 14, welche die linken und rechten Vorderreifen 22 und 28 einschließt, veranschaulicht.

Die Hauptrahmenteile sind mit 13 und 30 bezeichnet. Eine Querverstrebungsanordnung ist allgemein mit 31 bezeichnet, wobei die Konstruktion der Querverstrebungsanordnung nicht besonders kritisch ist, solange diese Einrichtungen enthält, im vorliegenden Fall nach innen gerichtete Flansche 32, 33, die eine Basis für die Befestigung der unabhängigen Aufhängungsanordnung an dem Rahmen bilden.

Die unabhängige Aufhängungsanordnung enthält eine linke obere Steuerarm-Montageanordnung 34, eine linke untere Steuerarm- Montageanordnung 35, eine rechte obere Steuerarm-Montageanordnung 36 und eine rechte untere Steuerarm-Montageanordnung 37. Da die Ausbildung der Steuerarm-Montageanordnungen identisch mit der Ausnahme ist, daß diese von Seite zu Seite auf dem Chassis spiegelverkehrt sind, wird lediglich nur die linke beschrieben.

Die linke Steuerarm-Montageanordnung 34 enthält einen Rahmen, welcher einen L-förmigen Träger 40 umfaßt, dessen oberer Arm 41 an dem Flansch 32 des Querträgers 31 befestigt ist. Ein Paar vertikaler Träger, von denen einer bei 42 veranschaulicht ist, und ein anderer in Fig. 5 bei 43 gezeigt ist, bildet Ankerplatten für die abnehmbaren Komponenten der oberen Steuerarm-Anordnung, die weiter unten beschrieben wird. In ähnlicher Weise ist ein unterer Träger 44 starr im Abstand unter dem oberen Träger 40 befestigt und einer von mehreren vertikalen Trägern ist bei 45 gezeigt, wobei letztere Träger Ankerpfosten für die untere Steuerarm-Montageanordnung 35 bilden. Die linken und rechten Steuerarm-Montageanordnungen sind somit eine Einheit mit dem Querträger 31 und folglich den Rahmenteilen 13 und 30.

Eine Differentialanordnung ist bei 47 gezeigt, wobei die Differentialanordnung an den linken und rechten Steuerarm- Montageanordnungen, jedoch nicht an dem Querträger 31, befestigt ist. Somit ist es, um die Differentialanordnung zu reparieren oder zu ersetzen, lediglich erforderlich, die Befestigungsmittel, welche die Differentialanordnung an den Steuerarm-Montageanordnungen hält, zu lösen, und die Differentialanordnung kann anschließend nach unten abgesenkt werden.

Der linke obere Steuerarm, der allgemein mit 50 bezeichnet ist, ist am besten in den Fig. 2 und 5 gezeigt. Er ist allgemein Y-förmig und enthält einen Vorderarm 51, siehe Fig. 5, einen Hinterarm 52 und einen Stiel 53. Jeder der Arme 51 und 52 endet in einem allgemein mit 54 bezeichneten Steuerarmgelenk, siehe ebenfalls Fig. 6, welches eine Buchsenanordnung aufnimmt, die im folgenden beschrieben wird. Das Außenende des Stiels 53 nimmt ein einzigartiges zweistückiges Kugelgelenk auf, welches weiter unten beschrieben wird.

Der linke untere Steuerarm 56 ist, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, gelenkig verschwenkbar und endet ebenfalls an seinem inneren Ende in einem Paar von Steuerarmgelenken, von denen das hintere allgemein mit 57 bezeichnet ist. Das Außenende des Steuerarms 56 endet in einem Vorsprung 58, der mit einem Kugelgelenk verbunden ist. Ein breiter Plattenbereich ist, siehe Fig. 5, allgemein mit 59 bezeichnet und liegt zwischen dem Vorsprung 58 und den Steuerarmgelenkanordnungen an den Innenenden des Steuerarms.

Die Konstruktion der Steuerarmgelenke ist am besten aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, welche zeigen, daß jeder der oberen und unteren Steuerarme an dem Chassis mittels zwei kolinearen Schwenkstiften verbunden ist, welche es ermöglichen, daß die Steuerarmanordnungen 50, 56 sich allgemein in vertikale Richtungen bewegen. Buchsen isolieren die Stifte gegenüber den Armen als Verstärkung für Stoßkräfte der Straße und ermöglichen es, daß das System Eingangskräfte von der Straße mit hoher Frequenz absorbieren kann.

Das Steuerarmgelenk 54 enthält eine Buchse 62, siehe Fig. 6, welche aus einem Paar miteinander fluchtender hohler Gummizylinder 63 mit Endflanschen 64 bzw. 65 besteht. Eine Metallhülse ist in der in dem Außenumfang jedes Zylinders 63 ausgebildeten Vertiefung aufgenommen, wobei die Gummizylinder 63 mit der Metallhülse 66 verbunden oder verklebt sind, so daß der Metall-an-Metall-Kontakt zwischen der Fassung 71 der Buchse und der Außenfläche der Buchse erfolgt. Eine zylindrische Stahlhülse 67 ist konzentrisch mit der Innenfläche jedes der Gummizylinder 63 verbunden oder verklebt. Eine dünnwandige zylindrische Auskleidung 68 ist in das offene Ende jeder der inneren Stahlhülsen 67 eingesetzt. Eine Druckscheibenanordnung ist an beiden Enden der Buchsenanordnung allgemein bei 69 veranschaulicht. Vorzugsweise enthält die Druckscheibenanordnung (a) einen Kunststoffring, der mit den Außenenden der zylindrischen Stahlhülsen 67 und den Gummizylindern 63 in Berührung steht und (b) eine Scheibe aus rostfreiem Stahl. Vorzugsweise ist die Druckscheibenanordnung und insbesondere der Kunststoffring aus einem synthetischen, mit Schmiermittel imprägnierten Material hergestellt. Der zylindrische Teil der Auskleidung, welche durch Stahlhülsen 67 gebildet ist, bildet ein Antireibungsmedium zwischen dem Innendurchmesser der Buchse und dem Stahlstift 70, welcher die Buchse an dem Chassis festhält. Die Druckscheibenanordnung bildet ein Antireibungsmedium zwischen der Buchse und den Einrichtungen auf dem Chassis, welche diese einschließt und verhindert somit eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung. Eine Einrichtung zum Injezieren eines Schmiermittels in den Innendurchmesser der Buchse kann vorgesehen sein, um die Lebensdauer des Antireibungsmerkmals zu verlängern.

Die Toleranz der Steuerarme vorwärts und rückwärts längs der Schwenkstifte wird durch U-förmige Ausgleichskeile eingestellt, die vor und/oder hinter der Buchse an jedem Schwenkpunkt eingesetzt sind, wie dies in dem vorhandenen Raum erforderlich ist. Das Haltemerkmal der Ausgleichskeile erfordert es, daß sie paarweise an einem gegebenen Punkt verwendet werden müssen. Nachdem das Ausgleichskeilpaar installiert ist, werden sie in entgegengesetzten Richtungen gedreht, bis vorher in dem U jedes Ausgleichskeils hergestellte Löcher miteinander fluchten. Befestigungsmittel werden dann durch die Löcher eingesetzt und angezogen und verhindern, daß sich die Ausgleichskeile gegeneinander drehen. In dieser Position kreuzen die Schenkel eines U-förmigen Ausgleichskeils die des anderen und halten sie zusammen, den Stift umgebend.

Die Außenenden der Steuerarme 50, 56 sind an einer einzigartiken Universalgelenksanordnung befestigt, deren unteres Kugelgelenk 72, wie in den Fig. 4, 5 und 7 gezeigt, beschrieben wird. Das Kugelgelenk besteht im wesentlichen lediglich aus zwei Teilen, nämlich einem sich verjüngenden Stutzen 73 und einem kugelförmigen Lager 74. Die Befestigung des Stutzens in dem Lager erfolgt durch einen Haltebolzen 75. Der Zweck, dies derart zu gestalten, liegt darin, das Entfernen des Radendes einfach zu gestalten. Wenn der Haltebolzen 75 entfernt wird, kann das Radende von den Steuerarmen der Aufhängung getrennt werden, ohne daß das Lager von dem Steuerarm oder der sich verjüngende Stutzen von der Spurstange der Lenkung entfernt werden muß. Das kugelförmige Lager ist in dem Vorsprung 58 durch ein Gehäuse 76 und Kopfbolzen 77 gehalten. Der sich verjüngende Stutzen 73 ist in dem unteren Arm 80 einer Spurstange, die allgemein mit 81 bezeichnet ist, gehalten. Die Spurstange weist einen oberen Arm 82 auf, welcher den sich verjüngenden Stutzen einer oberen Kugelgelenkanordnung 83 aufnimmt. In diesem Fall ist ein Lenkungsarm 84, siehe ebenfalls Fig. 3, an der oberen Oberfläche des oberen Arms 82 durch den sich verjüngenden Stutzen festgeklemmt, wobei der obere Arm 82 und der Lenkungsarm 84 derart bemessen sind, daß die Kugelgelenksanordnung einschließlich der sich verjüngenden Stutzen zwischen den oberen und unteren Spurstangen der Lenkung austauschbar ist.

Ein Drehstabstabilisator ist in den Fig. 2, 3 und 4 bei 86 veranschaulicht, wobei das linke Ende des Drehstabstabilisators verschwenkbar mit einer Welle 87 verbunden ist, deren Außenende in dem oberen Sockel 88 eines ausfahrbaren und zurückziehbaren Gelenks aufgenommen ist, siehe Fig. 4, dessen unterer Sockel (Fig. 4) verschwenkbar durch den Stift 91 mit einem Ankerstutzen 92 verbunden ist, der an dem Außenende des Stiels 52 des linken oberen Steuerarms 50 angeordnet ist, siehe insbesondere Fig. 5.

Das Federsystem für die modulare unabhängige Aufhängung ist am besten in den Fig. 2 und 5 und im geringeren Maße in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Ein oberer Federhalteträger ist allgemein bei 94 gezeigt, wobei der Träger tatsächlich ein vierseitiges Gehäuse ist, welches am Boden und der Außenseite offen ist, und welches an der Außenseite des linken Hauptträgers 13 des Rahmens angeschweißt oder auf andere Art zweckdienlich befestigt ist. In diesem Falle ist die Oberwandung 95 (Fig. 3) mehrere Zoll oberhalb des Hauptrahmens 13 angeordnet (siehe Fig. 4 und 5). Eine Wiegeplatte 96 (siehe Fig. 2) ist gelenkig auf einem Schwenkstift 97 (siehe Fig. 2 und 5) befestigt, welcher im Stutzen 98 aufgenommen ist, der an dem linken unteren Steuerarm 56 befestigt ist. Eine lange Schraubenfeder mit einer geringen Federkennung ist bei 99 veranschaulicht, wobei die unterste Windung der Feder an der Wiegeplatte 96 und die oberste Windung an der Kopfplatte 95 befestigt ist. Wegen des langen Radhubs des unabhängigen Aufhängungssystems muß die Schraubenfeder 99 sehr lang sein, so daß in den Zeichnungen eine Schraubenfeder veranschaulicht ist, die eine sehr viel größere Länge als normal aufweist. Die lange Schraubenfeder in Kombination mit dem notwendigen kleinen Windungsdurchmesser könnte zur Instabilität der Feder führen. Als Konsequenz davon ist eine Federführungsanordnung vorgesehen, wobei die Führungsanordnung aus einem Rohr oder Stange 100 besteht, die sich nach unten von der Kopfplatte 94 erstreckt und an der Kopfplatte 94 durch den Bolzen 101 befestigt ist. Dadurch, daß sie in das Oberende der Feder vorsteht, wird die Länge der Feder, die sich ausbuckeln könnte, verringert. Hierdurch wird das Längen-zu- Breiten-Verhältnis der Feder auf eine stabile Konfiguration verringert.

Vorzugsweise ist die Federführungsverlängerung aus einem synthetischen abriebswiderstandsfähigen Material geringer Reibung hergestellt. Die Federführungsanordnung stabilisiert den Innendurchmesser der Schraubenfeder ohne Verschleiß, Erzeugung von Wärme/Dämpfung oder andere nachteilige Wirkungen.

Ein Pufferanschlagmerkmal ist bei 104 allgemein in den Fig. 2 und 5 gezeigt. Der Pufferanschlag kann aus einem Gummikissen 105 bestehen, welches an einer Basisplatte 106 montiert ist, die ihrerseits an einer von zwei dreieckigen Streben 107, 112 befestigt ist, welche ihrerseits an den Hauptrahmenteilen 13 oder 30 angeschweißt oder auf andere Weise zweckdienlich befestigt sind. Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Pufferanschlag derart angeordnet, daß er früh in der Aufwärtsbewegung des Steuerarms 50 mit dem oberen Steuerarm 50 in Berührung gelangt. Zusätzlich dazu, daß er als gepufferter Anschlag für die Aufhängung dient, ist das Kissen 105 ferner wirksam, als Hilfsfeder zu arbeiten, wodurch die Lastaufnahmekapazität der Schraubenfeder 99 ergänzt wird.

Eine Rückschlaganschlagsanordnung ist in Fig. 2 allgemein bei 108 gezeigt. Es ist offensichtlich, daß die korrekte Konstruktion einer Schraubenfederaufhängung es erfordert, daß die eingebaute Feder niemals sich bis auf eine Länge ausdehnen kann, welche ihre Druckkraft entfernen würde. Beim vollen unbehinderten Ausfahren würde eine derartige Aufhängung lose Federn aufweisen, welche ein Rattern erzeugen würden und es würde die Gefahr bestehen, daß die Feder aus ihrem Einbauort herausgleitet. Ein derartiges Resultat wird durch die Rückschlaganschlagsanordnung 108 ausgeschlossen, welche vorzugsweise aus einem sehr harten und dennoch kompressiblen, aus Kunststoff bestehenden donut-ähnlichen oder puck-ähnlichen Teil 109 besteht, welcher durch eine Tragplatte 110 an der Unterseite des Steuerarms 52 montiert ist. Eine Anschlagsplatte ist bei 111 dargestellt, wobei die Anschlagsplatte mit dem Bewegungsbogen des Rückschlagteils 109 fluchtet. In diesem Falle ist die Anschlagsplatte als an der dazugehörigen Steuerarmanordnung angeschweißt oder auf andere zweckdienliche Weise befestigt gezeigt. Durch die richtige Anordnung und Positionierung des Rückschlaganschlagteils 109 und der Anschlagsplatte 111 kann die Längung der Schraubenfeder 99 während des Rückschlags kontrolliert werden, um zu verhindern, daß sich die Schraubenfeder auf eine Länge ausdehnt, an welcher ihre Druckkraft neutral oder negativ wäre.

Wie es allgemein bekannt ist, sind Aufhängungen mit Schraubenfedern derart konstruiert, daß sie eine Federvorspannung einschließen, was bedingt, daß die freie Länge der Feder größer ist als der Raum, der sie im zusammengebauten Zustand aufnimmt. Üblicherweise wird für den Zusammenbau ein Gerät zum Zusammendrücken der Feder benötigt. Das Zusammendrücken der Federn für eine Schwerlastaufhängung, wie sie hier beschrieben ist, ist jedoch eine schwierige und gefährliche Prozedur.

Bei dem vorliegenden System wird diese Schwierigkeit und Gefahr vermieden, indem einfach der Rückschlagbegrenzer 109 ausgebaut wird. Danach kann die frei entspannte Schraubenfeder in die Aufhängung eingebaut werden, und ein Wagenheber oder sogar das Gewicht des verwendeten Fahrzeugs genutzt werden, um die Schraubenfeder genug zusammenzudrücken, um den Rückschlagbegrenzer 109 einzubauen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist ersichtlich, daß in der Radanordnung Trommelbremsen 114 dargestellt sind. Dies ist dahingehend von Bedeutung, da dies einen Hauptbeitrag zur geringen Breite der modularen unabhängigen Aufhängungsanordnung leistet. Bei gegebener Breite des Differentialgehäuses, der Länge der Steuerarme, die erforderlich ist für lange Radhübe, und die Breite einer Radfelge und Nabe muß die Bremsanordnung eine Struktur sein, welche die Breite der Aufhängung mit anderen Bauteilen "teilt" im Gegensatz zu einem zusätzlichen Beitrag zur Gesamtbreite der Aufhängung. Trommelbremsen leisten dies, indem sie die Breite mit der Nabenanordnung teilen, um diese herumpassen, ohne diese Breite zu vergrößern. Ferner ist die Trommelbremse bevorzugt um ein Planetengetriebe herum innerhalb des Rades angeordnet.

Viele Vorteile der beschriebenen modularen unabhängigen Aufhängung sind aus der oben stehenden Beschreibung unmittelbar offensichtlich. Einige dieser Vorteile sind besonders bemerkenswert, wie folgt:

Falls die Aufhängung bei einer Konfiguration der Lenkachse verwendet wird, ist der Lenkarm der Spurstange mit dem Lenkgetriebe über eine Zugstange verbunden, mittels derer die Spurstange zum Steuern des Fahrzeugs um ihre Kugelgelenke gedreht werden kann.

Falls die Aufhängung in einer nicht lenkbaren Achskonfiguration verwendet wird, dient die Zugstange dazu, die Spurstange der Steuerung mit dem Chassis zu verbinden, so daß die Spurstange in einer allgemeinen Geradeausrichtung gehalten wird. Die Geometrie der Befestigungspunkte der Zugstange ist sowohl bei lenkbaren als auch nicht lenkbaren Achsen derart, daß die Aufhängungsbewegung keine unerwünschten Lenkeffekte hervorruft.

Verschiedene Last tragende Fähigkeiten, Lauf, Höhe und Auslenkungsgrade können durch Einbau von Schraubenfedern entsprechender Länge und Steifigkeit und durch entsprechende Positionierung des Befestigungspunktes der Schraubenfederanordnung an dem Chassis berücksichtigt werden. Falls gewünscht, kann ein Stoßdämpfer 115 mit den notwendigen Abmessungen und den gewünschten Dämpfungscharakteristiken vorgesehen werden. In diesem Falle ist das Oberende des Stoßdämpfers 115 schwenkbar mit der dreieckigen Strebe 112 durch einen Gelenkstift 113 verbunden (siehe Fig. 5) und sein Unterende ist schwenkbar mit dem breiten Plattenbereich 59 auf dem unteren Steuerarm verbunden.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 und 5 und unter der Annahme, daß die Aufhängung in einer Konfiguration einer angetriebenen Achse verwendet wird, verbindet die Halbwelle 115 den Ausgang 116 des Differentials mit dem Eingang 117 der Achswelle in dem Träger am Radende. Die Halbwelle ist mit dem Ausgang 116 des Differentials über ein Universalgelenk 118 vom Kardantyp verbunden. Die Halbwelle 115 ist dann mit der Achswelle in dem Träger am Radende durch ein doppeltes Kardangelenk 119 verbunden. Im Falle einer Konfiguration der Nichtlenkbarkeit kann das doppelte Kardangelenk durch ein einfaches Kardangelenk ersetzt werden.

Als Konsequenz kann das Herausnehmen der Halbwelle 115 zur Wartung und/oder zum Ersetzen leicht durchgeführt werden, ohne die Aufhängung auseinanderzunehmen. Dies erfolgt, indem der die Welle haltende Bolzen im Radende und die vier Bolzen, welche das einfache Kardangelenk mit dem Ausgangsjoch des Differentials verbinden, entfernt werden. Die Welle wird dann herausgenommen, indem sie aus der Aufhängung mit dem Gleitjochende voraus herausgezogen wird.

Ein Getriebe am Radende kann verwendet werden, um das durch die Halbwelle übertragene Drehmoment zu verringern, wenn ein direkter Antrieb nicht zweckdienlich ist.

Aus gleichem Grunde ermöglicht die unabhängige modulare Aufhängung das Ersetzen des Differentials ohne Auseinandernehmen der Radenden oder der Gelenke der Aufhängung. Dies ist hauptsächlich ein Resultat der Verstrebung des Steuerarms, welche sowohl mit dem Chassis als auch mit dem Differentialgehäuse verbunden ist.

Zusammenfassend bildet das Konzept der hier beschriebenen modularen unabhängigen Aufhängung eine grundsätzliche Konstruktion, welche nahezu an jede Konfiguration von Fahrzeug anpaßbar ist. Ferner erlaubt sie einen hohen Grad der Verwendung gleicher Teile zwischen den Lenkachsen, nicht gelenkten Achsen und den angetriebenen und nicht angetriebenen Achsen eines jeweiligen Fahrzeugs und minmiert den zusätzlichen Aufwand, der erforderlich ist, zusätzliche Achsen in ein Grundkonzept eines Fahrzeugs einzufügen.

Obwohl eine spezielle Ausführungsform und Abwandlungen davon hier dargestellt und beschrieben wurden, ist offensichtlich, daß Abwandlungen und Verbesserungen des hier beschriebenen Konzepts dem Fachmann möglich sind. Folglich ist beabsichtigt, daß der Schutzumfang der Erfindung nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.


Anspruch[de]

1. Modulare unabhängige Aufhängung für angetriebene und nicht angetriebene Achsen und gelenkte und nicht gelenkte Räder, welche direkt an dem Chassis eines Fahrzeugs, welches durch die Aufhängung getragen ist, montierbar ist, ohne daß zwischenliegende Unterrahmen verwendet werden, wobei die Radachslasten, die auf ein von der Aufhängung getragenes Rad einwirken, direkt von der Radanordnung auf das Fahrzeugchassis übertragen werden, wobei die modulare unabhängige Aufhängung folgende Bestandteile aufweist:

eine Spurstange (81), welche einen Teil der Radanordnung bildet, die ein Rad mit einem Reifen (22, 28) einschließt;

einen unteren Steuerarm (56), welcher ein Innenende und ein Außenende aufweist, wobei der untere Steuerarm schwenkbar für eine Drehung um eine untere Schwenkachse (57) an seinem Innenende an ein Chassis angeschlossen ist und an seinem Außenende an einem ersten unteren Ort (80) an die Spurstange;

ein oberer Steuerarm (51) mit einem Innenende und einem Außenende, wobei der obere Steuerarm schwenkbar und drehbar um eine obere Schwenkachse (54) an seinem Innenende an das Chassis und an seinem Außenende an einer zweiten oberen Stelle (82) an die Spurstange angeschlossen ist,

die untere Schwenkachse (57) und die obere Schwenkachse (54) sind senkrecht in vertikaler Richtung zueinander ausgerichtet;

Trägereinrichtungen (40, 44), die einstückig an dem Chassis geformt sind, welche erstens die obere Schwenkachse (54) für den oberen Steuerarm (51) und zweitens die untere Schwenkachse (57) für den unteren Steuerarm (56) definieren;

eine Schraubenfeder (99) mit einer größer als normalen Länge mit einem Oberende und einem Unterende, wobei das Oberende der Schraubenfeder an dem Chassis verankert (94) ist und das Unterende der Schraubenfeder schwenkbar durch schwenkbare Verbindungsmittel (97, 98) mit dem unteren Steuerarm (56) an einem Ort auf dem unteren Steuerarm verbunden ist, welcher innerhalb der Schwenkverbindung des unteren Steuerarms (56) mit der Spurstange (81) liegt,

das Oberende der Schraubenfeder (99) erstreckt sich nach oben um eine Entfernung, die nicht größer ist als etwa die Höhe des Reifens (22, 28) bei einer statischen Auslenkung unter normaler Nutzlast und die Schraubenfeder (99) ist aus einer Ebene versetzt, welche senkrecht zu dem Chassis liegt und durch die Schwenkverbindungen der oberen und unteren Steuerarme (51, 56) zu der Spurstange (51, 56) verläuft, um hierdurch einen Freiraum für eine Antriebswelle zu schaffen, die sich nach außen von dem Chassis durch die Spurstange und zu der Radanordnung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) die schwenkbaren Verbindungsmittel (97, 98) am Unterende der Schraubenfeder (99) eine Wiegeplatte (96), einen Schwenkstift (97) und einen Stutzen (98) enthalten, wobei ein oberer Teil der Wiegeplatte an der untersten Windung der Feder befestigt ist, ein unterer Teil der Wiegeplatte (96) schwenkbar an dem Schwenkstift (97) befestigt ist, wobei der Schwenkstift in dem Stutzen (98) aufgenommen ist und der Stutzen auf dem unteren Steuerarm (56) montiert ist,

(b) daß ein Federführungsrohr oder -stange (100) in das Oberende der Feder (99) vorsteht, um das Ausbuckeln der Feder zu verringern und

(c) daß lediglich eine einzige Schraubenfeder (99) vorgesehen ist.

2. Modulare unabhängige Aufhängung nach Anspruch 1 mit weiteren folgenden Bestandteilen:

einen Stoßdämpfer (100) mit Trägereinrichtungen (112), um den Stoßdämpfer an seinem Oberende mit dem Chassis zu verbinden,

der Stoßdämpfer ist mit seinem Unterende schwenkbar mit dem unteren Steuerarm (56) verbunden,

der Stoßdämpfer ist auf der Seite der oben genannten Ebene gegenüber der Seite angeordnet, auf welcher die Schraubenfeder (99) angeordnet ist.

3. Modulare unabhängige Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, welche weiter einen federnden Rückschlagteil (109) einschließt, der an dem oberen Steuerarm (51) angebracht ist, um die Bewegung des Rades zu begrenzen, wenn die Feder (99) ausgefahren wird.

4. Modulare unabhängige Aufhängung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche ferner einen federnden Pufferteil (105) einschließt, der an dem Chassis angebracht ist, um die Bewegung des Rades zu begrenzen, wenn die Feder zusammengedrückt wird.

5. Modulare unabhängige Aufhängung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverbindung zwischen dem Innenende des oberen Steuerarms (51) und dem Chassis und die Schwenkverbindung zwischen dem Innenende des unteren Steuerarms (56) und dem Chassis je Schwenkstifteinrichtungen einschließt, die durch das Chassis getragen sind und Greifeinrichtungen, welche durch den oberen bzw. unteren Steuerarm (51, 56) getragen sind, wobei die Schwenkstifteinrichtungen in den Greifeinrichtungen aufgenommen sind.

6. Modulare unabhängige Aufhängung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des unteren Steuerarms (56) größer ist als die Länge des oberen Steuerarms (51).

7. Modulare unabhängige Aufhängung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Steuerarm (56) gelenkig verschwenkbar ist, um eine große Bodenfreiheit zu gewährleisten.

8. Modulare unabhängige Aufhängung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis einen flexiblen Rahmen (13) enthält.







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