DE3152724T1

DE3152724T1 - Vorrichtung zur aufhaengung einer zapfengelagerten achsanordnung bei einem fahrzeug

Info

Publication number: DE3152724T1
Application number: DE813152724T
Authority: DE
Inventors: Harold V. 44119 Cleveland Ohio Hildebrecht
Original assignee: Towmotor Corp 44060 Mentor Ohio; Towmotor Corp
Current assignee: Caterpillar Industrial Inc
Priority date: 1981-01-26
Filing date: 1981-01-26
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE3152724C2; US4408775A; CA1166669A; WO1982002519A1; JPH0233522B2; GB2105269B; JPS57502210A; GB2105269A

Description

S 5024

Vorrichtung zur Aufhängung einer zapfengelagerten Achsanordnung bei einem Fahrzeug

Technisches Gebiet.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugaufhängungssysteme, und insbesondere auf zapfengelagerte Achsen.

Stand der Technik.

Landwirtschaftliche Traktoren, Gabelstapler, Golf-Fahrzeuge und Erdbewegungsfahrzeuge, wie Vorderlader, verwenden zapfengelagerte oder drehgelagerte Achsen. Normalerweise ist eine zapfengelagerte Achse durch Lagerblocks am Fahrzeugrahmen angeordnet. Die gemeinsame Drehachse der Zapfen verläuft parallel zur Längsachse des Fahrzeugs, und zwar in der Bewegungsrichtung.

Zwischen den Zapfen und den Lagerblöcken befinden sich elastische Elastomerschalen oder -hülsen, die sowohl hinsichtlich Druck als auch durch Scherkraft beansprucht sind. Die Druckkräfte ergeben sich infolge des Fahrzeuggewichts und der von der Fahrzeugbahn auf die Achse übertragenen

Kräfte. Insbesondere das Fahrzeuggewicht liegt auf den Lagerblöcken und drückt die Schalen oder Hülse zusammen, was wiederum diese Kraft auf die Zapfen, die Achse und die Räder überträgt. Die Schalen sind scherkraftbelastet, um der Drehung der Achse um die Fahrzeuglängsachse entgegenzuwirken.

Beispiele von zapfengelagerten Achsen sind in den folgenden US-Patenten beschrieben: 2 835 507 mit dem Titel "Axle Monting For A Vehicle", ausgegeben an Davies am 20.Mai 1958, 3 080 175 mit dem Titel "Industrial Truck and Rocking Wheel Assemblage Therefor", ausgegeben an De Marco am 5.März 1963, 3 080 175 mit dem Titel "Industrial Truck and Rocking Wheel Assemblage Therefor", ausgegeben an De Marco am 5.März 1963, 3 086 791 mit dem Titel "Industrial Truck Steering", ausgegeben an Ulinski am 23.April 1963 und 3 528 677 mit dem Tital "Suspension Assembly for Industrial Trucks", ausgegeben an Evans et al am 15 September 1970, und zwar übertragen auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung.

Die bei diesen bekannten Aufhängungssystemen um die Zapfenwellen herum verwendeten Elastomerschalen haben nicht zu der erwünscht langen Betriebslebensdauer geführt. Diese Schalen oder Hülsen sind derart ausgelegt, daß sie der Drehung der Fahrzeugachse Widerstand entgegensetzen, und zwar durch Herumklemmen um die Zapfenwellen und durch ihre Wirkung wie Torsionsfedern. Die Drehung der Zapfenwellen bewirkt, daß die Schalen ihre Elastizität verlieren und abgerieben werden. Dieser Abrieb bewirkt ein Lockern der Schalen (oder Büchsen) und führt eine Lockerung in das Achsaufhängungssystem ein. Diese bekannten Systeme besitzen auch keine Möglichkeiten für ein einstellbares Anziehen der Schalen teim Fortschreiten des Abriebs, und wenn somit diese Lockerung auftritt, müssen die Schalen ersetzt werden.

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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Überwindung eines oder mehrerer der oben genannten Probleme.

Offenbarung der Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Achsanordnung für einen Fahrzeugrahmen mit einer Achse und einem vom Rahmen getragenen Zapfen vorgesehen. Die Verbesserung sieht ein am Zapfen angeordnetes Glied vor, und zwar angeordnet quer bezüglich der Drehachse des Zapfens, und ferner sind Mittel vorgesehen, um in elastischer Weise der Drehung des Glieds und des Zapfens bezüglich des Rahmens entgegenzuwirken.

Die Erfindung löst das Problem der häufigen Ersetzung der elastischen Schale oder Büchse dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, um die elastischen Widerstandsmittel in einstellbarer Weise zu befestigen. Die hier beschriebene Vorrichtung gestattet, daß die elastischen Widerstandsmittel bei fortschreitendem Abrieb nach Bedarf angezogen werden, so daß die Achse nicht locker wird.

Die Erfindung löst das Problem der Verminderung des Abriebs im Aufhängungssystem dadurch, daß nicht mehr elastische Schalen das Gewicht des Fahrzeugs tragen und die Schalen nicht mehr durch Scherkraft belastet sind. Wenn bei der Erfindung die Zapfenwelle verdreht wird, so dreht die Welle das Glied, welches die Widerstandsmittel druckbelastet.

Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Explo

sionsansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt längs Linie

II-II des Ausführungsbeispiels der Fig. 1, wobei die dargestellten Teile in ihrer zusammengebauten Form gezeigt sind;

Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie

III-III des Ausführungsbeispiels der Fig. 2.

Beste Art der Ausführung der Erfindung.

In den Figuren zeigt die Fig. 1 eine zapfengelagerte Achsanordnung 8 zur Aufhängung von zwei Rädern 12,12' von einem Fahrzeugrahmen 10. Da die Vorrichtung zahlreiche identische Teile aufweist, wie beispielsweise die Räder 12,12', werden diese gemeinsamen Teile durch das gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und zwar unterschieden durch einen '. Die Achsanordnung 8 weist eine Lenkachse 14 auf, die zur Halterung von zwei Achsschenkeln (Steuergelenk, Steuerschenkel) 18, 18' zwei Achsechenkelbolzen (Achszapfen,Königswelle) 16, 16' verwendet. Die Räder 12,12' sind auf Radfelgen angeordnet, die jeweils auf einer Nabe 20,20· angeordnet sind. Die Naben 20,20' sind jeweils auf einer Spindel drehbar gelagert, die mit einem der Achsschenkel 18,18' verbunden sind. Die Achsschenkel 18,18' sind durch die Lenkarme 22, 22' um die Bolzen 16,16' verschwenkbar. Diese Bauteile sind von bekannter Konstruktion.

Die Achse 14 - vergl. dazu Fig. 1 - v/eist ferner zwei Zapfenwellen 30,30' oder Lager auf, die eine gemeinsame Drehachse 32 besitzen, die parallel zur nicht gezeigten Längsmittellinie des Fahrzeugs verläuft. Die Drehachse ist ebenfalls in der Richtung der Fahrzeugbewegung ausgerichtet. Die Achsanordnung 8 weist ferner Mittel 40 auf, um die Zapfen 30,30' bezüglich der zwei Lagerblöcke 34,34' von üblicher Konstruktion zu tragen, und die Tragmittel 40 an jedem Ende der Achsanordnung 8 sind identisch. Die Lagerblöcke sind am Rahmen 10 durch Bolzen 36,36' befestigt. Jeder Zapfen wird in einem Lagerblock durch eine geteilte Büchse 38,38' getragen. Diese Büchsen können entweder aus Bronze bestehen oder stahlverstärkte Lager sein und sehen im wesentlichen keinen Widerstand gegenüber der Drehung der Zapfen um die Drehachse 32 vor. Die Büchsen übertragen das Fahrzeuggewicht durch den Rahmen 10 zur Lenkachse 14.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weisen die Zapfenaufhängungsmittel 40,40' eine Widerstandsstange 42,42· auf, und zwar angeschweißt an eine Endwand 43 jeder Zapfenwelle 30,30', Jede Widerstandsstange ist langgestreckt, starr, im Querschnitt rechteckig und ist in Querrichtung (vorzugsweise senkrecht) zur Drehachse 32 der Zapfen angeordnet. Die Stange ist ein starres Glied, das sich um die Achse 32 infolge der Drehbewegung der Lenkachse 14 dreht.

Jede Zapfenwelle 30,30' und jede Widerstandsstange 42,42' steht - vergl. Fig. 1,2 und 3 - mit einer Widerstandskappe 4^4,44' in Eingriff, die durch Bolzen an der Endstirnfläche eines entsprechenden Lagerblocks 34,34' befestigt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Widerstandskappe 44 an irgendeinem Glied durch Bolzen befestigt sein kann, welches bezüglich der Achse oder des Zapfens festliegt. Die Widerstandskappe weist ein elastisch deformierbares Glied 46,46' auf und hat einen im ganzen kreisförmigen Querschnitt und

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ist aus einem Elastomermaterial, wie beispielsweise Gummi, hergestellt. Das deformierbare Glied 46,46' weist in einer Stinflache einen langgestreckten Schlitz 48,48' auf, der derart bemessen ist, daß er die Widerstandsstange 42,42' in einer Gleitpassungsbeziehung aufnimmt. Jede Widerstandskappe 44 weist auch eine nicht deformierbare Kompressions- oder Druckplatte 50,50' auf,die aus Stahl hergestellt ist. Die Kappe 44,44' ist starr am Lagerblock 34,34' durch eine Vielzahl von Bolzen 52,52' befestigt, die durch die Druckplatte 50,50' und das deformierbare Glied 46,46' verlaufen.

Industrielle Anwendbarkeit.

Die oben beschriebene Achsanordnung 8 kann bei jedem Fahrzeug mit einer schwenkbar gelagerten Achse Verwendung finden. Solche Fahrzeuge umfassen Traktoren, Golfkarren, Gabelstapler und Erdbewegungsfahrzeuge, wie beispielsweise Frontlader.

Die Achsanordnung 8 wird am Rahmen 10 des Fahrzeugs dadurch eingebaut, daß man als erstes die Zapfenwellen 30,30' in Position mit den Lagerblöcken 34,34' anordnet. Die Lenkachse 14 kann sich frei innerhalb der Lagerblöcke um die Achse 34 drehen, weil die Lager 34,34' keinen Torsionswiderstand vorsehen. Nachdem die Lenkachse 14 sich in ihrer Position befindet, werden die Bolzen 52,52' durch die Widerstandskappen 44,44« geführt und werden an ihrem Platz angezogen, um eine vorbestimmte Größe der elastischen Beschränkung gegenüber der Bewegung der Widerstandsstange 42,42', wie unten beschrieben, vorzusehen.

Die Lenkachse 14 und der Rahmen 10 verdrehen sich bezüglich einander um die Drehachse 32, wenn im Betrieb äußere Kräfte dary/9f ausgeübt werden. Die Bewegung der Lenkachse 14 wird auf die Widerstandsstangen 42,42' übertragen, die ein inte-

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graler Teil der Achse sind. Die Drehung der Stangen um die Achse 32 belastet die elastisch deformierbaren Glieder 46,46' druckmäßig, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Widerstandskappen 44,44' sind starr durch Bolzen 52,52' an den stationären Lagerblöcken 34,34' befestigt. Somit wird die Drehung der starren Stangen 42,42' um die Achse 32 elastisch durch die deformierbaren Glieder 46,46' beschränkt. In gleicher Weise wird die Bewegung des Rahmens 10 auf die deformierbaren Glieder über die Bolzen 52,52' übertragen, und die Drehung des Rahmens um die Achse 32 wird elastisch durch die Widerstandsstangen 42,42' beschränkt.

Wenn die Widerstandskappen 44,44' Abrieb ausgesetzt sind oder sich lockern, so können die Bolzen 52,52· angezogen werden, wodurch die Kompressions- oder Druckplatten 50,50' gegen die deformierbaren Glieder 46,46' und die Lagerblöcke 44,44' gedrückt werden. Dieses Anziehen drückt das deformierbare Glied zusammen und gestattet das Entstehen des gewünschten Widerstands gegenüber der Bewegung der Widerstandsstange 42,42*. Dieses Anziehen kann nach Erfordernis wieder und wieder vorgenommen werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung bei jeder zapfen- oder drehgelagerten Achsanordnung Verwendung finden kann und nicht ausschließlich hier beschriebenen Lenkachsen verwendbar ist. Ferner kann die Achse mit lediglich einem Zapfen anstelle von zwei Zapfen gelagert werden, und der Drehwiderstand kann dadurch erhöht werden, daß man die Art; und den Durchmesser des in dem elastisch deformierbaren Glied 46 verwendeten elastomeren Materials ändert.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen erkennt man, daß die Betriebslebensdauer der Achsanordnung 8 wesentlich durch die Wideratandsstange 42 und die Widerstandskappe 44 der Erfindung erhöht werden kann. Diese Kappen- und Stangen-

-B-

Anordnung kann beim Auftreten von Abrieb im Aufhängungssystem eingestellt werden, um das gewünschte Widerstandsniveau gegenüber der Drehung der Lenkachse 14 vorzusehen. Ferner wird die Betriebslebensdauer der Achsanordnung dadurch erhöht, daß man die Notwendigkeit eliminiert, daß die Elastomerkomponenten der Vorrichtung das Fahrzeuggewicht tragen, und dadurch, daß man diese Elastomerkomponenten nicht zyklischen Scherkräften aussetzt, die den Abrieb hervorrufen können.

Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung erhält man aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.

Claims

- 8 - -/ΙΟ-

Ansprüche :

1. In einer Achsanrodnung (8) für einen Fahrzeugrahmen (1O) mit einer Achse (14) und einem Zapfen (30) mit einer Längsachse (32), und zwar starr verbunden mit der Achse (14) und schwenkbar angeordnet an dem Rahmen (10) und drehbar um die erwähnte Achse (32), wobei die Verbesserung folgendes aufweist:

a) ein langgestrecktes starres Glied (42), starr befestigt an dem Zapfen (30) und in Querrichtung bezüglich der Drehachse (32) des Zapfens (30) positioniert; und

b) Mittel (44) J- im Eingriff mit dem langgestreckten Glied (42), um der Drehung des langgestreckten Glieds (42) und des Zapfens (30) bezüglich des Rahmens (10) Widerstand entgegenzusetzen.

2. Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei die elastischen Widerstandsmittel (44) ein deformierbares Glied (46) aufweisen, welches am Rahmen (10) befestigt ist und einen Schlitz (48) besitzt, in dem das starre Glied (42) aufgenommen ist.

3. Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Widerstandsmittel (44) eine nicht deformierbare Druckplatte (50) aufweisen, die in einstellbarer Weise die elastischen Widers.tandsmittel (44) auf dem Rahmen (10) anordnen.

4. Eine Achsanordnung nach Anspruch 1, eobei der Zapfen (30) ein freiliegendes Ende mit einer Endwand (43) aufweist, wobei das starre Glied (42) an der Endwand (43) befestigt

- 4-θ -M-

ist, und wobei ferner die Widerstandsmittel (44) eine deformierbare Endkappe (46) sind, und zwar starr befestigt an dem Rahmen (10) und mit einem Schlitz (48) in der Wand derselben, wobei das starre Glied (42) in dem Schlitz (48) aufgenommen ist.

5. Vorrichtung (10) zum Aufhängen einer Achsanordnung .(8) bezüglich eines Rahmens eines Gabelstaplers, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

a) eine Achse (14)'mit einem Paar von Zapfen

und einer gemeinsamen Drehachse (32) und einem freien Ende (43);

b) einen Lagerblock (34), schwenkbar jeden Zapfen (30,3O¹) mit dem Rahmen (10) verbindend;

c) eine langgestreckte starre Stange (42), befestigt am freien Ende (43) eines der Zapfen (30,30') und positioniert im allgemeinen senkrecht zur Drehachse (32);und

d) eine elastisch deformierbare Endkappe (46) mit einer Oberfläche und einem Schlitz (48) in der Oberfläche, wobei die Endkappe starr an mindestens einem der Lagerblöcke (34) befestigt ist, und wobei die Stange (42) in dem Schlitz (48) angeordnet ist.

Aufhängungssystem für eine Achsanrodnung (8)eines Fahrzeugs mit einem Rahmen (10), bewegbar in einer vorbestimmten Laufrichtung dund folgendes aufweisend:

a) eine Achse (14), angeordnet in Tragbeziehung gegenüber dem Rahmen (10);

b) Lagermittel (30) zur Verbindung der Achse (14) mit dem Rahmen (10) in lasttragender Beziehung für die Schwenkschwingung der Achse (14) um eine im wesentlichen horizontale Achse (32), ausgerichtet mit der Fahrzeugrichtung; und

- fa -

c) elastische Mittel (40), angeordnet längs der Achse (32) zwischen der Achse (14) und dem Rahmen (10) in Abstandsbeziehung mit den Lagermitteln (30), um der Schwenkschwingung der Achse (14) bezüglich des Rahmens (10) Widerstand entgegenzusetzen.

7. Achsanrodnung nach Anspruch 6 mit einem langgestreckten starren Glied (42), starr befestigt an den Lagermitteln (30) und in Querrichtung positioniert bezüglich der Horizontal chse (52).

8. Achsanordnung nach Anspruch 7, wobei die Mittel (40) zum Entgegensetzen von Widerstand gegenüber der Schwenkschwingung der Achse (14) bezüglich des Rahmens (10) ein deformierbares Glied (46) aufweisen, welches starr am Rahmen (10) befestigt ist und einen Schlitz (48) aufweist, in dem das starre Glied (42) aufgenommen ist.