DE1952836A1

DE1952836A1 - Kraftfahrzeugaufhaengung

Info

Publication number: DE1952836A1
Application number: DE19691952836
Authority: DE
Inventors: Ming-Chih Yew
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1968-10-23
Filing date: 1969-10-14
Publication date: 1970-05-14
Also published as: US3558123A; GB1227301A

Description

Patentanwalt

Dipl.-Ing. K. Weither

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General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Kraftfahrzeugaufhängung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Kraftfahrzeugaufhängung mit einer auf Druck beanspruchten Hauptfeder zwischen der gefederten und der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs und einer von Saugdruck betätigfcaren, parallel aber entgegengesetzt zur Hauptfeder wirkenden Hilfsfeder.

Eine derartige Kraftfahrzeugaufhängung ist durch die USA-Patentschrift 3 003 758 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Kraftfahrzeugaufhängung so weiter auszugestalten, dass die parallel zur Hauptfeder angeordnete Hilfefeder eine

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veränderliche Last simuliert, die auf die Hauptfeder einwirkt, ohne deren Arbeitsweise bei schwerer Belastung und dynamischen Einwirkungen zu beeinflussen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss

dadurch gelöst, dass die Hilfsfeder als Lsatubertragungsgiied zwischen dar gefederten und der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs ein Glied enthält, das auf Zug beansprucht starr ist, bei Druckbeanspruchungen jedoch unwirksam ist.

Vorzugsweise ist das Lastübertragungsglied der Hilfsfeder ein biegsames Kabel. Hierdurch ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau mit geringem Raumbedarf, da das biegsame Kabel konzentrisch innerhalb der SchraubendrucKfeder angeordnet werden kann, die die Hauptfeder bildet. Das biegsame Kabel kann sich bei Druckbeanspruchungen daher seitlich innerhalb der Windungen der Hauptfeder ausbiegen. Ein biegsames Kabel verhindert auch Geräueche bei der Kraftübertragung und beeinflusst bei einem Druckwechsel nicht die Hilfsfeder. Ferner arbeitet ein biegsames Kabel unter allen Betriebsbedingungen selbst bei leichter Pahrzeugbelastung einwandfrei und hat keinerlei Einfluss auf die Arbeitsweise der Aufhängung bei dynamischen Beanspruchungen. , ,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei '■ einer Aufhängung mit einer Schraubendruckfeder verschiedener 3?ederkoüstante als Hauptfeder vorgesehen, dass die ifeäerfconstante

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der Hauptfeder proportional zur Abnahme der Federkonstante der Hilfsfeder zunimmt, wenn unter Druck erfolgende Abweichungen zwischen der gefederten und der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs unterhalb der vorgegebenen Bodenhöhe des Fahrzeugs eintreten» Auf diese Weise wird ein günstiger Verlauf der Pederkonstanten der vereinigten Aufhängungsfedern. erzielt.

Nach einem vorteilhaften weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hauptfeder so ausgelegt ist, dass sie die gefederte Masse des Kraftfahrzeugs oberhalb der vorgegebenen Bodenhöhe des Fahrzeugs bei voller Belastung des Kraftfahrzeugs trägt. Dies verhindert die Zahl der Hübe, bei denen das Lastübertragungsglied unwirksam wird und erhöht die Sicherheit dadurch, dass bei einem Ausfall der Hilfsfeder die Hauptfeder völlig ausreicht, um das Fahrzeug in einer ausreichenden Höbe zu halten.

Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet eine Hilfsfeder, die aus einem Kolben und einem Zylinder besteht, die miteinander durch einen BoIlbalg verbunden sind. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung ist ein Ausbiegen des RoIlbaigs und das Entstehen unerwünscht hoher vorübergehender Überdrücke im Zylinder in vorteilhafter Weise verhindert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

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"■Pig* 1 eine Teilseitenansicht eines Kraftfahrzeugs j

mit einer Aufhängung nach der Erfindung, Pig.*- 2 eine Teilansicht der Aufhängung einer abgewandelten Ausführungsform und ί

i Pig. 3 .ein Schaubild, das die Abhängigkeit zwischen

• der Abweichung und der Belastung darstellt. ,

Derin Pig. 1 dargestellte rückwärtige-Teil eines Kraftfahrzeugs enthält einen Rahmen 2, der Teil der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs ist. Der Rahmen 2 enthält einen Seitenträger 4 mit einem nach oben ausgebogenen Teil 6 oberhalt eines Achsgehäuses 8. Auf der anderen Seite des Kraftfahrzeugs ist ein gleicher Seitenträger vorgesehen, wobei die Aufhängung · auf beiden Kraftfahrzeugseiten gleich ausgebildet ist.

Yom Achsgehäuse 8 erstreckt sich nach unten eine Stütze 10, mit der über einen Zapfen 12 das rückwärtige Ende 14 eines in Längsrichtung liegenden Lenkers 16 schwenkbar befestigt ist. Bas vordere Ende des Lenkers 16 ist über einen ; Zapfen 18 an einer Stütze 20 befestigt, die nach unten ragend an dem Seitenträger 4' befestigt ist. Zwischen einem unteren Pedersitz 22 am Achsgehäuse 8 und eiern oberen Pedersitz 24 : am bogenförmigen Teil 6 ist eine auf Druck beanspruchte Schrauben feder 26 angeordnet, die die Hauptfeder der Aufhängung darstellt. Die Schraubenfeder 26 ist so ausgelegt, dass sie bei Normalbelastung des Kraftfahrzeugs die gefederte Masse 2 des

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Kraftfahrzeugs χα eine Bodenhöhe einstellt, die oberhalb ^: der vorgegebenen Bodenhöhe liegt. Unter der vorgegebenen Bodenhöhe wird die Bodenhöhe verstanden, die das Fahrzeug parallel zur Fahrbahn einnimmt, wenn die gefederte Masse 2 eine normale Belastung durch Fahrgäste, Brennstoff und Gepäck aufweist.

Da ein derartig ausgebildetes Kraftfahrzeug bei allen Belastungen, die unterhalb der iTormalbelastung liegen, eine kopflastige lage einnehmen würde, ist erfindungsgemäss eine saugdruckbetätigte Hilfsfeder 28 mit veränderlicher Federkonstante vorgesehen, die parallel zur Hauptfeder 26, aber in entgegengesetzter Richtung arbeitet. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 besteht die saugdruckbetätigte Hilfsfeder 28 aus einem nach unten offenen napfförmigen Zylinder 30, der an dem Seitenträger 4- befestigt ist und senkrecht ausgerichtet zur Achse der Hauptfeder 26 liegt. In dem Zylinder 30 verschieblich ist ein napfförmiger Kolben 32, wobei zwischen den zylindrischen Wandungen des Kolbens 32 ! und des Zylinders 30 ein Ringspalt 34 gebildet ist, der abge- ] dichtet durch einen undurchlässigen Rollbalg 36 überbrückt . ist. Hierdurch wird eine geschlossene Kammer 38 veränderlichen ; Volumens gebildet, die mit einer Saugdruckquelle verbunden ist, die im Ausführun&sbeispiel durch den Ansaugkasten der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs bereitgestellt ist. Der Anschluss

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erfolgt über eine Leitung 40, in der ein Regelventil 42 liegt. Dieses wird durch einen auf die Bodenhöhe ansprechenden Steuerhebel 44 betätigt, der mit dem Lenker 16 verbunden ist. Der Steuerhebel 44 verstellt das Regelventil 42 entsprechend Verlagerungen zwischen der gefederten und der ungefederten Masse, wodurch Saugdruck der Kammer 38 zugeleitet wird, um eine simulierte Belastung zu bilden, die der Differenz zwischen' der tatsächlichen Belastung und der Normalbelastung zur Einstellung der vorgegebenen Bodenhöhe entspricht. Durch diese Ausbildung wird nicht nur die Einstellung der vorgegebenen Bodenfreiheit bei allen Belastungsbedngungen des Fahrzeugs erzielt, bei denen sich eine grössere Bodenfreiheit ergibt, sondern zusätzlich eine Sicherheit geschaffen, die dadurch gegeben ist, dass im Falle eines Ausfalls der saugdruckbetätigten Hilfsfeder die elastische Abstützung der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs erhöht wird, also nicht verringert oder völlig aufgehoben wird, wie dies bei bekannten Bauarten der Fall ist.

Diese bei bekannten Bauarten auftretenden Schwierigkeiten sind demzufolge durch die Erfindung überwunden, und zwar dadurch, dass die saugdruckbetätigte Hilfsfeder funktionsmässig unwirksam wird, wenn die tatsächliche Belastung der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs der Normalbelastung entspricht. Bei früheren Bauarten ist gleichgültig

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von der Ausbildung der saugdruekbetätigten Hilisfeder stets eine Weiterewirkung der Hilfsfeder sowohl beim Druckhub als auch beim Rückhub gegeben. Selbst, wenn also die Kammer der Hilisfeder Aussendruck aufweist und die Hauptfeder die gefederte Hasse allein trägt, bewirken Bewegungen zwischen der gefederten und der ungefederten Masse in Druckrichtung notwendigerweise einen überdruck in der Kammer der Hilfsfeder. Bei einer Bauform der Hilfsfeder gemäss Pig. 1 ergäbe sich dann ein unerwünschtes Ausbiegen des Rollbalgs und die Möglichkeit von Abnutzung durch Abrieb. Bei Verwendung einer Hilfsfeder mit gegenläufigen Kolben, wie sie in Pig. 2 dargestellt ist, ist der erwähnte Nachteil zwar nicht vorhanden, jedoch ergibt sich ein unerwünschter schneller Anstieg der Federkennlinie. Um diesen Nachteil auszuschalten, ist erfindungsgemäss der napfartige Kolben 32 der Hilfsfeder 28'mit dem unteren Federsitz 22 durch ein Lastübertragungsglied 46 verbunden, das auf Zug beansprucht im wesentlichen starr ist, jedoch bei Druckbeanspruchung nachgiebt. Im Ausführungsbeispiel ist dieses Lastübertragungsglied als biegsames Kabel ausgebildet. Erreicht der Druck in der Kammer 38 den Aussen* druck, so bewirkt ein weiteres Zusammendrücken der Hauptfeder 26 infolge vorübergehender Radabweichungen keine Aufwärtsverlagerung des Kolbens 32 im Zylinder 3ύ der Hilfsfeder 28, da das Kabel in dieser Richtung unwirksam ist. Es ergibt sich demzufolge in der Kammer 38 kein Überdruck und daher keine

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■Verformung des Rollbalgs 36, die diese ungebührlich beansprucht; oder zerstört, Bewirkt die vorübergehende Radabweichung jedoch i

j eine Verlagerung der gefederten Masse zur ungefederten Masse J des Kraftfahrzeugs in Richtung des Rückhubes über die vorge- ,

gebene Bodenhöhe,.so gewinnt das biegsame Kabel seine Wirksam- j keit zurück und bewirkt eine Verlagerung des Kolbens 32 nach ; unten'unter Erhöhung des Unterdruckes in der Kammer 38, wodurch die Abweichung gedämpft wird. Bach Abklingen der Abweichung kehrt der Kolben 32 in die ausgeglichene Lage zurück,
da derAussendruck auf den Rollbalg einwirkt, bis das Volumen
der Kammer 38 genügend verringert ist, um in ihr etwa Aussendruck einzustellen. i

Bei der Ausführungsform nach Pig. 2 wirkt das ■ biegsame Kabel 46 auf einen unteren Zylinder 48 in ähnlicher
Weise wie bei der ersten Ausführungsform auf den Kolben 32. ; Der Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht ■! darin, dass die Unwirksamkeit des biegsamen Kabels unter
Druckbeansprucbun-g den Aufbau eines Überdrucks in der Kammer
50 verhindert, der anderenfalls einen unerwünschten schnellen
Anstieg der rederkonstanten ergäbe.

Um ferner die dynamische Ansprache der vereinigten
Aufhängungsfedern zu verbessern, ist nach einem bevorzugten
Merkmal der Erfindung die Hauptfeder 26 mit veränderlicher
Federkennlinie ausgelegt, so dass sich diese in Richtung auf

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die Abweichung unter Druckwirkung fortschreitend erhöht. Zu diesem Zweck ist der Abstand 52 zwischen den einzelnen Windungen der Schraubenfeder 26 von einer in der Senkrechten gesehen mittleren Stellung aus zu den Enden der Feder fortschreitend kleiner gewählt. Hierdurch kommen je nach der G-rösse der Abweichung Windungen der Hauptfeder zur dichten Auflage gegeneinander, wodurch die wirksam bleibenden Windungen eine fortschreitend grössere Federkanstante ergeben.

Wie das Schaubild in Fig. 3 zeigt, kann diese progressive Federkonstante auf die von der saugdruckbetätigten Hilfsfeder bedingte Federkonstante so abgestimmt werden, dass kein Sprung in der Federkennlinie an der Stelle eintritt, in der die saugdruckbetätigte Hilfsfeder unwirksam wird.

Die erfindungsgemässe Anordnung verhindert Geräusche während des Betriebes und Beeinflussungen der Aufhängung beim Druckwechsel. -

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene

Abänderungen möglich. Beispielsweise kann anstelle des Zylinders der Hilfsfeder deren Kolben an der ungefederten Masse befestigt sein, während der Kolben über das Lastübertragungsglied mit der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs verbunden ist. -

Für das Lastübertragungsglied kann anstelle eines biegsamen Kabels auch eine Stange o.dgl. verwendet werden,

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deren eines Ende versbhieblich gelagert ist und dessen Bewegung in einer Richtung durch einen Anschlag derart begrenzt ist, dass die Stange unter Zugbeanspruchung starr ist, jedoch bei Druckbeansprichung sich zusammenschieben kann.

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Claims

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Patentansprüche:

( 1. kraftfahrzeugaufhängung mit einer auf Druck beanspruchten Hauptfeder zwischen der gefederten und der ungefederten Kasse des Kraftfahrzeugs und einer von Saugdrack betätigbaren, parallel aber entgegengesetzt zur Hauptfeder wirkenden Hilfsfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsfeder (2o) als Lastübertragungsglied zwischen der gefederten (2) und der ungefederten (β) Masse des Kraftfahrzeugs ein Glied (4b) enthält, das auf Zug beansprucht starr ist, bei Druckbeanspruchungen jedoch unwirksam ist.

2. Kraftfahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lastübertragungsglied der Hilfsfeder (2tf) ei« biegsames Kabel (46) ist.

;?· Kraftfahrzeugaufhängung mit einer Schraubendruckfeöer unterschiedlicher Federkonstante als Hauptfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante der Hauptfeder (26) umgekehrt proportional zur Abnahme der Federkonstante der Hillsfeder (28) zunimmt, wenn unter Druck erfolgende Abweichungen zwischen der gefederten (2) und der ungefederten (8) Hasse des Kraftfahrzeugs unterhalb der vorgegebenen Bodennähe des Fahrzeugs eintreten.

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4. Kraftfahrzeugaufhängung nach einem der

Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptfeder (26) so ausgelegt ist, dass sie die gefederte Masse (2) des Kraftfahrzeugs oberhalb der vorgegebenen Bodenhöhe des Fahrzeugs bei voller Belastung des Kraftfahrzeugs trägt.

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