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Lenkachsenfederung für Fahrzeuge, insbesondere landwirtschaftlich
nutzbare Motorfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkachsenfederung für
Fahrzeuge, insbesondere landwirtschaftlich nutzbare Motorfahrzeuge, bestehend aus
einer zwischen dem Laufrad und der Hülsenführung des Achschenkelbolzens angeordneten,
als Gummihohlfeder ausgebildeten, mit Schmiermittel gefüllten Hauptfeder und einer
dieser bei deren Entspannung entgegenwirkenden Nebenfeder, wobei Haupt- und Nebenfeder
konzentrisch zur Achsschenkelbolzenlängsachse angeordnet sind und wobei beide Federn
unter Vermittlung des Achsschenkelbolzens in Wirkungsverbindung miteinander stehen.
Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, die Radfederung
unter Verwendung von Gummihohlfedem dahingehend zu verbessern, daß die Achsschenkellagerung
stets ausreichend geschmiert, ferner gegen Staub usw. vollkommen abgedichtet, im
übrigen eine ausreichende Federwirkung mit Eigendämpfung erreicht ist.
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Es sind Federungen für Fahrzeuge bekannt, bei denen zwischen dem Achsschenkelträger
des Laufrades und der achsverbundenen Hülsenführung des Achsschenkelbolzens eine
Gummihohlfeder Anwendung findet. Als Gegenfeder für die sich entspannende Gummihohlfeder
dient eine Schraubenfeder, die sich mittelbar gegen den Achsschenkelbolzen und gegen
die Hülsenführung abstützt. Zur Schmierung des Achsschenkelbolzens dient ein Schmiermittel,
das sich in der Hohlfeder oder einem ringförmigen Raum der Hülsenführung befindet.
Zur Abdichtung des Achsschenkelbolzens und der Hülsenführung dienen Dichtringe oder
das freie Ende des Achsschenkelbolzens übergreifende Faltenbälge oder Blechtöpfe.
Diese Ausführungen zeigen jedoch hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Abdichtung
merkliche Mängel, die sich beim Faltenbalg durch geringe Widerstandsfähigkeit gegen
Beschädigungen und bei Blechtöpfen bzw. Dichtringen durch unzureichende Abdichtung
bemerkbar machen, da bei Verwendung von Gummihohlfedern ein erheblicher Druck im
Innern des Federelementes entsteht.
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Bekannt ist auch eine Radfederung an Schlepperachsen, wobei der den
Achsschenkel tragende Lenkzapfen in der Lenkzapfenhülse sowohl drehbeweglich als
auch längsbeweglich angeordnet und wobei am unteren Ende des Lenkzapfens der Achsschenkel,
am oberen Ende desselben, der Lenkhebel befestigt ist. Die Radlast wird hierbei
von auf den Lenkzapfen aufgesteckten Teller- oder Kegelfedern aufgenommen, die zwischen
dem unteren Ende der Lenkzapfenhülse und dem Übergangsstück des Lenkzapfens zum
Achsschenkel angeordnet und von einer Kappe gegen Verschmutzen geschützt sind. Als
Rückstoßdämpfung ist zwischen dem oberen Ende der Lenkzapfenhülse und dem Befestigungsauge
des Lenkhebels entweder eine Scheibe aus elastischem Werkstoff, z. B. aus
Gummi, oder eine Tellerfeder angeordnet, die ebenfalls durch eine Kappe geschützt
sein kann. Die die Radlast aufnehmende Tellerfeder und die Rückstoßfeder stehen
über den Lenkzapfen miteinander in Wirkverbindung.
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Bei einer weiteren bekannten Federung finden zwei Gummihohlfedern
Verwendung, die mit ihren Kammern einander zugekehrt und durch eine am Federungshub
nicht teilnehmende Zwischenwand getrennt sind. Die beiden Kammern weisen unterschiedliche
Größen auf und sind durch Bohrungen in der Zwischenwand miteinander verbunden, deren
Querschnitt durch einen Ventilklappenring sich bei Belastung der Federung selbsttätig
vergrößert. Bei Belastung der Hubfeder wird die als Membran wirkende Nebenfeder
infolge des entstehenden überdruckes elastisch verformt, wobei sie der Hauptfeder
dämpfend entgegenwirkt. Auch bei dieser Federung wirkt sich der in den Kammern entstehende
überdruck auf die Abdichtungen der Hohlfedem gegenüber der Zwischenwand nachteilig
aus, die bei dieser Anordnung besonders intensiv sein müssen, um die Wirkung der
Federung nicht zu beeinträchtigen.
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Schließlich ist eine Federung für Fahrzeuge bekannt, bei der aus Gummi
bestehende, gegeneinander wirkende Federungselemente gleichzeitig als Abdichtungselemente
gegen das Eindringen von Verunreinigungen dienen. Bei dieser Federung sind die Gummielemente
in das Federungssystern mit Vorspannung eingesetzt. Jedoch dienen hierbei die Hohlräume
der
Gummielemente nicht gleichzeitig zur Aufnahme von Schmiermitteln.
Im übrigen handelt es sich nicht um eine Lenkachsenfederung.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile besteht die Erfindung darin, daß als
Nebenfeder mindestens eine aus elastischem Werkstoff, beispielsweise Gummi, gefertigte
Hohlfeder dient, die unter Vorspannung mit dem Achsschenkelbolzen und der diesen
aufnehmenden Hülsenführung dichtend-verbunden.ist und durch in der Lagerung des
Aqhsschenkelbolzens vorgesehene Nuten trüt der Kammer der mit dem Achsschenkelbolzen
bzw. der Hülsenführung ebenfalls dichtend verbundenen Hauptfeder-,inWirkungsverbindung
steht, deren Federweg durch mindestens einen Anschlag be-
grenzt ist, um beim
Volumenaustausch zwischen den beiden Hohlfedern einen überdruck in den Kammern derselben
zu vermeide n. Auf diese Weise ergeben sich verschiedene Vorteile:, Der Achsschenkelbeolzen
ist vollkommen öl- und staubdicht gelagert. Außerdem sind die Hohlräume bzw.
Kammern der entgegengesetzt wirkenden Federelemente so aufeinander abgestimmt, daß
sie sich bei jeder Federbewegung kompensieren, danüt ein Druckausgleich über die
L!Ügsnuten erfolgen kann. Eine Verminderung des Voftiiiens der Hauptfeder bewirkt
automatisch eine ent#sprechende Vergrößerung des Volumens der Nebefifeder, wobei
der den Federweg der Hauptfeder begrenzende Anschlag so eingestellt ist, daß sich
die Nebenfeder beim Zusammendrücken der Hauptfeder ledig4ch entspannt und nicht
durch überdruck verformt yaird. Dadurch, daß die Kammern der beiden Hohlfedern gegeneinander
so abgestimmt sind, daß beim Federvorgang kein überdruck in dem gesamten Federvolumen
entsteht, brauchen die Abdichtstellen nicht rrn't besonderer Sorgfalt ausgebildet
zu sein, was #. die -Anordnung verbilligt. Die Nebenfeder is ' t in
wigespanntern Zustand der Hauptfeder so weit zusammengedrückt, daß ihr Federraumvolumen
annähernd Null ist. Dadurch wirkt die Nebenfeder als Anschlag beim Entspannen der
Hauptfeder. Die sich in der Hauptfeder befindliche Öl- oder Fettfüllung wird
beim Zusammendrücken dieser Feder durch die in den Lagern des Achsschenkelbolzens
vorgesehenen Nuten hindurch in die Nebenfeder gedrückt, wodurch eine ständige Erneuerung
der Schmierschicht bewirkt wird.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann als Anschlag ein
in die Hauptfeder hineinragender Ansatz der Hülsenführung dienen. Diese Ausführung
ist besonders vorteilhaft, da sie baulich einfach ist und eine besonders lange Lagerung
des Achsschenkelbolzens gewährleistet. Zum Abdichten der Hauptfeder gegenüber dem
Achschenkelbolzen kann z. B. ein mit der Hauptfeder verbundener Kunststoffring verwendet
werden, der zusammen mit der Hauptfeder gegen eine Druckscheibe anliegt, die sich
über ein Drucklager auf den Achsschenkelbolzen abstützt. Wegen des Druckausgleiches
beim Durchfedern ist eine ausreichende Abdichtung auch an dieser Stelle mit relativ
einfachen und billigen Mitteln zu erreichen.
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Was die Abstützung der Nebenfeder anbetrifft, so kann dies über eine
Druckscheibe erfolgen, die unmittelbar auf die obere Begrenzung der Nebenfeder aufliegt
und auf die eine mit dem freien Ende des Achsschenkelbolzens verschraubte Kappe
von oben drückt.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus der Beschreibung und aus -der
Zeichnung ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
Es zeigt Fig. 1 die neue Federung in Verbindung mit einem Vorderrad für Schlepper
im Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 1-1 der Fig.
1 in größerem Maßstab.
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In der Zeichnung bedeutet 1 die beispielsweise pendelnd aufgehängte
Vorderachse einer landwirtschaftlichen Zugmaschine, die an ihren freien Enden mit
je einer etwa vertikal zu ihr angeordneten Hülsenführung 2 versehen ist,
in der ein Achsschenkelbolzen 3 axial verschiebbar sowie drehbar geführt
ist. Der Achsschenkelbolzen 3 ist an seinem unteren Ende drehfest
. mit einem Achsschenkelträger 4 verbunden, auf dem ein Laufrad
5 drehbar lagert. Ferner ist der Achsschenkelträger 4 mit einer Anschlußstelle
6 versehen, an der ein Lenkhebel 7 angreift, der seinerseits mittels
eines Gelenkes 8 mit einer Spurstange 9 verbunden ist.
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Was die Führung des Achsschenkelbolzens 3 in der Hülsenführung
2 im besonderen anbetrifft, so ist vorgesehen, daß diese von zwei gehärteten Buchsen
10
und 11 übemommen wird, die an den beiden Enden der Hülsenführung
drehfest in dessen Längsbohrung eingesetzt und an ihrem inneren Umfang mit mehreren
halbkreisförmigen Längsnuten 12 versehen sind. Der Durchmesser der Längsbohrung
entspricht hierbei dem Außendurchmesser der Buchsen 10 und 11,
ist
also größer als der Durchmesser des Achsschenkelbolzens 3, so daß zwischen
beiden ein ringförmiger Spalt 13 verbleibt.
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Zur Federung des Laufrades 5 dient eine aus elastischem Werkstoff,
beispielsweise Gummi, gefertigte, mit gewisser Vorspannung eingebaute Hohlfeder
14. Diese umgreift an ihrem einen Ende einen ringförmigen Ansatz 15 der Hülsenfährung
2, wobei sie sich mit ihrer Stirnseite gegen eine an die Hülsenführung angegossene
Wulst 16 abstützt, andererseits drückt die Hohlfeder 14 gegen eine Druckscheibe
17,
die von einem topfförmigen Dichtungsring 18 aufgenommen ist. Der
Dichtungsring 18 stützt sich seinerseits vermittels eines Drucklagers
19 auf den Achsschenkelhalter 4 ab. Zwischen der unteren Öffnung der Hohlfeder
14 und den Achsschenkelbelzen 3 befindet sich ein Kunststoffring 20, der
mit der Hohlfeder 14 fest verbunden ist und drehbar sowie axial verschiebbar auf
dem Achsschenkelbolzen 3 Lagert.
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Zur Schmierung der Hülsenführung 2 bzw. der Buchsen 10 und
11 dient Schmierfett oder 01, das sich in der durch die Hohlfeder
14 gebikleten Kammer 21 befindet und bei Belastung der EMNeder in die Hülsenführung
hineingedrückt wird.
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Um das obere Ende des Achssehenkelbolzens
3 am Austritt aus
der Hülsenführung 2 gegen Staub od. dgl. zu schützen, ferner um das durch die Hohlfeder
14 durch die Hülsenführung hindurchgedrückte Schmiermittel aufzufangen und in die
Kammer 21 der Hohlfeder 14 zurückführen zu können, ist eine weitere,
bei entspannter Hohlfeder 14 vorteilhaft ganz zusammengedrückt,
d. h., das Volumen ihrer Kammer
23 ist annähernd Null, so daß sie
in diesem Zustand die Abwärtsbewegung des Achsschenkelbolzens
3 elastisch
begrenzt.
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Was die Begrenzung der Aufwärtsbewegung des Achsschenkelbolzens
3 in der Hülsenführung 2 beim Federvorgang anbetrifft, so erfolgt diese vermittels
des Ansatzes 15 der Hülsenführung, der mit seiner Stirnfläche bei Erreichung
der Endstellung auf den Kunststoffring 20 auftrifft. Die Hohlfedern 14 und 22 sind
in ihren Abmessungen so gewählt, daß einerVerkleinerung des Volumens der Hohlfeder
14 beim Zusammendrücken bis zum Anschlag eine gleich große Volumenvergrößerung der
sich entspannenden Hohlfeder 22 bei gleichbleibendem Gesamtraumdruck gegenübersteht,
d. h., die Hohlfeder 14 wird nur so weit zusammengedrückt, bis der Betrag,
um den sich ihr Volumen verringern kann, gleich dem Betrag ist, um den das Volumen
der Hohlfeder 22 bis zum Erreichen ihres entspannten Zustandes vergrößerbar ist.
Auf diese Weise wird erreicht, daß in den Kammern 21 und 23 der Hohlfedern
14 bzw. 22 kein überdruck entsteht, der die Abdichtfähigkeit der beiden Hohlfedern
gegenüber dem Achsschenkelbolzen 3 bzw. der Hülsenführung 2 beeinträchtigen
könnte. Was die Ab-
stimmung der beiden Hohlfedern 14 und 22 anbetrifft, so
kann diese derart erfolgen, daß die große Hauptfeder bis zum Endanschlag nicht die
volle Zusammenpressung erfährt, während von der kleineren Nebenfeder 22 dieser Zustand
erreicht wird.
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Die Wirkungsweise der Federung ist im übrigen folgendermaßen: Wird
die Hohlfeder 14 belastet, so drückt sie sich infolge ihrer Elastizität zusammen.
Gleichzeitig entspannt sich die Feder 22 infolge des nach oben sich bewegenden Achsschenkelbolzens
3. Durch die Zusammenpressung der Hohlfeder 14 wird das Schmiermittel infolge
derVerkleinerung der Kammer 21 durch die Nuten 12 der Buchse 11 gepreßt und
gelangt durch den ringförmigen Spalt 13 und die Nuten 12 der Buchse
10 in die Kammer 23 der Hohlfeder 22. Wird im weiteren Verlauf
die Hohlfeder 14 wieder entspannt, so drückt der Achsschenkelbolzen 3 vermittels
der Kappe 26 und der Druckscheibe 25 die Hohlfeder 22 zusammen, wodurch
deren Kammer 23
entsprechend verkleinert wird und das Schmiermittel über den
vorher beschriebenen Weg wieder in die Kammer 21 der Hohlfeder 14 zurückgelangt.