DE1205399B - Gelenkanordnung fuer die Abstuetzung einer hydro-pneumatischen Federung fuer gelaendegaengige Fahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c - 41

Nummer: 1205 399

Aktenzeichen: R 3152111/63 c

Anmeldetag: 22. November 1961

Auslegetag: 18. November 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkanordnung für die Abstützung einer hydro-pneumatischen Federung für geländegängige Fahrzeuge, unter Verwendung von Kopf und Pfanne.

Um hohe Geschwindigkeiten auch für geländegängige Fahrzeuge zu erreichen, muß die Federung große Radwege, also große Federungswege bei möglichst kleiner Federkonstanten zulassen. Außerdem muß die Ausfederung wirksam gedämpft werden, um Vertikalbeschleunigungen und Nickschwingungen des Fahrgestells gering zu halten.

Vielfach, insbesondere bei Verwendung der hydraulischen Luftfederung, sind die Räder an Schwingschenkeln angeordnet, die einen großen Federweg ermöglichen. Die Schwingschenkel sind direkt gegen die Federung abgestützt; sie können außerdem noch die Dämpfelemente tragen, die jedoch bei der Luftfederung mit der Federung dadurch vereinigt sind, daß sie im hydraulischen Teil derselben angeordnet sind.

Schweres Gelände, große Fahrzeuggewichte und Geschwindigkeiten lassen die Beschleunigungen an Rad und Schwingschenkel und damit die Kräfte, die die Federung, insbesondere am Anlenkpunkt derselben am Schwingschenkel, aufnehmen muß, erhebliche Größen annehmen, da hier die Beschleunigungskräfte unmittelbar eingeleitet werden und sich zu den statischen Kräften addieren. Gleichzeitig findet in diesem Punkt eine Bewegung in zwei Dimensionen statt, so daß das Gelenk als Kugel- oder Kardangelenk ausgebildet sein muß. Da das Fahrzeug vom Boden her Staub, Schmutz und Schlamm in höchstem Maße ausgesetzt ist, ist hier eine Stelle, der besondere Aufmerksamkeit in der Konstruktion gewidmet werden muß.

Es ist auch bereits bekanntgeworden, an Schwingt schenkein aufgehängte Räder gegen die Federung über Rollen abzustützen, die auf Kurvenstücken laufen. Hier findet zwar ein Abwälzvorgang zwischen Kurvenstück und Rollen statt, jedoch eine Gleitbewegung zwischen Rollen und Achse oder Lager derselben. Es ist infolgedessen auch bei der Verwendung von Rollen eine Schmierung notwendig, die wiederum Staub und Schmutz bindet und wie ein Schmiermittel hält und zwischen die aufeinandergleitenden Teile zieht.

In der Tat versagen die geschilderten Federungen am ehesten in dem Abstützgelenk oder in der Lagerung der Rollen, oft auch unter Verursachen mittelbarer Schäden, wie Verbiegen der nachgeordneten Teile, z.B. der Kolbenstange, durch das im Gelenk stark anwachsende Reibungsmoment.

Gelenkanordnung für die Abstützung einer
hydro-pneumatischen Federung für
geländegängige Fahrzeuge

Anmelder:

Rheinstahl Hüttenwerke Aktiengesellschaft, Essen

Als Erfinder benannt:

to Werner Engstfeld, Wuppertal-Elberfeld;
Günter Böhm, Dortmund;
Karl Kraus, Düsseldorf;
Dipl.-Ing. Wilhelm Mehlert, Neuß/Rhein

Die bekannten Gelenke bedienen sich zumeist verschiedener Arten von Kugelgelenken mit Gleitlagern auf Bronzeschalen oder Wälzlagern, in Form der einstellbaren Tonnenlager. Für derartige Lager muß eine sichere Schmierung vorhanden sein. Weiterhin ist Voraussetzung, daß das Lager nach außen zum Schutz gegen Verunreinigungen dicht abgeschlossen ist. Man hat, um dieses Ziel zu erreichen, neben dem

as Schwingschenkel, der das Rad trägt, einen zweiten, kleineren Schwingschenkel für die Anlenkung der Federung angeordnet und diesen bis zu den am Fahrgestell festen Teilen der Federung mit einem staub- und öldichten Gehäuse umgeben. Bei dieser An-Ordnung ist der Aufwand an Material, Gewicht und Raum erheblich, so daß hierdurch der Geschwindigkeit des Fahrzeuges im Gelände wiederum Grenzen gesetzt werden. Weiterhin ist der Fertigungsaufwand in bezug auf genaue Paßarbeit erheblich und führt zu einer Verteuerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Gelenkanordnung für die Abstützung einer hydropneumatischen Federung für geländegängige Fahrzeuge, unter Verwendung von Kopf und Pfanne zu schaffen, die einfach herzustellen ist, robust und zuverlässig arbeitet und keinerlei zusätzliche Wartung und keinerlei zusätzlichen Schutz benötigt. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer eingangs geschilderten Gelenkanordnung der Kopf einteilig und das pfannenartige Abstütz-Gelenkteil derart ausgebildet sind, daß sie sich beim Ein- und Ausfedern ausschließlich aufeinander abwälzen. Es wird also im Gegensatz zu den bisher bekannten Abstützungen über Rollen oder Kugelgelenke, bei denen eine gleitende Bewegung stattfindet, hier eine Wälzbewegung eintreten. Während

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bei der Gleitbewegung Verschmutzungen in die Lager F i g. 5 die Ansicht des die Pfanne tragenden Teils

gezogen wurden und mit dem für die Gleitlager un- von der Seite,

erläßlichen Schmiermittel geradezu eine Schmirgel- F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI

paste bildeten, werden bei der erfindungsgemäßen durch F i g. 5,

Anordnung bei der Abwälzbewegung Schmutzteile 5 F i g. 7 eine Seitenansicht des Bügels,

aus dem Gelenk gequetscht. Ein Schmieren ist nicht F ig. 8 einen Schnitt durch den Bügel entlang der

notwendig, daher wird auch der Schmutz nicht durch Linie VIII-VIII.

ein Schmiermittel gehalten. Im Fahrgestell 1 eines Gleiskettenfahrzeuges ist ein

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist Schwingschenkel 2 angeordnet, der über einen Achsder Kopf in der Ebene, in der seine Hauptbewegung io stummel 3 ein Laufrad 4 trägt. Am Fahrgestell 1 ist stattfindet, im Schnitt etwa kreisbogenförmig und in fernerhin eine an sich beliebige Federung 5 angeordseiner senkrecht dazu liegenden Hauptebene schwach net, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine hyballig mit erheblich größerem Krümmungsradius aus- draulische Luftfederung, bei der die Abstützung der gebildet. Hierdurch wird außer der Auf- und Nieder- Kolbenstange 6 am Kolben 7 über eine Kugel 8 erbewegung auch noch eine gewisse, untergeordnete, 15 folgt. Der Federungsbereich ist so groß, daß der seitliche Bewegungsmöglichkeit gegeben, die not- Achsstummel 3 zwischen einer unteren Extremstelwendig ist, da derartige Bewegungen durch Ver- lung A und einer oberen Extremstellung B, die strichwindungen und Verformungen der Schwingschenkel punktiert angedeutet sind, sich bewegen kann,
oder des Fahrgestells im elastischen Bereich auf- Auf dem Schwingschenkel ist ein Gelenkkopf 9 antreten. 20 geordnet, der eine Durchbrechung 10 aufweist und

Der pfannenartige Abstütz-Gelenkteil, auf dessen beispielsweise mit Hufe von zwei, die Bohrungen 11 Pfannenfläche sich der Kopf abwälzt, ist in der und 12 durchsetzenden Bolzen 13,14 am Schwing-Ebene, in der die Hauptbewegung des Kopfes statt- schenkel 2 befestigt ist. Der Kopf ist so ausgebildet, findet, im Schnitt so geformt, daß sich an eine daß er im Vertikalschnitt, d. h. im Schnitt in der Ebene, die der Extremstellung einer Flanke des 25 Ebene, in der seine Hauptbewegung stattfindet, etwa Kopfes etwa entspricht, ein Übergang des gleichen kreisbogenförmig ausgebildet ist (Fig. 3) und im Krümmungsradius, wie der Kopf, anschließt, hieran Schnitt normal dazu (Fig. 4) eine schwache Krümein Abwälzbereich, vorzugsweise eines größeren mung besitzt. Der Gelenkkopf arbeitet mit einem Krümmungsradius, anschließt, der so bemessen ist, pfannenartigen Abstütz- und Abwälz-Gelenkteil 15 daß in seinem Bereich die gesamte Abwälzung zwi- 30 zusammen, das in einen Stempel 16 übergeht,
sehen Kopf und pfannenartigem Abstütz-Gelenkteil Die Arbeitsfläche des pfannenartigen Teils ist so stattfindet und daran Übergang und Ebene sich spie- ausgebildet, daß sie sich aus einer ebenen Fläche 17 gelbildlich wiederum anschließen. Durch die beiden zusammensetzt, die etwa der Flanke des Kopfes 9 in Ebenen wird sichergestellt, daß bei extremsten Be- seiner untersten Extremstellung A entspricht und wegungen schlimmstenfalls die Flanken des Kopfes 35 deren Spur zwischen den Punkten C und D in F i g. 5 zur Anlage an den entsprechenden Teilen des pfan- zu erkennen ist. An die ebene Fläche 17 schließt sich nenartigen Abstütz-Gelenkteiles kommen und daß im eine Zylinderfläche 18 an, wobei der Zylinder den Abwälzbereich stets eine reine Wälzbewegung und gleichen Krümmungsradius hat wie die Arbeitsfläche keine gleitende Bewegung eintritt. des Kopfes 9. Die Spur dieser Fläche ist in F i g. 5

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist 40 zwischen den Punkten D und E zu sehen. An die

das pfannenartige Abstütz-Gelenkteil so angeordnet, Zylinderfläche 18 schließt sich der Abwälzbereich 19

daß seine konkave Seite nach unten gerichtet ist. an, der vorzugsweise gleichfalls eine Zylinderfläche

Hierdurch wird noch der zusätzliche Vorteil erzielt, darstellt und so gewählt und. bemessen wird, daß in

daß Verschmutzungen, die durch den Kopf ab- seinem Bereich die gesamte Abwälzung zwischen

gestreift werden, nach unten herausfallen und loser 45 Kopf und Pfanne stattfindet. Die Spur des Abwälz-

Staub und Erdboden sich in der Gelenkanordnung bereiches ist in Fig. 5 unter E, F zu erkennen. An

überhaupt nicht halten können. den Abwälzbereich 19 schließen sich wiederum Zylin-

Mit Vorteil wird der Kopf von einem an dem derfläche20 und ebene Fläche 21 an, deren Spuren

pfannenartigen Abstütz-Gelenkteil angeordneten Bü- in F i g. 5 unter F, G bzw. G, H begrenzt sind und die

gel durchsetzt, der beim normalen Betrieb nicht zur 50 spiegelbildlich zu den Flächen 17 und 18 liegen,

Anlage kommt. Hierdurch wird sichergestellt, daß wobei die Fläche 21 etwa der Flanke des Kopfes 19

bei Ausfall einer Federung die Lage von Kopf und in der obersten Extremstellung B entspricht,

pfannenartigem Abstütz-Gelenkteil zueinander er- Ein Bügel 22, dessen Enden Bohrungen 23 und 24

halten bleibt. tragen, kann in das Pfannenteil 15 eingesetzt werden

Mit Vorteil werden die zusammenarbeitenden FIa- 55 und wird mit diesem durch die Bohrungen 25,26 und chen von Kopf und pfannenartigem Abstütz-Gelenk- 23,24 durchsetzende, nicht dargestellte Bolzen verteil oberflächengehärtet und die genannten Teile bunden. Der Stempel 16 wird mit Vorteil, wie in selbst als Verschleißteile auswechselbar ausgebildet. Fig. 1 erkennbar, mit einer leicht lösbaren Splint-

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines verbindung 27 mit der Kolbenstange 6 verbunden. Es

Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Zeichnungen 60 können also sowohl der Gelenkkopf als auch die

näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar Pfanne schnell ausgewechselt werden. Beim Kopf ist

Fig. 1 eine Übersicht der erfindungsgemäßen Ge- die Arbeitsfläche zwischen den Flanken28 und 29

lenkanordnung, gehärtet; bei dem pfannenartigen Teil sind die

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Flächen 17,18,19,20 und 21 mit Vorteil gehärtet.

Fig. 1, 65 Die Funktion der erfindungsgemäßen Gelenk-

Fig. 3 die Ansicht des den Kopf tragenden Ge- anordnung ist so, daß beim Einfedern sich der Kopf 9

lenkteils von der Seite, in der Pfanne 15 abwälzt und dabei kaum Verschleiß

Fi g. 4 die Ansicht des gleichen Teils von vorn, eintritt. Eine gewisse seitliche Bewegung ist durch die

ballige Ausbildung des Kopfes 9, wie insbesondere aus F i g. 4 zu ersehen, gewährleistet. Beispielsweise kann der Krümmungsradius für die ballige Ausbildung vierzig- bis fünfzigmal so groß sein wie der Krümmungsradius des Kopfes in der Hauptbewegungsebene geschnitten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gelenkanordnung für die Abstützung einer hydro-pneumatischen Federung für geländegängige Fahrzeuge, unter Verwendung von Kopf und Pfanne, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (9) einteilig und das pfannenartige Abstütz-Gelenkteil (15) derart ausgebildet sind, daß sie sich beim Ein- und Ausfedern ausschließlieh aufeinander abwälzen.

2. Gelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (9) in der Ebene, in der seine Hauptbewegung stattfindet, im Schnitt etwa kreisbogenförmig und in seiner ao senkrecht dazu liegenden Hauptebene schwach ballig mit erheblich größerem Krümmungsradius ausgebildet ist.

3. Gelenkanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pfannenartige Abstütz-Gelenkteil (15) in der Ebene, in der die Hauptbewegung des Kopfes (9) stattfindet, im Schnitt so geformt ist, daß sich an eine Ebene (17), die der Extremstellung einer Flanke (29) des Kopfes (9) etwa entspricht, ein Übergang (18) des gleichen Krümmungsradius wie der Kopf und hieran ein Abwälzbereich (19), vorzugsweise eines größeren Krümmungsradius anschließt, der so bemessen ist, daß in seinem Bereich die gesamte Abwälzung zwischen Kopf und pfannenartigem Abstütz-Gelenkteil stattfindet und daran Übergang (20) und Ebene (21) sich spiegelbildlich wiederum anschließen.

4. Gelenkanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pfannenartige Abstütz-Gelenkteil (15) so angeordnet ist, daß seine konkave Seite nach unten gerichtet ist.

5. Gelenkanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (9) von einem an dem pfannenartigen Abstütz-Gelenkteil (15) angeordneten Bügel (22) durchsetzt ist, der jedoch beim normalen Betrieb nicht zur Anlage kommt.

6. Gelenkanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile (pfannenartiges Abstütz-Gelenkteil 15 und Kopf 9) leicht auswechselbar ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 612 844;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 069 012,
1070042;
USA.-Patentschrift Nr. 1 469 788.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1139 036.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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