DE2403089B2 - Doppelachsaufhängung für Schwerlastfahrzeuge, einschließlich Kran- und Baggerfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Doppelachsaufhängung für Schwerlastfahrzeuge, einschließlich Kran- und Baggerfahrzeuge, bei der die Enden von zwei einzelnen Radachsen auf beiden Fahrzeuglängsseiten jeweils an den Enden eines in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Ausgleichsbalkens aufgehängt sind, welcher in der Mitte zwischen beiden Radachsen um eine quer zur FahrzeugJängsrichtung verlaufende, waagerechte Lagerachse schwenkbar ist, die gegenüber einem Fahrzeugrahmen um einen begrenzten Weg in vertikaler Richtung gegen eine federnde Rückstellkraft verschiebbar ist.

Eine Doppelachsaufhängung vorgenannter Art ist beispielsweise in der USA.-Patentschrift 36 18 971 gezeigt und beschrieben. Bei dieser bekannten Doppelachsaufhängung sind Gummifedern vorgesehen, mit denen die Lagerachse gegenüber dem Fahrzeugrahmen abgefedert ist.

Durch die französische Patentschrift 5 83 748 ist eine Stoßdämpfende Fahrzeugfederung bekanntgeworden, bei welcher je ein Rad in einer Gabel angeordnet ist, welche die Radachse trägt, an der zwei Exzenter angeordnet sind, die gleichzeitig in einander entgegengesetztem Sinn wirksam sind und beide mit Federn von einer der Belastung entsprechenden Kraft verbunden sind. Die Federn absorbieren die Stöße, die andernfalls von der Radachse auf das Fahrgestell übertragen werden, an welcher die Gabel angebracht ist. Der eine Exzenter befindet sich bei jedem Fahrzeugrad in der Radnabe und der andere Exzenter um die Radachse in der das Rad aufnehmenden Gabel angeordnet. Die Anordnung ist so, daß der Exzenter in der Radnabe mit der Radachse einteilig ausgebildet ist, während der Exzenter in der Gabel sowohl auf dei Radachse als auch in der Gabel drehbar ist und zur Lagerung der Radachse in der Gabel dient. Beide Exzenter sind durch einen Kettentrieb, an dem auch die Federn angreifen, gegenläufig miteinander gekuppelt. In der Normalstellung liegen beide Exzenter gleichachsig und ihre Mittelachse liegt mit der Radachse in einer horizontalen Ebene.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 38 744 ergibt sich eine Vfehrachsaufhängung für Schwerlastfahrzeuge, insbesondere Kranfahrzeuge als bekannt, bei der für alle Radachsen eine druckend wirkende Rückstellkraft vorgesehen ist, die durch Hydraulikzylinder ausgeübt wird, deren Bodenende am Fahrzeugrahmen und deren Kolbenstange an den ungefederten Massen angebracht ist, wobei die Rückstellkraft einstellbar ist und dadurch blockiert werden kann, daß die Flüssigkeitszuleitung absperrbar ist.

Starre Doppelachsaufhängungen für Schwerlastfahrzeuge ergeben den Vorteil, daß beim Befahren schwieriger Fahrbahnen, so welliger und unebener Straßen sowie sonstiger Fahrbahnen, alle vier Räder der Doppelachsanordnung ununterbrochen aufstehen, weil die Radachsen sich in Längsrichtung des Fahrzeugs, in der Fahrzeugquerrichtung und in diagonaler Richtung neigen können. Außerdem kann bei Kran- und Bagger-

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fahrzeugen sowohl auf ebenem als auch auf unebenem befestigten Untergrund gearbeitet und verfahren werden. Durch die allseitige Pendelmöglich-.eit ist gewährleistet, daß bei Antriebsachsen an allen Rädern gleiche Vortriebskräfte wirksam sind. Die eigentliche Sicherheit ist durch den Verzicht auf Federn gleich welcher Art gegeben. Fehlerquellen, die bei mechanischen Federn durch die Möglichkeit des Eintretens von Ermüdung oder Bruch, bei hydraulischen oder pneumatischen Federn oder hydraulischen Federblockierungen durch die Möglichkeit von Undichtigkeiten gegeben sind, sind ausgeschaltet.

Mit solchen Radaufhängungen ausgerüstete Fahrzeuge sind trotz fehlender Federung zwar auf öffentlichen Straßen zugelassen, jedoch bis jetzt nur mit einer geringeren Geschwindigkeit von höchstens 50 km/h. Das Befahren einer Autobahn erfordert aber eine Mindestgeschwindigkeit von 60 km/h, wodurch für das Verfahren der Fahrzeuge eine unliebsame Einschränkung gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelachsaufhängung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die starre Doppelachsaufhängung und die gegen eine federnde Rückstellkraft verschiebbare Aufhängung derart miteinander kombiniert sind, daß bis zu einer einstellbaren Höchstbelastung die Aufhängung in einer horizontalen Ebene unverschiebbar verharrt und beim Überschreiten der Höchstbelastung entgegen einer Rückstellkraft verschiebbar ist, wobei die Verschiebbarkeit in einer Größenordnung belassen werden kann, die das Auftreten der beispielsweise bei anderen Federungen, wie Blattfedern usw., durch Federschäden möglichen Übelstände ausschließt.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lagerachse jedes Ausgleichbalkens durch einen Lagerzapfen einer Exzenterwelle gebildet wird, die beiderseits dieses Lagerzapfens mit zwei zu diesem exzentrischen Lagerzapfen in einem am Fahrzeugrahmen befestigten Lagerbock drehbar gelagert ist und an einem Ende einen weiteren, zum Lagerzapfen für den Ausgleichbalken koaxialen Lagerzapfen aufweist, an welchem die Rückstellkraft angreift und die Mittelachsen aller Lagerzapfen mit einer vorgegebenen Vorspannung in einer horizontalen Ebene zu halten sucht.

Hierdurch ist erreicht, daß bis zu einer wählbaren Belastung die Aufhängung infolge der vorgegebenen Vorspannung bis zu der hierdurch gegebenen Grenze in der Horizontalen verharrt und so gleichwirkend zur starren Doppelachsaufhängung ist, beim Auftreten von Stoßkräften, die größer sind als die Vorspannung, jedoch federnd ist mit der Folge, daß die Vorteile der starren Achsaufhängung gewahrt bleiben, dennoch aber eine Verfahrbarkeit auf Autobahnen mit der hierbei geforderten erhöhten Geschwindigkeit gegeben ist. Der mögliche Federweg ist infolge seiner Abhängigkeit von der Exzentrizität nur verhältnismäßig kurz, so daß die bei anderen Federungen, wie Blattfedern usw., durch Federschäden eintretenden schweren Übelstände nicht zu befürchten sind und das Fahrzeug auch bei ausgefallener Federmöglichkeit und mit abgeschal- (x> teten Federn noch verfahrbar ist.

Zweckmäßig hat der Lagerzapfen der Exzenterwelle zur Lagerung des Ausgleichbalkens einen um etwa das Doppelte der Exzentrizität größeren Durchmesser als die im Lagerbock gelagerten Lagerzapfen. Dies erleichtert die Montage.

Die Rückstellkraft kann durch vorgespannte hydromechanisch^ oder hydropneumatisch^ Druckspeicher erzeugt und durch mit diesen verbundene Hydraulikzylinder auf die entsprechenden Lagerzapfen der Exzenterwelle übertragen werden.

Vorzugsweise sind die Hydraulikzylinder am Fahrzeugrahmen und ihre Kolbenstangen an den Lagerzapfen der Exzenterwelle jeweils kardanisch beweglich befestigt, wodurch Verklemmungeti vorgebeugt wird.

Die Hydraulikzylinder können doppelt wirkend ausgebildet sein und ihre Zylinderräume beiderseits des Kolbens je für sich mit einem vorgespannten Druckspeicher verbunden sein.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Vorspannung der mit den Hydraulikzylindern verbundenen Druckspeicher einstellbar ist.

Die Verbindungen der Zylinderräume beiderseits der Kolben der Hydraulikzylinder sind mit ihren Druckspeichern in an sich bekannter Weise zur Blockierung der Federung absperrbar.-

Zur Verhütung eines Klemmens ist der für den normalen Federweg zur Verfugung stehende Verdrehwinkel der Exzenterwellen auf ein vor Erreichung einer vertikalen Lage der Lagerzapfen zueinander liegendes Winkelmaß beschränkt und kann nur bei einem Ausfall oder Versagen der Federung ein Verschwenken der Exzenterwelle in die vertikale Lage der Lagerzapfen zueinander erfolgen.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig.] läßt eine Längsansicht einer Doppelachsaufhängung in einem hinter den Reifen gelegten Schnitt mit angedeutetem Fahrzeugrahmen erkennen;

F i g. 2 ist eine Draufsicht zu F i g. 1 ohne Fahrzeugrahmen;

F i g. 3 verdeutlicht einen Längsschnitt durch eine einzelne Radachse sowie die Lagerung von Ausgleichbalken und Längslenkern an dieser Radachse;

F i g. 4 gibt einen Schnitt quer zum Fahrzeugrahmen durch die Lagerung von Ausgleichsbalken am Fahrzeugrahmen mit angedeuteten Hydraulikzylindern wieder:

F i g. 5 zeigt einen Waagerechtschnitt durch die Lagerung der Ausgleichbalken am Fahrzeugrahmen;

F i g. 6 läßt das Prinzip der federnden Exzenterlagerung erkennen.

An einem Fahrzeugrahmen 1 ist die in ihrer Gesamtheit mit 11 bezeichnete Doppelachsaufhängung vorgesehen. Zu ihr gehören je Fahrzeuglängsseite zwei Räder 12 in Zwillingsanordnung.

An den Enden eines je Längsseite des Fahrzeugrahmens vorgesehenen Ausgleichbalkens 3 sind bei der gezeigten Ausführungsform zwei starre Radachsen 2 angebracht, wobei die Enden der Ausgleichbalken 3 mit Lagerstellen 6 auf den Radachsen 2 gelagert sind. Wie insbesondere F i g. 3 erkennen läßt, sind die Lagerstellen 6 so ausgebildet, daß eine allseitige Bewegungsmöglichkeit gegeben ist. Jeder Ausgleichbalken 3 ist in der Mitte seiner Länge mit Hilfe einer Exzenterwelle 10 in einem Lagerbock 4 gelagert. Der Lagerbock 4 ist am Fahrzeugrahmen angeschweißt oder angeschraubt, er kann, wie angedeutet, so geteilt sein, daß sich die Exzenterwelle 10 einlegen läßt. Nach dem Einlegen werden die Lagerbockteile miteinander vereinigt. Es ist auch möglich, die Lagerstellen für die Exzenterwelle in dem Lagerbock durch Lmsatzbüchsen zu bilden, die es zulassen, die Exzenterwelle auch bei ungeteiltem Lagerbock in die Lagerstelle durch Durchstecken einzubringen, indem die Büchsen erst nach dem Durchstecken der Exzenterwelle eingesetzt werden.

An dem Lagerbock 4 sind bei 14 Längslenker 5 schwenkbar gelagert, deren ausladende Enden bei 7 an den Radachsen 2 schwenkbar gelagert sind.

Wie am besten Fig.4 und 5 erkennen lassen, sind zwei Lagerzapfen 10' der Exzenterwelle 10 gleichachsig. Zu diesen exzentrisch ist ein mittlerer Lagerzapfen 10", der auch den größeren Durchmesser aufweist. An dem auf der Außenseite liegenden Ende einer jeden Exzenterwelle 10 befindet sich ein Lagerzapfen 10'" kleineren Durchmessers, der gleichachsig zum mittleren Lagerzapfen 10" größeren Durchmessers ist. An dem Lager 10'" greift eine Rückstellkraft an, welche eine Druckkraft auf den Lagerzapfen 10'" ausübt und bestrebt ist, die Exzenterwelle 10 so zu drehen, daß die Exzenterwelle die aus F i g. 5 ersichtliche Lage einnimmt. Bei einem die Rückstellkraft übersteigenden Stoß wird die Exzenterwelle durch die Stoßrichtung so gedreht, daß die gemeinsame Mittelachse der Lagerzapfen 10" und 10'" eine solche Lage einzunehmen bestrebt ist, in welcher sie zusammen mit der Mittelachse der Lagerzapfen 10' in einer Lotrechten liegt, so daß kein Drehmoment mehr auf die Exzenterwelle ausgeübt wird.

Die Rückstellkraft wird je Ausgleichsbalken über einen Hydraulikzylinder 8 ausgeübt, welcher einen nicht dargestellten Kolben enthält, an dem sich eine Kolbenstange 13 befindet. Die Hydraulikzylinder sind bei 9 am Fahrzeugrahmen 1 allseitig beweglich angebracht. Die Kolbenstange greift an dem Lagerzapfen 10'" an, wobei eine allseitige Bewegungsmöglichkeit besteht. Über Steuer- und Blockierungsventile an dem Hydraulikzylinder werden voneinander getrennt die Kolbenbodenseite und die Kolbenstangenseite mit Druckflüssigkeit bzw. Drucköl aus vorgespannten Druckspeichern der Blasen- oder Kolbenbauart beaufschlagt. Beide Systeme werden unterschiedlich von einer Pumpe über einstellbare Druckregel- und halteventile gespeist.

Durch Abstimmen der Volumen der Hydraulikzylinder, der Volumen und des Vorspanndrucks der Druckspeicher und des Speisedrucks der Pumpe wird der gewünschte Aufstandsdruck der Radachsen erreicht und bei luftbereiften Rädern mit der Bereifung in Einklang gebracht. Die gewünschte Progressivität wird durch Verkürzen des Hebelarms beim Einfedern und Ausfedern und den progressiven Druckanstieg im Druckspeicher bei größeren Einfederungsgeschwindigkeiten erreicht. Eine Niveauregelung kann an der Exzenterwelle angebracht werden.

Die Sicherheit des wie vorbeschrieben gefederten Ausgleichbalkens kommt der eines ungefederten Ausgleichbalkens annähernd gleich.

In F i g. 6 ist der Lagerzapfen 10'", an dem die Rückstellkraft bzw. die Kolbenstange des Hydraulikzylinders angreift, durch einen Kreis angedeutet. Achsgleich zu diesem Kreis ist ein weilerer Kreis gezeichnet, welcher den im Ausgleichbalken gelagerten Lagerzapfen 10" der Exzenterwelle andeutet. Die Mittelachse der Lagerzapfen 10'" und 10" ist mit A bezeichnet. Ein zu diesen exzentrischer Kreis deutet die im Lagerbock 4 gelagerten Lagerzapfen 10' an. Die Mittelachse der Lagerzapfen 10' ist mit dem Bezugszeichen B versehen. Die Exzentrizität ist mit α bezeichnet, b bezeichnet den für Federungszwecke ausgenutzten Teil der Exzentrizität. Diese nicht volle Ausnutzung der Exzentrizität a gilt für den Betriebsfall, um ein Klemmen zu vermeiden. Erst beim Versagen der Federung kann der Exzenter nach oben oder unten bis zur Nullage ausschwenken.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Hydraulikzylinder 8 außen angeordnet. Es ist auch möglich, die Hydraulikzylinder 8 innen anzuordnen. In diesem Fall ist auch der Lagerzapfen 10'" an den Innenenden der Exzenterwellen 10 vorgesehen.

Bei Kran- und Baggerfahrzeugen werden in der Arbeitsstellung der Geräte die Kolbenbodenseiten und die Kolbenstangenseiten abgesperrt, so daß die Möglichkeit einer Federung, die in der Arbeitsstellung unerwünscht ist, ausgeschaltet ist. Die allseitige Pendeimöglichkeit und die dadurch gegebene Anpassungsmöglichkeit der Radachsen an das Gelände bleibt jedoch erhalten.

Aus F i g. 6 ergibt sich auch, daß bei einem Versagen der Hydraulikzylinder bzw. bei einem Ausfall der Federung durch die Druckspeicher der mögliche Weg durch die Nullage des Exzenters beschränkt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Ll Patentansprüche:

1. Doppelachsaufhängung für Schwerlastfahrzeuge einschließlich Kran- und Baggerfahrzeuge, bei der die Enden von zwei einzelnen Radachsen auf beiden Fahrzeuglängsseiten jeweils an den Enden eines in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Ausgleichsbalkens aufgehängt sind, weicher in der Mitte zwischen beiden Radachsen um eine quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende waagerechte Lagerachse schwenkbar ist, die gegenüber einem Fahrzeugrahmen um einen begrenzten Weg in vertikaler Richtung gegen eine federnde Rückstellkraft verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerachse jedes Ausgleichsbalkens (3) durch einen Lagerzapfen (10") einer Exzenterwelle (10) gebildet wird, die beiderseits dieses Lagerzapfens (10") mit zwei zu diesem exzentrischen Lagerzapfen (10') in einem am Fahrzeugrahmen (1) befestigten Lagerbock (4) drehbar gelagert ist und an einem Ende einen weiteren, zum Lagerzapfen (10") für den Ausgleichsbalken (3) koaxialen Lagerzapfen (10'") aufweist, an welchem die Rückstellkraft (Hydraulikzylinder 8) angreift und die Mittelachsen (A und B) aller Lagerzapfen (10', 10" und 10'") mit einer vorgegebenen Vorspannung in einer horizontalen Ebene zu halten sucht.

2. Doppelachsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (10") der Exzenterwelle (10) zur Lagerung des Ausgleichsbalkens (3) einen um etwa das Doppelte der Exzentrizität (a) größeren Durchmesser hat als die im Lagerbock (4) gelagerten Lagerzapfen (10').

3. Doppelachsaufhängung nach den Ansprüchen 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft durch vorgespannte hydromechanische oder hydropneumatische Druckspeicher erzeugt und durch mit diesen verbundene Hydraulikzylinder (8) auf die entsprechenden Lagerzapfen (10'") der Exzenterwelle (10) übertragen wird.

4. Doppelachsaufhängung nach mindestens den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder (8) am Fahrzeugrahmen (1) und ihre Kolbenslangen (13) an den Lagerzapfen (10'") der Exzenterwellen (10) jeweils kardanisch beweglich befestigt sind.

5. Doppelachsaufhängung nach mindestens den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder (8) doppelt wirkend ausgebildet und ihre Zylinderräume beiderseits des Kolbens je für sich mit einem vorgespannten Druckspeicher verbunden sind.

6. Doppelachsaufhängung nach mindestens den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der mit den Hydraulikzylindern (8) verbundenen Druckspeicher einstellbar ist.

7. Doppelachsaufhängung nach mindestens den Ansprüchen 1,3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Zylinderräume beiderseits der Kolben der Hydraulikzylinder (8) mit ihren Druckspeichern in an sich bekannter Weise zur Blockierung der Federung absperrbar sind.

8. Doppelachsaufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhütung eines Klemmens der für den normalen Federweg zur Verfügung stehende Verdrehwinkel der Exzentcrwellen (10) auf ein vor Erreichen einer vertikalen Lage der Lagerzapfen (10', 10" und 10'") zueinander liegendes Winkelmaß beschränkt ist und nur bei einem Ausfall oder Versagen der Federung ein Verschwenken der Exzenterwelle (10) in die vertikale Lage der Lagerzapfen (10', 10" und 10'") zueinander erfolgen kanu.