DE2229333A1

DE2229333A1 - Kupplung fuer gelenkfahrzeug

Info

Publication number: DE2229333A1
Application number: DE2229333A
Authority: DE
Inventors: Rodney Hugh Anderson
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1971-06-14
Filing date: 1972-06-13
Publication date: 1973-01-18
Also published as: BE784884A; CA957284A; DE2229333C2; US3773129A

Description

Harburg, dan 9. Juni 1972 121972 . .935 Priorität: 14. Juni 1971, USA

Pat.-Anm.No. 152,511

Anmelder:

Caterpillar Tractor Co.

Peoria, 111., USA

Kupplung für Gelenkfahrzeug

Erfindung bezieht sich, auf eine Kupplungsanordnung für Gelenkfahrzeuge, und zwar insbesondere auf eine Kupplungsanordnung, die eine gedrängt gebaute !Einheit bildet, so daß die !Verbindung der beiden Fahrzeugteile vereinfacht und die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs verbessert wird.

ils ist bekannt, zwischen zwei Abschnitten eines Fahrzeugs eine Kupplungsvorrichtung vorzusehen,, um eine Gelenkbewegung um eine allgemein senkrechte Schwenkachse sowie ,ein Schwingen der beiden Fahrzeugteile gegeneinander um eine in Längsrichtung des Fahrzeugs gehende Achse zu ermöglichen. Die bekannten Kupplungseinrichtiingen weisen gewöhnlich eine erhebliche Anzahl von Bestandteilen auf, die den Zusammenbau des Fahrzeugs erschweren

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und den Gesamtumfang der Kupplung vergrößern. Die beträchtliche Größte derartiger Kupplungen beeinflußt vielfach die Leistungseigenschaften des Fahrzeugs, etwa die Stabilität'. Die Bequemlichkeit des Fahrers wird, auch durch bekannte Einrichtungen beeinträchtigt, da die Anordnung der Fahrerkabine vielfach auch zum Teil durch die Form der Kupplung bestimmt ist.

Nach der Erfindung ist eine kompakte einheitlich gebaute Kupplung für ein Gelenkfahrzeug mit einem allgemein ringförmigen Kupplungsglied versehen, das einen verhältnismäßig kurzen zylindrischen Teil mit großem Durchmesser aufweist, und-als Lagerzapfen mittels abgestufter Lager in einer Längsbohrung angeordnet ist, die In einem der Fahrzeugteile ausgebildet ist. Das" Kupplungsglied ist einteilig mit Halterungen ausgebildet, so daß ein schwenkfähiges Drehgelenk zum anderen Fahrzeugteil besteht und die mit dem anderen Fahrzeugteil gekoppelten Steuermotormittel schwenkfähig abgestützt werden. In dem Kupplungsglied ist ein zentraler Antriebswellenabschnitt durch Lager angeordnet und mit gesonderten Antriebswellen in jedem Fahrzeugabschnitt mittels Kardangelenken verbunden. . > \

Mit der Erfindung wird daher eine gedrängt gebaute, eine Einheit bildende Kupplungsanordnung zwischen dem Vorder- und dem Hinterabschnitt eines Gelenkfahrzeuges geschaffen.

Die Erfindung ermöglicht ferner die Schaffung einer Kupplungsanordnung einschließlich einem ringförmigen Kupplungsglied, das

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die Verbindung der zwei Ifahrzeugabschnitte erleichtert und zwischen diesen sowohl eine Schwenkbewegung als auch eine Schwingung ermöglicht.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergehen sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist· Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrzeuges, das zwei durch eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung verbundene Teile aufweist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kupplung entsprechend einem Schnitt entlang der Linie II - II der Fig. 1 zur besseren Veranschaulichung des Baues der Kupplung, während die Fahrzeugteile nur bruchstückartig dargestellt sind,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III - III der Fig. 2, Fig. 4- eine Teilansicht der Kupplungsanordnung und eines der Fahrzeugabschnitte entsprechend einem Schnitt entlang der Linie IV - IV der Fig. 1 und

Fig. 5 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ist in Fig. 1 in Anwendung auf einen LanghoIz-Gelenkschlepper oder -Fahrzeug 11 dargestellt. Das Fahrzeug 11 weist einen vorderen Abschnitt 12 und einen hinteren Abschnitt 13 auf, die

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mittels einer Kupplungsanordnung 14 verbunden sind. Die Kupplung 14 in Verbindung mit den zwei Fahrzeugabschnitten 12 und 15 ermöglicht eine Gelenkbewegung des Fahrzeugs um eine senkrechte Mittelachse· 16 und gestattet ferner eine relative Schwingung zwischen den zwei Fahrzeugabschnitten um eine waagerechte Achse des Fahrzeugs, wie noch erläutert wird. Der vordere Fahrzeugabschnitt 12 und der hintere Fahrzeugabschnitt 13 laufen auf Rädern 17· Ein Motor 18 zum Antrieb der Räder und zur Lieferung der Arbeitskraft für das Fahrzeug ist auf dem vorderen Abschnitt 12 angeordnet. Eine Fahrerkabine 19 ist ebenfalls vorzugsweise auf dem vorderen Fahrzeugabschnitt 12 der Kupplung 14 nahe benachbart angeordnet.

Der hintere Fahrzeugabschnitt 13 ist vorzugsweise so gebaut, daß er die.Hauptlast des Fahrzeugs abstützt. Der hintere Fahrzeugabschnitt 13 trägt einen Langholzbogen 21 und eine Winde 22, die durch den Motor 18 über eine Antriebsanordnung 23 angetrieben wird. Obwohl die Langholz-Vorrichtungen 21 und 22, die auf dem Hinterabschnitt 13 angeordnet sind, für das Fahrzeug die hauptsächlich mit der Last in Verbindung tretenden Geräte bilden, können auch zusätzliche Geräte am vorderen Fahrzeugabschnitt angeordnet werden, z.B. eine Bulldozer-Schaufel 24. Das Fahrzeug wird mittels Hydraulikzylindern 26 gesteuert, deren Anordnung weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Das Fahrzeug ist zum Vierrad-Antrieb durch den Motor 18 eingerichtet, der mit einem Getriebe 27 versehen ist« Eine Antriebs-

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Wellenanordnung 28 erstreckt sich zwischen dem Getriebe 27 und einem Differential 29 für die Räder des vorderen Fahrzeugabschnittes. Das Getriebe 27 ist auch in einer noch zu erläuternden Weise mit einer zusätzlichen Antriebswellenanordnung 31 gekoppelt, die mit einem Differential 32 für die Räder des hinteren Fahrzeugteiles 13 verbunden ist.

Die Kupplung 14, siehe die Hg. 2 und 3, enthält ein ringförmiges Kupplungsglied 41, das einen zylindrischen Abschnitt 42 aufweist, der mittels Lagern 43 und 44 wie ein Achszapfen innerhalb einer Bohrung 46 gelagert ist, die durch ein Zapfengehäuse 47 gebildet wird, das am hinteren Fahrzeugabschnitt 13 befestigt ist, Die dadurch gebildete Achszapfenanordnung zwischen dem Kupplungsglied 41 und dem hinteren Fahrzeugteil 13 bildet die Längsachse, um die eine Relativschwingung der beiden Fahrzeugabschnitte auftritt. Diametral gegenüberliegende, senkrecht ausgerichtete Halterungen 48 und 49, siehe Fig. 3» sind einteilig mit dem Kupplungsglied 41 ausgebildet und stellen eine Schwenkverbindung mit entsprechend gabelförmigen Halterungen 51 und 52 am vorderen Fahrzeugabschnitt 12 her. Damit wird eine senkrechte Gelenkachse gebildet, die auch in Fig. 1 bei 16 dargestellt ist. Ein zweites Paar diametral gegenüberliegender Halterungen 53 und 54 ist ebenfalls eintet lip; am Kupplunprsglied 41 angeformt und gegenüber den Halterungen 48, 49 versetzt, um eine Schwenkverbindung mit den Steuerzylindern 26, siehe Fig. 2, herzustellen.

Ein besonderer Antriebswellenabschnitt 56 ist innerhalb des

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Kupplungsgliedes 41 mittels Lagern 57 und 58 angeordnet. Ein Ende der Antriebswelle 56 ist mittels einem Paar Kardangelenken 61, 62 und einem Zwischenstück 63 an einer Antriebswelle 64 befestigt, die im vorderen Fahrzeugabschnitt 12 mit dem Getriebe 27 gekoppelt ist. Das andere Ende der Antriebswelle 56 ist mittels einem Universalgelenk 66 mit einer Antriebswelle 67 gekoppelt, die einen Teil der Antriebsanordnung 31 für das hintere Differential 32, siehe Fig. 1, bildet. Die Anordnung der mittleren Antriebswelle 56 in Lagern innerhalb des Kupplungsgliedes 41 erleichtert den Betrieb der gesamten Antriebsanordnung für die Hinterräder mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen.

Ferner trägt die gesonderte Anordnung der Antriebswelle 56 innerhalb des Kupplungsgliedes 41 zu der Ausführung der Kupplungsanordnung als Baueinheit 14 bei. Z.B. kann die Kupplungsanordnung 14 für sich zusammengesetzt werden, wobei die Welle 56 in dem Kupplungsglied 41 auf den Lagern 57 und 58 richtig angeordnet wird. Die Kupplung wird dann einfach mit dem hinteren Fahrzeugteil dadurch gekuppelt, daßAder zylindrische \Teil 42 des Kupplungsgliedes in das Trägergehäuse 47 für das Lager eingeführt wird. Die verschiedenen Halterungen am Kupplungsglied können dann mit den Halterungen 51, 52 des vorderen Fahrzeugabschnittes bzw. den hydraulischen Steuerzylindern 26 durch Bolzen verbunden werden. Die Antriebswelle 56 kann auch mit den Antriebswellen 64 und 67 mit Hilfe der Universalgelertke 61 und 66 gekoppelt werden, um die Verbindung der Kuppl-mg zwischen

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den Abschnitten des Fahrzeuges zu vervollständigen.

Zur weiteren Erleichterung des Zusammenbaus der Kupplung 14 mit dem hinteren Fahrzeugabschnitt 13 sind die Außenfläche 71 des zylindrischen Abschnittes 42 und die Bohrung 4-6 abgestuft, so daß das Lager 4-3 etwas größer im Durchmesser als das Lager 44 sein kann. Dadurch wird die Anordnung des Kupplungsgliedes 41 innerhalb des Gehäuses 47 erleichtert. Eine Halteplatte 72 ist am hinteren Ende des- Kupplungsgliedes 41 befestigt, um das Kupplungsglied 41 innerhalb des Gehäuses 47 in die richtige Lage' zu bringen und. die richtige Vorbelastung für die Lager und 44 herzustellen. Es ist zu beachten, daß beide Lager 43 und 44 verhältnismäßig großen Durchmesser haben, so daß sie verhältnismäßig eng nebeneinander gesetzt werden können und für eine angemessene Abstützung des Kuppluhgsgliedes 41 innerhalb des hinteren Fahrzeugteiles 13 zu sorgen. Weiter tragen sie ebenfalls zur gedrängten Bauweise der Kupplungsanordnung 14 bei. Dichtungen 73 sind auf gegenüberliegenden Enden des Zgflinderabschnittes 42 des Kupplung-sgliedes angeordnet, um zu verhindern, daß Schmutz oder andere Fremdstoffe in die Lager 43, 44 und 57ι 58 eindringen können.

Das Kupplungsglied 41 ist auch einteilig mit Anschlagflächen ausgebildet, um die relative Schwenkbewegung der beiden Fahrzeugteile und die Schwingungsbewegung zwischen diesen zu beschränken. Wie Fig. 2 und 4 zeigen, weist jede Halterung 53, 54 eine Anschlagfläche 76 auf, die über den Anschlagblöcken 77 und 78 des

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hinteren Fahrzeugrahmens 13 liegen, wenn die Kupplung richtig in das Fahrzeug eingebaut ist. Das Zusammenwirken der Anschlagflächen 76 mit den Anschlagblöcken 77 und 78 führt dazu, eine Schwingungsbewegung in beiden Richtungen zwischen den Rahmen zu beschränken» Um in gleicher Weise die G-elenkbewegung zwischen den Rahmenabschnitten zu beschränken, sind zusätzliche Anschlag-Flächen 81 an den Halterungen 53 und 54 ausgebildet. Die Anschlagflächen 81 sind zum Rahmenabschnitt 12 zum Zusammenwirken mit Anschlagplatten 82 und 83 gekehrt, wodurch die Gelenkbewegung zwischen den Rahmenabschnitten insbesondere dann beschränkt wird, wenn das Fahrzeug in der einen oder anderen Richtung dreht.

Es ist insbesondere noch vorgesehen, daß eine mechanische Antriebskupplung zum direkten Antrieb der Winde 22 vom Motor 18, siehe Fig.-1, vorhanden ist. Der für diesen Zweck vorgesehene Antriebszug 23 erleichtert auch die gedrängte, einheitliche Bauweise der Kupplung 14, während die Beanspruchungen innerhalb des ■Geräteantriebszuges 23 während des Einsatzes des Fahrzeuges verringert werden. Die Lageranordnungen oder Gehäuse 91 und 92, siehe Fig. 1 und 3* sind auf dem Kupplungsglied 41 bzw. dem vorderen Rahmen 12 angeordnet. Eine mittlere Antriebswelle 93 ist zusammen mit Universalgelenken 94 und 96 an beiden Enden zwischen den Lagergehäusen 91 und 92 angeordnet. Eine gesonderte Antriebswellenanordnung 97 einschließlich eines Universalgelenkpaares 1st zwischen dem Lagerblock 91 und der Winde 22 angeordnet, wobei eine weitere Antriebswellenanordnung 96 auf dem vorderen Fahrzeugabschnitt 12 eingesetzt wird, so daß die verschie-

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denen Antriebszugbestandteile, wie oben erwähnt, den Motor 18 oder einen vom Motor getriebenen Teil mit der Winde 22 kuppeln. Die Antriebswelle 93» siehe Pig. 3» bildet eine Teleskopverbindung, Daher wird bei Schwenkung des Fahrzeugs nur der Teil des Antriebszuges 23 zwischen den Lagern 91 und 92 einer Biegebeanspruchung ausgesetzt. Bei Schwingungen unterliegt nur der · Antriebszugabschnitt 97 Biegebeanspruchungen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 veranschaulicht, in der eine Kupplung gezeigt wird, die mit ahn-, liehen Bestandteilen zwischen in ähnlicher Weise öchwenkfähigen Abschnitten eines Fahrzeuge angeordnet ist» Dementsprechend sind zahlreiche Teile des Fahrzeugs und der Kupplung, eiehe Fig. 5» mit den gleichen Bezugszeichen, wie in den Jig* 1-4 verwendet, unter Beifügung eines Striches bezeichnet. Der Hftupfcuntersohied zwischen den zwei Ausführungsformen ist der, dall in Fig. 5 die Längs- oder Schwingungsaöhse innerhalb des vorderen Fahrzeugabschnittee 12· angeordnet ist, während die senkrechte oder Sqhwenkungsachse 16· zwischen den Kuppluagsglied 14· und dem hinteren Fahrzeugabschnitt 13' ausgebildet ist. Die verhältnismäßig kurze Lagerbreite zum Abstützen des Eupplungßgliedes 41' innerhalb des vorderen Fahrzeugabschnittes 12* ist

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in dieser Ausiührungsform besonders wichtig, da wegen der Änord-

nung des Motors und des Getriebes auf dem vorderen Fahrzeugabschnitt nur beschränkt Saum verfügbar ist. Diese Ausführungsform kann auch dazu benutzt werden, um die Stabilität des Fahrzeugs noch weiter zu verbessern, waa durch 'ILe relative Anordnung der

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senkrechten Schwenkungsach.se und der waagerechten Schwingungsachse ermöglicht wird.

Bei Berücksichtigung dieses Merkmales der Erfindung muß auch beachtet werden, daß wegen der Anordnung des Motors, des Getriebes und anderer Antriebskomponenten auf dem vorderen Fahrzeugabschnitt 12' das Gewicht dieses Abschnittes größer als das des hinteren Fahrzeugabschnittes wenigstens dann ist, wenn das Fahrzeug nicht eine äußere Last aufnimmt. Es ist hauptsächlich vorgesehen, daß eine äußere Last auf den hinteren Fahrzeugabschnitt 15' z.B. über den Bogen 21' einwirkt. Es ist festgestellt worden, daß ©ine solche, auf den hinteren Abschnitt 13' einwirkende Last den vorderen Fahrzeugabschnitt 12' vom Boden abzuheben sucht, beoonders, wenn die waagerechte Schwingung^achse zwischen der senkrechten oder Schwenkungsachse und der äußeren, am Fahrzeug angreifende Last liegt. Dieser Umstand kann insbesondere dann eintreten, wenn das Fahrzeug sich dreht, während es einer solchen äußeren Belastung unterworfen ist. Bei Anordnung der waagerechten Achse nach Fig. 5 sucht das volle Gewicht des vorderen Fahrzeugabschnittes 12* zu verhindern, daß dieser Abschnitt vom Boden abgehoben wird. Außerdem kann bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung dar vordere Fahrzeugabschnitt 12' noch um als Längsachse schwingen und einem unebenen Boden z.B. selbst dann folgen, wenn aas Fahrzeug sich dreht und eine beträchtliche äußere" Last auf seinem hinteren Abaehnit': trägt.

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Claims

P'ATENTANSPR-Ü CHE

Kupplung für ein Gelenkfahrzeug, dessen Vorder- und Hinterteil durch die Kupplung um eine mittiere-senkrechte Achse schwenkbar Verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Kupplungsglied (41) einen zylindrischen Abschnitt (42) aufweist, der als Lagerzapfen in einer in einem der Fahrzeugteile ausgebildeten Längsbohrung'. (46) mit zwei in Längsrichtung verhältnismäßig nah beieinander liegenden Lagern (4-3, 44) gelagert ist, die verhältnismäßig großen Durchmesser haben und von denen das depGelenkachse (16) zunächst liegende größer als das andere Lager ist, daß das Kupplungsgiied ferner ein erstes Paar diametral gegenüber liegender Halterungen (48, 49), die schwenkfähig mit entsprechenden Teilen des anderen Fahrzeugteiles gekuppelt sind, iind ein «weites Paar diametral gegenüber liegender Halterungen (53, 54) aufweist, die gegen das erste Paar versetzt und durch Steuermotoren (26) schwenkfähig mit dem anderen Fahrzeugteil verbunden sind, und daß in dem Kupplungsglied mit Lagervorrichtungen (57, 58) ein Antriebswellenabschnitt (56) ageordnet ist, der mit Antriebswellen in den beiden Fahrzeugteilen durch Kardangelenke verbunden ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (41) erste A_nschlagsflachen (76) zum Zusammenwirken mit Anschlagvorrichtungen (77, 78)

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an dem einen Fahrzeugteil zur Begrenzung einer relativen Schwingungsbewegung der Fahrzeugteile und zweite Anschlagsflächen (81) aufweist, die mit Anschlagmitteln (82, 85) an dem anderen Fahrzeugteil zusammenwirken,
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenfläche des zylindrischen Abschnittes (4-2) und die diesen Abschnitt aufnehmende Längsbohrung (46) zur Aufnahme von Lagern verschiedenen Durchmessers abgestuft ausgebildet sind.
4-, Kupplung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (18) zum Antrieb des Fahrzeugs auf dem einen Fahrzeugteil (12) und Geräte (21) zur Aufnahme einer Last auf dem anderen Fahrzeugteil (13) angeordnet sind,
5· Kupplung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Motor (18) af dem ersten Fahrzeugteil (12) zum Arbeitsgerät (22) auf dem zweiten Fahrzeugteil (13) gehende Antriebsverbindung im Bereich der Kupplung einen Teleskopwellenabschnitt (93).und ein Paar Kardangelenke (94, 96) aufweist, die zwischen Lagerblöcken (91, 92) angeordnet sindj die ihrerseits an dem Kupplungsglied (4-1) bzw. dem ersten Fahrzeugteil (12) angeordnet sind, wobei der Antriebszug zwischen Kupplung und Gerät einen weiteren Teleskopwellenabschnitt (97) aufweist, der mit Kardangelenken angeschlossen ist. 209883/0627
6. Kupplung nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Fahrzeugs, auf dessen Vorderteil (12') der Antriebsmotor und auf dessen Hinterteil (13') das die Last aufnehmende Gerät (21", 22·) angeordnet ist, der die horizontale Schvdngungsachse verkörpernde zylindrische Abschnitt (4-2^f) vor der senkrechten Gelehkachse (16·) liegt»

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