DE2461490A1

DE2461490A1 - Luftfederungsaggregat zum abfedern und stabilisieren von fahrzeugchassis

Info

Publication number: DE2461490A1
Application number: DE19742461490
Authority: DE
Inventors: Erik Georg Rickardsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1974-12-24
Publication date: 1975-07-17
Also published as: US3964764A; FR2257448B1; JPS50100723A; FR2257448A1; NL7500103A; SE7400362L; DD116171A5; CA1006880A; ES433719A1; SE390275B

Description

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ERIK GEORG RICKARDSSON Arboga / Schweden

Luftfederungsaggregat zum Abfedern und Stabilisieren

von Fahrzeugchassis.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftfederungsaggregat zum Federn und Stabilisieren von Fahrzeugchassis, insbesondere für Ladungen mit hohem Schwerpunkt, unter gleichzeitiger gut spurgetreuer Führung der Fahrzeugräder, mit einem U-förmigen, gegenüber dem Chassis abgefederten, eine starre Radachse tragenden Rahmen. _:.

Bekanntlich sind Kraftfahrzeuge und deren Anhänger sehr großen Belastungen durch Stöße und Erschütterungen infolge von Unebenheiten der Fahrbahn ausgesetzt, insbesondere was Fahrzeuge für Ladungen mit hohem Schwerpunkt betrifft. Mit sperriger und/oder schwerer Ladung ist die Belastung des Fahrzeuges und

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auch der darauf transportierten Güter sehr groß, u.a. da das Federsystem des Fahrzeuges sowohl für das beladene als auch das unbeladene Fahrzeug geeignet sein soll, wobei man gleichzeitig im erstgenannten Fall eine Kompensation von eventuell ungleichmäßiger Verteilung der Ladung auf dem Fahrzeug anstrebt, eine Forderung, die bei bisher bekannten Anordnungen nicht gleichzeitig auf zufriedenstellende Art und Weise erfüllt werden konnte.

Zur Federung von Fahrzeugchassis hat man bereits verhältnismäßig früh Luftfederungssysteme entwickelt, bei denen Luftfederbälge die vertikale Belastung durch Fahrzeugchassis und Ladung aufnehmen. Die Luftfederbälge in derartigen Systemen stehen dabei mit einem pneumatischen Druckregelsystem in Verbindung, durch das man einerseits den Druck in den Luftfederbälgen in Abhängigkeit von der Ladung regeln und andererseits den Druck in den verschiedenen Luftfederbälgen entsprechend Ungleichmäßigkeiten der Ladungsverteilung kompensieren kann. In gewissem Ausmaß hat man auch versucht, das pneumatische Regelsystem für krängungsmindernde, d.h. stabilisierende Zwecke auszunützen. Indessen sind Luftfedern in letztgenannter Hinsicht ziemlich labil, und man hat daher bei bekannten Federungssystemen die Luftfederungsvorrichtungen immer häufiger mit mechanischen Stabilisatoren komplettiert.

Bei einem bekannten Luftfederungsaggregat hat man u.a. die Luftfederung derart angeordnet, daß Zuglenker mittels Torsionslagerung in Konsolen gelagert werden, die an den beiden in Längsrichtung verlaufenden Rahmenträgern des Chassis angebracht sind, wobei jeweils das entgegengesetzte, d.h. hintere Ende des Zuglenkers mit dem zugehörigen Rahmenträger durch einen Luftfederbalg verbunden wurde. Hierbei ist die Radachse zwischen Konsole und Luftfederbalg an den Zuglenkern befestigt. Die Verbindungen zwischen Radachse und Achsenhalter erfolgt ebenfalls über Torsionsgummibuchsen. Zwischen den mit den Luftfederbälgen verbundenen Zuglenkerenden ist eine Querstange vorgesehen, die über Torsionsgummibuchsen mit den Zuglenkerenden verbunden ist. Zwischen dieser Querstange und einem Querträger des Chassis sind auf herkömmliche Weise Stoßdämpfer vorgesehen.

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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung hat man die obige Anordnung dadurch abgewandelt, daß die Zuglenker jeweils mit einem Gelenk zwischen der Lagerung am Chassis und der Luftfederauflage versehen und die Querstange durch die Radachse des Fahrzeuges ersetzt wurden. Hierbei wurde ein federndes Element zwischen der Radachsenbefestigung und dem dem Chassis zugewandten Teil des Zuglenkers dergestalt angebracht, daß die Feder danach strebt, den gelenkigen Zuglenker gerade zu, halten.

Eine weitere bekannte Anordnung ist eine Modifikation, die sich von der erstgenannten Torrichtung dadurch unterscheidet, daß man den Zuglenker in Form einer einfachen oder doppelten Blattfeder ausführte.

Sämtliche oben beschriebene Vorrichtungen weisen Mangel auf. Ein gemeinsamer Nachteil derselben ist, daß man die stabilisierende Funktion ausschließlich durch Torsion in einer Reihe von Lagerbuchsen erreicht. Dies ergibt eine unkontrollierbare Stabilisierung, die außerdem Alterungserscheinungen und Verschleiß unterworfen ist.

Ein anderer Nachteil sind die vielen Gelenke, die leicht zu Bruch gehen können. Insbesondere die Vorrichtung mit gelenkigem Zuglenker ist diesbezüglich besonders anfällig.

Die Vorrichtung mit gefedertem Zuglenker hat sich in der Praxis als äußerst bruchanfällig bezüglich der Blattfedern erwiesen, die den Zuglenker bilden.

Schließlich ist bei den bekannten Vorrichtungen das Anbringen und. Befestigen der Radachsen an den Zuglenkern ziemlich schwierig, was darauf beruht, daß man aus Stabilitatsgründen bei den bekannten Vorrichtungen darauf angewiesen war, die Radachse im wesentlichen in Höhe der Luftfederbälge anzubringen, was zu sehr eingeengten Konstruktionen führte.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine starre Radachse an einem Chassis mit Hilfe eines elastisch deformierbaren U-förmigen Rahmens aufzuhängen, dessen beide Schenkelenden am Chassis angelenkt sind, während dessen Jochteil über Luft- oder Spiralfedern den restlichen Teil des Raddruckes auf das Chassis überführt. Hierbei ist die starre Radachse starr am einen Rahmenschenkel und

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nachgiebig am anderen Rahmenschenkel befestigt, um die elastischen Bewegungen des Rahmens ohne Bruch der Radachse oder deren Befestigungen zu ermöglichen.

Auch diese Konstruktion führt indessen nicht zu der in der vorliegenden Schrift geschützten Lösung, die eine genau kontrollier- und einstellbare Stabilisation des Fahrzeuges ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung besteht somit hauptsächlich darin, daß der U-förmige Rahmen verwindungssteif und vorzugsweise als Kastenträger ausgeführt ist, wobei sich Luftfedern am Joch des Rahmens oder in dessen Nähe abstützen und die Radachse mit den Rädern starr am genannten Rahmen als eine.Einheit durch beispielsweise Verschraubung befestigt wird, wobei die Schenkel des U-förmigen Rahmens mit am Chassis angeordneten Konsolen o.dgl. jeweils durch einen Zuglenker verbunden sind, der einerseits an einer der Konsolen und andererseits am zugehörigen Rahmenschenkel an einer Stelle zwischen Konsole und Joch des U-förmigen Rahmens befestigt ist, wobei die dem Joch abgewandten Enden der Schenkel in die Konsolen eingeführt sind und dort durch mit Lagerbuchsen der Konsolen kombinierte stabilisierende Einheiten festgehalten sind, die ein durch die Lagerungen seitlich gesteuertes Federn der Radachse in Vertikalrichtung ermöglichen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind dabei die hinteren Enden der Zuglenker so in an den Rahmenschenkeln angeordneten Konsolen gelagert, daß die Zuglenker hauptsächlich parallel zu den Rahmenschenkeln verlaufen. Dabei sind die genannten Schenkel an ihren dem Joch abgewandten Enden zweckmäßigerweise nach oben zum Chassis hin abgewinkelt, so daß deren Längsachse ungefähr mit einer Verbindungslinie zwischen der hinteren Lagerung der Zuglenker und den Anlageflächen der Schenkelenden an der zugeordneten Stabilisatoreinheit in Ruhelage zusammenfällt.

Die Nachgiebigkeit der Stabilisatoreinheit ist zweckmäßigerweise regelbar durch eine an der vorderen Lagerbuchse der Zuglenker vorgesehene Halterung, beispielsweise über einen mit derselben starr verbundenen Bügel mit daran befestigtem Gewindebolzen und eine Mutter o.dgl.

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Um die Luftfedern leicht auswechseln zu können, können diese mit Stirnplatten und Federkeilen versehen sein, die leicht in die vorgesehene Lage zwischen Chassis und U-Rahmen eingeschoben werden können, wobei die Federkeile in entsprechende Nuten in den genannten Teilen eingreifen und in eingeschobener Stellung durch Schrauben o.dgl. festgehalten werden können.

Der Hub oder Federweg des Aggregates wird nach unten dadurch begrenzt, daß man zwischen Chassis und U-Rahmen, zweckmäßigerweise dessen Jochteil, einen Bolzen vorsieht, der am Chassis befestigt sein kann, im Jochteil in Vertikälrichtung beweglich ist und an seinem unteren Ende einen Anschlag für das Joch aufweist.

Um die Radachse auch in Seitenrichtung des Fahrzeuges zu fixieren wird zwischen dem Chassis und Joch oder der Achse ein Querlenker vorgesehen.

Die Erfindung sei nun näher anhand beiliegender Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftfederungsaggregates perspektivisch schräg von vorne gesehen,

Fig. 2 dieselbe Ausführungsform von der Seite gesehen und Fig. 3 das in Fig. 1 und 2 dargestellte Achsenaggregat von hinten.

In Fig. 1 und 2 ist die Fahrrichtung des Fahrzeuges mit Pfeilen P angedeutet. In sämtlichen Zeichnungsfiguren sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die beiden in Längsrichtung verlaufenden Rahmenträger des Fahrzeugchassis, das entweder zu einem Kraftwagen oder einem Anhänger gehören kann, sind in den Zeichnungsfiguren mit 1 bzw. 2 bezeichnet. An denselben sind beispielsweise durch Schweißen Konsolen 11 bzw. 21 befestigt, die in Fahrrichtung zwischen dem luftgefederten Achsenaggregat und Chassis wirkende Kräfte überführen. Die zentrale Einheit des erfindungsgemäßen Luftfederungsaggregates besteht aus einem U-förmigen verwindungssteifen Rahmen 12, 3, 22, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem als Kastenträger ausgeführten Joch 3 mit daran festgeschweißten, als

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I-Träger ausgeführten Schenkeln 12, 22 zusammengesetzt ist. Um den U-förmigen Rahmen weiter zu versteifen, sind in den Ecken zwischen dem Kastenträger 3 und den Schenkeln 12 und 22 Eckversteifungen 4, 5 eingeschweißt.

Die Enden 13, 23 der Schenkel 12, 22 des U-förmigen Rahmens sind nach oben abgewinkelt und zwischen die Seitenwände der zugehörigen Konsolen 11 und 21 so eingefügt, daß sie in Seitenrichtung geführt werden. Die beiden entgegengesetzten Enden 14, 24 der beiden Schenkel 12, 22 sind ein Stück über das Joch hinaus verlängert. Zwischen dem Joch 3 und den Schenkelenden 14, 24 einerseits und den entsprechenden Rahmenträgern 1 bzw. 2 des Chassis andererseits sind Luftfedern 15 bzw. 25 eingefügt, die an den Stirnseiten mit Platten 16 bzw. 26 und 17 bzw. 27 versehen sind. Die Stirnplatten 16, 26 sind oben mit im Querschnitt schwalbenschwanzförmigen Federn 18 bzw. 28 versehen, wie auch die Stirnplatten 17, 27 auf der Unterseite. Ueber bzw. unter den genannten Stirnplatten 16, 17, 26, 27 der Federbälge sind entsprechende Auflageplatten an den Rahmenträgern 1 und 2 bzw. den Schenkeln 12 und 22 des U-förmigen Rahmens angebracht. Von diesen Auflageplatten sind in Fig. 2 nur die Platten 29 und 30 dargestellt.

Auf diese Art und Weise können die Luftfederbälge 15 und mit Hilfe von unter den Rahmenträgern 1 und 2 angebrachten Wagenhebern zwischen die Rahmenschenkel 12, 22 und die Rahmenträger 1, 2 eingeschoben werden, wobei die Federn 18 bzw. 28 in entsprechende Nuten in den an den Rahmenträgern angebrachten Auflageplatten und die Federn 17 bzw. 27 der unteren Stirnplatten in entsprechende Nuten in den an den Rahmenschenkeln 12 und 22 angebrachten Auflageplatten eingeführt werden. Die genannten Nuten sind in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt, wobei die untere mit 31 bezeichnet ist.

Die kompletten Luftfederbälge können in der vorgesehenen Lage mit Hilfe von an den Rahmenträgern 1 und 2 bzw. den Schenkeln 12 und 22 vorgesehenen Schrauben gesichert werden, von denen in Fig. 1 die Schraube 32 sichtbar ist.

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Die Radachse 6 mit den Rädern 7 und 8 ist an den Schenkeln

12 bzw. 22 des U-förmigen Rahmens mit Hilfe von U-förmigen Stahlbügeln 6.1, 62 und 63, 64 "befestigt (Fig. 3). Die Enden der Stahlbügel sind mit Gewinden versehen und durch Muttern - von denen die Muttern 65, 66 in allen drei Zeichnungsfiguren dargestellt sind - an den Untergurten der Rahmenschenkel festgeschraubt. Zwischen den Untergurten der Schenkel und der Achse 6 sind hierbei Stahlklötze 67 und 68 eingelegt.

Die Radachse 6 wird außerdem mit Hilfe von Halteschrauben 69, 70 und 71 In der vorgesehenen Lage festgehalten, die sich durch an den Rahmenschenkeln festgeschweißte Laschen strecken und gegen die zugeordneten Stahlklötze 67, 68 angeschraubt werden.

Zur Kraftüberführung zwischen Chassis und Radachsenaggregat in Fahrtrichtung P des Fahrzeuges sind Zuglenker 19 bzw. 33 angebracht, die einerseits durch Buchsen, von denen eine, und zwar die Buchse 72, in Fig. 2 dargestellt ist, in an den Rahmenschenkeln 12 bzw. 22 vorgesehenen Konsolen 20 bzw. 73 schwenkbar gelagert sind. Die Zuglenker 19 und 33 sind andererseits über an deren vorderen Enden vorgesehene Buchsen 74 bzw. 75 in den Chassiskonsolen 11 bzw. 21 gelagert. Auf den letztgenannten Buchsen sind Bügel 76 bzw. 77 angebracht, an denen jeweils ein Gewindebolzen festgeschweißt ist. In Fig. 1 und 2 ist einer von diesen dargestellt und mit 78 bezeichnet. Diese durchdringen frei Bohrungen an den Enden 13 bzw. 23 der Rahmenschenkel 12 bzw. 22 sowie den beiderseits der abgewinkelten und etwas abgeflachten Enden

13 bzw. 23 angeordneten Federelementen aus Gummi oder ähnlichem Material. Dabei befindet sich auf der Oberseite dieser Schenkelenden 13 bzw. 23 jeweils ein Stapel solcher Federelemente, der von einer Beilagscheibe 79 abgedeckt und durch Anziehen einer Mutter 80 vorspannbar ist. Auf diese Weise erreicht man ein Verspannen der Schenkelenden 13, 23, das sich durch unterschiedliches Anziehen der Mutter 80 regeln läßt.

Die Buchse 72 in der am Rahmenschenkel 22 befestigten Konsole 73, die entsprechende Buchse in der am Schenkel 12 befestigten Konsole 20, sowie die Buchsen 74 und 75 werden von Schraubbolzen 81, 82, 83, 84 durchdrungen, die zweckmäßigerweise durch

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Muttern gesichert sind. Jede dieser Buchsen ist, wie aus Pig. 2 hervorgeht, jeweils mit einer Gummimuffe 85, 86 versehen. Auf diese Art und Weise erhält man eine elastische Ueherführung von Zugkräften in Pfeilrichtung P, während die Verbindung zwischen dem U-förmigen Rahmen 12, 3, 22 und der Radachse 6 völlig starr ist.

Die erreichte Stabilisatorwirkung ist stark von der Verwindungssteifigkeit des teilweise als Zastenträger ausgeführten U-förmigen Rahmens 12, 3, 22 abhängig und wird über die Gewindebolzen 78 nebst Muttern 80 auf die Konsole 21 sowie eine entsprechende Bolzenverbindung auf die andere Konsole 11 und das Chassis überführt. Da diese Ueberführung der stabilisierenden Kräfte außerdem über die durch die Schraubbolzen in den Konsolen in gewünschtem Ausmaß vorgespannten, nicht mit Bezugszeichen versehenen elastischen Elemente erfolgt, erreicht man eine Stabilisatorwirkung, die sich exakt einstellen läßt.

Um den Hub der Radachse 6 nach unten zu begrenzen, ist ein Bolzen 85' an einer an einem Querträger 86' des Chassis befestigten Lasche 87 festgeschweißt und frei durch eine Bohrung in einer zweiten Lasche 88 geführt, die am Jochträger 3 f»stgeschweißt ist. Durch einen am unteren Ende des Bolzens 85' angebrachten festen Anschlag kann man somit den Federweg des Radachsenaggregates nach unten begrenzen, beispielsweise wenn das Chassis für Wartungsarbeiten angehoben wird.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die Enden 13» 23 der Rahmenschenkel 12 und 22 so abgewinkelt, daß die Verlängerung der Abwinkelung nach hinten annähernd durch die Schwenkachsen 81, 82 bzw. die Radachse 6 verläuft. Auf diese Art und Weise erhält man eine sehr spurgetreue Führung der Fahrzeugräder 7» 8 und dabei gleichzeitig durch den verwindungssteifen Rahmen 12, 3, 22 eine völlig beherrschte Stabilisierung des Chassis.

Um Seitenverschiebungen der Radachse 6 zu verhindern, ist auf an und für sich bekannte Art und Weise am Chassis eine Konsole 89 "und am U-förmigen Rahmen oder dem Schenkelende 24 eine zweite Konsole 90 angebracht und zwischen denselben ein Querlenker

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91 vorgesehen, der in den beiden genannten Konsolen über Bolzen

92 bzw. 93 schwenkbar gelagert ist.

Obgleich die Erfindung im Anschluß an eine Ausführungsform derselben beschrieben wurde, kann sie dennoch beliebig im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche abgewandelt werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche «

1. Luftfederungsaggregat zur Federung und Stabilisierung von Fahrzeugchassis, insbesondere für ladungen mit hohem Schwerpunkt, unter gleichzeitiger spurgetreuer Führung der Fahrzeugräder, mit einem U-förmigen, gegenüber dem Chassis abgefederten, eine starre Radachse tragenden Rahmen, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Rahmen verwindungssteif und vorzugsweise als Kastenträger (12, 3, 22) ausgeführt ist, wobei sich Luftfedern (15, 25) des Aggregates auf dem Joch (3) des U-förmigen Rahmens oder in dessen Nähe abstützen und die Radachse (6) mit den Rädern (7, 8) starr als eine Einheit am genannten Rahmen, beispielsweise durch Verschraubung (61, 62, 63, 64, 65) befestigt ist, daß die Schenkel (12, 22) des U-förmigen Rahmens jeweils durch einen Zuglenker (I9, 33) mit am Chassis (1, 2) vorgesehenen Konsolen o.dgl. (11, 21) verbunden sind, daß jeder Zuglenker einerseits an einer der Konsolen o.dgl. (11, 21) und andererseits am zugehörigen Rahmenschenkel (12, 22) zwischen Konsole (11, 21) und Joch (3) des U-förmigen Rahmens angelenkt ist, sowie daß die dem Joch (3) abgewandten vorderen Enden (13, 23) der Rahmenschenkel (12, 22) in die Konsolen (11, 21) eingefügt sind und in diesen durch mit Lagerbuchsen der Konsolen kombinierte stabilisierende Einheiten (74-80) festgehalten sind, die ein durch die Lagerungen seitlich geführtes Durchfedern der Radachse (6) in Vertikalrichtung ermöglichen.

2. Luftfederungsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die hinteren Enden der Zuglenker (19» 33) so in an den Rahmenschenkeln (12, 22) vorgesehenen Konsolen (20, 73) gelagert sind, daß die Zuglenker im wesentlichen parallel zu den Rahmenschenkeln verlaufen.

3. Luftfederungsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, d a ^ durch gekennzeichnet, daß die Rahmenschenkel """* (12, 22) an den Vorderenden (13, 23) nach oben zum Chassis hin abn> gewinkelt sind, so daß sie dort ungefähr mit einer Verbindungslinie cd zwischen der hinteren Lagerung der Zuglenker (19, 33) und einer festen Anlagefläche jedes Schenkelendes (13, 23) an der zugehörigen Stabilisatoreinheit (74-80) in Ruhelage zusammenfallen.

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4. Luftfederungsaggregat nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachgiebigkeit der Stabilisatoreinheiten jeweils durch eine an der vorderen Lagerbuchse (74, 75) der Zuglenker (19, 33) angebrachte Halterung regelbar ist, beispielsweise über einen mit der genannten Buchse (74, 75) starr verbundenen Bügel (76, 77) mit einem daran befestigten Gewindebolzen o.dgl. (78) sowie einer darauf aufschraubbaren Mutter (80).

5. Luftfederungsaggregat nach Anspruch 1-3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfedern (15, 25) mit Federkeilen o.dgl. (18, 28) versehene Stirnplatten (16, 17, 26, 27) aufweisen, die leicht in die vorgesehene Stellung zwischen Chassis und dem TJ-formigen Rahmen in entsprechende Nuten o.dgl. in diesen Teilen eingeschoben werden können und in der vorgesehenen Stellung durch Schrauben o.dgl. (32) gesichert werden.

6. Luftfederungsaggregat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem am Chassis befestigten, im U-förmigen Rahmen, zweckmäßigerweise dessen Jochteil (3), begrenzt frei laufenden Bolzen (85') mit einem Anschlag versehen ist, der den Hub bzw. Federungsweg der Radachse nach unten begrenzte

7. Luftfederungsaggregat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Chassis (1, 2) und dem Joch (3), in Fahrtrichtung (P) gesehen zweckmäßigerweise hinter dem Joch (3), ein am Chassis (1, 2) und Joch (3) oder der Radachse (6) angelenkter Querlenker (91) vorgesehen ist, der die Radachse (6) in seitlicher Sichtung am Chassis (1, 2) festhält.

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