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Doppelachsaggregat für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein
Doppelachsaggregat für Fahrzeuge, das beidseitig am Fahrzeugrahmen bzw. Aufbau entlang
einer Kurve, deren Krümmungsmittelpunkt in Höhe der Fahrbahn liegt, beweglich aufgehängt
ist.
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Es ist eine Anzahl von Möglichkeiten bekannt, Doppelachsen miteinander
und mit dem Fahrgestell zu verbinden. Besonders große Verbreitung hat der Vorschlag
einer Pendellagerung gefunden. Es ist zwischen den beiden mehr oder weniger starr
miteinander verbundenen Achsen in Höhe der beiden Achsenkörper bzw. darüber oder
darunter ein Pendellager angeordnet mit der Wirkung, daß sich die Achsen den auftretenden
Unebenheiten der Fahrbahn in großem Maß durch Verschwenken um das Pendellager anpassen
können. Dadurch brauchen die sich aus Fahrbahnunebenheiten ergebenden Belastungen
der Achsen nicht ausschließlich von der Fahrzeugfederung aufgenommen zu werden,
so daß es möglich ist, bei einem auf ein vernünftiges Maß begrenzten Federweg noch
relativ große Höhenunterschiede auszugleichen.
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Andererseits bringt jedoch die Pendellagerung von Doppelachsaggregaten
in der Praxis bedeutende Nachteile beim Bremsen des Fahrzeugs mit sich, da die beim
Bremsen auftretenden hohen Verlagerungskräfte die Vorderachse in verstärktem Maß
belasten und die Hinterachse entsprechend entlasten, und zwar unter Umständen in
einem solchen Ausmaß, daß beispielsweise bei 84-Achsen während des Bremsens die
Vorderachse mit 10 t, die Hinterachse dagegen nur noch mit 6 t belastet
ist. Neben der übermäßigen Beanspruchung des Materials führt dies zu einem verschlechterten
Bremseffekt.
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Die Ursache für das Auftreten der Verlagerungskräfte ist darin zu
sehen, daß beim Bremsvorgang ein Drehmoment auf das Doppelachsaggregat einwirkt,
dessen Kräftepaar durch eine in Höhe des Pendellagers in Fahrtrichtung wirkende
Kraft und eine in Fahrbahnebene entgegengesetzt gerichtete zweite Kraft gebildet
wird. Die Kraft in Fahrbahnebene entsteht beim Bremsen der Achsen durch die Haftreibung
zwischen Reifen und Fahrbahnebene und die Kraft in Höhe des Pendellagers entsteht
durch die infolge der Trägheit in Fahrtrichtung drängende Belastung durch das Fahrzeug.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Doppelachsaggregate, insbesondere die Verschlechterung des Bremseffekts, zu vermeiden.
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Da man aus Gründen z. B. der Bodenfreiheit nicht das tatsächliche
Pendellager in die Nähe der Fahrbahnebene bringen kann - was den unerwünschten
Effekt beseitigen würde -, wird zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe erfindungsgemäß
ein virtuelles Pendellager dadurch gebildet, daß der aggregatseitige Teil der Aufhängung
je an einem die beiden Achsen des Doppelachsaggregates in an sich bekannter
Weise miteinander verbindenen Federpaket befestigt ist.
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Bei einer derartigen Lagerung des Doppelachsaggregates ist der wirksame
Angriffspunkt der in Fahrtrichtung wirkenden Trägheitskraft beim Bremsen in Richtung
auf die oder sogar direkt in die Fahrebene verlegt, so daß der Hebelarm zwischen
den beiden erwähnten, einander entgegenwirkenden Kräften bis Null verkleinert oder
- bei einer Lage des Krümmungsmittelpunktes unterhalb der Fahrebene
- sogar »negativ« wird. Dies führt zu einer entsprechenden Verminderung des
beim Bremsvorgang auf das Doppelachsaggregat einwirkenden Drehmomentes, gegebenenfalls
sogar zu einer Umkehr dieses Drehmomentes und damit zu leicht erhöhter Belastung
der Hinterachse beim Bremsen.
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An dem aggregatseitigen Teil der Aufhängung sind mindestens zwei Führungselemente
vorgesehen, die in kurvenförmigen Führungsschlitzen im fahrgestellseitigen Lagerteil
verschieblich sind. Zweckmäßigerweise enthält der fahrgestellseitige Teil der Aufhängung
mehrere gesonderte, jeweils einem der Führungselemente zugeordnete Schlitzführungen,
die einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt aufweisen. Durch die Wahl der Krümmung
der Führung kann also die sich beim Bremsen einstellende Belastungsverteilung zwischen
den beiden Achsen nach Wunsch vorbestimmt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Aufhängung
in an sich bekannter Weise mittels eines Gelenktrapezes erfolgen, dessen Schwenkstreben
an ihren Enden mit Rohrstummeln versehen sind, von denen die unteren drehbar auf
starr am Fahrzeugrahmen befestigten Rohrenden und
die oberen in
einer am Federpaket befestigten Lagerschale drehbar gelagert sind. Bei dieser Ausführungsform
verändert sich während des Bremsvorganges die Höhenlage des Krümmungsmittelpunktes,
um den das Lager verschwenkt wird, je nach Größe der -auftretenden Trägheitskräfte.
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Die Lagerschale besteht aus zwei- Teilen, die die beiden Rohrstummel
-aufnehmen und durch Bolzen zusammengehalten sind, welche zugleich zur Befestigung
der Lagerschale am Federpaket dienen.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag behält einerseits in ausreichendem
Umfang die Vorzüge einer Pendellagerung für Doppelachsaggregate bei, vermeidet jedoch
das Auftreten von Verlagerungskräften und ermöglicht es sogar, die Verteilung der
beim Bremsvorgang auftretenden - Belastungen der Achsen zu steuern.
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Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in schematischer Darstellung, F i g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel, der
Erfindung in schematischer Darstellung, -
F i g. 3 ein drittes
Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung, F i g. 4
ein Detail des Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß F i g. 3,
F i
g. 5 einen Schnitt in der Ebene V-V gemäß yig* 4 und F i g. 6 einen
Schnitt in der Ebene VI-VI gemäß F i g. 5.
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. Die F i g. 1, 2 und 3 zeigen drei Ausführungsformen
der Lagerung von Doppelachsaggregaten, in denen der Erfindungsgedanke auf verschiedene
Weise verwirklicht worden ist. Zur besseren Anschaulichkeit geben diese zeichnerischen
Darstellungen lediglich den prinzipiellen Aufbau der jeweiligen Vorschläge wieder,
wobei in allen drei Fällen die beiden Achsen 1 und 2 des Doppelachsaggregates
in üblicher Weise durch Blattfedern 3 miteinander verbunden sind, die ihrerseits
über ein Lager am Fahrgestell (nicht dargestellt) befestigt sind.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind in dem fahrgestellseitigen Lagerteil, 10 kreisbogenförmige Segmentführungen
4 und 5 angeordnet. Die Krümmung sowie die Lage der Segmentführungen 4 und
5 ist derart gewählt, daß sich unterhalb der Segmentführungen ein gemeinsamer
Krümmungsmittelpunkt 6, z. B. etwa in Höhe der Fahrbahnebene, ergibt. In
jeder der Segmentführungen 4 und 5 ist ein Führungselement 7 bzw.
8
verschieblich gelagert, wobei beide Führungselemente 7, 8 mit dem
Federpaket 3 des Doppelachsaggregates über ein aggregatseitiges Lagerteil
verbunden sind, das in der Zeichnung schematisch als Trapez 9 dargestellt
ist. Bei der gezeigten Anordnung der Segmentführungen 4 und 5 mit dem Krümmungsmittelpunkt
6 in Höhe der Fahrbahn wird die Belastung beim Bremsen des Fahrzeuges auf
beide Achsen 1 und 2 gleichmäßig verteilt, da die in Fahrrichtung wirkende
Kraft infolge der Trägheit der Fahrzeugmasse und die entgegengesetzt wirkende Bremskraft
der Vorderachse beide in Höhe der Fahrbahn hegen, so daß der Hebelarm zwischen diesen
Kräften gleich Null ist. Neben dieser vorteilhaften Belastungsverteilung ermöglicht
diese Doppelachslagerung auch noch einen durch die Pendellagerung angestrebten gewissen
Höhenausgleich der Achsen bei Bbdenunebenheiten. Die Krümmung der Segmentführungen
4 und 5 kann natürlich auch derart ausgebildet sein, daß der Krümmungsmittelpunkt
6 des Kreisbogens oberhalb oder etwas unterhalb der Fahrbahnebene liegt.
Auch brauchen die Führungen nicht unbedingt kreisbogenförmig zu sein, sondern ihre
Krümmung kann so abgestimmt sein, daß sich die Höhe des als virtueller Schwenkpunkt
wirkenden Krünnnungsmittelpunktes 6 des Aggregates mit der Verschiebung des
Aggregates, d. h. mit den auftretenden Trägheitskräften, ändert.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die beiden mit dem Federpaket 3 verbundenen Führungselemente 11 und
12 in einer gemeinsamen kreisbogenförmigen Segmentführung 13 gelagert. Die-
Führungselemente 11 und 12 können beispielsweise als Rollen ausgebildet sein,
die in geeigneter Weise über einen Lagerteil 14 an dem Federpaket 3 befestigt
sind. Die Krümmung der Segmentführung 13 ist bei diesem Beispiel so gewählt,
daß der Krümmungsmittelpunkt 16 des Kreisbogens um einen Betrag unterhalb
der Fahrbahn liegt. Die dadurch bedingte geringe Krümmung sowie die zentrische Lage
der Segmentführung 13 zwischen den beiden Achsen 1 und 2 ermöglicht
nur in verhältnismäßig geringem Maße einen pendelndeii Höhenausgleich der Achsen
bei Unebenheiten, so daß die hierbei auftretenden Belastungen der beiden Achsen
in entsprechend erhöhtem Ausmaß durch das Federpaket 3 aufgenommen werden
müssen.
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. Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die Verbindung zwischen dem Federpaket 3
des Doppelachsaggregates und
dem Fahrgestell (nicht dargestellt) durch ein Gelenktrapez mit den vier Gelenkpunkten
17, 18, 19, 20 gebildet. Die beiden unteren Gelenkpunkte 17 und
18 befinden sich an dem fahrgesteRseitigen Lagerteil 21, und die beiden oberen
Gelenkpunkte 19 und 20 sind an dem (z. B. mit dem Federpaket 3 verbundenen)
aggregatseitigen Lagerteil 22 angebracht, also jeweils in ihrer Lage zueinander
unverschieblich fixiert. Der Abstand 21 a
zwischen den unteren Gelenkpunkten
17 und 18 ist dabei kürzer als der Abstand 22 a zwischen den oberen
Gelenkpunkten 19 und 20, und zwar derart, daß die gedachte Verlängerung der
als Schwenkstreben ausgebildeten Trapezseiten 23, 24 zu einem virtuellen
Drehpunkt 25 führen, der leicht unterhalb der Fahrbahnebene liegt. Diese
Lage des Drehpunktes 25 wird jedoch beim Bremsen des Fahrzeuges nicht beibehalten.
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Die der Bremskraft entgegenwirkende Kraft infolge der Trägheit des
Fahrzeuges und der Ladung hat zur Folge, daß die oberen Gelenkpunkte 19 und
20 relativ zu den unteren Gelenkpunkten 17 und 18 entgegen der Fahrtrichtung
F verschoben werden, und zwar jeweils auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt im
unteren Gelenkpunkt 17 bzw 18 liegt. Die Schwenkstreben
23 und 24 werden dabei mit einem entsprechenden Winkel um die unteren Gelenkpunkte
17 und 18 verschwenkt, und zwar nach Maßgabe der beim Bremsen auftretenden
Trägheitskräfte. Dabei wandert der Drehpunkt 25 um einen entsprechenden Betrag
aus seiner Mittellage. In F i g. 3 ist die Normallage des Gelenktrapezes
in ausgezogener Linienführung dargestellt und die Lage während des Bremsvorganges
in gestrichelter Linienführung angedeutet. Die Höhenlage des Drehpunktes
25 ist durch Wahl der Abstände zwischen den Gelenkpunkten bestimmbar.
Wie
aus der F i g. 3 ersichtlich, wird bei den dort gewählten Abmessungen beim
Beginn des Bremsens die Hinterachse 2 zunächst etwas stärker belastet als die Vorderachse
1.
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In den F i g. 4, 5 und 6 sind Details des Ausführungsbeispiels
gemäß F i g. 3 dargestellt. F i g. 4 zeigt das erfindungsgemäße Lager
in Form eines Gelenktrapezes in Seitenansicht. Zwei Rohrenden 26 (s. auch
F i g. 5) sind im Abstand 21 a voneinander starr am Fahrgestell
27 befestigt. Auf jedem dieser Rohrenden ist ein Rohrstummel 29 drehbar
gelagert. Diese Anordnung verkörpert den fahrgestellseitigen Lagerteil 21 mit den
Gelenkpunkten 17 und 18 (F i g. 3). Zur Verkörperung des aggregatseitigen
Lagerteils 22 mit den oberen Gelenkpunkten 19 und 20 sind weitere, ebenfalls
rohrfönnige Teile 30 drehbar in aneinandergesetzten halbzylinderförmigen
Lagerschalen 31 und 32 angeordnet, die ihrerseits an dem Federpaket
befestigt sind. Jeder obere Rohrstummel 30 ist mit dem ihm zugeordneten unteren
Rohrsturnmel 29 durch eine hohlkastenfönnige Strebe verbunden, die die Trapezseiten
23 bzw. 24 bildet. Vorzugsweise bestehen die Rohrstummel 29 und
30 und die hohlkastenförrnige Strebe aus einem Stück, wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist. Zwischen allen aneinanderliegenden und aneinandergleitenden Oberflächen
sind jeweils Gleitschichten 28 (z. B. aus walkbarem Gummi) angeordnet, um
die Abnutzung der Teile soweit wie möglich einzuschränken und die Beweglichkeit
des Gelenktrapezes zu gewährleisten. Die Lagerschalen 31 und 32, die
beide oberen Rohrstummel 30
aufnehmen, sind je aus einem zusammenhängenden
Werkstück geformt und lösbar miteinander verbunden, so daß die oberen Gelenkpunkte
des Gelenktrapezes mühelos montiert werden können. Das Federpaket 3 liegt
auf der oberen Lagerschale 31 auf und wird mittels Klemmbolzen
33 auf dem Lager gehalten. Um zu verhindern, daß die Bolzen 33 direkt
auf dem Federpaket 3 aufliegen, ist ein Halterungsschuh 34 auf dem Federpaket
vorgesehen, der auch seitliche Verschiebungen des Federpaketes 3 verhindern
soll. Aus dem letztgenannten Grunde ist auch die Auflagerfläche für die Federn auf
dem oberen Lagerteil 31 mit seitlichen Führungen 35, 36 versehen,
zwischen denen das Federpaket gelagert ist. Die Bolzen 33 sind vorteilhafterweise
durch eine entsprechende Bohrung 42 (F i g. 6) in beiden Lagerteilen
31 und 32 hindurchgeführt und durch Gegenmuttern 37 am unteren
Lagerteil 32 verankert, so daß die Bolzen 33 sowohl das Federpaket
3 als auch die Lagerteile 31 und 32 zusammenhalten.