DE69301343T2

DE69301343T2 - Selbstlenkende Achse

Info

Publication number: DE69301343T2
Application number: DE69301343T
Authority: DE
Inventors: Anil K Bansal; Dennis T Mahoney; Paul R Pollock; Richard D Ryan
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2013-06-12
Also published as: EP0577278A1; AU4160093A; CA2098047A1; DE69301343D1; US5269546A; EP0577278B1; AU666547B2; MX9303895A

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte selbstlenkende Hilfsachsenanordnung für Fahrzeuge wie zum Beispiel Schwerlastwagen, z. B. Kippwagen.
Es wurden bisher beträchtliche Anstrengungen gemacht, selbstlenkende Achsen zu entwickeln, die an Schwerlastwagen anbringbar sind, so daß diese Lastwagen amtlichen Vorschriften hinsichtlich der Gewichtsbeschränkungen entsprechen. Diese Gewichtsbeschränkungen sind eine Folge der Notwendigkeit, Beschädigungen von Straßen- und Brückenbelägen durch Fahrzeuge, die schwere Lasten befördern, zu minimieren
Die Handhabbarkeit von Wagen wie z. B Kippern, Zementmischern, Anhängern und Müllfahrzeugen wird beeinflußt durch zwei diametral entgegengesetzte Betrachtungen. Einerseits sollen Lastwagen normalerweise einen möglichst langen Radstand haben, andererseits sollen sie kleine Wendekreise haben, die gewöhnlich einen kurzen Radstand bedingen
Das US-Bundesgesetz bestimmt wieviel ein Fahrzeug legal wiegen darf und wie lang das Fahrzeug sein muß. Das Gesetz gibt die erforderlichen Abstände zwischen Achsgruppen für ein gegebenes Fahrzeuggewicht an und dient dazu, Brücken und Straßen zu schützen indem das Fahrzeuggewicht auf weit voneinander entfernte Achsen verteilt wird Bei einem so gestalteten Fahrzeug ist das gesamte Gewicht des Fahrzeuges nicht auf einen kurzen Abschnitt eines Brückenbogens oder einer Straßenoberfläche konzentriert.
Eine Lösung für dieses Problem ist ein Fahrzeug mit selbstlenkenden, anhebbaren Achsen (wie in den US-Patenten 4,762,421und 4,195,856 beschrieben).
Diese Anordnung berücksichtigt das US-Bundesgesetz in dem zusätzliche Achsen auf die Straße gebracht werden wenn das Fahrzeug zum Arbeitsplatz fährt. Nachdem das Fahrzeug den Arbeitsplatz erreicht hat, können diese Achsen angehoben werden zum Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit. Der Hauptgrund für die Verwendung selbstlenkender Zusatzachsen sind die gesetzlichen US-Bestimmungen, es ergibt sich aber auch der Vorteil einer geringeren Reifenabnutzung und einer geringeren Rahmenbelastung, außerdem kann die Nutzlast erhöht und die Brennstoff-Ökonomie verbessert werden.
Ein Nachteil selbstlenkender Zusatzachsen ist, daß sie die Anfangskosten eines Fahrzeuges beträchtlich erhöhen und daß zusätzliche mechanische Komponenten erforderlich sind, die überwacht und gewartet werden müssen und die falls sie nicht gewartet werden die Leistungsfähigkeit des Fahrzeuges reduzieren und ggf. auch zu einem Ausfall des Fahrzeuges führen können.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, neue und verbesserte selbstlenkende Achsen zu schaffen, die wirtschaftlich herzustellen sind und deren Komponenten dem Bedienungs- und Wartungspersonal vertraut sind.
Nach der Erfindung wird dies erreicht durch eine selbstlenkende Anordnung zur Montage an einer rohrförmigen Achse, mit einem Achsbolzenarm, einem Schwenkgelenk in Form eines Bügels, einem Achsbolzen, der das Schwenkgelenk mit dem Schwenkgelenkarm verbindet, einer Spindeleinheit mit einer Spindel, die sich in einer ersten Richtung erstreckt und einem Joch, das sich in einer zweiten Richtung erstreckt, einem Haltezapfen zum Befestigen der Spindeleinheit am Schwenkgelenk, Mittel zum Arretieren der Spindel gegen Drehung relativ zum Schwenkgelenk, einem Lenkarm, der an der Spindeleinheit befestigt ist und sich in einer Richtung weg von dem Schwenkgelenk erstreckt, wobei der Lenkarm Lenkzapfen hat, für eine Verbindungsstange zur Verbindung mit einer identischen Anordnung am anderen Ende der Achse und mit einer Dämpfungseinrichtung, deren eines Ende schwenkbar mit dem Lenkarm und deren anderes Ende schwenkbar mit der Achse verbunden ist, wobei der Achsbolzenarm eine Muffe hat, die durch eine ringförmige Wand gebildet ist mit einem lnnendurchmesser annähernd dem Außendurchmesser der Achse, so daß die Achse eng in der Muffe sitzt, wobei ferner die ringförmige Wand eine Achse hat, die mit einer Mehrzahl von Bohrungen darin zusammenfällt, um den Achsbolzenarm mit der Achse durch eine Nietschweißung zu verbinden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schwenkgelenk in Form eines Gabelkopfes ausgebildet und hat obere und untere Gabelarme an einem Ende, das obere und untere koaxiale Bohrungen hat, und am anderen Ende mit einem zweiten Gelenk mit einer Bohrung, die sich in einem leichten Winkel bezüglich der koaxialen Bohrungen in den Gabelarmen erstreckt. Das Schwenkgelenk ist an dem Gelenk des Achsbolzenarmes mittels eines Achsbolzens angebracht, der sich durch die Bohrungen der Gabelarme und des ersten Gelenkes erstreckt. Eine Spindeleinheit mit einer Spindel, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, und einem Joch, das sich in einer zweiten Richtung erstreckt und das mit Bohrungen versehen ist, ist am Schwenkgelenk mittels eines Zapfens befestigt, der in den Bohrungen im Joch und der Bohrung des zweiten Gelenkes sitzt, um die Spindeleinheit mit dem Schwenkgelenk nicht-rotierend zu verbinden. An der Spindeleinheit und sich in einer Richtung weg vom Schwenkgelenk erstreckend ist ein Lenk-Gestänge angebracht mit Schwenkzapfen zur schwenkbaren Anordnung einer Verbindungsstange zum Verbinden der Anordnung mit einer identischen Anordnung am anderen Ende der Achse und zur Montage einer Dämpfungseinrichtung, die ein Ende hat, das schwenkbar mit dem Lenkgestänge verbunden ist, während ihr andere Ende schwenkbar mit der Achse verbunden ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
Figur 1in Draufsicht eine selbstlenkende Anordnung nach der Erfindung zeigt, die an einer Achse montiert ist.
Figur 2 zeigt eine Vorderansicht einer selbstlenkenden Anordnung nach der Erfindung, die an der Achse montiert ist.
Figur 3 zeigt eine Rückansicht eines Achsbolzenarmes mit einem Adapter, der in Verbindung mit den Anordnungen nach Figuren 1und 2 verwendet wird.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht eines Schwenkgelenkes, das am Achsbolzenarm nach Figur 3 befestigt werden kann.
Figur 5 zeigt in Draufsicht das Schwenkgelenk nach Figur 4.
Figur 6 zeigt eine Vorderansicht des Schwenkgelenkes der Figuren 4 und 5.
Figur 7 zeigt in Draufsicht eine Spindeleinheit, die an dem Gelenk nach den Figuren 4 bis 6 montiert ist.
Figur 8 zeigt eine Vorderansicht der Spindeleinheit nach Figur 7 und
Figur 9 zeigt in auseinander gezogener Darstellung eine selbstlenkende Anordnung ohne die Achse, an der sie befestigt ist.
Die Figuren 1und 2 zeigen eine rohrförmige Achse 20 einer konventionellen Konstruktion, die allgemein zur Halterung nicht-lenkender Räder verwendet wird (nicht gezeigt). Die rohrförmige Achse 20 hat Endabschnitte 22, die koaxial um eine Achse 24 liegen sowie einen Mittelabschnitt 26, der nach unten und weg von der Achse 24 abgebogen ist, um einen Raum 28 für die nicht gezeigte Antriebswelle des nicht gezeigten Fahrzeuges zu schaffen, an welchem die rohrförmige Achse 20 befestigt wird.
Nach der Erfindung ist an jedem Ende der rohrförmigen Achse 20 eine selbstlenkende Anordnung 30 angebracht, die aus drei Hauptkomponenten gebildet ist, nämlich einem Achsbolzenarm 32, einem Bügelgelenk 34 und einer Spindeleinheit 36. Der Achsbolzenarm 32 positioniert die Spindeleinheit 36 vor (Figur 1) und etwas oberhalb (Figur 2) der Achse 24 der Fahrzeugachse 20. Wie noch erläutert wird, ist jede Lenkanordnung 30 entsprechend der Darstellung in Figur 9 zusammengebaut. An den Spindeleinheiten 36 sind Naben- und Achstrommeleinheiten 37 für Räder 38 montiert und sie haben an ihnen befestigte Lenkarme 39, die einen inneren Schwenkpunkt 40 haben und einen äußeren Schwenkpunkt 42. An den inneren Schwenkpunkten 40 ist drehbar eine Verbindungsstange 44 befestigt. Ein hydraulischer Stoßdämpfer 46 hat ein erstes Ende, das schwenkbar mit dem äußeren Schwenkpunkt 42 von einem der Lenkarme 38 verbunden ist, sowie ein zweites Ende, das schwenkbar über einen Schwenkbolzen 50 mit einem Bügel 52 verbunden ist, der von der rohrförmigen Achse 22 vorsteht.
Die Achse 20 ist einer nicht gezeigten Hubeinrichtung montiert, welche selektiv die Räder 21anhebt und absenkt, so daß die Räder abgesenkt werden können wenn der nicht gezeigte Wagen eine schwere Last transportiert und sie können angehoben werden wenn der Wagen leer ist oder sich an einem Platz befindet, der eine erhöhte Manövrierbarkeit erfordert.
In einigen Fällen kann es erwünscht sein, die selbstlenkenden Räder 38 zu blockieren während die Räder trotzdem auf der Straße gehalten sind. Dies wird erreicht indem ein Zahn 52, der von einer Feder zurückgehalten wird, von der Achse 20 in eine Ausnehmung 54 einer Platte 56 eingerastet wird, die an der Verbindungsstange 44 angebracht ist.
Wie Figur 3 zeigt, hat jeder Achsbolzenarm 32 einen Kragen oder eine Muffe 60, die einen inneren zylindrischen Durchmesser 62 hat, der eng an den Außendurchmesser 64 der Achse 20 angenähert ist (Figuren 1und 2). Die Muffe 60 hat drei kreisförmige Öffnungen 70, so daß die Muffe durch Nietschweißung mit der Achse 20 verbunden werden kann, um den Achsbolzenarm 32 an dieser zu befestigen.
Einteilig mit der Muffe 60 ist ein Achsbolzenarm 32 ausgebildet, der in einem ersten Gelenk 74 endet. Das Gelenk 74 hat eine zylindrische Bohrung 76 mit einer Achse 78, die sich quer zur Achse 80 der Muffe 60 erstreckt, so daß, wenn die Muffe 60 auf der Fahrzeugachse 20 angebracht wird, die Bohrung 76 senkrecht bezüglich der horizontalen Achse 24 der Fahrzeugachse 20 verläuft. Wie Figur 2 zeigt, ist der Arm 32 so geformt, daß das Gelenk 74 bezüglich der Achse 24 nicht nur horizontal sondern auch vertikal versetzt ist.
In den Figuren 4, 5 und 6 ist ein Schwenkgelenk 34 in Form eines Bügels dargestellt, das schwenkbar am Gelenk 74 des Achsbolzenarms 33 angelenkt ist. Das Schwenkgelenk 34 hat eine erste Gabel mit einem oberen Gabelarm 90, der eine Bohrung 92 hat sowie einem unteren Gabelarm 94 mit einer Bohrung 96. Wenn das Schwenkgelenk 34 schwenkbar auf dem Gelenk 74 des Achsbolzenarmes 32 montiert ist (Figur 3) indem das Gelenk 74 zwischen die Gabelarme 90 und 94 angebracht wird, fluchten die oberen und unteren Bohrungen 92 und 96 mit der Bohrung 76 im Gelenk 74 zur Aufnahme eines Achsbolzens 100. Obere und untere Stirnplatten 102 und 104 (gestrichelte Linien in Figur 4) sind an die oberen und unteren äußeren Flächen der Gabelarme 90 und 94 mittels Schrauben 106 angeschraubt, um den Achsbolzen 100 an Ort und Stelle zu halten und es sind Schmiernippel 108 und 110 vorgesehen, um die Achsbolzenanordnung zu schmieren, die entsteht, wenn das Schwenkgelenk 34 mit dem ersten Gelenk 74 auf dem Achsbolzenarm 32 montiert ist.
Das Schwenkgelenk 34 hat einen Verbindungsarm 120 mit einem zweiten Gelenk 122 an dessen Ende. Wie Figur 4 zeigt, hat das zweite Gelenk 122 eine Bohrung 124 mit einer Achse 126, die um einen kleinen Winkel von etwa 7º bezüglich der Achse 98 der Bohrungen 92 und 96 geneigt ist. Die Bohrung 124 nimmt einen Haltezapfen 128 auf (siehe Figuren 8 und 9) auf welchem die Spindeleinheit 36 relativ zum Gelenk 34 fest und nicht-drehbar befestigt ist. Ein Langloch 129 ist im zweiten Gelenk 122 ausgebildet, so daß das letztere mittels Nietschweißung mit dem Haltezapfen 128 verbunden werden kann.
Wie die Figuren 7, 8 und 9 in Verbindung mit den Figuren 1und 2 zeigen, ist die Spindeleinheit 36 von konventioneller und häufig verwendeter Bauart. An der Spindeleinheit 36 ist eine konventionelle Naben- und Trommelanordnung angebracht, wie die Anordnung 37 der Figuren 1 und 2 auf einer Spindel 130. Die Spindel 130 ist einteilig mit einem Joch 132, das einen oberen Gabelarm 134 und einen unteren Gabelarm 136 hat, wobei der obere Gabelarm eine Bohrung 138 und der untere Gabelarm eine Bohrung 140 aufweist. Das zweite Gelenk 122 des Schwenkgelenkes 34 (Figuren 4 bis 6) ist zwischen den Gabelarmen 134 und 136 angeordnet, mit Bohrungen 138 und 140, welche den Zapfen 128 aufnehmen, der in den Bohrungen mittels Schweißnähten 142 angeschweißt ist, um die Spindeleinheit 36 von einer Drehung auf dem Gelenk 22 abzuhalten.
Da die Spindeleinheit 36 eine konventionelle Einheit ist, hat sie eine erste horizontale Bohrung 150 durch die obere Gabel 134, die nicht für ihren konventionellen Zweck bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird, sowie eine zweite horizontale Bohrung 152 durch die untere Gabel, an der das Lenkgelenk 39 relativ zur Spindel 36 fest montiert ist. Das Lenkgelenk 39 hat einen Schenkel mit einem Gewindeende 154, das in der Bohrung 152 aufgenommen ist und mittels einer Keil/Schlitz-Kupplung 156 gehalten wird, so daß es in der zweiten Bohrung nicht rotiert. Eine Mutter 158 ist auf das Gewindeende 154 des Schenkels aufgeschraubt, wodurch das Lenkgelenk 39 an Ort und Stelle gehalten ist.

Claims

1. Selbstlenkende Anordnung (30) zur Montage an einer rohrförmigen Achse (20), gekennzeichnet durch einen Achsbolzenarm (32), ein Schwenkgelenk (34) in Form eines Bügels, einen Achsbolzen (100), der das Schwenkgelenk (34) mit dem Achsbolzenarm (32) verbindet, eine Spindeleinheit (36) mit einer Spindel (130), die sich in einer ersten Richtung erstreckt, sowie einem Joch (132), das sich in einer zweiten Richtung erstreckt, einen Haltezapfen (128) zum Befestigen der Spindeleinheit (36) am Schwenkgelenk (34), Einrichtungen (129) zum Blockieren der Spindeleinheit (36) gegen Drehung relativ zum Schwenkgelenk (34), einen Lenkarm (39), der an der Spindeleinheit (36) befestigt ist und sich in einer Richtung weg vom Schwenkgelenk (34) erstreckt, ferner dadurch, daß der Lenkarm (39) Schwenkpunkte (40, 42) hat für eine Verbindungsstange (44) zur Verbindung mit einer identischen Anordnung (30) am anderen Ende der Achse (20) und mit einer Dämpfungseinrichtung (46), deren eines Ende schwenkbar mit dem Lenkarm (39) und deren anderes Ende schwenkbar mit der Achse (20) verbunden ist, daß ferner der Achsbolzenarm (32) eine Muffe (60) aufweist mit einer ringförmigen Wand mit einem Innendurchmesser (62), welcher dem Außendurchmesser (64) der Achse (20) angenähert ist, so daß die Achse (20) eng in der Muffe (60) sitzt, und daß die ringförmige Wand eine Achse hat, die mit einer Mehrzahl von Löchern (70) in der Wand zusammenfällt, um den Achsbolzenarm (32) mit der Achse (20) zu verschweißen.

2. Selbstlenkende Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsbolzenarm (32) sich in axialer und in Vorwärtsrichtung erstreckt, wenn er an der Achse (20) montiert ist, und daß er sich ebenso in axialer Richtung über die Muffe (60) hinauserstreckt.

3. Sei bstlenkende Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (24) der Spindel (130) parallel zu jedoch vertikal versetzt zur Achse (24) der Achse (20) angeordnet ist wenn die Anordnung (30) an der Achse (20) zur Verwendung mit einem Fahrzeug montiert ist.

4. Selbstlenkende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (52), die angrenzend an die Verbindungsstange (44) angeordnet sind, um selektiv das Schwenkgelenk (34) bezüglich des Achsbolzenarmes (32) zu blockieren, so daß das Schwenkgelenk (34) sich nicht dreht.

5. Selbstlenkende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Blockieren der Spindeleinheit (36) gegen Drehung Schweißungen (129) umfaßt, durch welche der Haltezapfen (128) an Bohrungen in der Spindeleinheit (36) im Schwenkgelenk (36) angeschweißt ist.

6. Seibstlenkende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkgelenk (34) eine Ausnehmung (129) aufweist zur Aufnahme einer Nietschweißung, um das Schwenkgelenk (34) an dem Haltezapfen (128) anzuschweißen.

7. Seibstlenkende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (60) drei Löcher (70) aufweist, die einen Winkelabstand von etwa 90º haben, um die Muffe (60) an gegenüberliegende Enden der rohrtörmigen Achse (20) durch Nietschweißung anzuschweißen.

8. Seibstlenkende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Achse (20) kreisförmig und die Muffe (60) zylindrisch ausgebildet ist.

9. Selbstlenkende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Achse (20) einen gebogenen Mittelabschnitt (26) aufweist, der zwischen zwei äußeren axial fluchtenden und diese verbindenden Abschnitten (22) angeordnet ist, daß ferner die Dämpfungseinrichtung (46) an einem Ende schwenkbar mit einem der Lenkarme (39) und am anderen Ende mit der rohrförmigen Achse (20) verbunden ist nahe bei einem Verbindungspunkt von einem äußeren Teil und dem mittleren Teil (26) der Achse (20), und daß die Einrichtungen (52) zum selektiven Blockieren der Verbindungsstange (44) an dem Mittelabschnitt (26) angeordnet ist.

10. Selbstlenkende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (46) mit dem Lenkarm (39) schwenkbar an einem Punkt (40) außerhalb des Punktes (42) verbunden ist, an welchem die Verbindungsstange (44) schwenkbar mit dem Lenkarm (39) verbunden ist.