DE29501456U1

DE29501456U1 - Lenkrolle

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Publication number: DE29501456U1
Application number: DE29501456U
Authority: DE
Original assignee: Acla Werke GmbH
Current assignee: Acla Werke GmbH
Priority date: 1994-02-03
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2005-02-01

Description

Lenkrolle

Die Erfindung betrifft eine Lenkrolle insbesondere für Wagen mit einem Fahrgestell, mit einem Lenkgehäuse, in dem ein Laufrad um eine horizontale Drehachse drehbar gelagert ist, wobei das Lenkgehäuse um eine vertikale Drehachse an dem Fahrgestell drehbar befestigt ist.

Derartige Lenkrollen sind universell für alle Arten von Wagen und Belastungsfällen einsetzbar, z.B. als Lenkrollen für Einkaufwagen oder auch im Hochlastbereich als Seitenstützräder von Gabelhubwagen.

Die Lenkrollen werden statisch und zusätzlich dynamisch belastet. Zusätzliche Belastungen entstehen beispielsweise bei Kurvenfahrten, beim Überfahren von Hindernissen, bei unsymmetrischer Lastverteilung und bei Gabelhubwagen beispielsweise bei ausgefahrenem Hubgerüst.

Unsymmetrisch auf die Lenkrollen einwirkenden Lasten führen dazu, daß die an sich horizontale Drehachse der Lenk-

Telefon: {02 21)131041 Telex: 888 2307 dopa d Telefax: (02 21)134297 (02 21)134881 Telegramm: Dompatent Köln

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rolle aus der Horizontalen heraus geneigt wird, wodurch aufgrund der fehlenden Parallelität zwischen der Laufradoberfläche und dem Boden ein Lenkeinschlag der Lenkrolle erfolgt, so daß die Lenkrolle nicht mehr parallel zur Laufrichtung ausgerichtet ist. Bei gleichzeitigem Vortrieb des Wagens beginnt die Lenkrolle um ihre Vertikalachse zu schlingern, wodurch die Kugellager und die Rollenbeläge der Lenkrollen und der Lastrollen überbeansprucht werden und frühzeitig verschleißen. Die Lenkung wird instabil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schwingungs- und Schlingerphänomen bei unsymmetrisch belasteten Lenkrollen zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die Merkma.le des Anspruchs 1.

Bei der Erfindung ist vorgesehen, daß das Lenkgehäuse zweiteilig, aus einem den Drehzapfen aufnehmenden ersten Lenkgehäuseteil und einem das Laufrad aufnehmenden zweiten Lenkgehäuseteil besteht, wobei das das Laufrad aufnehmende Lenkgehäuseteil um eine horizontale Achse schwenkbar an dem ersten Lenkgehäuseteil gelagert ist. Auf diese Weise kann das Laufrad im begrenzten Umfang um das mit dem ersten Lenkgehäuseteil gemeinsame Schwenkgelenk einfedern.

Dabei ist vorgesehen, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Lenkgehäuseteil ein Schwingungsdämpfer angeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer stabilisiert die Führung der Lenkrolle und wirkt dem sogenannten Entengang der Lenkrolle entgegen. Besonders vorteilhaft ist, daß die Dämpfung im eingefederten Zustand wirkt und unabhängig von dem Umfang der Einfederung ist. Dadurch wird die

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Dämpfungswirkung auch bei unterschiedlichen Lastzuständen konstant gehalten.

Der Schwingungsdämpfer besteht aus zwei relativ zueinander bewegbaren Kolben-Zylinderelementen, die zwischen sich mindestens ein radiales Dämpfungselement aufnehmen. Das radiale Dämpfungselement erlaubt bei jeder Einfederungstiefe, die Dämpfung konstant zu halten. Ein solcher Schwingungsdämpfer wirkt schnellen Schwenkbewegungen der Lenkrolle um eine vertikale Achse entgegen und stabilisiert auf diese Weise das Eigenlenkverhalten der Lenkrolle .

Der Schwingungsdämpfer kann zusätzlich ein Druckfederelement enthalten. Das Druckfederelement begrenzt den Hub des Schwingungsdämpfers und bildet einen elastischen Endanschlag. Das Druckfederelement besteht vorzugsweise aus einem hohlzylindrischen homogenen PUR-Elastomer.

'Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß zwischen Fahrgestell und Lenkgehäuse ein mit definierter Vorspannung gegen Fahrgestell und Lenkgehäuse anliegendes Dämpfungseilement für die Drehbewegung angeordnet ist.

Das Dämpfungselement wirkt in vorteilhafter Weise stabilisieirend auf die Lenkrolle ein, da unter Aufrechterhaltung der Drehbarkeit der Lenkrolle um eine vertikale Achse insbesondere schnellen Schwenkbewegungen der Lenkrolle aufgrund des Dämpfungselements eine definierte Widerstandskraft entgegengesetzt werden kann. Auf diese Weise wird bei Schwenkbewegungen der Lenkrolle in beide Richtungen ein Widerstand entgegengesetzt, der verhindert, daß die Lenkrolle bei unsymmetrischer Lastverteilung unmittelbar eine Eigenlenkung ausführt und Schwingungen um die Vertikalachse ausführt. Zumindest werden

derartige Schwingungen stark gedämpft, so daß-die Standzeiten der Lenkrollen erheblich erhöht werden können.

Das Dämpfungselement kann als Radialelement und/oder als Axialelement zwischen Fahrgestell und Lenkgehäuse angeordnet sein.

Bei Einsatz des Dämpfungselements als Radialelement können auch geringfügige Fluchtungsfehler ausgeglichen werden. Bei Einsatz des Dämpfungselements als Axialelement kann zusätzlich die Funktion der Stoßdämpfung von dem Dämpfungselement übernommen werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß für die Drehung der Lenkrolle um die Vertikalachse eine Zapfenlagerung an dem Lenkgehäuse angeordnet ist. Eine derartige Lagerung kann hohe Kippmomente aufnehmen.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Lenkrolle für die Drehung um die Vertikalachse einen Drehkranz an dem Lenkgehäuse auf.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Dämpfungselemente in allen vorgenannten Ausführungsbeispielen aus einem geschäumten PUR-Elastomer mit einem Raumgewicht zwischen 300 kg/m³ und 800 kg/m³, vorzugsweise zwischen 350 kg/m³ und 650 kg/m³, besteht. Ein derartiger Werkstoff weist eine hohe Deformierbarkeit auf und eignet sich ausgezeichnet zur Lösung schwingungstechnischer Probleme. Dies resultiert aus einer relativ niedrigen Dämpfung in Verbindung mit hoher dynamischer Belastbarkeit. Verformungen bis zu 80 % sind ohne Schädigung möglich. Druckspannung und Verformung sind je nach Rohdichte bis ca. 35 bis 4 0 % Verformung annähernd proportional, so daß die vorbe-

stimmte Vorspannung mit hoher Genauigkeit eingehalten werden kann. Der Werkstoff eignet sich als Dämpfungselement auch aufgrund des Kriteriums, daß das Druckverformungsverhalten bis ca. 50 % Verformung in einem Temperaturbereich von etwa +20 ⁰C bis +80 ⁰C nahezu identisch ist. Dabei ändert der Werkstoff auch unter dynamischer Langzeitbelastung seine Eigenschaften nur graduell. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Werkstoffs besteht darin, daß die bleibende Verformung in Abhängigkeit von der Verformungshäufigkeit vernachlässigbar gering bleibt.

Bei geringeren Belastungen kann das Dämpfungselement anstelle; der üblichen Axial- bzw. Radiallager zwischen Fahrgestelle und Lenkgehäuse angeordnet sein und zusätzlich die Funktion der Lager übernehmen.

Bei hoher Belastung der Lenkrolle ist das Dämpfungselement zusätzlich zu einer Axial- bzw. Radiallagerung vorgessehen. Bei einer Zapfenlagerung kann das Dämpfungselement als Radialelement zwischen zwei Radiallagern eines Zapfens angeordnet sein. Während die Lager die Stütz- und Führungskräfte aufnehmen, übt das Dämpfungselernent in Abhängigkeit von der vorbestimmten Vorspannung eine Reibkraft auf die Zapfenlagerung aus.

Alternativ oder auch zusätzlich kann das Dämpfungselement als Axialelement an der freien Stirnseite des Zapfens angeordnet sein, wobei in diesem Fall das Dämpfungselement in vorteilhafter Weise zusätzlich die Funktion eines Stoßdämpfers übernehmen kann.

Das Axiallager kann auch erst dann Axialkräfte aufnehmen, wenn das Dämpfungselement um einen vorbestimmten Weg axial gestaucht ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die maximale Stauchung des Dämpfungselements bei Axi-

albelastung auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt wird, und daß das Dämpfungselement bis zu einer, vorbestimmten Belastung allein als Lagerelement mit der Möglichkeit des Ausgleichs von Fluchtungsfehlern arbeitet.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Lenkrolle in Vorderansicht,

Fig. 2 eine Zapfenlagerung mit Dämpfungselementen,

Fig. 3 eine Zapfenlagerung ohne Radial- oder Axiallager ,

Fig. 4 ein Lagerung mit Drehkranz und Dämpfungselement als Axialelement,

Fig. 5 eine Zapfenlagerung mit Dämpfungselementen aus einem homogenen Elastomer,

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Lenkrolle in teilweise geschnittener Seitenansicht und

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Schwingungsdämpfer gemäß Fig. S.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Lenkrolle 1 mit einem einen Drehzapfen 20 aufweisenden Lenkgehäuse 8 und mit einem um eine horizontale Achse drehbar in dem Lenkgehäuse 8 gelagerten Laufrad 4. Die Lenkrolle 1 ist um eine vertikale Drehachse 6 drehbar

in einem Fahrgestell 2 eines Wagens gelagert. Die horizontale Achse des Laufrades 4 schneidet sich nicht mit der vertikalen Drehachse 6. Das Laufrad 4 ist demzufolge versetzt zu der Drehachse 6 in dem Lenkgehäuse 8 gelagert .

Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, weist die Lenkrolle

1 ein zweiteiliges Lenkgehäuse auf, bestehend aus einem Lenkgehäuseteil 8a, das über einen Zapfen 20 entsprechend den vorgenannten Ausführungsbeispielen in dem Fahrgestell

2 gelagert ist. In dem zweiten Lenkgehäuse teil 8b ist das Laufrad 4 gelagert, wobei die beiden Gehäuseteile 8a,8b über ein Schwenkgelenk 9 miteinander verbunden sind, so daß das Lenkgehäuseteil 8b relativ zu dem Lenkgehäuseteil 8a auf- und abschwingen kann. Dabei kann die durch die Achse des Laufrades 4 verlaufende Vertikalebene versetzt zu der vertikalen Schwenkachse des Zapfens 20 verlaufen.

Die beiden Lenkgehäuseteile 8a,8b sind zusätzlich über einen Schwingungsdämpfer 7 miteinander verbunden, dessen oberes Ende 21 im oberen Bereich des Lenkgehäuseteils 8a angelenkt ist, während dessen unteres Ende 23 im unteren Bereich des Lenkgehäuseteils 8b angelenkt ist. Die Anlenkung kann beispielsweise mit Hilfe einer elastischen Buchse erfolgen.

Der Schwingungsdämpfer 7 besteht im wesentlichen aus einem mit dem oberen Ende 21 verbundenen Kolbenelement 15 und einem mit dem unteren Ende 23 verbundenen Zylinderelement 17, die teleskopartig ineinandergeschachtelt sind. Zwischen dem Kolben- und Zylinderelement 15,17 ist ein Spiel von 0,5 bis 1 mm vorgesehen. Das Kolbenelement 15 weist auf seinem äußeren Umfang zwei Ringnuten 25 auf, in denen jeweils ein Dämpfungselement 13 aus einem ZeIlring 2 2 angeordnet ist. Die Dämpfungselemente 13 drücken

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mit definierter Vorspannung gegen die Innenwandung des Zylinderelementes 17 und verhindern dadurch zu hohe Beschleunigungswerte in beide Bewegungsrichtungen der Kolben-Zylinderelemente 15,17.

Zusätzlich kann koaxial zu den Kolben-Zylinderelementen 15,17 in einem zylindrischen Hohlraum des Kolbenelementes 15 ein hohlzylindrisches Druckfederelement 19 angeordnet sein, das die Stauchung des Schwingungsdämpfers 7 begrenzt und als elastischer Endanschlag für den Hub 27 dient. Das Federelement 19 ist lose zwischen dem Kolbenelement 15 und dem Zylinderelement 17 angeordnet, liegt aber bei Stauchung aufgrund einer sich tonnenförmig ergebenden Verformung an der Innenwand des Kolbenelements 15 an.

Im unbelasteten Zustand des Schwingungsdämpfers 7 liegen die Enden des hohlzylindrischen Druckfederelements an den Böden 29,31 der Kolben-Zylinderelemente 15,17 an, wobei das Druckfederelement 19 um den Hub 27 gestaucht werden kann.

Der Schwingungsdämpfer 7 trägt dazu bei, das Schwingungsund Schlingerphänomen bei unsymmetrisch belasteten Lenkrollen zu reduzieren, indem die Lenkrolle eine stabilere Führung erhält, wodurch der sogenannte Entengang verhindert wird.

Das in dem Schwingungsdämpfer 7 angeordnete Druckfederelement 19 besteht vorzugsweise aus einem homogenen PUR-Elastomer, z.B. Aclathan 2700.

Der Schwingungsdämpfer 7 ist vorzugsweise in einer zu der Achse des Laufrades 4 orthogonalen und die Drehachse 6 einschließenden Ebene schräg zwischen dem ersten und

zweiten Lenkgehäuseteil 8a,8b angeordnet. Der Winkel zur vertikalen Drehachse 6 beträgt ca. 20°,

Fig. 2 zeigt eine Zapfenlagerung 14 in dem Fahrgestell 2 mit zwei Radiallagern 18, die konzentrisch zu der vertikalen Drehachse 6 zwischen dem Fahrgestell 2 und dem Zapfen 20 mit gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet sind. Zwischen den Radiallagern 18 ist ein Dämpfungselement 10 aus einem geschäumten PUR-Elastomer-Zellring 22 angeordnet, der mit Vorspannung mit definiertem Anpreßdruck sowohl gegen das Fahrgestell als auch gegen den Zapfen 20 drückt und eine entgegen der Drehrichtung wirkende Reibkraft erzeugt.

Die Vorspannung radial nach innen bzw. radial nach außen wird durch eine vorgegebenes Übermaß bzw. Untermaß des Zellrings 22 erzeugt.

An der Stirnfläche des Zapfens 20 kann ein weiteres axialwirkendes Dämpfungselement 11 zwischen Zapfen 2 0 und Fahr gestell 2 angeordnet sein, das ebenfalls eine der Drehung entgegengerichtete Kraft erzeugt und das zusätzlich als Stoßdämpfungselement verwendet werden kann.

Es sei klargestellt, daß bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entweder nur radial wirkende Dämpfungselemente 10 (ggf. mehrere) , oder nur axial wirkende Dämpfungselemente 11, oder sowohl axial als auch radial wirkende Dämpfungselemente 10,11 vorgesehen sein können.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zapfenlagerung 14, bei der weder Radial- noch Axiallager vorgesehen sind und bei der die Lagerungsfunktion ausschließlich durch die Dämpfungselemente 10 und/oder 11 erfüllt wird. Der bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3

als radiales Dämpfungselement 10 verwendete Zellring 22 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Zapfens 20. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 werden bevorzugt Dämpfungselemente mit einem hohen Raumgewicht, nämlich vorzugsweise in dem Bereich von ca. 500 kg/m³ bis 650 kg/m³ verwendet.

Ein besonderer Vorteil dieser von Wälzlagern freien Zapfenlagerung besteht in der Möglichkeit, Fluchtungsfehler auch bei unsymmetrischer Belastung der Lenkrollen auszugleichen.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lenkrollenlagerung mit einem Drehkranz 12 mit zwei Axiallagern 16. Der Drehkranz 12 besteht aus drei im wesentlichen scheibenförmigen Lagerelementen 24,26,28, die zwischen sich jeweils ein Axiallager 16 bilden und von einem mit dem obersten scheibenförmigen Lagerelement verschweißten Bolzen 3 0 und einer Mutter 32 miteinander verschraubbar sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist ein Dämpfungselement in Form eines Zellrings 22 zwischen dem oberen und dem mittleren scheibenförmigen Lager Der ZeIlring 22 hat einen größeren Durchmesser als das Axiallager 16. Ein weiteres in Axial- und ggf. auch in Radialrichtung wirkendes Dämpfungselement 10 kann auch auf der radial inneren Seite des Axiallagers angeordnet sein. Des weiteren kann auch das untere Axiallager 16 mit entsprechenden Dämpfungselementen 10 versehen sein. Die Dämpfungselemente 10 haben den weiteren Vorteil, die Wälzlager 16,18 zu entlasten.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, auf die Axiallager 16 zu verzichten und an deren Stelle Dämp fungs elemente vorzusehen. Mit Hilfe eines Fettnippels 34 kann der Drehkranz 12 nachgefettet werden.

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Mit Hilfe der Mutter 3 2 in Verbindung mit dem Bolzen 3 0 läßt sich die Vorspannung des Dämpfungselements 10 unterschiedlich einstellen.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zapfenlagerung 14, bei der die Dämpfungselemente 10,11 aus Aclathan 2700 bestehen. Dabei können die Dämpfungselemente 10 an den Reibflächen zum Zapfen 20 bzw. zu dem Fahrgestell 2 Außenprof ilierungen 3 6 und/oder Innenprofilierungen 38 aufweisen, die die Elastizität des Elastomerrings 40 in seinen Randbereichen erhöhen und es dadurch ermöglichen, daß Fluchtungsfehler ausgeglichen werden.

Als Werkstoff für die Dämpfungselemente 10,11,13 hat sich ein mit Wasser geschäumtes Polyurethan Aclacell am besten bewährt. Es besitzt höchste dynamische Eigenschaften und läßt starke Deformationen bei geringer Querdehnung und minimciler bleibender Verformung zu. Aclacell ist mit einem relativ hohen Raumgewicht von 3 00 kg/m³ bis 8 00 kg/m³ herstellbar. Die Reißfestigkeit beträgt dabei je nach Rohdichte zwischen 4 und ca. 12 MPa. Für hochbelastete Dämpfungselemente 10 können als Werkstoff auch hochfeiste homogene Elastomere, z.B. Aclathan 2700, eingesetzt werden.

Claims

- 12 - Ansprüche

1. Lenkrolle, insbesondere für Wagen mit einem Fahrgestell (2), mit einem Lenkgehäuse {8,8a,8b), in dem ein Laufrad (4) um eine horizontale Drehachse gelagert ist, wobei das Lenkgehäuse (8,8a,8b), aus einem ersten um die vertikale Drehachse an dem Fahrgestell (2) drehbar befestigten Lenkgehäuseteil (8a) und einem zweiten, das Laufrad (4) aufnehmenden Lenkgehäuseteil (8b) besteht, das an dem ersten Lenkgehäuseteil (8a) um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist und wobei zwischen den Lenkgehäuseteilen (8a,8b) ein Federelement angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Lenkgehäuseteil (8a, 8b) zusätzlich über einen Schwingungsdämpfer (7) miteinander gekoppelt sind.

2. Lenkrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (7) aus einem Kolben- und einem Zylinderelement (15,17) besteht, die relativ zueinander teleskopartig verschiebbar sind und zwischen sich mindestens ein radiales Dämpfungselement (13) aufnehmen.

3. Lenkrolle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (7) ein Druckfederelement (19) enthält.

4. Lenkrolle nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (13) und das Druckfederelement (19) koaxial angeordnet sind.

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5. Lenkrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfederelement {19) aus einem Hohlzylinder aus einem homogenen PUR-Elastomer besteht.

6. Lenkrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Fahrgestell (2) und Lenkgehäuse (8) ein mit definierter Vorspannung gegen Fahrgestell (2) und Lenkgehäuse (8) anliegendes zweiten Dampfungselement (10,11) für die Drehbewegung um die vertikale Drehachse angeordnet ist.

7. Lenkrolle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dampfungselement (10,11) als Axialelement zwischen Fahrgestell (2) und Lenkgehäuse (8) angeordnet ist.

8. Lenkrolle nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dampfungselement (10,11) als Radialelement zwischen Fahrgestell (2) und Lenkgehäuse (8) angeordnet ist.

9. Lenkrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (10,11,13) aus einem geschäumten PUR-Elastomer mit einer Rohdichte zwischen 3 00 kg/m³ und 800 kg/m³, vorzugsweise zwischen 350 kg/m³ und 650 kg/m³, besteht.

10. Lenkrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (10,11,13) aus einem hochfesten homogenen Elastomer besteht.