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Kraftfahrzeuggestell mit einem vorderen und einem hinteren Räderpaar, von denen eines in bezug auf das andere seitlich neigbar ist
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggestell mit einem vorderen und einem hinteren Räderpaar, von denen eines in bezug auf das andere seitlich neigbar ist.
Ein bekanntes Fahrzeuggestell dieser Art hat einen durchgehenden Fahrgestellrahmen, an dessen vor- derem Ende die Achse des vorderen Räderpaares mittels zweier in Längsebene des Fahrgestells angeord- neter und zur Achse hin divergierender Stützplatten aus Federstahl befestigt ist, die quer zur Längsachse des Fahrgestells aus ihrer Normallage elastisch nach beiden Seiten gebogen werden können und auf die- se Weise ein Kippen der Vorderachse in Querrichtung des Fahrgestelles ermöglichen. Die Vorderräder sind hiebei in bei Lenkrädern üblicher Weise auf Achsschenkeln gelagert, deren Träger in vertikalen Lagern an der Vorderachse drehbar sind.
Bei einer andern bekannten Konstruktion der eingangs beschriebenen Art hat das Fahrgestell einen in der Längsmittelebene des Fahrzeuges liegenden Hauptträger, an dessen beiden Seiten je ein in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufender Doppelhebel angeordnet ist, von denen jeder in seiner Längsmitte auf einem in der Mitte des Hauptträgers angeordneten Gelenkzapfen in einer vertikalen, zur Längsmittelebene des Fahrgestells parallelen Ebene schwenkbar ist.
Jeder der beiden Doppelhebel trägt an seinen quer zur Fahrzeuglängsachse abgewinkelten Endteilen ein Vorderrad und ein Hinterrad einer Fahrzeugseite, wobei jeweils die beiden vorderen und die beiden hinteren Enden der beiden DpppelhebelmittelsKugelgelenke mit einem vorderen bzw. einem hinteren Querträger verbunden sind, die ihrerseits auf dem Hauptträger drehbar und in Längsrichtung verschiebbar gelagert sind. Bei diesem Fahrgestell sind alle vier Räder angetrieben und ebenfalls in bei Lenkrädern üblicher Weise auf Achsschenkeln montiert, deren Tragstücke in vertikalen Lagern drehbar sind, welche an den Enden der Doppelhebel ausgebildet sind.
Bei diesen bekannten Fahrgestellen treten beim Kippen eines Räderpaares in bezug auf das andere wegen der hiebei erfolgenden Verformungen oder Verwindungen von Teilen des Fahrgestelles starke Beanspruchungen dieser Teile auf und ausserdem ist der ganze Aufbau dieser Fahrgestelle, insbesondere auch die Lenkeinrichtung, sehr kompliziert.
Die Erfindung zielt vor allem darauf ab, ein Fahrzeuggestell der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass mit dem Kraftfahrzeug auch sehr unebenes Gelände befahren und insbesondere enge Kurven gefahren werden können, ohne dass zwischen den Vorder- und Hinterrädern ein Schlupf auftritt, so dass ein Schleifen einzelner Räder am Boden zuverlässig vermieden wird. Das Kraftfahrzeuggestell soll hiebei einen möglichst einfachen, dabei aber sehr kräftigen und widerstandsfähigen Aufbau haben, wobei ausserdem die Antriebs- und Lenkeinrichtungen möglichst einfach und wenig störanfällig ausgebildet sind.
Diese Hauptziele der Erfindung werden im wesentlichen dadurch erreicht, dass bei einem Kraftfahrzeuggestell der eingangs beschriebenen Art das Fahrzeuggestell aus getrennten vorderen und hinteren Fahrgestellteilen aufgebaut ist, die zwecks Lenkung des Fahrzeuges samt ihren zugeordneten Räderpaaren um eine in gleichen Abständen von den Achsen der beiden Räderpaare liegende vertikale Schwenkachse gegeneinander verschwenkbar sind, wobei der eine Fahrgestellteil um seine Längsachse seitlich neigbar in einem Brückenglied gelagert ist, das mit dem andern Fahrgestellteil mittels eines die vertikale Schwenkachse bildenden Gelenkes verbunden ist, dass ferner die beiden Räder jedes Räderpaares durch je ein Dif-
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ferentialgetriebe miteinander verbunden sind,
wobei die Eingangswellen dieser Differentialgetriebe über eine Antriebsverbindung miteinander gekuppelt sind, so dass alle vier Räder durch einen gemeinsamen An- triebsmotor antreibbar sind, der auf einem der beiden Fahrgestellteile angeordnet ist und dessen Ausgangs- welle mit der Eingangswelle des dem Motor näher gelegenen Differentialgetriebes kraftschlüssig ver- bunden ist, und dass zum Ein- und Verstellen der gegenseitigen Schwenklage der beiden Fahrgestellteile eine vom Lenkrad aus betätigbare, z. B. als Zug- und Schubvorrichtung ausgebildete. Verstelleinrichtung vorgesehen ist, die einerseits mit dem Brückenglied des einen Fahrgestellteils und anderseits mit dem an- dern Fahrgestellteil verbunden ist.
Hiebei ergibt sich noch der weitere konstruktive Vorteil, dass die Lenkräder nicht auf schwenkbaren Achsschenkeln gelagert sein müssen, sondern auf mit den Räderachsen starr verbundenen Achszapfen laufen können.
Die Antriebsübertragungseinrichtung weist zweckmässig in bekannter Weise eine Drehmomentübertragungswelle auf, deren beide Enden durch Kardangelenke mit den beiden Eingangswellen der Differentialgetriebe der beiden Räderpaare verbunden sind ; ein Teil der Drehmomentübertragungswelle ist teleskopartig ausgebildet, um eine begrenzte Veränderung der Länge der Welle zu ermöglichen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Verstelleinrichtung zum gegenseitigen Verschwenken der beiden Fahrgestellteile einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder, dessen Hublänge zur Einstellung der gegenseitigen Lage der beiden Räderpaare regelbar ist. Bei dieser Ausbildung ist zweckmässig der hydraulische Zylinder durch ein Ventil gesteuert, welches mittels eines durch eine Lenksäule verstellbaren Lenkstockhebels betätigbar ist und zur wahlweisen Verbindung eines der beiden Enden des hydraulischen Zylinders mit einer Zufuhrleitung für Druckflüssigkeit und des jeweils andern Endes mit einer Abflussleitung dient, so dass der Hub des hydraulischen Zylinders zwecks Lenkung der Räderpaare in Abhängigkeit von den durch den Lenkstockhebel auf das Ventil übertragenen Bewegungen verändert werden kann.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform des Fahrzeuggestells ist die Lenksäule mit dem Lenkstockhebel am Brückenglied des einen Fahrgestellteils (oder am ändern Fahrgestellteil) und ein Ventilverstellgestänge am andern Fahrgestellteil (oder am Brückenglied) montiert, wobei der Lenkstockhebel der Lenksäule wenigstens annähernd in der Längsrichtung des Fahrgestellrahmens beweglich ist ;
das Ventil weist ein Ventilgehäuse und ein Ventilsteuerglied auf, von denen der eine Teil mit dem Lenkstockhebel und der andere Teil mit dem Verstellgestänge verbunden ist, so dass das Ventilsteuerglied durch Verstellen des Lenkstockhebels relativ zum Ventilgehäuse bewegbar und dadurch das Ventil aus seiner Ruhestellung verstellbar ist, wobei das Ventil die Betätigung des hydraulischen Zylinders in der Weise steuert, dass sein Hub in Abhängigkeit von der Richtung und Grösse der jeweiligen Verstellbewegung des Lenkstockhebels verändert und hiedurch das Brückenglied mit dem einen Fahrgestellteil und der andere Fahrgestellteilunter Rückführung des Ventils bis in seine Ruhestellung relativ zueinander verschwenkt werden, und wobei die so erreichte Hublänge bis zu einer neuen Verstellung des Lenkstockhebels aufrechterhalten bleibt.
Bei dieser Ausführung trägt zweckmässig der Lenkstockhebel der Lenksäule das Ventilgehäuse, wobei das Ventilverstellgestänge einen Lenker aufweist, der durch ein Kugelgelenk mit dem Brückenglied oder mit dem andern Fahrgestellteil verbunden ist.
Das Brückenglied kann oberhalb oder unterhalb des einen Fahrgestellteils angeordnet und mit diesem an zwei getrennten, in der Längsachse des Chassisteils liegenden Stellen schwenkbar verbunden sein. Nach einem andern Merkmal der Erfindung trägt der das Brückenglied tragende Fahrgestellteil den Antriebsmotor ; am Brückenglied dieses Fahrgestellteils sind die Lenksäule und ein Sitz für den Fahrer starr befestigt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemässen Fahrzeuggestells. ist auf dem den Antriebsmotor tragenden Fahrgestellteil ein Geschwindigkeitswechselgetriebe angeordnet, wobei die Ein-. gangswelle dieses Wechselgetriebes parallel zu und im Abstand von der Ausgangswelle des Antriebsmotors liegt und von der Motorwelle über ein erstes Kraftübertragungsgetriebe angetrieben ist, während die Ausgangswelle des Wechselgetriebes über ein zweites Kraftübertragungsgetriebe mit der Eingangswelle des Differentialgetriebes des benachbarten Räderpaares verbunden ist. Hiebeiistzweckm ssig mindestens eines der beiden Kraftübertragungsgetriebe ein Kettenrad-Kettengetriebe.
Durch die gemeinsame Montage der z. B. aus einem Motor, einem Geschwindigkeitswechselgetriebe und einer Kupplung bestehenden Antriebseinrichtung auf einem Fahrgestellteil wird nicht nur der Antrieb der Räder des diesem Fahrgestellteil zugeordneten Räderpaares erleichtert, ohne dass dessen Verschwenkbarkeit gegenüber dem Räderpaar des andern Fahrgestellteils eingeschränkt wird, sondern es wird bei dieser Art des Zusammenbaues ausserdem eine tiefe Schwerpunktlagé der genannten Bauteile erzielt und die Drehmomentübertragungswelle zwischen den Differentialgetrieben der beiden Räderpaare kann so tiefliegend angeordnet sein, dass sie noch mit Abstand unter der gelenkigen Verbindung mit dem andern Fahr-
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gestellteil vorbeigeht.
Diese Anordnung ergibt infolge der tiefen Schwerpunktlage einen hohen Stabilitäts- grad und ermöglicht es ausserdem, den Fahrersitz so niedrig und in einer solchen Lage anzuordnen, dass das
Gewicht des Fahrers mindestens teilweise als Gegengewicht für das Gewicht der Antriebseinrichtung und zur gleichmässigen Verteilung des jeweiligen Gesamtgewichts auf die beiden Räder dieses Fahrgestellteils ausgenützt werden kann, was besonders wichtig ist, wenn z. B. ein Muldenkippwagen mit leichter Bela- dung oder unbeladen auf stark unebenem Boden fährt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen beispielsweise ein bei einem Muldenkippwagen verwendetes Kraftfahrzeuggestell veranschaulichtist. Fig. 1 zeigt das Fahrzeuggestell in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 zeigt das Gestell in Ansicht von hinten in Richtung des Pfeiles x in Fig. 1 und lässt das seitliche Kippen eines Chassisteils erkennen ; Fig. 3 ist ein
Längsschnitt des Fahrzeuges mit den Antriebseinrichtungen. In Fig. 4 ist die Lenkgeometrie des Gestells schematisch in Draufsicht dargestellt, Fig. 5ist eine Seitenansicht eines mit dem erfindungsgemässen Fahr- zeugchassis ausgestatteten Muldenkippwagens und Fig. 6 zeigt in grösserem Massstab die im mittleren Teil der Fig. 5 veranschaulichten Bauteile in perspektivischer Darstellung bei einer bestimmten Lenkstel- lung.
Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Kraftfahrzeug- gestells befindet sich der eine Teil 10 des Fahrgestells hinten und dessen anderer Teil 11 vorne am Kraft- fahrzeug. Der hintere FahrgestellteillOistauf Gelenkzapfen 12, 13, die in zwei Schenkeln 14 bzw. 15 eines
Brückengliedes 16 angeordnet sind, gelagert und um eine von vorn nach hinten verlaufende Achse Y-Y im
Brückenglied schwenkbar. Der vordere Schenkel 15 des Brückengliedes 16 trägt einen nach vorne ragenden Ösenteil 17, der mit einer am vorderen Fahrgestellteil 11 angeordneten Gabel 18,19 mittels eines Ge- lenkbolzens 20 verbunden ist, der eine vertikale Achse Q-Q bildet, um welche die beiden Chassisteile gegeneinander verschwenkbar sind.
Der hintere Fahrgestellteil 10 trägt eine mit einem Differentialgetriebe 21 ausgestattete Achse mit angetriebenen Rädern 22, 22'. In gleicher Weise trägt der vordere Fahrgestellteil 11 eine mit einem Dif- ferentialgetriebe 23 ausgestattete Achse mit angetriebenen Rädern 24, 24'. Die Achse des Differentialge- triebes 21 mit den Rädern 22, 22' kann infolge der Verschwenkbarkeit des hinteren Chassisteils 10 um die
Längsachse Y-Y in bezug auf die Achse des andern Chassisteils 11 seitlich geneigt werden, wodurch auch beim Befahren eines stark unebenen Bodens alle vier Räder 22, 22', 24, 24' mit dem Boden in Berührung bleiben (Fig. 2).
Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die beiden Eingangswellen der Differentialgetriebe 21 und 23 der beiden Räderachsen durch eine Drehmomentübertragungswelle 25 und zwei Kardangelenke 26 miteinander verbunden. Die Übertragungswelle 25 ist unter Verwendung eines Federkeils und einer Wen- delfeder 27 teleskopartig ausgebildet und ermöglicht dadurch, bis zu einem gewissen Ausmass die Länge der Welle 25 zu verändern.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Antriebseinrichtung einen Zweizylinder-Dieselmotor 28, dessen Ausgangswelle 29 parallel mit der Eingangswelle 30 eines Geschwindigkeitswechselgetriebes 31 liegt. Der Antriebsmotor treibt diese Eingangswelle über ein erstes Kettengetriebe 32 an. Die
Ausgangswelle 33 des Wechselgetriebes 31 treibt über ein zweites Kettengetriebe 35 ein Kettenrad 34 an, das auf der Eingangswelle des Differentialgetriebes 21 der Achse mit den Rädern 22, 22' befestigt ist. Die
Achse mit dem Differentialgetriebe 21, das Wendegetriebe und der Antriebsmotor 28 sind am hinteren Fahrgestellteil 10 mit einem solchen Abstand vom Brückenglied 16 montiert, dass die Schwenkbewegungen des Fahrgestellteils 10 im Brückenglied und damit die seitliche Neigung der Hinterachse in bezug auf die Vorderachse des Fahrgestells nicht behindert wird.
Der Gelenkzapfen 20 ist in gleichen Abständen von den beiden Achsen der Räderpaare 22, 22' und 24,
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von Kurven die beiden inneren Räder 22 und 24 mit untereinander gleichen Umfangsgeschwindigkeiten und die beiden äusseren Räder 22'und 24'mit grösseren, aber ebenfalls untereinander gleichen Umfangsge- schwindigkeiten. Infolgedessen tritt in Kurven keine Tendenz auf, dass die Räder einer Achse sich schneller zu drehen suchen als die Räder der andern Achse. Die beiden Differentialgetriebe 21 und 23 der Radachsen können daher ohne weiteres durch eine einzige Welle 25 miteinander gekuppelt sein und überdies wird infolge des Fehlens eines unterschiedlichen Schlupfes der Räder ein Verwinden der Antriebsteile für die Räder und ein Schleifen der Räder am Boden verhütet.
Am Brückenglied 16 sind ein Sitz 37 für den Fahrer und eine Lenksäule 38 angeordnet, wobei die
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Lenksäule so montiert ist, dass der den Steuerteil bildende Lenkstockhebel 39 im wesentlichen in der Längsrichtung des hinteren Fahrgestellteils 10 beweglich ist. Der Antriebsmotor 28 treibt eine (nicht dargestellte)
Pumpe an, welcheDruckflüssigkeit für einen Kippwerkdruckzylinder 40 und einen doppelt wirkenden Lenk- druckzylinder 41 liefert. Der durch ein (nicht dargestelltes) Steuerorgan betätigbare Kippwerkdruckzylinder 40 wirkt zwischen einem Querträger 42 des vorderen Fahrgestellteils 11 und einem Kippgefäss 43, wodurch dieses gekippt wird.
Der Lenkdruckzylinder 41 wirkt bei seiner Betätigung durch ein (später näher be- schriebenes) Ventil 44 zwischen einem Widerlagerteil 45 des Brückengliedes 16 und einer Gelenkverbindung 46 am Querträger 42 und verschwenkt dadurch die beiden Chassisteile 10 und 11 in der einen oder andern Richtung gegeneinander.
Das Gehäuse 44 des Ventils wird vom Lenkstockhebel 39 getragen, während das Steuerglied 47 des Ventils durch einen Hebel 48 und ein Kugelgelenk 49 mit dem Gelenkgabelteil 18 am vorderen Fahrgestellteil 11 verbunden ist. Die Druckflüssigkeit wird dem Ventilgehäuse durch eine Leitung 50 zugeführt ; das Ventil ist so ausgebildet, dass es die Druckflüssigkeit entweder einer Leitung 51 oder einer Leitung 52 zuführt und gleichzeitig die jeweils andere Leitung 52 bzw. 51 für den Abfluss der Druckflüssigkeit öffnet, wodurch der Druckzylinder 41 die beiden Fahrgestellteile 10 und 11 in der einen bzw. andern Richtung gegeneinander verschwenkt. Das Ventil kann eine beliebige Bauart haben. Das dargestellte Ventil ist zweckmässig so angeordnet, dass es die Leitungen 51 bzw. 52 wahlweise derart mit der Zufuhrleitung 50 bzw.
Rückflussleitung verbindet, dass das Ventilgehäuse bei der durch den Druckzylinder 41 bewirkten gegenseitigen Verschwenkung der beiden Fahrgestellteile 10 und 11 in eine stabile Relativlage in bezug auf das Kugelgelenk 49 gebracht wird. Es ist klar ersichtlich, dass bei Verstellung des Lenkstockhebels 39 das Ventilgehäuse 44 aus dieser stabilen Lage, in welcher das Ventil 44 weder die Leitung 51 noch die Leitung 52 mit der Zufuhrleitung 50 für Druckflüssigkeit verbindet, entfernt wird, wobei das Ventil nun den Druckzylinder 41 in solcher Richtung betätigt, dass bei der hiebei bewirkten Verschwenkung der beiden Fahrgestellteile das Ventilgehäuse wieder in diese stabile Relativlage zurückgeführt wird.
Es ist leicht erkennbar, dass die starken Kräfte, die erforderlich sind, um die beiden Fahrgestellteile in einer bestimmten gegenseitigen Verschwenkungsstellung festzuhalten, zur Gänze vom Druckzylinder 41 aufgenommen werden und dass die Lenksäule 38 nur zur Verschiebung des Ventilgehäuses 44 aus seiner stabilen Relativlage in bezug auf den vorderen Fahrgestellteil 11 benutzt wird.
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