DE4213101C2 - Hinterachsaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Autobusse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinterachsaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbe­ sondere Autobusse, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-PS 9 72 239 ist ein als Verdrehfeder und als Schwingungsdämpfer für Maschinen und Fahrzeuge wirkendes elastisches Gelenk bekannt, das zwei Mehrkant-Rohre von gleicher polygonaler Querschnittsform aufweist, die koaxial ineinander und unter einem vorbestimmten Winkel gegeneinan­ der verdreht angeordnet sind. In den zwischen den beiden Rohren gebildeten Ecken sind gummielastische Federelemente eingesetzt, die bei gegenseitiger Verdrehung der Rohre ela­ stisch verformt werden. Am Innenrohr ist ein Hebelarm befe­ stigt, über den das Drehmoment auf das elastische Gelenk mit ortsfestem Außenrohr ausgeübt wird.

Die Erfindung geht von einem bekannten - in Fig. 1 und 2 dargestellten - Hinterachs-Aufhängungssystem mit einer Ver­ drehfeder 1 mit rundem Querschnitt aus, das von B. F. GOOD­ RICH entwickelt wurde und ein zylindrisches Federelement 2 aus vulkanisiertem Gummi und ein zylindrisches Stahlrohr aufweist, das in Fig. 1 in vormontiertem und zusammengebau­ tem Zustand dargestellt ist. Das Federelement 2 wird in das dünnwandige Stahlrohr eingedrückt, an das zuvor mehrere sta­ bile Stahlmuscheln befestigt bzw. angeschweißt worden sind. Unter dem Gewicht des Autobusses wird die Verdrehfeder ver­ formt, und zwar mit Hilfe von Einstellhebeln 3, die an den Enden der Verdrehfeder befestigt sind.

Für eine Hinterachsaufhängung sind zwei Verdrehfedern erfor­ derlich, die an der Hinterachse durch "U"-Bolzen und Grund­ platten befestigt sind. Die Hinterachse ist starr und ent­ hält das Differential. Um Bewegungen der Achse gegenüber der Karosserie zu erlauben, besitzt die in Fig. 2 dargestellte Aufhängung Arme 2a an jedem Ende der Verdrehfeder. Ein Ein­ stellblock 5 trägt den Arm 2a mittels einer Spannvorrichtung 4, durch den auch der Abstand der Karosserie gegenüber dem Boden eingestellt wird, wenn die Wirkung der Feder durch den Gebrauch nachläßt. Das Aufhängungssystem enthält ferner vier Schwingen 3a aus einem mit Gummi gefütterten Stahlkern und einem Gehäuse, welche den Arm 2a mit einem Träger 7 der Ka­ rosserie verbinden. Die Schwinge 3a dämpft durch den Gummi die Schwingung der Räder und erlaubt außerdem Verdrehungen zwischen ihren Enden, um Relativbewegungen zwischen der Ach­ se und der Karosserie zu ermöglichen.

Auch wenn das beschriebene Aufhängungssystem mit runden Ver­ drehfedern die Sicherheits- und Komfortansprüche von Auto­ bussen befriedigt, besitzt dieses System den Nachteil, daß bei verschlissenem oder vollausgenutztem Gewinde der Spann­ vorrichtung 4 die Einstellhebel 3 der Verdrehfedern abgebaut und in einem anderen Winkel an die Federenden wieder ange­ schweißt werden müssen, um die im Langzeitbetrieb auftreten­ de dauerhafte und fortschreitende Deformation auszugleichen. Beim Anschweißen der Einstellhebel an die Verdrehfeder wird der am Ende der Feder in der Nähe der Schweißstelle befind­ liche Gummi durch die Schweißhitze beschädigt, was die Le­ bensdauer der Verdrehfeder erheblich vermindert. Nachteilig ist ferner der erhebliche Aufwand beim Auswechseln einer verschlissenen Verdrehfeder, was nur in einer spezialisier­ ten Werkstatt mittels einer speziellen Preßvorrichtung durchgeführt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hinterachsaufhängung zu schaffen, die bei verbesserter Tragfähigkeit und einfacherer Montage eine längere Nutzungsdauer aller Bestandteile sowie vereinfachte Wartungsarbeiten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung sind u. a. eine vereinfachte Wartung und Instandhaltung der Einzelteile und dadurch erreichte längere Fahrzeiten der Busse, Wegfall der Notwendigkeit der Verwendung von Spezialgeräten zur Durchführung von Reparatu­ ren, ein vergrößerter Nachstellbereich der Federelemente und eine größere Fahrstabilität bzw. verbesserte Führungseigen­ schaften.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung lassen sich der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schema­ tisch dargestellten Ausführungsbeispiels entnehmen.

Es zei­ gen:

Fig. 1 eine herkömmliche runde Verdrehfeder;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer bekannten Hinterachsaufhän­ gung;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der neuen Hinterachsauf­ hängung mit viereckigen Verdrehfedern in Seiten­ ansicht;

Fig. 4 die verbesserte Aufhängung in seitlicher Erhebung, und

Fig. 5 eine Trägereinheit der viereckigen Feder in Explo­ sionsdarstellung.

Das dargestellte Hinterachs-Aufhängungssystem enthält eine Gummiverdrehfeder mit viereckigem Querschnitt für jede Seite, durch welche seine Tragfähigkeit erhöht wird.

Die viereckige Verdrehfeder 10 besteht aus einem rohrför­ migen Kern mit rundem Querschnitt, auf den eine Gummi­ schicht von besonderer Zusammensetzung und hoher Wider­ standskraft gegen Verdrehung vulkanisiert wird, deren äußerer Querschnitt viereckig ist, die ihrerseits längs vier vulkanisierte Stahlblechwinkel besitzt, die in ihrem mittleren Querteil eine perimetrische Rille bilden. An die Enden des rohrförmigen Kerns mit rundem Querschnitt, die frei vom vulkanisierten Gummi bleiben, wird ein sechsecki­ ger Block angeschweißt, welcher zur Befestigung und zum Spannen der installierten Feder dient.

Die so gebildete Verdrehfeder wird in das Innere einer aus Stahlblech bestehenden Hülle mit viereckigem Querschnitt eingefügt, die im mittleren Querteil auf zwei gegenüber­ liegenden Seiten drei Löcher besitzt, die mit der von den Winkeln der vulkanisierten Schicht gebildeten perimetri­ schen Rille übereinstimmen. In jedes Loch der Hülle wird ein Bolzen eingesetzt, der Verschiebungen zwischen der Hülle und der vulkanisierten Schicht verhindert und nur Verdrehbewegungen des Gummielements unter Torsionsbela­ stung durch das Eigengewicht des Autobusses und die Un­ ebenheiten der Straße zuläßt.

Zur Befestigung der viereckigen Feder 10 dient eine Trä­ gereinheit gemäß Fig. 5, die einen oberen Gußstahl-Träger 20 mit abgewinkeltem Querschnitt aufweist, der den oberen Teil der Feder 10 umfaßt und mit einem unteren Träger 30 von ergänzender Form durch Schrauben verbunden ist.

Der obere Träger 20 besitzt in seinem oberen Mittelteil einen Ansatz 21, der die von den Unebenheiten der Straße hervorgerufenen vertikalen Stöße aufnimmt und ein Auflager für einen oberen Puffer 65 gemäß Fig. 3 bildet. Dieser Puffer 65 verhindert, daß die genannten Stöße direkt bis zur Karosserie des Autobusses weitergeleitet werden. An jeder Seite des Ansatzes 21 befindet sich eine Auswölbung mit einer halbkreisförmigen Rille 22, die je einen Sitz für je eine bogenförmige Klammer 35 darstellt, mit denen die von der Feder 10 und den beiden Trägern 20 und 30 ge­ formte Einheit fest mit der Hinterachse 15 verbunden wird, wobei diese Verbindung über eine untere Montageplatte 70 und Schraubenmuttern erfolgt.

Der obere Träger 20 besitzt an jedem Ende eine aufrechte Lasche 23, die als Träger für je einen Teleskop-Stoß­ dämpfer 75 dient. Jede Lasche 23 weist ein kegelförmiges Loch 28 zur Aufnahme eines Haltebolzens 29 auf, der dem genannten Dämpfer als Stütze dient.

Wie beschrieben besitzt die Feder 10 an mindestens einer Seite drei Bolzenstifte oder Zapfen, welche Verschiebungen der vulkanisierten Schicht gegenüber der Hülle verhindern.

Auch im oberen Träger 20 sind drei Löcher 24 vorgesehen, welche die Köpfe der Bolzen aufnehmen und Längsbewegungen der Feder 10 gegenüber den Trägern 20 und 30 verhindern, wenn Beanspruchungen durch den Antrieb bzw. eine Bremsung oder Schläge auf die Hinterräder auftreten.

Der untere formstabile Winkelträger 30 mit etwa C-Quer­ schnitt besteht vorzugsweise aus Gußstahl und dient nach seinem Verbund mit dem oberen Träger 20 als Stütze für die viereckige Feder 10. Zur Erzielung einer optimalen Stütz­ wirkung sind die beiden Träger 20 und 30 symmetrisch ausgebildet und perfekt untereinander und mit der Feder 10 verbunden, wobei sie zusätzlich durch Schrauben, Unterleg­ scheiben und Muttern befestigt werden.

In gleicher Weise wie der Träger 20 besitzt auch der Trä­ ger 30 Löcher 31 in seinen abgebogenen Seitenflanschen, so daß die Klammerbügel 35 beide Träger 20, 30 zusammen mit der Hinterachse 15 umfassen. Der Träger 30 weist auch in seinem mittleren Abschnitt in einer Querlinie angebrachte Löcher auf, die mit den Köpfen der in der viereckigen Außenhülle der Feder eingesetzten Bolzen übereinstimmen und Verschiebungen zwischen dem oberen und unterem Träger 20, 30 in Bezug auf die Feder 10 sicher verhindern.

Die Klammerbügel 35 bestehen aus U-förmigen hochfesten Stahlelementen mit rundem Querschnitt, wobei an den Enden beider Schenkel ein Gewindeabschnitt ausgebildet ist, auf den nach der Montage der Träger 20 und 30 an der Hinter­ achse und der unteren Montageplatte 70 die selbstsichern­ den Schraubenmuttern aufgeschraubt werden. Dadurch kann die viereckige Feder 10 oder die Hinterachse 15 leicht abmontiert werden, ohne daß Spezialwerkzeuge oder Fachper­ sonal eingesetzt werden müßte.

Um die von der viereckigen Feder 10, den Trägern 20, 30, den Klammerbügeln 35 und der unteren Montageplatte 70 gebildeten Einheit an der Karosserie anzubringen, werden Lenker bzw. Arme 40 benutzt, die ein besonders gestaltetes Einbauglied aus z. B. Gußstahl von hoher Widerstandskraft gegen Aufschläge und Spannung bilden (vgl. Fig. 3). Vor dem Zusammenbau der Lenker 40 mit der Verdrehfeder 10 werden Einstellhebel 45 auf die an den Enden der Feder 10 angebrachten sechseckigen Blöcke in der Weise aufgesetzt, daß die Feder 10 unter Spannung steht. Auf diese Weise wird die Kopplung der Feder 10 mit den Lenkern 40 ausge­ führt, wobei ein in den Lenkern ausgearbeiteter Halbkreis mit dem Umfang des runden Kerns der Feder 10 übereinstimmt und beide Teile durch "U"-Bolzen 60 und selbstsichernde Schraubenmuttern gesichert bzw. befestigt werden.

Es sei hervorgehoben, daß die Lenker bzw. Aufhängungsarme 40 dem Verbindungsbereich der sechseckigen Blöcke der Fe­ der 10 die Form eines "H" besitzen, um Querbewegungen zwischen den beiden Teilen zu verhindern, die fest durch die "U"-Bolzen und ihren Schraubenmuttern verbunden und festgelegt sind. Auf der anderen Seite wird das auch mit dem maschinell bearbeiteten Halbkreis versehene andere Ende jedes Lenkers 40 mit einer entsprechenden Schaukel mit rundem Querschnitt zusammengefügt, wobei dieser Ver­ bund ebenfalls durch "U"-Bolzen, Schraubenmuttern und Unterlegscheiben erfolgt.

Im mittleren Abschnitt jedes Lenkers 40 befindet sich eine Lagerung, durch die ein Spannbolzen 50 hindurchführt, des­ sen eines Ende mit dem Einstellhebel 45 verbunden ist und dessen anderes Ende an den Lenker mit Hilfe eines Einstel­ lungsblocks 55 sowie selbstsichernden Sechskant-Schrauben­ muttern befestigt wird.

Der Spannbolzen 50 besteht aus vergütetem Stahl von hoher Widerstandskraft gegen Spannung und weist an einem Ende eine Gabel mit durchgehender Bohrung zur Aufnahme eines Bolzens auf, der den Spannbolzen 50 an dem Hebel 45 be­ festigt. Das andere Ende des Spannbolzens 50 besitzt einen Gewindeabschnitt, um den Lenker 40 mittels des Einstell­ blocks 55 und Schraubenmuttern zusammenzuhalten. Die Hauptfunktion des Spannbolzens 50 ist die Einstellung der Spannung der hinteren Verdrehfeder 10.

Der Einstellblock 55 weist vorzugsweise ein zentrales Längsloch und einen oberen Ansatz auf, der in eine ent­ sprechende Ausnehmung an der Unterseite des Lenkers 40 eingreift und eine Verdrehsicherung bildet. Unter der Einwirkung des Spannbolzens 50 erfolgt die Spannungsein­ stellung der Feder 10 auf einfache Weise. Der Einstell­ block 55 besteht aus druckfestem Gußstahl.

Die "U"-Bolzen zur Fixierung der Lenker 40 mit der Feder 10 sind klammerartige U-förmige Elemente mit rundem Querschnitt aus kaltgeformtem hochfestem Stahl, die an ihren Enden einen Gewindeabschnitt besitzen, um die vorge­ nannten Bestandteile zu befestigen. Die besondere Ausbil­ dung dieser Bolzen macht den Gebrauch von Spezialwerkzeu­ gen für ihre Montage überflüssig.

Um den Aufprall von Metall mit Metall zwischen der Karos­ serie des Autobusses und der Aufhängung zu vermeiden, wenn das Fahrzeug über Hindernisse, wie z. B. Schlaglöcher, Steine usw., fährt, enthält die Hinterachsaufhängung einen Träger für den oberen Puffer 65, der die Form eines Win­ kels mit einem auf beiden Seiten geschweißten, zentralen Gehäuse besitzt und Löcher für die Befestigung an die Struktur des Autobusses aufweist. Die horizontale Seite des Winkels besitzt in ihrem unteren Teil einen Gummipuf­ fer 66, der den Federweg der Aufhängung begrenzt und harte Stöße von der Aufhängung gegen die Karosserie dämpft.

Die stabile untere Montageplatte 70, welche zusammen mit den Klammerbügeln 35 die viereckige Feder 10 und die Trä­ ger 20, 30 an der Hinterachse 15 fixiert, hat eine Hervor­ hebung in ihrem Mittelteil und besteht aus hochfestem Guß­ stahl. Durch Bohrungen 33 in den Ecken sind die Gewinde­ endabschnitte der Klammerbügel 35 hindurchgeführt.

Zur Verbindung der Hinterachsaufhängung mit der Karosserie werden rechteckig gebogene Schwingen 80 mit rundem Quer­ schnitt aus hochfestem Gußstahl eingesetzt, die an ihren Schenkeln fest aufvulkanisierte Gummihüllen mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen Verdrehung tragen. Auf diesen Gummihülsen sind zwei Stahlblechgehäuse an jeder Seite an­ vulkanisiert, die Löcher zur Befestigung der Schwinge 80 an einem Schwingenträger 85 aufweisen.

Die neue Hinterachsaufhängung enthält ferner doppelt wirkende Teleskopstoßdämpfer 75 für den Schwertransport, die an jedem Ende ein kegelförmiges Loch zur Aufnahme von Gummibuchsen besitzen. Jeder Dämpfer 75 ist mit seinem oberen Ende an Plattenträgern, die in die Struktur des Autobusses integriert sind, durch einen kegelförmigen Bolzen mit Gewinden an beiden Enden befestigt und mit seinem unteren Ende den Laschen 23 des unteren Trägers 20 durch insbesondere kegelförmigen Bolzen, Unterlegscheiben und Schraubenmuttern befestigt.

Das von den Stoßdämpfern 75 gebildete Dämpfersystem fängt vorzugsweise die von der gespannten Verdrehfeder 10 er­ zeugten Rückstoß- und Zurückbewegungen auf, die von den ständigen Federungen der Aufhängung stammen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführung der Hinterachsaufhängung beschränkt, sondern umfaßt ver­ schiedenartige Varianten des Erfindungskonzepts.

In besonderen Fällen können z. B. auch im Querschnitt sechskantige Federelemente eingesetzt werden, die an entsprechend anders profilierten Trägern mittig arretiert und endseitig gehaltert sind.

Claims (9)

1. Hinterachsaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Autobusse,

• 1. mit einer Gummiverdrehfeder für jede Seite, die außen eine gelochte Metallhülle und an ihren Enden Blöcke zum Ankuppeln von Einstellhebeln zur Voreinstellung der Federspannung aufweist,
• 2. mit einer Trägereinheit zur Arretierung der Verdreh­ feder gegen Längsverschiebungen,
• 3. mit Mitteln zur Befestigung der Trägereinheit und der Verdrehfeder an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs,
• 4. mit einerseits an der Verdrehfeder und andererseits an Schwingen angreifenden Lenkern, wobei die Schwingen an der Struktur des Kraftfahrzeugs befestigt sind,
• 5. mit einem Spannmechanismus mit Stellhebeln zum Vor­ spannen der Verdrehfeder und
• 6. mit Stoßdämpfern, die zwischen der Bodenstruktur des Kraftfahrzeugs und der Trägereinheit der Verdrehfeder an­ geordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß die Verdrehfeder (10) einen mehreckigen Quer­ schnitt besitzt,
• 2. daß die Trägereinheit aus einem oberen Träger (20) und einem ergänzenden unteren Träger (30) besteht, welche dem mehreckigen Querschnitt der Verdrehfeder (10) an­ gepaßt sind, wobei der obere Träger (20) in oberen Auswölbungen je eine halbkreisförmige Rille (22) und einen mittleren Aufsatz (21) als Gegenhalter für einen an der Karosserie befestigten Gummistößel (66) auf­ weist,
• 3. daß Klammerbügel (35) mit ihrem bogenförmigen Ab­ schnitt in den halbkreisförmigen Rillen (22) des obe­ ren Trägers (20) festgelegt sind und an ihren Schen­ kelenden Gewinde zur Befestigung einer unteren Monta­ geplatte (70) aufweisen,
• 4. daß die Stoßdämpfer (75) an henkelförmigen Laschen (23) des oberen Trägers (20) angelenkt sind, und
• 5. daß die Trägereinheit (20, 30) für die Verdrehfeder (10) Löcher im oberen und unteren Träger (20, 30) zur Aufnahme von Bolzen aufweist, welche die Verdrehfeder (10) gegen Verschiebungen in der Trägereinheit si­ chern.

2. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellhebel (45) ein sechseckiges Loch zur Aufnahme der sechseckigen Blöcke (60) der Verdrehfeder (10) aufweisen.

3. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammerbügel (35) "U"-Form besitzen und die Trä­ gereinheit (20, 30) der Verdrehfeder (10) umfassen, um sie mit Hilfe des Montageglieds (70) an der Hinterachse des Fahrzeugs zu befestigen.

4. Hinterachsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Träger (20, 30) einen kanal­ förmigen in etwa symmetrischen Querschnitt haben und den mittleren Abschnitt der im Querschnitt mehreckigen, vor­ zugsweise viereckigen Verdrehfeder formschlüssig fest umspannen.

5. Hinterachsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (20, 30) in ihren Seitenflanschen Bohrun­ gen (31) für die Schenkel der Klammerbügel (35) aufwei­ sen.

6. Hinterachsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Montageglied (70) Bohrungen (33) in seinen Ecken besitzt, in die die Schenkelenden der Klammerbügel (35) eingeführt sind.

7. Hinterachsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die "U"-Bolzen zur Verbindung der Lenker (40) mit der Verdrehfeder (10) und den Schwingen an ihren Enden Gewindeabschnitte zum Aufschrauben von selbstsichernden Schraubenmuttern aufweisen.

8. Hinterachsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Lenker (40) ein Einstellbolzen (50) vorge­ sehen ist, auf dem ein Glied (55) angeordnet ist, das formschlüssig in dem Lenker (40) eingreift.

9. Hinterachsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehfeder (10) aus einem zylindrischen Zen­ tralstab mit vorstehenden Enden, einem darauf fest vul­ kanisierten Gummielement von viereckigem Querschnitt und einer anvulkanisierten viereckigen Blechhülse besteht.