DE19946724A1

DE19946724A1 - Achsenaufhängungssystem mit vier Verbindungen

Info

Publication number: DE19946724A1
Application number: DE1999146724
Authority: DE
Inventors: David W Bruce; F Clark O'neill; Jun Thomas N Brooks
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2000-05-31

Abstract

Ein Maschinenachsenaufhängungssystem mit vier Verbindungen mit einem unteren Paar von Verbindungen, die unterhalb der Achse positioniert sind, und mit einem oberen Paar, welches über der Achse positioniert ist, um die Achse mit dem Maschinenfahrgestell zu verbinden, wird offenbart. Das untere Paar von Verbindungen kann in einer nicht horizontalen Ebene orientiert sein. Zusätzlich kann das untere Paar von Verbindungen nach innen gespreizt sein, und das obere Paar von Verbindungen kann nach außen gespreizt sein, und zwar mit Bezug auf die zentrale Fahrgestellängsachse. Schließlich können die Verbindungen mit dem Fahrgestell und der Achse durch Kugellager verbunden sein, um eine Dreh- und Winkelbewegung zuzulassen.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mobile Ar beitsmaschinen, wie beispielsweise Kipplastwägen, und insbesondere auf Achsenaufhängungssysteme für solche Ma schinen und dabei insbesondere auf Achsenaufhängungssy steme mit vier Verbindungen für solche Maschinen.

Technischer Hintergrund

Ein übliches Verfahren zum Anordnen und Führen einer Hin terachse einer motorisierten Maschine geschieht durch An wendung des Systems mit vier Verbindungen, das wegen der vier Verbindungen so genannt wird, die die Achse mit dem Rahmen verbinden. Ein Ende von jeder Verbindung ist schwenkbar am Rahmen, Chassis bzw. Fahrgestell oder dem Körper der Maschine angebracht, und das andere Ende von jeder Verbindung ist schwenkbar an einer starren Achse der Maschine angebracht. Zwei Verbindungsenden sind schwenkbar oberhalb der horizontalen Mittellinie der Ach se angebracht, und zwei Verbindungen sind schwenkbar un ter der horizontalen Achsenmittellinie angebracht.

Das Problem von nahezu allen, wenn nicht von allen Auf hängungen mit vier Verbindungen ist, daß damit sich eine Maschine von Seite zu Seite lehnen kann, oder eine Schrä ge überqueren kann oder eine Oberfläche in einem unglei chen Winkel meiden kann, die zwei Verbindungsglieder über der Achse in einem im wesentlichen parallelen Winkel mon tiert werden müssen, und zwar zu den zwei Verbindungs gliedern unterhalb der Achse, und daß alle Verbindungen von gleicher Länge sein müssen, damit die Aufhängung sich nicht bindet bzw. koppelt. Wenn eine Aufhängung mit vier Verbindungen sich bindet bzw. koppelt, bedeutet dies, daß ein Ende einer starren Achse sich nicht unabhängig vom anderen Ende auf- oder abbewegen kann.

Die Konsequenzen, die aus einer Aufhängung resultieren, die sich kontinuierlich bindet, können gefährlich sein. Insbesondere bei Anwendungen mit schweren Ausrüstungsge genständen und bei Rennanwendungen erzeugt die Bindung der Aufhängung unerwünschte Spannungen in den Aufhän gungskomponenten, was zu Ermüdung, Bruch und schließlich zum Versagen der Aufhängungsteile, der angebrachten Dübel oder des Rahmens der Maschine führt.

Bei leichteren Maschinen wird das Problem der Aufhän gungsbindung manchmal erleichtert durch Verwendung von großen Gummi- oder Elastomerhülsen an allen Verbindungs gelenkenden. Dies gestattet, daß ein Ende einer Achse sich auf und ab innerhalb eines sehr begrenzten Bereiches des anderen Endes bewegt, jedoch mit hoher Verformungsra te und relativ kurzer Lebensdauer der Hülse.

Andererseits sind Schwerlastmaschinen viel größeren La sten und Kräften ausgesetzt, die auf das Maschinenfahrge stell wirken. Somit ist die Anwendung von Elastomerhülsen oder -lagern bei dieser Art von Maschine nahezu nicht vorhanden.

Eine weitere bei leichteren Maschinen verwendete Lösung ist es, ein unteres Paar von Verbindungen im großen und ganzen parallel zum Boden und zur Maschinenlängsachse vorzusehen, und ein oberes Paar von Verbindungen in einer Vielzahl von Winkeln vorzusehen, die vom Oberteil der Hinterachse zum Unterteil des Fahrgestells vor der Hin terachse weisen.

Jedoch trotz dieser Fortschritte beim Stand der Technik gibt es immer noch die Notwendigkeit in der Technik für verbesserte Achsenaufhängungssysteme mit vier Verbindun gen.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Achsenaufhän gungssystem mit vier Verbindungen für eine motorisierte Maschine vorgesehen. Das System weist im allgemeinen ein erstes oder unteres Paar von Verbindungen auf, die das Maschinenfahrgestell und die Achse verbinden, und zwar im allgemeinen unter dem Niveau der Achse angeordnet. Das System weist weiter ein zweites oder oberes Paar von Ver bindungen auf, die das Maschinenfahrgestell und die Achse verbinden, wobei diese Verbindungen im allgemeinen über dem Niveau der Achse angeordnet sind.

Gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung ist ein Aufhängungssystem mit vier Verbindungen vor gesehen, bei dem das erste oder untere Paar von Verbin dungen in einer nicht horizontalen Ebene vorgesehen ist.

Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegen den Erfindung ist ein Achsenaufhängungssystem mit vier Verbindungen vorgesehen, bei dem das erste oder untere Paar von Verbindungen in gespreizter nach innen winkliger Beziehung mit Bezug auf eine Längsmittellinie des Fahrge stells orientiert ist. Insbesondere hat jede des ersten oder unteren Paars von Verbindungen ein Innenende, wel ches mit dem Fahrgestell verbunden ist, und ein Außenen de, welches mit der Achse verbunden ist.

Gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung ist ein Achsenaufhängungssystem mit vier Verbindungen vorgesehen, bei dem das erste oder un tere Paar von Verbindungen in gespreizter nach innen winklig angeordneter Beziehung mit Bezug auf eine Längs mittellinie des Fahrgestells orientiert ist, und wobei das zweite oder obere Paar von Verbindungen in gespreiz ter nach außen winklig angeordneter Beziehung mit Bezug auf die Fahrgestellmittellinienlängsachse orientiert ist. Insbesondere hat jede des ersten oder unteren Paars von Verbindungen ein inneres Ende, welches mit dem Fahrge stell verbunden ist, und ein äußeres Ende, welches mit der Achse verbunden ist, wobei jede des zweiten oder obe ren Paars von Verbindungen ein inneres Ende hat, welches mit der Achse verbunden ist, und ein äußeres Ende, wel ches mit dem Fahrgestell verbunden ist.

Gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung ist ein Achsenaufhängungssystem mit vier Verbindungen vorgesehen, wobei jede der Verbindungen des oberen und unteren Paars von Verbindungen Enden be sitzt, die mit dem Fahrgestell und der Achse verbunden sind, wobei die Enden frei sind, um sich in Drehrichtung und winkelmäßig zu bewegen.

Gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung ist ein Achsenaufhängungssystem mit vier Verbindungen vorgesehen, wobei zumindest eine der Verbindungen zumindest zwei aneinander befestigte Glieder aufweist. Vorzugsweise werden die zwei Glieder bügelartig miteinander verbunden, wobei Scheiben zwischen den zwei Gliedern positioniert werden, so wie es nötig ist, um das System einzustellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer typischen Maschi ne, wie beispielsweise eines Kipplastwagens 5, für die das Aufhängungssystem 100 der vorlie genden Erfindung Anwendung findet.

Fig. 2 ist eine Darstellung eines typischen Maschinen rahmens 10, mit dem das Aufhängungssystem 100 der Erfindung und die Achsenanordnung 200 ver bunden ist.

Fig. 3 ist eine Draufsicht des Aufhängungssystems 100 und der Achsenanordnung 200, die in Fig. 2 ge zeigt sind.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Aufhängungssystems 100 und der Achsenanordnung 200, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer typischen Maschine 5 gezeigt, wie beispielsweise von einem Kipplastwagen, für die das Aufhängungssystem der vorliegenden Erfindung Anwendung findet, wobei der Rahmen 10 und die Achsenanordnung 100 gezeigt sind. Während das Aufhängungssystem der vorlie genden Erfindung hauptsächlich durch Bezugnahme auf einen mechanischen Antrieb veranschaulicht wird, wird auch an genommen, daß es auf elektrisch angetriebene Maschinen anwendbar ist.

Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine Teildarstellung eines ty pischen Hauptrahmens 10 der Maschine gezeigt, wie bei spielsweise von einem Geländelastwagen, und zwar montiert mit einer typischen Achsenanordnung 200 durch das Aufhän gungssystem 100 der Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 3 und 4 sind jeweils Draufsichten und Seitenansichten des Auf hängungssystems 100 und der Achsenanordnung 200 der Fig. 2 gezeigt.

Es sei bemerkt, daß der Rahmen 10 ein Rahmen für irgend eine Art von motorisierter Maschine sein kann, wie bei spielsweise Schwermaschinen, Traktoren, Lastwägen, Gelän demaschinen, Erdbewegungsmaschinen, Baumaschinen und ähn liches. Wie gezeigt ist der Rahmen 100 ein im wesentli chen rechteckiger Fahrgestellrahmen mit sich in Längs richtung erstreckenden Hauptschienen 11 mit einem sich quer erstreckenden oberen Querglied 13 und mit sich nach unten erstreckenden Gliedern 15 an jeder Seite des Rah mens 10. Ein Paar von unteren Verbindungsbügeln 18 (von denen nur einer gezeigt ist) und ein Paar von oberen Ver bindungsbügeln 19 (von denen nur einer gezeigt ist) die nen dazu, die unteren Verbindungen 120A und 120B bzw. die oberen Verbindungen 140 aufzunehmen. Befestigungsstifte 24 und 23 dienen dazu, die unteren Verbindungen 120A und 120B und die oberen Verbindungen 140 innerhalb der Bügel 18 und 19 positioniert zu halten. Ein Paar von Aufhän gungszylinderbügeln 234 dienen dazu, die Aufhängungszy linder 160 aufzunehmen, die am Platz durch Befestigungs stifte 233 gehalten werden.

Die Achsenanordnung 200 kann irgendeine Art von Achsenan ordnung sein und weist im allgemeinen ein Achsengehäuse 201 mit einer Längsmittellinie 5 auf, eine (gestrichelt gezeigte) Achse 210, eine Eingangsantriebswelle 204, ei nen Verbindungsflansch 203, der im Betrieb mit einer Uni versalverbindung bzw. einem Kreuzgelenk verbunden ist, und schließlich mit einer Antriebsvorrichtung oder einer Antriebswelle, und Ausgangswellenhülsen 205, durch die sich im Betrieb die Radantriebswellen erstrecken, um ein Paar von Rädern anzutreiben. Ein Paar von oberen Verbin dungsbügeln 219 und ein Paar von unteren Verbindungsbü geln 218 dienen dazu, die oberen Verbindungen 140 und die unteren Verbindungen 120A bzw. 120B aufzunehmen. Befesti gungsstifte 223 und 224 dienen dazu, die oberen Verbin dungen 140 und die unteren Verbindungen 120A und 120B in nerhalb der Bügel 219 und 218 positioniert zu halten. Ein Paar von Aufhängungszylinderbügeln 231 dient dazu, die Aufhängungszylinder 160 aufzunehmen, die durch Befesti gungsstifte 232 am Platz gehalten werden.

Das Aufhängungssystem 100 weist ein Paar von oberen Ver bindungen 140 und ein Paar von unteren Verbindungen 120A und 120B auf, wobei ein Ende der Verbindungen am Rahmen 10 angebracht ist, wie oben beschrieben, und wobei das andere Ende der Verbindungen an der Achsenanordnung 200 angebracht ist, wie oben beschrieben. Die Enden der Ver bindungen sind am Rahmen 10 und an der Achsenanordnung 200 in geeigneter Weise angebracht, um eine Dreh- und Wi kelbewegung zu gestatten. Vorzugsweise wird ein Kugella ger 146 am Ende von jeder Verbindung angeordnet, um eine solche Dreh- und Winkelbewegung zuzulassen.

Die untere Verbindung 120A besteht aus zwei Stücken 120A1 und 120A2, um die Montage aufgrund der Verwerfung des Rahmens und der Aufreihung von Toleranzen zu erleichtern. Ein oder mehrere Befestigungsmittel 125 werden verwendet, um die Stücke 120A1 und 120A2 zu befestigen. Zwischen den Stücken 120A1 und 120A2 können eine oder mehrere Scheiben 124 hinzugefügt werden oder entfernt werden, um eine Ein stellbarkeit zuzulassen. Während irgendeine der Verbin dungen ausgewählt und hergestellt werden kann, um eine solche Einstellbarkeit vorzusehen, wird es bevorzugt, ei ne der unteren Verbindungen zu verwenden, die einer Druckbelastung unterworfen sind, was die Verbindung zwi schen den Stücken 120A1 und 120A2 begünstigt. Die Stücke 120A1 und 120A2 werden im allgemeinen aus ökonomischen Gründen und zur Vereinfachung der Herstellung identisch gemacht.

Die Orientierung der unteren Verbindungen 120A und 120b und der oberen Verbindungen 140 wird am besten mit Bezug nahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.

Die unteren Verbindungen 120A und 120b verbinden den Rahmen 10 und die Achsenanordnung 200 wie gezeigt und sind im allgemeinen unter dem Niveau der Achse 210 ange ordnet und sind in gespreizter nach innen winklig ange ordneter Beziehung mit Bezug auf die Längsachse 5 orien tiert, wobei die inneren Enden 120AI und 120BI der unte ren Verbindungen 120A und 120B mit dem Rahmen 10 verbun den sind, und wobei die äußeren Enden 120AT und 120BT der unteren Verbindungen 120A und 120B mit der Achsenanord nung verbunden sind.

Die oberen Verbindungen 140 verbinden den Rahmen 10 und die Achsenanordnung 200 wie gezeigt und sie sind im all gemeinen über dem Niveau der Achse 210 angeordnet und sind in gespreizter nach außen winkliger Beziehung mit Bezug auf die Längsachse 5 orientiert, wobei jede der oberen Verbindungen 140 ein inneres Ende 140I besitzt, welches mit der Achsenanordnung 200 verbunden ist, und ein äußeres Ende 140T, welches mit dem Rahmen 10 verbun den ist.

Die unteren Verbindungen 120A und 120B sind so orien tiert, daß sie ausserhalb der horizontalen Ebene während des normalen Betriebs der Maschine liegen, wobei sie vor zugsweise von der Achsenanordnung 200 nach oben zum Rah men 10 weisen. Vorzugsweise sind die oberen Verbindungen 140 auch außerhalb der horizontalen Ebene während des normalen Betriebs der Maschine, wobei sie insbesondere vorzugsweise von der Achsenanordnung 200 nach unten zum Rahmen 10 weisen.

Industrielle Anwendbarkeit

Während das Aufhängungssystem 100 der vorliegenden Erfin dung insbesondere nützlich ist für Schwermaschinen, wie beispielsweise große Bergbaulastwägen, findet sie auch Anwendung bei anderen Bergbau- und Baumaschinen mit einem Rahmen und einer Achsenanordnung, wo es erwünscht ist, die Getriebejochbewegung zu verringern, und Kräfte zu verringern, die durch die Streben übertragen werden. Es wird allgemein angenommen, daß das Aufhängungssystem 100 in vielen Fällen anstelle der existierenden Systeme mit vier Verbindungen oder der herkömmlichen A-Rahmen verwen det werden kann. Zusätzlich wird das Aufhängungssystem 100 Raum frei machen, um ein größeres Getriebe aufzuneh men im Vergleich zu den bekannten Aufhängungssystemen mit vier Verbindungen und dem A-Rahmen.

Während die veranschaulichenden Ausführungsbeispiele der Erfindung speziell beschrieben worden sind, wird klar sein, daß verschiedene andere Modifikationen dem Fachmann offensichtlich sind und leicht von ihm durchgeführt wer den können, ohne vom Kern und Umfang der Erfindung abzu weichen. Entsprechend soll der Umfang der beigefügten An sprüche nicht auf die hier dargelegten Beispiele und Be schreibungen eingeschränkt werden sondern die Ansprüche sollen alle Merkmale der patentierbaren Neuheit umfassen, die in der vorliegenden Erfindung liegt, wobei alle Merk male eingeschlossen seien, die vom Fachmann als äquiva lente Ausführungen davon behandelt würden, worauf sich diese Erfindung bezieht.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung kön nen aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims

1. Achsenaufhängungssystem für eine Maschine, die ein Fahrgestell aufweist, welches eine zentrale Längs achse aufweist, und eine Achse, die quer über das Fahrgestell positioniert ist, wobei das System fol gendes aufweist:

a) Ein erstes Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen unter dem Niveau der Achse angeordnet und nicht horizontal orientiert; und
b) Ein zweites Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen über dem Niveau der Achse angeordnet.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Verbindungen dreh- und winkelmäßig bewegbar sind.

3. System nach Anspruch 2, wobei jede der Verbindungen mit dem Fahrgestell und der Achse durch Kugellager verbunden ist.

4. System nach Anspruch 3, welches weiter ein Paar von Stoßaufnahmegliedern aufweist, die zwischen dem Rah men und der Achsenanordnung angeschlossen sind.

5. System nach Anspruch 4, wobei die Stoßaufnahmeglie der Streben sind.

6. Achsenaufhängungssystem für eine Maschine, die ein Fahrgestell aufweist, welches eine zentrale Längs achse definiert, und eine Achse, die quer über das Fahrgestell positioniert ist, wobei das System fol gendes aufweist:

a) ein erstes Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen unter dem Niveau der Achse angeordnet, und in gespreizter nach innen abgewin kelter Beziehung mit Bezug auf die Längsachse orien tiert, wobei jede des ersten Paares von Verbindungen an einem Innenende mit dem Fahrgestell verbunden ist und an einem Außenende mit der Achse verbunden ist; und
b) ein zweites Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen über dem Niveau der Achse angeordnet.

7. System nach Anspruch 6, wobei die Verbindungen dreh- und winkelmäßig bewegbar sind.

8. System nach Anspruch 7, wobei jede der Verbindungen mit dem Fahrgestell und der Achse durch Kugellager verbunden ist.

9. System nach Anspruch 8, welches weiter ein Paar von Stoßaufnahmegliedern aufweist, die zwischen dem Rah men und der Achsenanordnung angeschlossen sind.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Stoßaufnahmeglie der Streben sind.

11. Achsenaufhängungssystem für eine Maschine, die ein Fahrgestell aufweist, welches eine zentrale Längs achse definiert, und eine Achse, die quer über das Fahrgestell positioniert ist, wobei das System fol gendes aufweist:

a) ein erstes Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen unter dem Niveau der Achse angeordnet und in gespreizter nach innen abgewinkel ter Beziehung mit Bezug zur Längsachse orientiert, wobei jede des ersten Paares von Verbindungen an ei nem Innenende mit dem Fahrgestell verbunden ist und an einem Außenende mit der Achse verbunden ist; und
b) ein zweites Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeordnet sind, und zwar im allgemeinen über dem Niveau der Achse ange ordnet und in gespreizter nach außen abgewinkelter Beziehung mit Bezug auf die Längsachse orientiert, wobei jede des zweiten Paars von Verbindungen an ei nem Innenende mit der Achse verbunden ist und an ei nem Außenende mit dem Fahrgestell verbunden ist.

12. System nach Anspruch 11, wobei das Paar von unteren Verbindungen in einer nicht horizontalen Ebene posi tioniert ist.

13. System nach Anspruch 11, wobei die Verbindungen dreh- und winkelmäßig bewegbar sind.

14. System nach Anspruch 13, wobei jede der Verbindungen mit dem Fahrgestell und der Achse durch Kugellager verbunden ist.

15. System nach Anspruch 14, welches weiter ein Paar von Stoßaufnahmegliedern aufweist, die zwischen dem Rah men und der Achsenanordnung angeschlossen sind.

16. System nach Anspruch 15, wobei die Stoßaufnahmeglie der Streben sind.

17. Achsenaufhängungssystem für eine Maschine, die ein Fahrgestell aufweist, welches eine zentrale Längs achse definiert, und eine Achse, die quer über das Fahrgestell positioniert ist, wobei das System fol gendes aufweist:

a) ein erstes Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen unter dem Niveau der Achse angeordnet, wobei jede des ersten Paares von Verbin dungen an einem ersten Ende mit dem Fahrgestell ver bunden ist und an einem zweiten Ende mit der Achse verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Enden frei zur Rotations- und Winkelbewegung sind; und
b) ein zweites Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen über dem Niveau der Achse angeordnet, wobei jedes Paar von Verbindungen an ei nem ersten Ende mit dem Fahrgestell verbunden ist und an einem zweiten Ende mit der Achse verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Enden frei zur Dreh- und Winkelbewegung sind.

18. System nach Anspruch 13, wobei jede der Verbindungen mit dem Fahrgestell und der Achse durch Kugellager verbunden ist.

19. System nach Anspruch 14, welches weiter ein Paar von Stoßaufnahmegliedern aufweist, die zwischen dem Rah men und der Achsenanordnung angeschlossen sind.

20. System nach Anspruch 15, wobei die Stoßaufnahmeglie der Streben sind.

21. Achsenaufhängungssystem für eine Maschine, die ein Fahrgestell aufweist, welches eine zentrale Längs achse definiert, und eine Achse, die quer über das Fahrgestell positioniert ist, wobei das System fol gendes aufweist:

a) ein erstes Paar von Verbindungen, welches zwi schen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen ist, und zwar im allgemeinen unter dem Niveau der Achse angeordnet; und
b) ein zweites Paar von Verbindungen, die zwischen dem Fahrgestell und der Achse angeschlossen sind, und zwar im allgemeinen über dem Niveau der Achse angeordnet;

wobei zumindest eine der Verbindungen zwei aneinan der befestigte Glieder aufweist.

22. System nach Anspruch 21, welches mindestens eine Scheibe aufweist, die zwischen den zwei Gliedern po sitioniert ist.