DE2800826A1

DE2800826A1 - Vorrichtung an federnden, zwei-oder mehrachsigen drehgestellen

Info

Publication number: DE2800826A1
Application number: DE19782800826
Authority: DE
Inventors: Lennart Bergquist
Original assignee: Volvo BM AB
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1978-07-20
Also published as: JPS53109318A; SE403592B; US4192528A; SE7700522L; GB1593833A

Description

Dr. Gerhard Ratrel

Patentanwalt i-anrheiü., den 9, Januar 1978

6800 Mannheim!

SeckenheimerStr.36« g 280082S

Akte 9ο97

Anmelderin: Volvo BM AB

S-631 85 ESKILSTUNA, Schweden

Bezeichnung: Vorrichtung an federnden, zwei- oder mehrachsigen Drehgestellen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an zwei- oder mehrachsigen Drehgestellen, umfassend zumindest zwei am Fahrzeugrahmen schwenkbar gelagerte Wiegen in Form von zweiarmigen Hebeln, die mit zumindest einer der Radachsen über die Vertikalkräfte übertragende Glieder verbunden sind, die gegenüber Zug- und Druckbeanspruchungen im wesentlichen steif, jedoch gegenüber Biege- und Scherbeanspruchungen nachgiebig sind.

Die Stabilität eines Fahrzeugs ist von der Kippsicherheit abhängig. Das Bedürfnis einer kippsicheren Federung ist bei Fahrzeugen mit Niederquerschnittsreifen besonders gross. Diese Reifen werden vor allem für Geländefahrzeuge benutzt, und beim Fahren auf ungleichmässigem Boden ist eine verhältnismässig widerstandslose, diagonale Drehgestellbewegung erforderlich.

Es gilt also, ein abgefedertes Drehgestell zu schaffen, welches hinreichend kippsicher ist, dennoch aber eine widerstandslose, JB/bs diagonale Drehgestellbewegung zulässt.

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Die Achsen müssen also gegenseitig winkelverstellbar sein, ohne dass dies auf das Drehgestell in seiner Gesamtheit einwirkt und eine übertriebene Wankneigung des Fahrzeugs hervorruft. Die Erfindung bezieht sich auf Drehgestelle, die sich nicht nur für den oben genannten Fahrzeugtyp, sondern für alle Fahrzeugtypen verwenden lassen, insbesondere Gelenkfahrzeuge, bei denen grosse Kippmomente auftreten können.

Zur Lösung dieser Probleme sind verschiedene Vorschläge gemacht worden:

Die Anordnung separater Stabilisatoren an jeder einzelnen Achse. Dies hat zur Folge, dass eine diagonale Bewegung des Drehgestells in hohem Grade erschwert oder verhindert wird.

Die Anordnung einer steif und einer nachgiebig aufgehängten Achse. Dies hat zur Folge, dass die mit dem Drehgestell erstrebten Wirkungen zumindest teilweise verloren gehen, und dass sich das Fahrzeug bei einer Wankneigung als einachsiges Fahrzeug verhält.

Die Anordnung eines sehr breiten Federzentrums, d.h. eines grossen Abstandes zwischen den Federn. Dies ist aus praktischen Gründen wegen Raummangels in den meisten Fällen unmöglich.

Die Anordnung von sehr steifen Federn an den Achsen oder am Drehgestell. Dies beeinträchtigt den Fahrkomfort und führt dazu, dass sich das Fahrzeug - vor allem in unbeladenem Zustand - als ungefedertes Fahrzeug verhält.

Die Anordnung von äusseren Stabilisatoren, welche zwischen ver-

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schiedenen Arbeitsbereichen umstellbar sein können. Diese Stabilisatoren sind jedoch kompliziert und verteuern die Konstruktion.

Die erfindungsmässige Vorrichtung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass an zumindest einem mit der Radachse starr verbundenen Teil zumindest zwei Eingriffspunkte für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder vorgesehen sind, welche Eingriffspunkte sich in jeder Lage der Achse in einer in Längsrichtung des Fahrzeugs liegenden, zur Radachse parallelen Ebene befinden, dass eine Verbindungslinie zwischen den Eingriffspunkten in einer hauptsächlich vertikal quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs liegenden Ebene im Abstand von einer in entsprechender Weise hauptsächlich vertikalen Ebene längs der Radachse liegt, und dass zumindest eine Federeinrichtung vorgesehen ist, die das durch den gegenseitigen Abstand der letztgenannten Ebene in Fahrzeugrichtung entstehende Moment um die Verbindungslinie der Eingriffspunkte der die Vertikalkräfte übertragenden Glieder aufnimmt.

Einige Ausführungsbeispiele verschiedener Abänderungen der erfindungsmässigen Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1-15 schematisch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in Seitenansicht bzw. Draufsicht.

In der folgenden Beschreibung und in der Zeichnung tragen in konstruktiver Hinsicht identische Einzelteile, welche dieselbe Funktion haben, dieselben Bezugsziffern, während Einzelteile, die

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gleichartige Funktion haben, jedoch in konstruktiver Hinsicht voneinander abweichen, hinter der Bezugsziffer einen Indexbuchstaben tragen.

Sämtliche Ausführungsformen der in der Zeichnung dargestellten Drehgestelle besitzen eine Hinterachse 1 und eine Vorderachse Der Einfachkeit halber ist die Vorderachse nur in Fig. 1 und 2 gezeigt. An dem nur andeutungsweise gezeigten Fahrzeugrahmen 3 sind zwei Wiegen 4 gelagert. Die Wiegen übertragen zusammen mit im folgenden näher beschriebenen Gliedern die vertikale Belastung zwischen dem Rahmen 3 und den Achsen 1 und 2. Die Vorderachse ist mittels einer am Rahmen allseitig beweglich angelenkten, starren, die Horizontalkräfte übertragenden Dreieckstrebe 5 mit dem Rahmen verbunden und unterstützt die vorderen Enden der Drehgestellwiegen 4 mittels Glieder 6, welche gegenüber Druck- und Zugbeanspruchungen im wesentlichen starr, jedoch gegenüber- Biege- und Scherbeanspruchungen nachgiebig sind. Die Glieder 6 übertragen also die Vertikalkräfte zwischen den Wiegen und der Vorderachse 2.

Gemäss der Erfindung sind an zumindest einer der Drehgestellachsen die die Vertikalkräfte zwischen den Wiegenenden und der Achse übertragenden Glieder, welche gegenüber Druck- und Zugbeanspruchungen im wesentlichen starr, jedoch gegenüber Biege- und Scherbeanspruchungen nachgiebig sind, im Abstand von der Achse angeordnet, gesehen in Längsrichtung des Drehgestells, und das bei gegenseitiger Bewegung zwischen Achse und Wiegen entstehende Moment wird von einer oder mehreren Federeinrichtungen aufgenommen.

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Die Vertikalebenen durch die Verbindungslinie zwischen den die Vertikalkräfte übertragenden Gliedern und durch die Radachse decken sich also nicht.

Das Problem, die Achse 1 über die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder in einer solchen Weise mit den Wiegen 4 zusammenzukuppeln, dass ein federndes Moment entsteht, kann in verschiedener Weise gelöst werden.

In der Zeichnung bezeichnet 1 die Hinterachse eines Drehgestells. Die Achse 1 soll mittels einer schräggestellten Querstrebe 7, die in bekannter Weise mit dem Fahrzeugrahmen 3 verbunden ist, Bewegungen in seitlicher Richtung verhindern. Die Querstrebe 7 erstreckt sich vom einen Ende der Achse nach einer am Rahmen auf der entgegengesetzten Seite des Fahrzeugs angebrachten Befestigung. Die Achse 1 ist mittels einer die Horizontalkräfte übertragenden Verstrebung 8 mit dem Rahmen verbunden. In der in Fig. 1- und 2 gezeigten Ausfuhrungsform besteht die Verstrebung aus einem hinteren Teil 9 und einem vorderen Teil 10, die über ein allseitig bewegliches Gelenk 11 miteinander verbunden sind. Der hintere Teil 9 ist starr an der Achse 1 befestigt und hat zwischen dieser Achse und dem Gelenk 11 Anschläge oder Sitze 0 für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder 12.

Der vordere Teil 10 ist mit dem Fahrzeugrahmen 3 schwenkbar verbunden und kann um eine quer zur Längsrichtung des Fahrzeugrahmens liegende Achse 13 schwenken.

Wenn sich die Achse in vertikaler Richtung bewegt, wird der hin-

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tere Verstrebungsteil 9 um eine Achse X durch die Eingriffspunkte O der Glieder 12 schwenken, so dass die Verstrebung 8 eine Knickbewegung am Gelenk 11 ausführen wird. Am Gelenk ist eine Federeinrichtung 14 derart angeordnet, dass sie einer Gelenkbewegung der Teile 9 und 10 entgegenwirkt. In der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2 besteht die Federeinrichtung aus einer Druckfeder, die zwischen einem mit dem Rahmen verbundenen Sitz 15 und einem mittels einer Zugstange 16 mit dem Gelenk 11 verbundenen Anschlag 17 eingespannt ist. Wird die Achse 1 nach oben verschoben, wird das vor den Eingriffspunkten der Glieder 12 liegende Stück des hinteren Teils 9 nach unten schwenken und die Feder 14 wird zusammengedrückt .

Bei Federung, und wenn das eine bzw. beide Räder über eine Unebenheit laufen, wird ausserdem das hintere Ende der Wiege oder Wiegen 4 nach oben oder unten schwenken. Die vordere Achse 2 wird durch die Bewegung der Wiege oder Wiegen in der entgegengesetzten Richtung verschoben, so dass eine die Radbewegungen ausgleichende Wirkung erzielt wird.

Durch die Anordnung zweier zusammengekuppelter Achsen 1 und 2 sowie einer an der einen Achse vorgesehenen Federeinrichtung werden beide Achsen abgefedert, gleichzeitig wie man den genannten Höhenausgleich der gegenseitigen Lage der Achsen in vertikaler Richtung erhält.

Da ausserdem beide Achsen um eine längs der Mittellinie des Rahmens liegende Achse schwenken können, sind die Achsen mit beibehaltener Federwirkung imstande, eine Diagonalbewegung aus-

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zuführen, d.h. die Achsen schliessen miteinander einen XVinkel ein, ohne dass eine Wankneigung in der einen oder anderen Richtung auftritt. Dies gilt für sämtliche Ausfuhrungsformen.

Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der die'Horizontalkräfte übertragenden Verstrebung 8. Der hintere Teil 10a ist dagegen mittels eines allseitig beweglichen Lagers 19 mit dem Rahmen 3 verbunden. Der hintere und der vordere Teil sind mittels zweier Gelenke 20 miteinander verbunden, so dass beide Teile um eine zur Achse 1 parallel liegende Schwenkachse 21 im Verhältnis zueinander schwenken können. Am hinteren Teil 9a, wo Anschläge vorgesehen sind, welche die Eingriffspunkte O für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder bilden, befindet sich ein Vorsprung 22, der über den vorderen Teil 10a vorsteht. Am Ende dieses Vorsprungs 22 und an einem darunter liegenden Stück des vorderen Teils 10a sind Sitze für die Federeinrichtung 14a vorgesehen. Wenn sich die Radachse im Vertikalsinne bewegt, wird die Verstrebung 8a eine Schwenkbewegung ausführen, wobei in diesem Falle sich der Vorsprung 22 entgegen der Wirkung der Feder 14a dem vorderen Teil 10a nähern wird.

In der Ausführungsform gemäss Fig. 5, 6 und 7 ist wie vorher ein hinterer Teil 9b starr mit der Achse 1 verbunden, und an diesem Teil sind Anschläge oder Eingriffspunkte O für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder 12 vorgesehen. Der vordere Teil kann aus einer am Rahmen 3 allseitig beweglich angelenkten, V-förmigen Strebe 10b bestehen, die bei 20b mit dem hinteren Teil 9b (Fig. 6) schwenkbar verbunden ist. Die V-förmige Strebe 10b kann jedoch

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durch zwei Lenker 10b¹ ersetzt werden, die im Rahmen 3 und am hinteren Teil 9b allseitig beweglich gelagert sind (Fig. 7).

Die vorher im Zusammenhang mit Fig. 1-4 beschriebenen Ausführungsformen hatten eine zentral angebrachte Federeinrichtung 14 bzw. 14a. In Fig. 5-7 ist an jedem Ende der Achse 1 eine Feder 14b vorgesehen, die zwischen der Achse 1 und dem hinteren Ende der jeweiligen Wiege 4 eingespannt ist. Die Federbewegungen sind im wesentlichen die gleichen wie vorher. Wenn sich die Achse 1 aufwärts bewegt, macht die aus den Teilen 9b und 10b bzw. 10b¹ bestehende Verstrebung 8b eine Schwenkbewegung, der durch die Federeinrichtung 14b entgegengewirkt wird.

Fig. 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform, bei der der hintere Teil 9c der Verstrebung 8c in derselben Weise wie vorher starr an der Achse 1 befestigt ist, während der vordere Teil 10c der Verstrebung mittels eines Universalgelenks 19c mit dem Rahmen 3 verbunden ist. Der hintere und der vordere Teil 9c bzw. 10c sind über Gelenke 20c derart miteinander verbunden, dass sie um eine Achse 21c schwenken können.

In dieser Ausführungsform sind zum Unterschied von den vorher beschriebenen Ausbildungen die Anschläge oder Eingriffspunkte 0 für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder 12 am vorderen Teil 10c angebracht, und die Anschläge sind durch die Ausbildung des vorderen Teils 10c nach hinten versetzt, so dass sie hauptsächlich auf der Gelenkachse 21c zwischen den vorderen und hinteren Teilen 9c bzw. 10c zu liegen kommen. Auch hier sind zwei Federn 14c an den Enden der Radachse 1 vorgesehen und zwischen

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dieser und nach hinten gerichteten Vorsprüngen 23 des Teils 10c e inge spannt.

In der Ausführungsform gemäss Fig. 10 und 11 wird ein sog. Momentstab benutzt, und wie in Fig. 7 ist der vordere Teil der Verstrebung durch zwei Lenker 1Od¹, die sowohl an den hinteren Teil 9b als auch an den Fahrzeugrahmen 3 angelenkt sind, und eine zwischen einem Vorsprung 24 am hinteren Teil 9d und am Rahmen 3 angelenkte, teleskopisch entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung 14d zusammenschiebbare Stange 1Od" ersetzt.

Die Eingriffspunkte oder Anschläge O für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder 12 sind an den Gelenken 2Od zwischen dem hinteren Teil 9d und den Lenkern 1Od¹ angebracht.

In der Ausführungsform gemäss Fig. 12, 13 und 14 hat man statt einer aus zwei oder mehr Teilen bestehenden und mit einer separaten Federeinrichtung zusammenwirkenden Einheit zwei Blattfedereinheiten vorgesehen. Zwei Blattfedern 8e + 14e sind starr an der Achse 1 befestigt und allseitig beweglich am Rahmen 3 angelenkt. Zwischen den Enden der Federn 8e befinden sich Eingriffspunkte oder Anschläge O für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder 12. Um zu vermeiden, dass die Blattfedereinrichtungen Drehbeanspruchungen ausgesetzt werden, ist es wichtig, dass die Gelenkpunkte der Blattfedern am Rahmen 3 allseitig beweglich sind.

Fig. 15 zeigt, wie die Lage der Eingriffspunkte O der die Vertikalkräfte übertragenden Glieder 12 auf die Beweglichkeit der

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Radachse in vertikalem Sinne einwirkt. Indem man diese Glieder mit einem mit der Achse 1 starr verbundenen, hinteren Teil 9x vor der Radachse 1 eingreifen lässt, erzielt man eine grosse Vertikalbewegung der Achse mit beibehaltener, massiger Winkelbewegung, d.h. Drehbewegung um die Längsachse des Fahrzeugs oder eine dazu parallele Achse. Durch die beschriebene Anordnung der Radaufhängung wird der theoretische Abstand zwischen den Punkten, im Verhältnis zu denen die Achse federt, von den Endpunkten der Linie B zu den Endpunkten der Linie A verlagert.

Es leuchtet ein, dass weitere Abänderungen der Erfindung und deren Einzelteile möglich sind.

Beispielsweise können die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder 12 aus an beiden Enden allseitig beweglich gelagerten Lenkern oder Stangen bestehen. Sie können aber auch aus gegenüber Zug- und Druckbeanspruchungen hauptsächlich steifen, jedoch gegen Scher- und Biegebeanspruchungen nachgiebigen Gliedern, aus Gummi od.dgl. bestehen.

Vorausgesetzt, dass die Befestigungen geändert werden, können die einer gegenseitigen Bewegung der Teile entgegenwirkenden Federeinrichtungen ausser aus Druckfedern auch aus Zugfedern, Gummifedern, Luftfedern od.dgl. bestehen.

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Claims

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Patentansprüche:

Γ?) Vorrichtung an zwei- oder mehrachsigen Drehgestellen, um-

fassend zumindest zwei am Fahrzeugrahmen schwenkbar gelagerte Wiegen in Form von zweiarmigen Hebeln, die mit zumindest einer der Radachsen über die Vertikalkräfte übertragende Glieder verbunden sind, die gegenüber Zug- und Druckbeanspruchungen im wesentlichen steif, jedoch gegenüber Biege- und Scherbeanspruchungen nachgiebig sind, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem mit der Radachse (1) starr verbundenen Teil (9-9e) zumindest zwei Eingriffspunkte (0) für die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder (12) vorgesehen sind, welche Eingriffspunkte sich in jeder Lage der Achse in einer in Längsrichtung des Fahrzeugs liegenden, zur Radachse parallelen Ebene befinden, dass eine Verbindungslinie zwischen den Eingriffspunkten (0) in einer hauptsächlich vertikal quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs liegenden Ebene im Abstand von einer in entsprechender Weise hauptsächlich vertikalen Ebene längs der Radachse liegt, und dass zumindest eine Federeinrichtung (14-14e) vorgesehen ist, die das durch den gegenseitigen Abstand der letztgenannten Ebene in Fahrzeuglängsrichtung entstehende Moment um die Verbindungslinie der Eingriffspunkte (O) der die Vertikalkräfte übertragenden Glieder aufnimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffspunkte (0) der die Vertikalkräfte übertragenden Glieder (12) an einem hauptsächlich dreieckigen, an der Radachse starr befestigten Teil im Abstand von einer Vertikalebene durch die

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Radachse angeordnet sind, dass der genannte Teil (9-9c) an zumindest einen weiteren, mit dem Fahrzeugrahmen gelenkig verbundenen Teil (10-1Oc) angelenkt ist, und dass einer gegenseitigen Bewegung der genannten, eine Einheit bildenden Teile aus einer Neutrallage durch die Federeinrichtung (14-14c) entgegengewirkt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Einheit umfassten Teile (9 bzw. 10) über ein allseitig bewegliches Gelenk (11) miteinander verbunden sind, während der weitere Teil (10) mittels einer eine Bewegung um eine quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs liegende Achse zulassenden Gelenkvorrichtung (13) mit dem Rahmen verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Einheit (8) umfassten Teile mittels einer eine Bewegung um eine hauptsächlich parallel zur Radachse liegende Achse (21) zulassenden Gelenkvorrichtung miteinander verbunden sind, und dass der ausserdem von der Einheit umfasste, weitere Teil (10a) mittels eines allseitig beweglichen Gelenks (19) mit dem Fahrzeugrahmen (3) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem starr mit der Radachse verbundenen Teil zwei mit dem erstgenannten Teil und mit dem Fahrzeugrahmen gelenkig verbundene Lenker (10b¹, lOd) verbunden sind, und dass die Gelenke ^an einem der Lenkerenden allseitig beweglich sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekenn-

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zeichnet, dass die Federeinrichtung (14) zwischen der den Fahrzeugrahmen (3) und die Radachse (1) verbindenden, gelenkigen Einheit (8) und dem Fahrzeugrahmen eingespannt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (14a) zwischen den Teilen der zwischen der Radachse (1) und dem Fahrzeugrahmen (3) angebrachten Einheit (8a) eingespannt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass Federeinrichtungen (14b) zwischen der Radachse

(1) und den Enden der Drehgestellwiegen (4) eingespannt sind, an' denen die die Vertikalkräfte übertragenden Glieder (12) eingreifen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffspunkte (O) der die Vertikalkräfte übertragenden Glieder an zwei starr mit der Radachse verbundenen Blattfedereinrichtungen (8e) im Abstand von den Befestigungen an der Radachse (1) angordnet sind, und dass jede Blattfedereinrichtung mit dem einen Ende mittels eines allseitig beweglichen Gelenks mit dem Fahrzeugrahmen (3) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radachse (1) eines Drehgestells durch die mittels einer Federeinrichtung (14-I4e) momentaufnehmende Einheit (8-8e) und die Vertikalkräfte aufnehmende Glieder (12) mit den Wiegen (4) des Drehgestells verbunden ist, während eine weitere Radachse (2) mittels einer hauptsächlich starren, am Fahrzeugrahmen allseitig beweglich gelagerten Dreieckstrebe (5)

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mit diesem verbunden ist und mittels gegenüber Zug- und Druckbeanspruchungen steifer, jedoch gegenüber Biege- und Scherbeanspruchungen nachgiebiger Glieder (6) mit den Wiegen auf der entgegengesetzten Seite des Lagerungspunkts der jeweiligen Wiege eingreift.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linie zwischen den Eingriffspunkten zwischen den im Verhältnis zur Fahrzeugachse unverschiebbaren Eingriffspunkten (O) der die Vertikalkräfte aufnehmenden Glieder (12) in der vorherrschenden Fahrtrichtung gesehen vor der Radachse (1) liegt.

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